Optimització de l'operació de xarxes de distribució amb penetració de renovables

Aquest treball desenvolupa un programa informàtic a partir dels Softwares GAMS i MATLAB per aconseguir determinar l’òptim global de diversos fluxos de potència creats a una xarxa de distribució radial de mitja tensió connectada a la xarxa general. Pel fet que el problema a estudiar conté equacions no lineals, per tal d’aconseguir una solució òptima global s’aplica una programació de con de segon ordre enter mixt la qual garanteix aconseguir la solució desitjada per a cada cas d’estudi. També s’ha de tenir en compte que la xarxa de distribució és operada a partir de dos sistemes de generació interns, un fotovoltaic i un altre de dièsel, però també es permet la connexió amb la xarxa externa per tal de comprar energia i d’aquesta manera garantir el correcte subministrament a les diferents càrregues del sistema, tot i que no és possible la bidireccionalitat en el flux de potència el que impedeix la venda d’excedents energètics produïts pels sistemes de generació de la mateixa xarxa estudiada. En conseqüència, l’objectiu principal del treball és la creació d’un programa que minimitza els mínims costos d’operació i la màxima eficiència de cada cas d’estudi a partir d’unes dades inicials, les quals inclouen les demandes de cada node de la xarxa. A més, pel fet que no és possible garantir trobar la solució òptima del problema inicial, és a dir a partir de les equacions i restriccions no relaxades, el treball també ofereix un nou model per determinar la solució òptima que compleixi la relaxació imposada per linealitzar el problema. Els dos primers casos d’estudi fan operar la xarxa a partir d’una generació fotovoltaica i dièsel però mantenint uns nivells de producció solar inferiors a la demanda general del sistema. En canvi, el tercer cas fa operar el sistema a partir d’una generació solar superior en alguns casos a la demanda del sistema, cosa que permetrà visualitzar el segon algoritme implementat. Per últim es torna a crear un escenari al tercer, però introduint un sistema d’emmagatzematge el qual permetrà crear un sistema més independent i amb uns costos d’operació menors.Este trabajo desarrolla un programa informático a partir de los Softwares GAMS y MATLAB para conseguir determinar el óptimo global de varios flujos de potencia creados en una red de distribución radial de media tensión conectada a la red general. Debido que el problema a estudiar cuente ecuaciones no lineales, para conseguir una solución óptima global se aplica una programación de cono de segundo orden entero mixto la cual garantiza conseguir la solución deseada para cada caso de estudio. También se tiene que tener en cuenta que la red de distribución es operada a partir de dos sistemas de generación internos, un fotovoltaico y otro de diésel, pero también se permite la conexión con la red externa para comprar energía y de este modo garantizar el correcto suministro a las diferentes cargas del sistema, a pesar de que no se posible la bidireccionalidad en el flujo de potencia el que impide la abanica de excedentes energético producidos por los sistemas de generación de la propia red estudiada. Consecuentemente, el objetivo principal del trabajo es la creación de un programa que minimiza los mínimos costes de operación y la máxima eficiencia de cada caso de estudio a partir de unos datos iniciales, las cuales incluyen las demandas de cada nodo de la red. Además, debido que no se posible garantizar encontrar la solución óptima del problema inicial, es decir a partir de las ecuaciones y restricciones no relajadas, el trabajo también ofrece un nuevo modelo para determinar la solución óptima que cumpla la relajación impuesta por linealitzar el problema. Los dos primeros casos de estudio hacen operar la red a partir de una generación fotovoltaica y diésel pero manteniendo unos niveles de producción solar inferiores a la demanda general del sistema. en cambio, el tercer caso hace operar el sistema a partir de una generación solar superior en algunos casos a la demanda del sistema, el que permitirá visualizar el segundo algoritmo implementado. Por último, se vuelve a crear un escenario al tercero, pero introduciendo un sistema de almacenamiento el cual permitirá crear un sistema más independiente y con unos costes de operación menores.This work develops a computer program based on GAMS and MATLAB softwares to determine the global optimum of various power flows created in a medium voltage radial distribution network connected to the general network. Because the problem to be studied has non-linear equations, to achieve a global optimal solution a mixed integer second-order cone programming is applied which guarantees to achieve the desired solution for each case study. It must also be taken into account that the distribution network is operated from two internal generation systems, one photovoltaic and the other diesel, but connection with the external network is also allowed to buy energy and thus guarantee the correct supply to the different loads of the system, despite the fact that bidirectionality in the power flow is not possible, which prevents the fan of energy surpluses produced by the generation systems of the studied network itself. Consequently, the main objective of the work is the creation of a program that minimizes the minimum operating costs and the maximum efficiency of each case study from some initial data, which includes the demands of each node of the network. In addition, since it is not possible to guarantee to find the optimal solution of the initial problem, that is, from the non-relaxed equations and restrictions, the work also offers a new model to determine the optimal solution that complies with the relaxation imposed by linearizing the problem. The first two case studies operate the grid from photovoltaic and diesel generation but maintaining levels of solar production lower than the general demand of the system. On the other hand, the third case makes the system operate from a solar generation superior in some cases to the demand of the system, which will allow the visualization of the second algorithm implemented. Finally, a third-party scenario is created again, but by introducing a storage system which will allow the creation of a more independent system and with lower operating costs.Objectius de Desenvolupament Sostenible::7 - Energia Assequible i No Contaminan