Archive for the ‘Optimización’ Category


Los sistemas eléctricos en el futuro próximo cercano van a tener que ser inteligentes por obligación competitiva entre empresas eléctricas a fin de optimizar y mejorar sus prestaciones, esto sumado a la implementación de tecnologías de energías renovables, generación distribuida, entre otras. En especial énfasis la distribución dado que promueve los activos de generación. Ante ello un nuevo marco de transmisión y distribución se hace necesario en muchos países, siendo el marco regulativo de distribución el de mayor desafío. Incluyendo la interacción con los clientes, los cuales son más activos ahora, por ejemplo, ahora se tiene que si llaman varios clientes de una misma zona se deduce que se tiene una falla. Siendo ahora cada vez más importante en la vida diaria de las personas y las industrias se requiere cambios de índices de continuidad de suministro (1) continuidad, cantidad y tiempo de cortes, (2) calidad del producto eléctrico: armónicas, flicker’s, voltaje, frecuencia, factor de potencia y (3) atención comercial. Además, se debe tener esquemas de tarifa muy óptimos y generales de tal manera que las empresas tengan una perspectiva en el tiempo estable y lo menos complicado posible. Los marcos regulatorios (regulativos) contemplados desde hace años no se adaptan a la modernidad existente.

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In this post there is three examples of load diagram for different users. The data is colected each hour. This data has been used for optimization process in the reference. The load diagrams are:

load-diagram-example-1

load-diagram-example-2

load-diagram-example-3

From:
Francisco Goncalves Goiana Mesquita.“Design Optimization of Stand-Alone Hybrid Energy Sytems”. Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Major Energía. Universidade do Porto. Portugal. 2010

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)


Wind PV BESS hybrid power generation system with large-scale battery energy storage station

The Figure shown an example of Wind PV BESS hybrid power generation system with large-scale battery energy storage station (it is in BESS – Battery Energy Storage Station). It is used for compensation of aleatory energy production from wind turbine or PV plant. This BESS have orden of MW’s both for charge/discharge process.

Source:
Xiangjun Li, Dong Hui and Xiaokang Lai “Battery Energy Storage Station (BESS) – Based Smoothing Control of Photovoltaic (PV) and Wind Power Generation Fluctuations”. IEEE Transactions on Sustainable Energy, Vol. 4, No. 2, April 2013.


Example de AC Microgrid with Diesels CHPs PVs Boilers and conextion with Main Grid

This a example of a AC microgrid with differents equipment from usually photovoltaic solar plant (PV), CHPs, boilers and diesel generators. Many electric lines and loads placed on a characteristic topology of new tendence in market electrical

Source:
In-Su Bae and Jin-O Kim “Phasor Discrete Particle Swarm Optimization Algorithm to Configure Micro-grids” Journal of Electrical Engineering & Technology, Vol. 7, No.1, pp. 9 -16, 2012


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.


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.


cost_for_state_microgrid

A microgrid operate in state stable in this simulation made on Matlab. Each state represent a determinate time (10 minutes, 15 minutes o more o less). But during this time, la Microgrid makes calculations of energy cost dispatched for each source. The imagen is the global cost of microgrid (or similar or other electric system considering all costs).  The microgrid optimizer decides in base a linear programming the connection and disconnection of each source.


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.


first steps in optimizing microgrids

This is first results of simulation in optimization microgrids. For variable electric load (4 states), the sources supply from diferents power plants. In a first moment, sun (blue line) and after is the wind. Other sources as battery and electrical network exterior not supply in this analysis for to get the minimum cost.


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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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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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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Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 1 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 2 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 3 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 4 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 5 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 6 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 7 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 8 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 9 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 10 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 11 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 12 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 13 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 14 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 15


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III_MIGEMIR_Liberia Costa Rica Diciembre 2015_Modelado y Simulación de la microred eléctrica de CEDER-CIEMAT_Jorge_MIREZ

Programa_MIGEDIR_III_2015_pag_1

Programa_MIGEDIR_III_2015_pag_2

Atiendo a esta reunión bastante importante es que gracias al apoyo de CYTED y CEDER-CIEMAT es que daremos esta conferencia en el marco del IIi Congreso Iberoamericano de Microredes con Generación Distribuida de Renovables. Este evento sirve de marco para el intercambio de información, experiencias y el tomar en contacto con investigadores provenientes de diferentes países de habla hispana y no hispana, dedicados al sector energía y otros sectores incluyendo el aeroespacial en que el uso de fuentes de energía como sol, viento, biomasa, celdas de combustible, entre otras es bastante importante. Y no sólo eso, importante y quizás mucho más lo que es las técnicas de control, predicción, modelamiento y simulación, software desarrollado que son las cosas de mayor valor agregado, la combinación de diferentes escenarios de trabajo y de implementación en industrias, centros de atención de salud, barcos, naves espaciales, soporte de vida en condiciones extremas, etc. Les dejo la portada de mi presentación y cualquier comunicación a jorgemirez2002@gmail.com, y quienes estén por acá, estaremos conversando.


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