Archive for the ‘Electrical Market’ Category
Cordialmente invitados a mi conferencia hoy miércoles 23 de noviembre desde las 5:45 pm a 6:45 pm en el Auditorio de la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad Nacional de Ingeniería (ingreso por la puerta 5 de la universidad). Esta ponencia lo doy en el marco del VII Simposio de Ingeniería Eléctrica dedicado a las Energías Renovables organizado por la Sección PES de la Rama IEEE de la Universidad Nacional de Ingeniería de Perú. Desde la necesidad energética mundial, los recursos renovables, el cambio climático, los sistemas eléctricos avanzados, las microredes son tratados para terminar la exposición con mostrar al auditorio detalles de la investigación sobre interconexión entre microredes de corriente continua.
PD: Si alguien desea grabar la conferencia, favor me avisa para luego subirlo a YouTube.
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
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Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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Enlace del libro (información, precio, compra): https://www.morebooks.de/store/es/book/introducci%C3%B3n-al-modelamiento-y-simulaci%C3%B3n-de-microredes-de-energ%C3%ADa/isbn/978-3-639-63529-4
Introducción al Modelamiento y Simulación de Microredes de Energía
Un acercamiento a los sistemas eléctricos del futuro mediante la ingeniería, física, matemática y programación
Editorial Académica Española (2016-10-25 )
ISBN-13:978-3-639-63529-4
ISBN-10:3639635299
EAN:9783639635294
Idioma del libro:
Notas y citas / Texto breve:
En el libro desarrollo el modelamiento y simulación de una microred (microgrid) de voltaje continuo/alterno alimentado con fuentes solar fotovoltaica, eólica, de almacenamiento, una red eléctrica convencional (red de empresa pública o privada de electricidad) y que posee además cargas eléctricas. En dicha microgrid se realiza la evaluación del comportamiento de los parámetros del sistema: voltaje, corriente, potencia y energía eléctrica, en condiciones normales de funcionamiento. Matlab/Simulink de MathWork Inc. es la herramienta de simulación usada y los códigos son dados en Anexos. El libro está pensando para un amplio círculo de lectores, entre: (a) estudiantes de pregrado y postgrado de diferentes carreras relacionadas a la temática de microgrids, energias renovables y energia en general, como son de ingeniería mecanica, eléctrica, electrónica y electromecanico; física, matemática, computacion, economía, entre otras; (b) empresarios y profesionales que desean especializarse o ampliar sus conocimientos en energías renovables y/o modelamiento matemático y simulación numérica; (c) autoridades y público en general interesados en temas de energía.
Editorial: Editorial Académica Española
Sitio web: https://www.eae-publishing.com
Por (autor): Jorge Luis Mírez Tarrillo
Número de páginas: 240
Publicado en: 2016-10-25
Categoría: Tecnología
Palabras clave: Energías renovables, Microred, Modelamiento y Simulación, sistema eléctrico, Matlab Simulink
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Los sistemas eléctricos en el futuro próximo cercano van a tener que ser inteligentes por obligación competitiva entre empresas eléctricas a fin de optimizar y mejorar sus prestaciones, esto sumado a la implementación de tecnologías de energías renovables, generación distribuida, entre otras. En especial énfasis la distribución dado que promueve los activos de generación. Ante ello un nuevo marco de transmisión y distribución se hace necesario en muchos países, siendo el marco regulativo de distribución el de mayor desafío. Incluyendo la interacción con los clientes, los cuales son más activos ahora, por ejemplo, ahora se tiene que si llaman varios clientes de una misma zona se deduce que se tiene una falla. Siendo ahora cada vez más importante en la vida diaria de las personas y las industrias se requiere cambios de índices de continuidad de suministro (1) continuidad, cantidad y tiempo de cortes, (2) calidad del producto eléctrico: armónicas, flicker’s, voltaje, frecuencia, factor de potencia y (3) atención comercial. Además, se debe tener esquemas de tarifa muy óptimos y generales de tal manera que las empresas tengan una perspectiva en el tiempo estable y lo menos complicado posible. Los marcos regulatorios (regulativos) contemplados desde hace años no se adaptan a la modernidad existente.
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En Perú – mi país – la manifestaciones de energía geotérmica son debidos principalmente a la interacción entre la placa oceánica de Nazca que se desplaza hacia el interior y por debajo de la placa continental. Esto se llama movimiento convergente de las placas. Cerca a la costa hay una parte profunda que por coincidencias de la naturaleza se llama el uppelling peruano, generador de la gran riqueza marina y que espero se conserve para la alimentación de la población peruana (dado que tenemos una fuente excelente de alimentación, pero tenemos 14 % de niños con desnutrición) ya que se lee en noticias que eso lo venden a las empresas extranjeras y el Ministerio del Medio Ambiente está pintado. En la parte central del Océano Pacífico asciende magma del interior de la Tierra lo cual es un movimiento divergente de las placas oceánicas. Recordar que el manto tiene 1.5% de material fundido que es sobre el cual la corteza terrestre «flota» y basta temperaturas de 700 °C para que las rocas de la placa de Nazca que se desplazan hacia abajo y por debajo de la placa continental se fundan. Hay zonas propensas de terremotos por lo general ubicados en lo que corresponde al Cinturón de Fuego del Pacífico. En el Sur de Perú y Chile hay volcanes bastante activos y muchas manifestaciones en superficie (fumarolas, aguas termales, etc) de indicios de anomalías térmicas que implica una cercanía del magma a la superficie terrestre o la presencia de fallas o fisuras que permiten ello. Con importancia para quienes deseen realizar investigaciones en la determinación de potenciales recursos geotérmicos y la predicción de terremotos…
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En un post anterior se menciona que Perú tiene varias regiones geotérmicas dándose un mapa del territorio peruano con la demarcación de dichas regiones geotérmicas… en otro post se colocó un listado de identificados zonas geotérmicas con potencial de generación de electricidad. En este post un gráfico complementario es el que se muestra e indica la capacidad de generación eléctrica desde fuentes geotérmicas por región getérmica en Perú. La Region 5 que corresponde al sur del país (Regiones de Tacna, Moquegua) colindantes con los países de Chile y Bolivia es el que tiene mayor potencial con manifestaciones a nivel de superficie bastante evidentes y fuertes que fácilmente califican como pozos geotérmicos de alta entalpía. Amuso que en Chile y Bolivia – más o menos cerca a la frontera con Perú – se tendrá identificadas fuentes geotérmicas, aunque en Chile el desierto de Atacama tiene un gran potencial para la generación solar fotovoltaica.
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En el presente post se muestra los datos del Ministerio de Energía y Minas del Perú en cuanto a los lugares con potencial para la generación de electricidad a partir de fuentes geotérmicas. Se puede observar la ubicación del campo geotérmico, su potencial capacidad efectiva de generación MWe y la región en que se ubica cada uno de ellos – incluye la región política y la región geotérmica (algo que hemos tratado en el post anterior) – lo que sumando capacidades sale que se podrían obtener unos 2,880 MW de electricidad, lo cual es casi la tercera parte de la capacidad instalada de generación en Perú e implicaría una notable reducción de la huella de carbono del sistema electroenergético peruano. Hay unos campos más promisorios que otros. La recomendación sería que quizás algunas buenas autoridades locales y/o regionales, hagan esfuerzos de gestión de cooperación internacional para que dichos proyectos se hagan realidad y tengamos por ejemplo: empresas eléctricas regionales públicas rentables y fiables – rescato acá el ejemplo de la Empresa de Electricidad de Arequipa en el Sur del Perú y que cuando el Gobierno Peruano la quería privatizar, bueno Arequipa no se deja… es por ello que sigue siendo Arequipa y dicha Empresa Eléctrica Pública continúa. Bolivia es el otro ejemplo. Quizás ambos tengan también sus deficiencias, a lo que voy es que con buena gestión, compromiso de las personas y claridad en la gestión se puede hacer muchas cosas desde el sector público.
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Perú ubicado en la parte occidental de América del Sur y con tres pisos naturales: costa, sierra y selva. Es recorrido por la Coordillera de los Andes y tiene mucho que ver con la interacción entre la Placa de Nazca y la Continental. Bastante activo en sismos – en especial en el mes de Octubre: mes de los temblores – tiene recursos geotérmicos distribuidos a lo largo del país, siendo los principales ubicados en la parte central y en especial sur del Perú. En la figura del presente post se presenta las Regiones Geotérmicas del Perú – lo pueden obtener de la Web del Ministerio de Energía y Minas del Perú – en la que además pueden ver los potenciales campos geotérmicos y de aguas termales – para recreación. Algunas aguas termales son muy buenas – medicinales – a lo que yo recomendaría que sean las municipalidades u asociaciones de base que se hagan cargo, porque saben que: si esto se vuelve turístico, lo agarran las grandes empresas que son las únicas beneficiadas, en cambio si lo hace la municipalidad u asociaciones de base, aparte que se mejora la gestión para atender la demanda, el beneficio es mucho mayor dado que la recaudación es un bien social y público… lamentablemente nos han enseñado y nos quieren dar cátedra de que: como personas naturales, asociaciones u gobiernos locales/regionales no podemos gestionar tales potenciales turísticos -como se dice por algunas malas experiencias o autoridades, no pueden pagar el pato todas las demas – en un país megadiverso como es el nuestro. Y extiendo mi apreciación a los demás países de habla hispana, aunque de ellos no tengo aún información de sus recursos geotérmicos… seguiré investigando.
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En anterior post se había tratado algo parecido con un indicador de o a 100 % de que tanto viable o no viable era tal o cual tecnología en un aspecto específico. En la presente figura pueden ser con un sí o un no (.). Todas las tecnologías son viables actualmente. Obviamente mientras que a mayor capacidad instalada los costos se reducen, el proyecto se hace más viable y los tiempos de inversión se acortan. Aclaro que procuro en éste blog pensar en producción de energía eléctrica en grande, es decir de varios MW o por decir varias decenas de MW o más, dado que eso es lo que pide el mercado eléctrico. Una microred por ejemplo es hasta 10 MW, la generación distribuida es de 50 MW y así por decirlo y hay más: centrales virtuales, smart grids, etc. En los conceptos de Ambiente y Disponibilidad, se tiene que analizar algunas tecnologías en base a las repercusiones del cambio climático en cada país y región dentro de cada país.
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En lo que son energías renovables hay diferentes tecnologías que permiten la generación de electricidad a partir de fuentes renovables. En la gráfica se muestra una comparación entre ellas, aunque sinceramente esto de las «Pequeñas Hidroeléctricas» no debería ser planteado como fuentes renovables, porque de hasta 20 MW ya involucra un cambio serio en el entorno medioambiental, hay que colocar un embalse y varias cosas más incluido la infraestructura y cambia el microclima local… Creo que lo colocaron para que digan: «estamos haciendo algo»… Bueno, hay calificativo de favorable y no favorable para los siguientes conceptos: Costos de generación; potencial técnico; desarrollo de la industria; estabilidad de la planta; factor de capacidad; potencial de uso combinado; emisiones de CO2 y uso de tierras.
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En el presente post se muestra dos esquemas de uso de la energía geotérmica para la generación de electricidad hechos con el diseño de tipo binario. El fluido caliente proveniente del interior del planeta asciende y en la superficie ingresa a un intercambiador de calor en que cede parte de su calor hacia un segundo fluido el cual no tiene contacto directo con el fluido proveniente del pozo geotérmico. El vapor saturado o sobrecalentado se ingresa a una turbina de vapor de agua en el que parte de su energía se transforma en energía mecánica de rotación y se va expandiendo hasta su salida de la turbina en la que luego pasa a un condensador. El sistema puede tener una parte de alta y baja presión, es decir, una turbina de alta presión y otra turbina de baja presión. Útil en campos geotérmicos cuando se tiene altas temperaturas y presiones.
Para variar hay los que el vapor sale del pozo geotérmico e ingresa a un separador de vapor, en la que el líquido se reinyecta al pozo y el vapor pasa hacia la turbina de vapor. Acá hay que tener en cuenta la calidad del vapor por un lado y los componentes del vapor de agua por otro lado, dado que el agua en vapor no es corrosivo pero si los componentes que son arrastrados por el fluido proveniente del pozo geotérmico. El vapor forzado a recorrer la turbina entrega parte de su energía y la mezcla líquido – vapor a la salida se condensa y se reingresa hacia el interior del planeta.
Hay que considerar que hay una eficiencia en convertir parte de la energía térmica en mecánica y electricidad y eso es algo que se desea, pero tanto ya el consumo de dicha energía por el usuario final y la energía que se disipa hacia el medio ambiente por parte del condensador para volver líquida el agua, contribuyen a incrementar la carga térmica sobre el medio ambiente (por lo general la atmósfera) por el principio de conservación de la energía.
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In the not too distant future, the smart grid will emerge as a system of organically integrated smart microgrids with pervasive visibility and command-and-control functions distributed across all levels. The topology of the emerging grid will therefore resemble a hybrid solution, the core intelligence of which grows as a function of its maturity and extent. Figure shows the topology of the smart grid in transition.
Source:
Hassan Farhangi “The Path of the Smart Grid” IEEE Power & Energy Mazagine. January/February 2010. Pag 18 -28.
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As Figure demonstrates, the existing electricity grid is a strictly hierarchical system in which power plants at the top of the chain ensure power delivery to customers’ loads at the bottom of the chain. The system is essentially a oneway pipeline where the source has no real-time information about the service parameters of the termination points. The grid is therefore overengineered to withstand maximum anticipated peak demand across its aggregated load. And since this peak demand is an infrequent occurrence, the system is inherently inefficient. Moreover, an unprecedented rise in demand for electrical power, coupled with lagging investments in the electrical power infrastructure, has decreased system stability. With the safe margins exhausted, any unforeseen surge in demand or anomalies across the distribution network causing component failures can trigger catastrophic blackouts.
Source:
Hassan Farhangi “The Path of the Smart Grid” IEEE Power & Energy Mazagine. January/February 2010. Pag 18 -28.
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Classical HVDC transmission systems [as shown in Figure (a)] are based on the current source converters with naturally commutated thyristors, which are the so-called linecommutated converters (LCCs). This name originates from the fact that the applied thyristors need an ac voltage source in order to commutate and thus only can transfer power between two active ac networks. They are, therefore, less useful in connection with the wind farms as the offshore ac grid needs to be powered up prior to a possible startup. A further disadvantage of LCC-based HVDC transmission systems is the lack of the possibility to provide an independent control of the active and reactive powers. Furthermore, they produce large amounts of harmonics, which make the use of large filters inevitable. Voltage-source converter (VSC)-based HVDC transmission systems are gaining more and more attention not only for the grid connection of large offshore wind farms. Figure (b) shows the schematic of a VSC-based HVDC transmission system
Source:
Juan Manuel Carrasco, Leopoldo García Franquelo, Jan T. Bialasiewicz, Eduardo Galván, Ramón C. Portillo Guisado, Ángeles Martín Prats, José Ignacio León and Narciso Moreno-Alfonso “Power-Electronic Systems for the Grid integration of Renewable Energy Sources: A Survey”. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 53, No. 4, August 2006
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J963e: Other example of microgrid con cell fuel wind turbine PV microturbine battery bank and loads…
This microgrid have different elements: wind turbine, photovoltaics, fuel cell, battery bank, microturbine and interconection with main grifd. The level power is little but it is a interesting microgrid for study. It is a typical AC microgrid with load distribuited in many locations into microgrid. Main grind is a sub-transmission network in 20 kV.
Image Source:
Aris L. Dimeas, Nikos D. Natziargyriou “Operation of Multiagent System for Microgrid Control” IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 20, No. 3, August 2005.
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The overall procedure is the following:
1. The Market Operator (MO) announces the prices for selling (SP) or buying (BP) energy to the Microgrid. Normally it is SP>BP.
2. The local loads announce their demands for the next 15 minutes and an initial price (DP) for the kWh. It is DP>BPand DP<SP.
3. The production units accept or decline the load offer according to an Auction Price (AP).
4. The negotiation continues for a specific time (5 min).
5. After the end of the negotiation time, all the units have adjusted their set points. If there is no production unit within the Microgrid to satisfy the load demand, the power is bought from the grid. In addition, the grid can be considered as a load too, so the production or storage units can sell energy to the grid.
Source:
Aris L. Dimeas, Nikos D. Natziargyriou “Operation of Multiagent System for Microgrid Control” IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 20, No. 3, August 2005.
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The DNO’s responsible for the technical operation in a medium and low voltage area, in which more than one Microgrids may exist. In addition, one or more MO’s are responsible for the Market Operation of this area. These two entities do not belong to the Microgrid, but they are the delegates of the grid. The DNO
refers to the operational functions of the system and the MO to the Market functions. It should be noted that, despite the autonomous operation of the Microgrid, it should ideally appear as a controlled, intelligent unit in coordination with the DNO.
The MGCC is the main responsible for the optimization of the Microgrid operation, or alternatively, it simply coordinates the local controllers, which assume the main responsibility for this optimization.
The LC’s control the Distributed Energy Resources (DER), production and storage units, and some of the local loads. Depending on themode of operation, they have certain level of intelligence, in order to take decisions locally. Of course, in any type of operation there are certain decisions that can be taken only locally.
Source:
Aris L. Dimeas, Nikos D. Natziargyriou «Operation of Multiagent System for Microgrid Control» IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 20, No. 3, August 2005.
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Sun –> energy provided from photovoltaic energy plant.
Wind –> similar from wind turbine(s)
Batt –> similar from battery bank
ene –> similar injected from electrical network external or utility electric network
In other image in red is the total suministed for this sources and red line is the demand. Other images is cost, evoluction of energy supply from each source and more details. It is made for me (Jorge Mírez) in Matlabb/Simulink and I utilized concept of linear programming. Image is from my destokp laptop.
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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There is a significative difference storage system and electric power system interconnection unit. The microgrid usually has as high power from grid point of view that it is connected to medium voltage fine, typically 15 kV in Poland. Although the power system interconnection unit has almost the structure as storage system, its primary voltage is in range of kilovolts and is sinusoidal. So, it requires different power electronic converter. It is assumed in Poland that all devices connected to 15 kV lines have to be joined using 50 Hz transformer. Hence, the grid interconnection unit can have a structure shown in Figure.
Source:
Piotr Biczel. “Power Electronic Converters in DC Microgrid”. IEEE 5th International Conference – Workshop, Compatibility in Power Electronics, CPE 2007. Poland.
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The CERTS Microgrid program has developed control methods to allow the installation of distributed generators (DGs) in commercial and industrial electric power systems in a “plug and play” manner. These control methods allow the generators to be electrically distributed, rather than be installed on the same electrical bus, and do not require intergenerator communications in order to maintain appropriate voltage and frequency at each generator. Note in figure that there is a communication link with the DGs that is labeled “Energy Manager”. This is a conventional energy manager that is used for power dispatch purposes, not for frequency or voltage control. This energy manager can use relatively slow communications links, such as telephone or internet, since it has no bearing on system stability.
Source:
John Stevens «CERTS Microgrid System Test». IEEExplore
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Datos Generales
Good day. My full name is Jorge Luis MIREZ TARRILLO.
I am Peruvian and live in Lima, capital of Perú in South America.I am Mechanical Electrical Engineering, MSc Physics and Dr. Physics (title doctoral thesis: Control, Optimization, and Management of Microgrid Current Direct)
Too, actually job as Principal Professor in Faculty of Oil, Gas and Petrochemical Engineering of Universidad Nacional de Ingeniería (National University of Engineering) in Lima – PERU (Courses: Modern Physics, Differential Equations and Research's Methodology)
My subjects of my interest are control, signal processing, optimization, simulation, biomedical research, smart grid, microgrid, water.
I have experience in Matlab/Simulink programming, biomedical equipment, electrical systems, renewable energies, microgrids, saturated steam systems 100 psi and organizing academic events.
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