Integración y operación de sistemas de almacenamiento de energía en redes de distribución activas: optimización económica a través de la optimización por enjambre de salpas
Autores: Cortés-Caicedo, Brandon; Bustamante-Mesa, Santiago; Rodríguez-Salazar, David Leonardo; Montoya, Oscar Danilo; Rico-García, Mateo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Integración y operación de sistemas de almacenamiento de energía en redes de distribución activas: optimización económica a través de la optimización por enjambre de salpas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Propuestas
Batería de iones de litio
Sistemas de almacenamiento de energía
Generación distribuida
Algoritmo de optimización
Redes de distribución
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Este documento propone la integración y operación de sistemas de almacenamiento de energía con baterías de iones de litio (ESS) en redes de distribución activas con alta penetración de generación distribuida basada en energía renovable. El objetivo es minimizar los costos totales del sistema, incluyendo la compra de energía en el nodo de la subestación, así como los costos de integración, mantenimiento y reemplazo de ESS a lo largo de un horizonte de planificación de 20 años. La metodología maestro-esclavo propuesta utiliza el Algoritmo de Optimización de Enjambre de Salpas para determinar la ubicación, tecnología y esquemas de operación diaria de ESS, combinado con un flujo de potencia de aproximación sucesiva para calcular el valor de la función objetivo y hacer cumplir las restricciones. Este enfoque emplea una codificación discreta-contínua, reduciendo los tiempos de procesamiento y aumentando la probabilidad de encontrar el óptimo global. Validada en un sistema de prueba de 33 nodos adaptado a Medellín, Colombia, la metodología superó cinco algoritmos metaheurísticos, logrando los mayores ahorros anuales (USD 16,605.77), el costo promedio más bajo (USD 2,964,139.99) y el tiempo de procesamiento más rápido (345.71 s). Los resultados demuestran que la metodología propuesta permite a los operadores de la red reducir efectivamente los costos de la red de distribución, ofreciendo alta repetibilidad, calidad de solución y eficiencia computacional.
Descripción
Este documento propone la integración y operación de sistemas de almacenamiento de energía con baterías de iones de litio (ESS) en redes de distribución activas con alta penetración de generación distribuida basada en energía renovable. El objetivo es minimizar los costos totales del sistema, incluyendo la compra de energía en el nodo de la subestación, así como los costos de integración, mantenimiento y reemplazo de ESS a lo largo de un horizonte de planificación de 20 años. La metodología maestro-esclavo propuesta utiliza el Algoritmo de Optimización de Enjambre de Salpas para determinar la ubicación, tecnología y esquemas de operación diaria de ESS, combinado con un flujo de potencia de aproximación sucesiva para calcular el valor de la función objetivo y hacer cumplir las restricciones. Este enfoque emplea una codificación discreta-contínua, reduciendo los tiempos de procesamiento y aumentando la probabilidad de encontrar el óptimo global. Validada en un sistema de prueba de 33 nodos adaptado a Medellín, Colombia, la metodología superó cinco algoritmos metaheurísticos, logrando los mayores ahorros anuales (USD 16,605.77), el costo promedio más bajo (USD 2,964,139.99) y el tiempo de procesamiento más rápido (345.71 s). Los resultados demuestran que la metodología propuesta permite a los operadores de la red reducir efectivamente los costos de la red de distribución, ofreciendo alta repetibilidad, calidad de solución y eficiencia computacional.