Funcionamiento de la Micro Red conectada al Distribuidor de Energia

La implementación de sistemas de administración de recursos energéticos distribuidos (DERMS) para enfrentar los desafíos de la integración de recursos distribuidos.

Las Micro Redes, se pueden definir como una red eléctrica de pequeñas unidades de generación distribuidas modulares (micro fuentes), dispositivos de almacenamiento de energía, cargas controlables y unidades de control y protección que funcionan para suministrar al área local; calor, frío y energía eléctrica. Una micro red puede operar en paralelo a la red o como una isla. Normalmente está conectado al sistema de distribución principal por el Punto de Acoplamiento Común. 

Una micro red se desconectará automáticamente del sistema de distribución principal y cambiará a funcionamiento en isla cuando ocurra una falla en la red principal o la calidad de la energía de la red caiga por debajo de un estándar requerido y una micro red volverá a conectarse a la red una vez que se resuelva dicha variación. Las micro fuentes en una micro red están constituidas de microturbinas, celdas de combustible, paneles fotovoltaicos, generadores de turbinas eólicas, dispositivos de almacenamiento de energía (batería o volante de alta velocidad). La mayoría de las micro fuentes se interconectan a través de convertidores electrónicos de potencia, ya que las fuentes producen corriente directa, (por ejemplo, energía fotovoltaica o pilas de combustible) o corriente alterna, de frecuencia variable (por ejemplo, micro turbinas, aerogeneradores).

Las Micro Redes, se consideran la mejor solución para la integración óptima de las fuentes de energía renovables en los sistemas de energía. Sin embargo, se deben desarrollar nuevas estrategias de control debido a la característica inherente distintiva de los componentes de las Micro Redes en comparación con los sistemas de energía convencionales. 

Los requisitos de vida modernos en términos de proporcionar energía eléctrica limpia, económicamente eficiente y segura han, alentado a los ingenieros de potencia a integrar las fuentes de energía renovable en las redes de distribución y cerca de los centros de carga. Durante las últimas dos décadas, el concepto de las Micro Redes ha brindado la idea de una integración óptima y confiable de las fuentes de energía renovable de potencia electrónica en los sistemas de energía. 

Además de la gestión de la energía y la mejora de la calidad de la energía, el funcionamiento en isla de las Micro Redes proporciona una mejora de la confiabilidad mediante el suministro ininterrumpido de carga cuando la red principal no está disponible.

El voltaje de salida y la potencia de salida de las fuentes de energía renovable se controla por medio de los convertidores electrónicos de potencia para lograr los siguientes objetivos en diferentes modos de operación, a) controlando la potencia de salida de los convertidores en modo conectado, de acuerdo con los puntos de ajuste determinados por el Controlador central de la micro red, b) manteniendo la estabilidad de la micro red mediante el seguimiento de la carga (manteniendo el equilibrio entre producción y consumo) en la transición de modo conectado a modo de isla; y c) la regulación de voltaje, la distribución precisa de potencia en modo isla. 

Para lograr los objetivos mencionados anteriormente, generalmente se han introducido dos tipos principales de estrategias de control para los sistemas de control de micro red, como las estrategias de control centralizado y descentralizado. Los sistemas de control centralizados se basan en enlaces de comunicación de alto ancho de banda, que recopilan datos de cada unidad de generación distribuida al control central de micro red y envían los puntos de ajuste determinados por el control central de micro red a las unidades de generación distribuida. Tiene características tales como alta calidad de energía, poca confiabilidad, rápido transitorio, red de comunicaciones costosa y compleja. 

Por otro lado, los sistemas de control descentralizados se basan en el rendimiento de los controladores locales que se basan en mediciones de variables locales. Las características de este método son la calidad de energía baja, la confiabilidad aceptable, el transitorio dinámico lento, la implementación fácil y la capacidad de conectar y usar.

La estrategia de aplicar impedancia virtual se ha propuesto como parte complementaria del control en las micro redes. La impedancia virtual adaptativa está diseñada considerando sus efectos en el rendimiento del sistema en la micro red, que incluye: a) desacoplar el control de potencia activa y reactiva al hacer que la relación X / R de la red sea alta, b) la potencia transferible máxima a través del alimentador, c) problemas de estabilidad y d) compartición precisa de la potencia reactiva en diferentes modos de funcionamiento, así como una transición suave del modo conectado al modo en isla.

La idea de la operación cooperativa de los controladores locales en coordinación con el centro de control de micro red, mediante enlaces de comunicación de bajo ancho de banda, que aprovechan ambas estrategias mencionadas anteriormente, puede ayudar a tener un mejor rendimiento de control en la micro red. 

En lo mas alto del nivel, el centro de control de la micro red, es responsable de la gestión de la energía, mientras que el nivel más bajo está diseñado para mantener la estabilidad dinámica de la micro red, al mantener el equilibrio entre la producción y el consumo, que se implementa mediante la distribución precisa de la potencia y la regulación de voltaje. En este método, la potencia activa y la potencia reactiva se controlan variando la frecuencia y el voltaje, respectivamente.

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