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Title: Agente integrador de recursos energéticos distribuidos en el nivel de distribución del sistema eléctrico colombiano
Author: Arias Barragan, Luis Alejandro
Advisor: Rivas Trujillo, Edwin
Subjects: Doctorado en Ingeniería - Tesis y disertaciones académicas
Recursos energéticos
Distribución de energía eléctrica - Colombia
Generación eléctrica distribuida - Colombia
Keywords: Agente integrador
Recursos energéticos distribuidos
Generación distribuida
Respuesta de la demanda
Date: 10-Jul-2019
Abstract: The integration of distributed energy resources (DER) in distribution networks presents a dispersion with a low appropriation of them in the management of energy resources by the OR (Niknam, T., Ranjbar AM, Shirani AR 2005) (Bouffard and Kirschen 2008) (Levin and Thomas 2016). Likewise, an incipient development of the mechanisms of integration of DER is observed, which are basically focused on self-generation solutions and generally linked to isolated projects, characterized by low sustainability and by occasionally offering some auxiliary services to electricity networks (Ilic, Black & Prica 2007, Yano et al., 2012; Faria et al., 2014; Dietrich et al., 2015; Yang, Zhang & Xiao 2015). The present doctoral thesis has focused on proposing an integrating agent of DER in the level of distribution of the electrical system, allowing an economic and technological integration of them, through their participation as suppliers of surplus energy and services for the network. Methodologically, the design of the structure and functionality of the DER integrative agent was proposed through modeling tools such as the UML (Universal Modeling Language). The mathematical modeling for the costs of the energy products that the integrating agent can offer to the network: power disconnection services and sale of surplus energy has been made from the configuration of optimization problems of the integer-mixed type, having take into account the normative aspects in force at national and international level. Regarding the stochastic behavior of some DER resources, Weibull probability distribution functions and the Adisson-Dassler criteria have been used. Finally, aspects linked to the automatic control of processes over DER were simulated with automation software: Fluid Simm 3.6, Matlab 2016 and Gxdeveloper 3.2. Verification was carried out with the help of DIGSILENT 15.1, DSS-SIMM 2012 and Power Word 2007. As products or results of the doctoral thesis is the design of the integrating agent, of an access platform in the cloud computing space and mathematical formulations and optimization problems have been proposed for the sale of surplus energy from GD and for the sale of power disconnection services with RD that are offered to the OR. In the same way, different forms of user participation have been designed with their DER in the supply of energy products to the network.The integration of the DER through the proposed integrating agent has shown the viability of their active participation in concrete tasks of flattening the demand curve, the response to peak demand and the improvement of the voltage profiles in the network. As a general conclusion, the doctoral thesis has designed an integrating agent of DER that will be incorporated into the electricity network as an actor within the management carried out at the level of distribution and commercialization jointly with the operator of the network and providing services to this. Said integrating the agent will initially be assigned to the marketer but may be managed in the form of an independent entity if it becomes necessary in the near future.
Description: La integración de recursos energéticos distribuidos (DER, por sus siglas en inglés) en redes de distribución presenta una dispersión con una baja apropiación de estos en la gestión de los recursos energéticos por parte del operador de red (OR) (Niknam, Ranjbar y Shirani, 2005; Bouffard y Kirschen, 2008; Levin y Thomas, 2016. De igual forma, se observa un desarrollo incipiente de los mecanismos de integración de DER, los cuales básicamente están centrados en soluciones en lo concerniente a la autogeneración y, generalmente, están ligados a proyectos aislados, caracterizados por baja sostenibilidad y por ofertar ocasionalmente algunos servicios auxiliares a las redes eléctricas (Ilic, Black y Prica 2007; Yano et al. 2012; Faria et al., 2014; Dietrich et al., 2015; Yang, Zhang y Xiao, 2015). La presente tesis doctoral se ha enfocado en proponer un AI de DER en el nivel de distribución del sistema eléctrico, lo que permite una integración económica y tecnológica de ellos, mediante de su participación como oferentes de excedentes de energía y servicios para la red. Metodológicamente, se realizó el diseño de la estructura y la funcionalidad del AI de DER propuesto por medio de herramientas de modelamiento como el UML (Lenguaje de Modelamiento Universal). El modelamiento matemático para los costos de los productos energéticos que puede ofertar el AI a la red: servicios de desconexión de potencia y venta de excedentes de energía, se ha realizado a partir de la configuración de problemas de optimización del tipo entero-mixto, teniendo en cuenta los aspectos normativos vigentes en los ámbitos nacional e internacional. En cuanto al comportamiento estocástico de algunos recursos DER se ha hecho uso de funciones de distribución de probabilidad tipo Weibull y los criterios de Adisson-Dassler. Finalmente, aspectos ligados al control automático de procesos sobre los DER fueron simulados con software de automatización: Fluid SIMM 3.6, Matlab 2016 y Gxdeveloper 3.2. La verificación se realizó con ayuda de Digsilent 15.1, DSS-SIMM 2012 y Power World 2007. Como productos o resultados de la tesis doctoral se encuentra el diseño del AI en una plataforma de acceso en el espacio de computación en la nube y el planteamiento formulaciones matemáticas y problemas de optimización para la venta de los excedentes de energía a partir de GD y para la venta de los servicios de desconexión de potencia con RD que se ofertan al OR. De la misma manera, se diseñaron diferentes formas de participación de los usuarios con sus DER en la oferta de productos energéticos a la red.La integración de los DER a través del AI propuesto ha mostrado la viabilidad de su participación activa en tareas concretas de aplanamiento de la curva de demanda, la respuesta ante picos de demanda y el mejoramiento de los perfiles de tensión en la red. Como conclusión general, la tesis doctoral diseñó un AI de DER que se incorporara en la red eléctrica en calidad de actor dentro de la gestión que se realiza a nivel de distribución y comercialización de manera conjunta con el operador de la red y prestando servicios a este. Dicho AI estará inicialmente adscrito al comercializador, pero puede llegar a manejarse en forma de un ente independiente si llega a ser necesario en un futuro cercano.
URI: http://hdl.handle.net/11349/22085
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