Modelo de planificación multietapa con generación distribuida fotovoltaica en redes de baja tensión de sistemas eléctricos rurales para optimización de costos

Abstract

En un mercado eléctrico emergente donde se incluye conceptos de transición energética, seguridad energética, calidad y eficiencia. Por lo que, es imprescindible incorporar energías renovables como un actor fundamental para el desarrollo y sostenimiento de los sistemas eléctricos. Por otro lado, la evolución de la demanda exige al sistema eléctrico que garantice la calidad y eficiencia. Por lo tanto, es fundamental el planeamiento. En esta perspectiva, la presente investigación propone un modelo de planificación multietapa con generación distribuida fotovoltaica en redes de baja tensión en sistemas eléctricos rurales para optimización de costos. De forma más precisa, este modelo, en una primera etapa utiliza métodos de optimización de clustering, métodos de análisis aproximados la red de baja tensión, factores de simultaneidad por bloques de demanda y diseño experimental factorial 10x10x4x3. Además, permiten establecer la ubicación y capacidad de la generación distribuida. Adicionalmente, los métodos tendenciales y econométricos determinaron que la tasa de crecimiento de la demanda anual es 4.99%. Posteriormente, para la evaluación técnica se estableció dos alternativas, con y sin generación distribuida, en el primer caso los resultados de la energía mensual que se deja de perder son de 59,517 kWh, 149,898 kWh y 285,278 kWh para los años 2027, 2033 y 2043 respectivamente. Asimismo, la reducción de las caídas de tensión en promedio porcentual resulta de 0.29%, 0.55% y 0.81% para los años 2027, 2033 y 2043 respectivamente. Finalmente, el mínimo costo con generación distribuida es de US$ 74,811.57, VAN de 734,483.48 y TIR de 82.23%.

In an emerging electricity market where concepts of energy transition, energy security, quality and efficiency are included. Therefore, it is essential to incorporate renewable energies as a fundamental actor for the development and maintenance of electrical systems. On the other hand, the evolution of demand requires an electrical system that guarantees quality and efficiency. Therefore, planning is essential. In this perspective, the present research proposes a multistage planning model with distributed photovoltaic generation in low voltage networks in rural electrical systems for cost optimization. More precisely, this model, in a first stage, uses clustering optimization methods, approximate analysis methods of the low voltage network, simultaneity factors by demand blocks and 10x10x4x3 factorial experimental design. In addition, they allow establishing the location and capacity of distributed generation. Furthermore, trend and econometric methods determine that the annual demand growth rate is 4.99%.

Subsequently, for the technical evaluation, two alternatives are determined, with and without distributed generation. In the first case, the results of the monthly energy that is no longer lost are 59,517 kWh, 149,898 kWh and 285,278 kWh for the years 2027, 2033 and 2043, respectively. Likewise, the reduction in voltage drops in percentage average is 0.29%, 0.55% and 0.81% for the years 2027, 2033 and 2043 respectively. Finally, the minimum cost with distributed generation is US$ 74,811.57, NPV of 734,483.48 and IRR of 82.23%.