Integración óptima de generadores fotovoltaicos en sistemas de distribución DC a través de la aplicación del algoritmo de optimización aritmética modificado
Cargando...
Fecha
Fecha
2022-10-18
Director
Colaboradores
Título de la revista
ISSN de la revista
Título del volumen
Editor
Altmetric
Descripción
La reducción del costo de instalar y operar fuentes fotovoltaicas (PV) en redes de distribución permitirá generar proyectos económicamente factibles, por lo que en este artículo se propone una metodología para ubicar y dimensionar fuentes PV en redes de distribución de corriente continua (CC). Para esto se emplea como función objetivo la minimización del costo operativo total anual para un horizonte de planificación de 2 décadas. La función objetivo se conforma sumando el costo anual de la compra de energía en la subestación y el costo de inversión y mantenimiento anual de los PV. Por lo cual, el modelo de programación no lineal entera mixta (PNLEM) surge como representación matemática para este problema. El modelo de PNLEM se soluciona aplicando una metodología maestro-esclavo. La etapa maestra es una versión modificada del algoritmo de optimización aritmética, que incluye una fase de exploración y explotación donde se obtiene la mejor solución actual 𝓍𝑡𝑏𝑒𝑠𝑡 en cada iteración 𝑡 y se modifica implementando un operador de distribución gaussiana que genera nuevas soluciones candidatas con centro en la mejor solución actual 𝓍𝑡𝑏𝑒𝑠𝑡. La etapa esclava utiliza un método de flujo de potencia de CC, empleada para determinar el valor de la función objetivo para cada solución proporcionada por la etapa maestra. El algoritmo fue programado en el software MATLAB, considerando redes de distribución IEEE de 33 nodos y 69 nodos, las cuales corroboran que el método propuesto representa una importante mejora frente a optimizadores metaheurísticos como lo son, el algoritmo de vórtices en su versión discretacontinúa y el algoritmo de optimización aritmética original.
Resumen
The reduction of the annual installing and operating cost of PV sources for distribution networks will allow generating economically viable projects. In this research is proposed a solution methodology to place and size PV sources in direct current (DC) distribution networks. An objective function to minimize the total annual operating cost for a planning horizon of 2 decades is formulated. Is formed by adding the annual cost of purchasing energy at the substation and the cost of investment and annual maintenance of the PVs. Therefore, the mixed-integer nonlinear programming model (MINLP) emerges as an alternative to represent the optimization problem analyzed. This MINLP model is solved by applying a master-slave methodology. The master stage is a modified version of the arithmetic optimization algorithm, which includes an exploration and exploitation phase where the best current solution 𝓍𝑡𝑏𝑒𝑠𝑡 is obtained at each iteration 𝑡 and modified by implementing a Gaussian distribution operator that generates new candidate solutions with center at the best current solution 𝓍𝑡𝑏𝑒𝑠𝑡. The slave stage uses a specialized DC power flow approach to determine the value of the objective function for each solution provided by the master stage. The algorithm was programmed in MATLAB software, considering IEEE distribution networks of 33 nodes and 69 nodes. These test feeders corroborated that the proposed method represents a significant improvement over metaheuristic optimizers such as the discrete-continuous vortex algorithm and the original arithmetic optimization algorithm.
Palabras clave
Algoritmo de optimización aritmética, Flujo de potencia, Generación de energía solar, Redes de distribución, Reducción de costos fotovoltaicos