Un marco de regulación de voltaje proactivo integrado en una planta de energía virtual para redes de distribución urbanas: algoritmo de optimización del ciclo de vida de las termitas mejorado y coordinación dinámica
Autores: Li, Yonglin; Liu, Zhao; Kan, Changtao; Qiao, Rongfei; Yu, Yue; Li, Changgang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un marco de regulación de voltaje proactivo integrado en una planta de energía virtual para redes de distribución urbanas: algoritmo de optimización del ciclo de vida de las termitas mejorado y coordinación dinámica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Mandatos globales de descarbonización
Redes de distribución urbanas
Recursos energéticos distribuidos
Plantas de energía virtual
Marco de control de voltaje
Flexibilidad de carga
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
En medio de los mandatos globales de descarbonización, las redes de distribución urbana (UDNs) enfrentan una volatilidad creciente en el voltaje debido a la proliferación de recursos energéticos distribuidos (DERs) y cargas emergentes (por ejemplo, estaciones base 5G y centros de datos). Mientras que las plantas de energía virtuales (VPPs) y la reconfiguración de redes mitigan los riesgos operativos, los métodos existentes modelan de manera insuficiente la flexibilidad de carga y sufren de estancamiento algorítmico en la optimización no convexa. Este estudio propone un marco de control de voltaje proactivo que aborda estas brechas a través de tres innovaciones. Primero, un modelo de carga ciberfísico dinámico cuantifica la elasticidad de la demanda de 5G/centros de datos como recursos VPP programables. Segundo, un Optimizador de Ciclo de Vida de Termita Mejorado (ITLCO) integra una inicialización caótica y el túnel cuántico para evadir óptimos locales, mejorando la convergencia en espacios de alta dimensionalidad. Tercero, una arquitectura de control jerárquica coordina la distribución reactiva de VPP y la adaptación de topología a través de programación entera mixta. La efectividad y viabilidad económica de la estrategia propuesta se validan a través de simulaciones de múltiples escenarios del sistema IEEE 33-bus modificado (representado por 12.66 kV, en realidad está orientado a un escenario de voltaje más amplio). Estos avances establecen un paradigma escalable para las UDNs para aprovechar DERs y cargas de próxima generación mientras se mantiene la estabilidad de la red en transiciones net-zero. La metodología aborda las brechas teóricas en la modelización de flexibilidad y optimización metaheurística, ofreciendo a las empresas de servicios públicos una herramienta computacionalmente eficiente para implementación en el mundo real.
Descripción
En medio de los mandatos globales de descarbonización, las redes de distribución urbana (UDNs) enfrentan una volatilidad creciente en el voltaje debido a la proliferación de recursos energéticos distribuidos (DERs) y cargas emergentes (por ejemplo, estaciones base 5G y centros de datos). Mientras que las plantas de energía virtuales (VPPs) y la reconfiguración de redes mitigan los riesgos operativos, los métodos existentes modelan de manera insuficiente la flexibilidad de carga y sufren de estancamiento algorítmico en la optimización no convexa. Este estudio propone un marco de control de voltaje proactivo que aborda estas brechas a través de tres innovaciones. Primero, un modelo de carga ciberfísico dinámico cuantifica la elasticidad de la demanda de 5G/centros de datos como recursos VPP programables. Segundo, un Optimizador de Ciclo de Vida de Termita Mejorado (ITLCO) integra una inicialización caótica y el túnel cuántico para evadir óptimos locales, mejorando la convergencia en espacios de alta dimensionalidad. Tercero, una arquitectura de control jerárquica coordina la distribución reactiva de VPP y la adaptación de topología a través de programación entera mixta. La efectividad y viabilidad económica de la estrategia propuesta se validan a través de simulaciones de múltiples escenarios del sistema IEEE 33-bus modificado (representado por 12.66 kV, en realidad está orientado a un escenario de voltaje más amplio). Estos avances establecen un paradigma escalable para las UDNs para aprovechar DERs y cargas de próxima generación mientras se mantiene la estabilidad de la red en transiciones net-zero. La metodología aborda las brechas teóricas en la modelización de flexibilidad y optimización metaheurística, ofreciendo a las empresas de servicios públicos una herramienta computacionalmente eficiente para implementación en el mundo real.