Archive for the ‘Mercado’ Category


J994_Resumen del potencial geotérmico del Perú para la producción de energía eléctrica

En el presente post se muestra los datos del Ministerio de Energía y Minas del Perú en cuanto a los lugares con potencial para la generación de electricidad a partir de fuentes geotérmicas. Se puede observar la ubicación del campo geotérmico, su potencial capacidad efectiva de generación MWe y la región en que se ubica cada uno de ellos – incluye la región política y la región geotérmica (algo que hemos tratado en el post anterior) – lo que sumando capacidades sale que se podrían obtener unos 2,880 MW de electricidad, lo cual es casi la tercera parte de la capacidad instalada de generación en Perú e implicaría una notable reducción de la huella de carbono del sistema electroenergético peruano. Hay unos campos más promisorios que otros. La recomendación sería que quizás algunas buenas autoridades locales y/o regionales, hagan esfuerzos de gestión de cooperación internacional para que dichos proyectos se hagan realidad y tengamos por ejemplo: empresas eléctricas regionales públicas rentables y fiables – rescato acá el ejemplo de la Empresa de Electricidad de Arequipa en el Sur del Perú y que cuando el Gobierno Peruano la quería privatizar, bueno Arequipa no se deja… es por ello que sigue siendo Arequipa y dicha Empresa Eléctrica Pública continúa. Bolivia es el otro ejemplo. Quizás ambos tengan también sus deficiencias, a lo que voy es que con buena gestión, compromiso de las personas y claridad en la gestión se puede hacer muchas cosas desde el sector público.

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Conferencia “Motivación en Ingeniería Mecánica Eléctrica, Biomédica y Espacial”. Ciclo de Charlas de Motivación – Lugar Polideportivo Colegio Nacional San Juan de Chota, Chota – Perú. Lunes 20 Junio 2016 – 9 am. Organiza: Promoción Bodas de Plata 1987-1991 “Horacio Zeballos Gamez” – CN San Juan de Chota (in spanish)


Información en detalle disponible en:

https://radiotelescopesnanosatellite.wordpress.com/2016/06/17/conferencia-motivacion-en-ingenieria-mecanica-electrica-biomedica-y-espacial-ciclo-de-charlas-de-motivacion-lugar-polideportivo-colegio-nacional-san-juan-de-chota-chota-peru-lunes-20-junio/


The existing grid

As Figure demonstrates, the existing electricity grid is  a strictly hierarchical system in which power plants at the top of the chain ensure power delivery to customers’ loads  at the bottom of the chain. The system is essentially a oneway pipeline where the source has no real-time information about the service parameters of the termination points. The grid is therefore overengineered to withstand maximum anticipated peak demand across its aggregated load. And since this peak demand is an infrequent occurrence, the system is inherently inefficient. Moreover, an unprecedented rise in demand for electrical power, coupled with lagging investments in the electrical power infrastructure, has decreased system stability. With the safe margins exhausted, any unforeseen surge in demand or anomalies across the distribution network causing component failures can trigger catastrophic blackouts.

Source:
Hassan Farhangi “The Path of the Smart Grid” IEEE Power & Energy Mazagine. January/February 2010. Pag 18 -28.


Actions sequence for the market operation in the time domain and Powerflows and bids in the microgrid

The overall procedure is the following:

1. The Market Operator (MO) announces the prices for selling (SP) or buying (BP) energy to the Microgrid. Normally it is SP>BP.
2. The local loads announce their demands for the next 15 minutes and an initial price (DP) for the kWh. It is DP>BPand DP<SP.
3. The production units accept or decline the load offer according to an Auction Price (AP).
4. The negotiation continues for a specific time (5 min).
5. After the end of the negotiation time, all the units have adjusted their set points. If there is no production unit within the Microgrid to satisfy the load demand, the power is bought from the grid. In addition, the grid can be considered as a load too, so the production or storage units can sell energy to the grid.

Source:
Aris L. Dimeas, Nikos D. Natziargyriou “Operation of Multiagent System for Microgrid Control” IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 20, No. 3, August 2005.


A block diagram of grid interconnection unit

There is a significative difference storage system and electric power system interconnection unit. The microgrid usually has as high power from grid point of view that it is connected to medium voltage fine, typically 15 kV in Poland. Although the power system interconnection unit has almost the structure as storage system, its primary voltage is in range of kilovolts and is sinusoidal. So, it requires different power electronic converter. It is assumed in Poland that all devices connected to 15 kV lines have to be joined using 50 Hz transformer. Hence, the grid interconnection unit can have a structure shown in Figure.

Source:
Piotr Biczel. “Power Electronic Converters in DC Microgrid”. IEEE 5th International Conference – Workshop, Compatibility in Power Electronics, CPE 2007. Poland.


 

Example of a hybrid microgrid

This a typical scheme of a microgrid AC/DC. It maybe contain many technologies as micro-source, storage, loads and monitoring and control. Un Microgrid Bus linked the different components.

Source:
N. R. Rahmanov, N. M. Tabatabaei, K. Dursun, O. Z. Kerimov. “Combined AC-DC Microgrids: Case Study – Network Development and Simulation” International Journal on Technical and Physical Problems of Engineering. September 2012, Issue 12, Volume 4, Number 3, Pages 157 – 161.


simulations load diagram electric

During operation a microgrid, sometimes; renewable energy sources and the external power grid, dispatched electric energy simultaneously. Sometimes, many sources is neccesary for supply to electric load. Also, all it, considering both economic and technical criteria. The figure represent la connection and disconnetion of sources for each state of performance of a microgrid. Too, it is applicable to other similar electric systems.


energy of each source accumulate

In a microgrid, each energy source is required according to the criterion of costs and production capacity. During the operation time, accumulative energy from each source is represented in the figure. Criteria of linear optimization has been used in this modelling and simulation. This allows determining the nominal capacity and the ability to respond to sudden requests. Made on Matlab of MathWorks Inc.


National renewable energy UE targets as a percentage of final energy consumption

In Europe this growth is driven by both national and EU policies. By 2008 the EU member states had adopted longterm targets in three different areas of energy policy:

• a binding reduction in greenhouse gas emissions of 20% by 2020 compared to 1990; this target can be raised to 30%  subject to the conclusion of binding international climate change agreements;

• a mandatory target for renewable energy sources such as wind, solar and biomass, which by 2020 must supply 20% of the EU’s final energy demand; and

• a voluntary agreement to cut EU energy consumption by 20% by 2020, compared to a reference projection.

The EU has also set a target of 10% renewable energy, including biofuels, in transport by 2020.

This new policy, with its increasing reliance on renewable  sources, will change European energy systems radically within the next decade. Energy technologies based on variable sources, especially wind power but to a lesser extent also wave power and PV, are expected to play a large role in the future energy supply. For example, by 2020 wind power is expected to supply 50% of the Danish electricity consumption – implying that from time to time significantly more wind power will be available than Denmark can consume1. This challenge will require not only significant changes in energy system structure, but also the development of intelligence within the system

Source:
Riso Energy Report 8. “The intelligent energy system infraestructure for the future”. Riso National Laboratory. Technical University of Denmark. September 2009. ISBN 978-87-550-3754-0


Optimum DG Penetration for Minimum Interruption Frequency

One question that most system operators are concerned with is the optimised DG penetration level. Relationship regarding different cost models between optimum DG penetration level and interruption frequency is indicated in Figure.

Optimum micro-source penetration level is positive related with the interruption frequency without DG penetration; especially for average interruption costs, the relationship is almost linear. This relationship is important for systemplanning; as the system interruption frequency without DG penetration is generally known, the system operator is able to roughly determine of the optimum DG penetration level from reliability point of view


example_performance_for_optimization_microgrid

Usually the microgrid used wind turbine (wind), PV (sun), battery (batt) and load, aditional it have a PCC with electrical network external (ene). Both the technical operation as the economic operation are important during performance microgrid. In the figure I show the results of optimization process with imaginary energy prices from diferent source mentioned. In top figure is the power distribution between sources and down figure the total cost of each state. Programming linear has been used in this modelling and simulations.


Microgrid operation strategies

Currently available DG technologies provide a wide variety of different active and reactive power generation options. The final configuration and operation schemes of a microgrid depend on potentially conflicting interests among different stakeholders involved in electricity supply, such as system/network operators, DG owners, DG operators, energy suppliers, customers and regulatory bodies. Therefore, optimal operation scheduling in microgrids can have economic, technical and environmental objectives

Depending on the stakeholders involved in the planning or operation process, four different microgrid operational objectives can be identified: economic option, technical option, environmental option and combined objective option.

In the economic option, the objective function is to minimize total costs regardless of network impact/performance. This option may be envisaged by DG owners or operators. DGs are operated without concern for grid or emission obligations. The main limitations come from the physical constraints of DG.

The technical option optimizes network operation (minimizing power losses, voltage variation and device loading), without consideration of DG production costs and revenues. This option might be preferred by system operators.

The environmental option dispatches DG units with lower specific emission levels with higher priority, disregarding financial or technical aspects. This is preferred for meeting environmental targets, currently mainly supported by regulatory schemes. DG dispatch is solely determined by emission quota; only DG physical limitations are considered.

The combined objective option solves a multi-objective DG optimal dispatch problem, taking into account all economic, technical and environmental factors. It converts technical and environmental criteria into economic equivalents, considering constraints from both network and DG physical limits. This approach could be relevant, for instance, to actors that participate not only in classical energy markets, but also in other potential markets for provision of network services and emission certificates

Source:
MICROGRIDS: Architectures and Control
Nikos Hatziargynou


a hybrid ac-dc microgrid system

La figura muestra el concepto de un sistema híbrido ac/dc donde varias fuentes y cargas ac y dc son conectadas a sus correspondientes redes ac y dc. Las redes ac y dc están conectadas a través de dos transformadores y conversores trifásicos ac/dc bidireccionales. Pueden observar la diversidad de micro fuentes que se está utilizando en la descripción de la microred, incluye los diferentes dispositivos de electrónica de potencia que sirven para adecuar la energía eléctrica desde fuentes y para cargas eléctricas. Hay vehículos eléctricos conectados a la microred. Los generadores eólicos tienen diferentes configuración de control (diferentes tipos de turbinas eólicas). Un grupo electrógeno diesel también se da, dado que estos grupos se consideran los que en último caso darán energía a la microred eléctrica en situaciones ya críticas pero a la vez rentables en lo posible en economía. Para todo esto se crea modelos matemáticos de cada elemento y luego se integran en un solo programa en que se puedan cambiar las condiciones de trabajo y analizar las variables de respuesta de lo que se desea estudiar. Yo lo hago en Matlab/Simulink para quienes deseen que les brinde el servicio de asesoramiento.


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Limits of Harmonic Distortion

La distorción armónica total de la corriente de salida en el rango de operación de un generador debe ser menor que 5 % de la corriente fundamental. La tabla muestra el valor de los armónicos que no deben exceder esos límites, expresados en relación a la corriente fundamental. Se habla de armónicos pares e impares, interesan todos dado que dependiendo del armónicos los efectos son diferentes, algunos de ellos se les puede reconocer con los cinco sentidos, otros requieren equipos como Analizadores de Redes Eléctricas. Que hacer en lugares con alta distorción armónica?. Una de las formas más fáciles es colocar un transformador de impedancia y un transformador de aislamiento (corregirme si me equivoco). Sin embargo, estas cosas para instalaciones medianas y grandes resultan bastante caras y espaciosas, considerando también las pérdidas asociadas a su funcionamiento. Por lo tanto, como cliente es pararse bien frente a las empresas de electricidad y como autoproductor de electricidad es comprar un buen generador que cumpla las exigencias de calidad de energía eléctrica, de esta manera proteges tu inversión y obtienes una fiabilidad alta y rentabilidad bastante ya que el beneficio es para toda la instalación (máquinas y sistemas de iluminación que en condiciones adecuadas brinda clima laboral adecuado sin flickers y/o baja iluminación).


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Thesys_Mario_Romero_Torrico_Cochabamba_Bolivia_Implementacion de un Sistema de Generación Distribuida con Energias Renovables ENDE Corporacion

En este post muestro la portada de tesis “Implementación de un Sistema de Generación Distribuida con Energías Renovables ENDE Corporación” elaborado por Mario Torrico para la Universidad Privada del Valle en Cochabamba – Bolivia para optar el título de Ingeniero Electromecánico. Trabajo que compartimos durante unos tres meses de intercambio de información, modelos matemáticos y simulaciones numéricas, además de diálogo, envío de información, debate y varios borradores de tesis que iban y venían en el correo electrónico. Su defensa fue un éxito alcanzando la nota de 90/100 para alegría de Mario, de su familia, profesores, colegas y amigos. Éxitos Mario en tu vida profesional, tengo un colega amigo más :)D . En lo personal el tema fue muy interesante e implicó ingresar en una temática no desarrollada e innovadora… la portada de la tesis esta bonita también. Saludos a la plurinación boliviana… A quienes desean desarrollar conmigo sus tesis (Yo como Asesor Externo) a nivel de pregrado y postgrado, así como desarrollar sus proyectos de investigación tanto en universidades, institutos o empresas me escriben.

 


cartucho condensador 1

Quienes hemos visto como funciona un banco de condensadores, podemos ver y escuchar el conectar y desconectar de los condensadores los cuales se van conectando dependiendo de la necesidad de potencia reactiva a inyectar y de las acciones del sistema de control. En la figura se muestra un ejemplo de funcionamiento de condensador para unos 100 estados o ciclos de trabajo, medida que he usado en esta figura, dado que la necesidad de potencia reactiva no depende de la escala de tiempo, es por lo general aleatoria, entonces lo que puedo ir determinando es si esta en conectado ON o desconectado OFF. Un sistema de ceros y unos sirven para identificar cada estado. La simulación está hecha en Matlab de MathWork Inc y complementa lo que post atrás es la ponencia que realice en Costa Rica durante el III Congreso Iberoamericano de Microredes con Generación Distribuida de Renovables. Favor difundir éste blog y si les interesa mis servicios, me escriben :)D


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banco de condensadores

La energía reactiva solicitada por los diferentes dispositivos como motores eléctricos o equipos de electrónica de potencia es para poder funcionar, sin embargo, ocupan espacio dentro de la capacidad de transmisión de los conductores eléctricos, es por ello que hay que reducir dicho flujo a lo necesario que es la potencia activa, sin embargo, no puede ser sólo energía activa, dado que se entrar en una resonancia, pero si bien se puede trabajar en un factor de potencia lo más cercano a 1, pero no tanto que el sistema de control no lo pueda coordinar bien. La figura muestra una simulación del trabajo de un banco de condensadores, se puede apreciar tanto la potencia reactiva solicitada por la red eléctrica como la que brinda el banco de condensadores, ambos lo bastante cercanos que las curvas se parecen suporponer. Hecho en Matlab de MathWorks Inc para todos los interesados en los sistemas eléctricos y en el manejo adecuado del factor de potencia.


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flujo potencia activa y reactiva desde y hacia microred

Cualquier consumidor de energía eléctrica va a tener una potencia activa y reactiva que absolver y estas por lo general son proporcionales, debido a que el factor de potencia derivado del ajuste hecho por el banco de condensadores tratan de mantenerlo en proporción constante. Sin embargo, cuando se tiene una microred con fuentes propias o un usuario y a la vez conectado a la red eléctrica pública, pueda que en ciertos momentos haya un cierto flujo de potencia activa y/o reactiva hacia la red. Por lo general, es la reactiva, dado que las potencias de las fuentes se hacen siempre un poco menor a las necesidades y las condiciones ambientales también lo propician, además, hay regulación de en algunos países que no quieren que se inyecte a la red la potencia activa, pero de la reactiva no dicen nada, obvio, la inyección de potencia reactiva hacia la red pública de electricidad les ayuda a compensar el factor de potencia usando los bancos de condensadores de la microred. La simulación presentada en la figura ha sido hecha en Matlab de MathWork Inc. y sirve para visualizar como en momentos (se muestra valores absolutos) la potencia activa y/o reactiva toma diferentes direcciones (hacia o desde la red pública de electricidad). Espero os sirva.


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tarifa acumulada al dia

Cuando el comportamiento es aleatorio, lo usual es pensar que quizás pasado un determinado período de tiempo, dicho comportamiento tienda hacia un comportamiento claro y definido. La figura es una simulación de una consumidor de curva de demanda aleatoria uniformemente distribuido por un día. Quizás al final del día no se vea claro una tendencia, pero se perfila un comportamiento predecible, por lo tanto, dicha consumo no será analizado solo por los valores de consumo, sino por las tendencias de la misma. Surge entonces proponer nuevas variables y un manejo de conceptos de estadística bastante interesantes, quizás por momentos alejado de lo recomendado por la Norma Técnica o cualquier libro. Pero oh! los eruditos en normas técnicas tendrán que previamente repasar sus conceptos o quizás cegarse en decir que se cumpla la norma, cada país tiene su desarrollo industrial y aquellos con mayor desarrollo, tienen una normativa más actualizada, basta con mirar este detalle para saber de que pata cojeas compadre o compatriota. En fin, hecho en Matlab de MathWorks la figura es complemento del anterior post que espero os sirva para esos casos en que tienen datos de consumo (y que a veces escasean) o deseas asumir consumos dentro de las capacidades de la planta y en vez de colocar un factor de planta o factor de simultaneidad para todas las 24 horas 7 días de la semana y del mes, puedes analizar mejor por cada hora a fin de optimizar el recurso eléctrico más aún si ésta proviene de una fuente de generación local como es el caso de una microred.


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costo de energía cada hora segun tarifa variable durante el dia

El mercado eléctrico según el país tiene una tarifa por cobrar al usuario por el consumo de energía eléctrica. Esta puede ser por horas como también la tendencia a de que sea cada segundo en función a la disponibilidad de generación y de almacenamiento de energía en partes del sistema conocidas como microredes (microgrids en inglés). La figura del presente post hecha en Matlab de MathWorks Inc permite visualizar en base a un consumo uniformente aleatorio de comportamiento y con un tarifario de tres tarifas diferentes durante el día, ver cuanto es lo que hay que pagar en cada hora. Este costo de cada hora, resume la energía producida por la tarifa dada en dicha hora. Las variaciones del consumo y del costo inducen a tal resultado y es de preveerse, entonces surge la pregunta de como analizar y predecir tal comportamiento aleatorio y por suerte o destino esto ya lo había descubierto hacia el 2002 trabajando en el Hospital de Chota, pero lo coloco en otro post. El mercado eléctrico se hace cada vez más interesante de analizar y de desarrollar herramientas para ello.


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