Simulación de una microgrid de voltaje continuo/alterno alimentado con fuente solar, eólica, baterías y convencional

Abstract

En las últimas décadas, la industria eléctrica está experimentando un cambio fundamental desde el tradicional patrón de operación centralizada hacia la introducción de una gran cantidad de fuentes generadoras conectadas a niveles de distribución de Media Tensión. En los últimos años la tendencia se mueve hacia mallas (Grids) de Baja Tensión entre 200V a 1000V, a través de la interconexiones de pequeñas fuentes modulares de generación eléctrica (microplantas). Esto forma un nuevo tipo de sistemas de potencia eléctrica, llamados MicroGrid. El cambio climático mundial ha instado a la utilización de fuentes de energía renovables en todo el mundo. A la vez que la escasez y el aumento de los precios de los combustibles fósiles se han convertido en mas evidente. Además, la demanda de energía ha ido creciendo. Por lo tanto, se ha tomado urgente garantizar un suministro abundante de energía limpia mediante energías renovables, actitud que ha sido liderado por países desarrollados apoyados principalmente en subsidios hacia la investigación y desarrollo de tecnologías renovables. Con fuentes de energía renovables nos referimos a la energía derivada de diversas formas de procesos naturales. A menudo se deriva del sol o el calor dentro de la tierra e incluye la energía solar, eólica, biomasa, ecotérmica, hidroeléctrica y los recursos oceánicos. Durante los últimos años, la tecnología y la producción de energía renovable han mejorado y, por lo tanto, se utilizan para la producción de electricidad en mayor escala. La predicción precisa de las fuentes de suministro y de almacenamiento de energía, ayudaría a la promoción de las energías renovables en el mercado abierto de la electricidad. [Tzu 2006] En tal sentido, en la presente tesis se ha desarrollado el modelamiento y simulación de una microgrid de voltaje de voltaje continuo/alterno alimentado con fuentes solar, eólica, de almacenamiento (baterías), una red eléctrica convencional y que posee cargas eléctricas. En ella se ha realizado la evaluación del comportamiento de los parámetros del sistema: tensión, corriente, potencia y energía, en condiciones normales mediante el uso del Matlab/Simulink de MathWork Inc. Se ha considerado mucha atención a la descripción de los procesos físicos involucrados en este tipo de sistemas de energía, lo que ha servido en la construcción del modelo computacional, para lo cual, diversas condiciones de trabajo han sido consideradas en cada uno de los elementos del sistema. Como producto final se ha logrado conseguir un control de la microgrid, a través de recopilación de datos, procesamiento, control y mando de los diferentes elementos del sistema. Los resultados logrados comprende: el desarrollo de software para modelamiento de microgrids, en la cual se utiliza valores reales de temperatura, radiación solar, velocidad del viento, altitud e información del comportamiento de las cargas eléctricas en donde se va a instalar la microgrid. El software y el conocimiento adquirido, permite el incrementar o disminuir la capacidad de generación y almacenamiento, regulando la potencia nominal de aerogeneradores, paneles solares y cantidad posible de energía que se puede almacenar. Además, del desarrollo y análisis de las simulaciones, se dan criterios para la realización a futuro de la fase experimental de la microgrid con las características particulares estudiadas. El software prevee esta fase experimental y sería útil con pequeños cambios en la siguiente fase experimental, ya que tiene la particularidad que el parámetro principal que define el comportamiento del sistema es el voltaje continuo de la microgrid. .