Prototipo de enrutador de energía para direccionar los flujos de potencia de una microrred con generación renovable y sistema de almacenamiento. Caso de estudio: Proceso agroindustrial en el Departamento de Arauca.

Ramírez Fontecha, Franklin Jayson

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Data

2022-12-06

Publisher

Pontificia Universidad Javeriana

Faculdade

Facultad de Ingeniería

Programa

Maestría en Energía y Sostenibilidad

Título obtido

Magíster en Energía y Sostenibilidad

Tipo

Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría

COAR

Tesis de maestría

TY - GEN T1 - Prototipo de enrutador de energía para direccionar los flujos de potencia de una microrred con generación renovable y sistema de almacenamiento. Caso de estudio: Proceso agroindustrial en el Departamento de Arauca. AU - Ramírez Fontecha, Franklin Jayson Y1 - 2022-12-06 UR - http://hdl.handle.net/10554/63207 PB - Pontificia Universidad Javeriana AB - Con la amenaza del cambio clima ́tico se hace necesario adoptar tecnologías que contribuyan con la preservación del medio ambiente y la disminución de los gases efecto invernadero, una alternativa que ha tomado fuerza desde el sector eléctrico, es la incorporación de los recursos energético distribuidos (DERs) de carácter renovable a las redes de distribución, pero esta incorporación debe llevarse a cabo de forma coordinada con el fin de poder mantener las condiciones de seguridad, confiabilidad y resiliencia para el abastecimiento de la demanda. En este trabajo se propone el dimensionamiento y requisitos normativos para la interconexión de una microrred con generación renovable y almacenamiento de energía en baterías para una planta procesadora de plátano en Municipio de Tame, Departamento de Arauca. Este dimensionamiento va ser el insumo principal para el sistema de gestión de energía (EMS) basado en optimización, el cual estará encargado de gestionar el sistema de almacenamiento y con el objetivo de poder llevar a cabo estas consignas de forma física pero a una escala menor, se propone un prototipo de enrutador de energía el cual es el encargado de ejecutar las consignas que emita el EMS, en este caso en el manejo de la potencia de la batería, en qué momento se debe cargar o descargar y en que magnitud de corriente de acuerdo a dichas consignas. Se realiza la simulación de la microrred que se dimensionó para la planta procesadora de plátano, planteando escenarios de 1 y 3 días de simulación, se evaluó el funcionamiento de la microrred mediante métricas de potencia promedio, potencia máxima, y energía importada de la red eléctrica, obteniendo muy buenos resultados logrando una disminución considerable en dichas métricas al momento de compararlas sin generación renovable. Del mismo modo se evaluó el funcionamiento del circuito enrutador de energía obteniendo respuestas satisfactorias al comportamiento esperado, de acuerdo a las consignas que envió el EMS. ER - @misc{10554_63207, author = {}, title = {Prototipo de enrutador de energía para direccionar los flujos de potencia de una microrred con generación renovable y sistema de almacenamiento. 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A1 Ramírez Fontecha, Franklin Jayson YR 2022-12-06 LK http://hdl.handle.net/10554/63207 PB Pontificia Universidad Javeriana AB Con la amenaza del cambio clima ́tico se hace necesario adoptar tecnologías que contribuyan con la preservación del medio ambiente y la disminución de los gases efecto invernadero, una alternativa que ha tomado fuerza desde el sector eléctrico, es la incorporación de los recursos energético distribuidos (DERs) de carácter renovable a las redes de distribución, pero esta incorporación debe llevarse a cabo de forma coordinada con el fin de poder mantener las condiciones de seguridad, confiabilidad y resiliencia para el abastecimiento de la demanda. En este trabajo se propone el dimensionamiento y requisitos normativos para la interconexión de una microrred con generación renovable y almacenamiento de energía en baterías para una planta procesadora de plátano en Municipio de Tame, Departamento de Arauca. Este dimensionamiento va ser el insumo principal para el sistema de gestión de energía (EMS) basado en optimización, el cual estará encargado de gestionar el sistema de almacenamiento y con el objetivo de poder llevar a cabo estas consignas de forma física pero a una escala menor, se propone un prototipo de enrutador de energía el cual es el encargado de ejecutar las consignas que emita el EMS, en este caso en el manejo de la potencia de la batería, en qué momento se debe cargar o descargar y en que magnitud de corriente de acuerdo a dichas consignas. Se realiza la simulación de la microrred que se dimensionó para la planta procesadora de plátano, planteando escenarios de 1 y 3 días de simulación, se evaluó el funcionamiento de la microrred mediante métricas de potencia promedio, potencia máxima, y energía importada de la red eléctrica, obteniendo muy buenos resultados logrando una disminución considerable en dichas métricas al momento de compararlas sin generación renovable. 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AU - Ramírez Fontecha, Franklin Jayson Y1 - 2022-12-06 UR - http://hdl.handle.net/10554/63207 PB - Pontificia Universidad Javeriana AB - Con la amenaza del cambio clima ́tico se hace necesario adoptar tecnologías que contribuyan con la preservación del medio ambiente y la disminución de los gases efecto invernadero, una alternativa que ha tomado fuerza desde el sector eléctrico, es la incorporación de los recursos energético distribuidos (DERs) de carácter renovable a las redes de distribución, pero esta incorporación debe llevarse a cabo de forma coordinada con el fin de poder mantener las condiciones de seguridad, confiabilidad y resiliencia para el abastecimiento de la demanda. En este trabajo se propone el dimensionamiento y requisitos normativos para la interconexión de una microrred con generación renovable y almacenamiento de energía en baterías para una planta procesadora de plátano en Municipio de Tame, Departamento de Arauca. Este dimensionamiento va ser el insumo principal para el sistema de gestión de energía (EMS) basado en optimización, el cual estará encargado de gestionar el sistema de almacenamiento y con el objetivo de poder llevar a cabo estas consignas de forma física pero a una escala menor, se propone un prototipo de enrutador de energía el cual es el encargado de ejecutar las consignas que emita el EMS, en este caso en el manejo de la potencia de la batería, en qué momento se debe cargar o descargar y en que magnitud de corriente de acuerdo a dichas consignas. Se realiza la simulación de la microrred que se dimensionó para la planta procesadora de plátano, planteando escenarios de 1 y 3 días de simulación, se evaluó el funcionamiento de la microrred mediante métricas de potencia promedio, potencia máxima, y energía importada de la red eléctrica, obteniendo muy buenos resultados logrando una disminución considerable en dichas métricas al momento de compararlas sin generación renovable. Del mismo modo se evaluó el funcionamiento del circuito enrutador de energía obteniendo respuestas satisfactorias al comportamiento esperado, de acuerdo a las consignas que envió el EMS. ER -

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Título em inglês

Prototype of an energy router to route the power flows of a microgrid with renewable generation and storage system. Case study: Agro-industrial process in the Department of Arauca.

Resumo

Con la amenaza del cambio clima ́tico se hace necesario adoptar tecnologías que contribuyan con la preservación del medio ambiente y la disminución de los gases efecto invernadero, una alternativa que ha tomado fuerza desde el sector eléctrico, es la incorporación de los recursos energético distribuidos (DERs) de carácter renovable a las redes de distribución, pero esta incorporación debe llevarse a cabo de forma coordinada con el fin de poder mantener las condiciones de seguridad, confiabilidad y resiliencia para el abastecimiento de la demanda. En este trabajo se propone el dimensionamiento y requisitos normativos para la interconexión de una microrred con generación renovable y almacenamiento de energía en baterías para una planta procesadora de plátano en Municipio de Tame, Departamento de Arauca. Este dimensionamiento va ser el insumo principal para el sistema de gestión de energía (EMS) basado en optimización, el cual estará encargado de gestionar el sistema de almacenamiento y con el objetivo de poder llevar a cabo estas consignas de forma física pero a una escala menor, se propone un prototipo de enrutador de energía el cual es el encargado de ejecutar las consignas que emita el EMS, en este caso en el manejo de la potencia de la batería, en qué momento se debe cargar o descargar y en que magnitud de corriente de acuerdo a dichas consignas. Se realiza la simulación de la microrred que se dimensionó para la planta procesadora de plátano, planteando escenarios de 1 y 3 días de simulación, se evaluó el funcionamiento de la microrred mediante métricas de potencia promedio, potencia máxima, y energía importada de la red eléctrica, obteniendo muy buenos resultados logrando una disminución considerable en dichas métricas al momento de compararlas sin generación renovable. Del mismo modo se evaluó el funcionamiento del circuito enrutador de energía obteniendo respuestas satisfactorias al comportamiento esperado, de acuerdo a las consignas que envió el EMS.

Abstract

With the threat of climate change, it is necessary to adopt technologies that contribute to the preservation of the environment and the reduction of greenhouse gases, an alternative that has gained strength from the electricity sector is the incorporation of renewable distributed energy resources (DERs) to the distribution networks, but this incorporation must be carried out in a coordinated manner in order to maintain the conditions of security, reliability and resilience for the supply of demand. This work proposes the sizing and regulatory requirements for the interconnection of a microgrid with renewable generation and energy storage in batteries for a plantain processing plant in the Municipality of Tame, Department of Arauca. This dimensioning will be the main input for the energy management system (EMS) based on optimization, which will be in charge of managing the storage system and with the objective of being able to carry out these instructions physically but on a smaller scale, an energy router prototype is pro- posed which is in charge of executing the instructions issued by the EMS, in this case in the management of the battery power, at what moment it should be charged or discharged and in what magnitude of current according to these instructions. The simulation of the microgrid that was sized for the banana processing plant is carried out, considering scenarios of 1 and 3 days of simulation, the operation of the microgrid was evaluated through metrics of average power, maximum power, and energy imported from the electric grid, obtaining very good results achieving a considerable decrease in these metrics when compared without renewable generation. Similarly, the operation of the energy router circuit was evaluated, obtaining satisfactory responses to the expected behavior, according to the instructions sent by the EMS.