Archive for the ‘Microgrid DC’ Category
The figure compares the maximum economic benefits of different networks with x-axis as the multiplication of the total load of the network and the unavailability of this network in each year, which is symbolized by PQ. Benefits ineach country are almost linear related with PQ as interruption costs without DG increase with increasing total demand and unavailability, leading to higher benefits of Microgrid operation. The higher the outage costs assumed for reliability simulation the higher economic benefits can be achieved as shown for maximum, average, and minimum cost model.
Source:
Christine Schwaegerl. “DG3&DG4 Report on the technical, social, economic, and environmental benefits provided by Microgrids on power system operation”. Siemens AG. 2009
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
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Usually the microgrid used wind turbine (wind), PV (sun), battery (batt) and load, aditional it have a PCC with electrical network external (ene). Both the technical operation as the economic operation are important during performance microgrid. In the figure I show the results of optimization process with imaginary energy prices from diferent source mentioned. In top figure is the power distribution between sources and down figure the total cost of each state. Programming linear has been used in this modelling and simulations.
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This is first results of simulation in optimization microgrids. For variable electric load (4 states), the sources supply from diferents power plants. In a first moment, sun (blue line) and after is the wind. Other sources as battery and electrical network exterior not supply in this analysis for to get the minimum cost.
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Currently, an increasing number of microgrid pilot sites can be observed in many parts of the world. It is true, however, that up to now,cost, policy and technology barriers have largely restrained the wide deployment of microgrids in distribution networks owing to their limited commercial appeal or social recognition. However, these three barriers are currently undergoing considerable changes – they are very likely to turn into key enablers in the future, eventually leading to a widespread microgrid adoption worldwide.
Firstly, the cost factor might prove to be the most effective driving force for microgrids in the very near future. This might happen not only because of the reduction of microsource costs, but also because of the relative changes of external opportunity costs due to economic (fluctuating market prices), technical (aging of network infrastructure) and environmental (emission trading) factors.
When microsource penetration at a LV grid becomes significant, participants in the electricity retail business will consider the aggregated power from small generators as a new market opportunity. Unlike in the case of VPP, microgrid stakeholders will eventually recognize a unique feature of aggregated microsource units, namely locality: the microsource units can potentially sell directly to end consumers in an “over-the-grid” manner. In order to turn this potential into reality, however, the second factor – appropriate policy and regulatory environment – is needed to enable the operation of a local market within a microgrid.
Finally, the adoption of favorable selling prices in local retail markets will attract even more microsource units, allowing the microgrid to operate islanded, if beneficial. With the help of smart metering, control and communication technologies, the microgrid operator will eventually be able to coordinate a large consortium of intermittent and controllable microsource units, as well as central and distributed storage devices, to achieve multiple objectives and, at the same time, to cater for the interests of different stakeholders.
Source:
MICROGRIDS: Architectures and Control
Nikos Hatziargynou
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Currently available DG technologies provide a wide variety of different active and reactive power generation options. The final configuration and operation schemes of a microgrid depend on potentially conflicting interests among different stakeholders involved in electricity supply, such as system/network operators, DG owners, DG operators, energy suppliers, customers and regulatory bodies. Therefore, optimal operation scheduling in microgrids can have economic, technical and environmental objectives
Depending on the stakeholders involved in the planning or operation process, four different microgrid operational objectives can be identified: economic option, technical option, environmental option and combined objective option.
In the economic option, the objective function is to minimize total costs regardless of network impact/performance. This option may be envisaged by DG owners or operators. DGs are operated without concern for grid or emission obligations. The main limitations come from the physical constraints of DG.
The technical option optimizes network operation (minimizing power losses, voltage variation and device loading), without consideration of DG production costs and revenues. This option might be preferred by system operators.
The environmental option dispatches DG units with lower specific emission levels with higher priority, disregarding financial or technical aspects. This is preferred for meeting environmental targets, currently mainly supported by regulatory schemes. DG dispatch is solely determined by emission quota; only DG physical limitations are considered.
The combined objective option solves a multi-objective DG optimal dispatch problem, taking into account all economic, technical and environmental factors. It converts technical and environmental criteria into economic equivalents, considering constraints from both network and DG physical limits. This approach could be relevant, for instance, to actors that participate not only in classical energy markets, but also in other potential markets for provision of network services and emission certificates
Source:
MICROGRIDS: Architectures and Control
Nikos Hatziargynou
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FACTS devices can enhance the power flow on existing power lines. For the transmission line shown in figure, the sending end voltage isVS∠δS, the receiving end voltage is VR∠δR and the equivalent impedance of parallel connected lines isX. The power transfer through the lines is given by:
the figure also shows how FACTS devices act on the power transfer equation. The TCSC can change the impedance of the line, the STATCOM can control the voltage magnitude at
the terminal to which it is connected by injecting or absorbing reactive power and the UPFC can alter the phase angle of the sending end voltage, thus power flow through a line can be controlled in a number of ways.
Source:
SMART GRID
TECHNOLOGY AND APPLICATIONS
Janaka Ekanayake
Cardiff University, UK
Kithsiri Liyanage
University of Peradeniya, Sri Lanka
Jianzhong Wu
Cardiff University, UK
Akihiko Yokoyama
University of Tokyo, Japan
Nick Jenkins
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A John Wiley & Sons, Ltd., Publication
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The Figure is a schematic of a simple distribution network with distributed generation (DG).There are many characteristics of this network that differ from a typical passive distribution network. First, the power flow is not unidirectional. The direction of power flows and the voltage magnitudes on the network depend on both the demand and the injected generation. Second, the distributed generators give rise to a wide range of fault currents and hence complex protection and coordination settings are required to protect the network. Third, the reactive power flow on the network can be independent of the active power flows. Fourth, many types of DGs are interfaced through power electronics and may inject harmonics into the network. The Figure also shows a control scheme suitable for achieving the functions of active control. In this scheme a Distribution Management System Controller (DMSC) assesses the network conditions and takes action to control the network voltages and flows. The DMSC obtains measurements from the network and sends signals to the devices under its control. Control actions may be a transformer tap operation, altering the DG output and injection/absorption
of reactive power.
Source:
SMART GRID
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The present post describe the charge and discharge process of a battery bank of a microgrid. This microgrid have a aleatory voltage with inferior and superior limit. The current and electric power of charge and discharge is in picture. This simulation has writing and processing on Matlab/Simulink of MathaWorth Inc. Actually my interest is the control, optimization and management of microgrid DC. Greetings from Perú.
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Cargas residenciales o domiciliarias, dado que tienen el mismo comportamiento junto con las cargas comerciales son simuladas en Matlab/Simulink de MathWork Inc. y los resultados se muestran en el presente post. Se ha considerado un tiempo de simulación de 72 horas, para el cual se ha cargado los datos de registro de ambos tipos de cargas. Sirve como parte de un sistema mucho más grande en que las cargas eléctricas son una parte de los equipos y elementos que lo constituyen. Estamos hablando de redes de distribución o también microredes. Uno de los problemas que se tiene a simular es calibrar el eje horizontal a la escala de tiempo de simulación, dado que Matlab/Simulink cuenta estados, esta cantidad de estados resueltos por las ecuaciones tiene que luego ser escalados al tiempo de simulación. Redes eléctricas, microredes y SmartGrid son las cosas que me interesan.
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La figura muestra el concepto de un sistema híbrido ac/dc donde varias fuentes y cargas ac y dc son conectadas a sus correspondientes redes ac y dc. Las redes ac y dc están conectadas a través de dos transformadores y conversores trifásicos ac/dc bidireccionales. Pueden observar la diversidad de micro fuentes que se está utilizando en la descripción de la microred, incluye los diferentes dispositivos de electrónica de potencia que sirven para adecuar la energía eléctrica desde fuentes y para cargas eléctricas. Hay vehículos eléctricos conectados a la microred. Los generadores eólicos tienen diferentes configuración de control (diferentes tipos de turbinas eólicas). Un grupo electrógeno diesel también se da, dado que estos grupos se consideran los que en último caso darán energía a la microred eléctrica en situaciones ya críticas pero a la vez rentables en lo posible en economía. Para todo esto se crea modelos matemáticos de cada elemento y luego se integran en un solo programa en que se puedan cambiar las condiciones de trabajo y analizar las variables de respuesta de lo que se desea estudiar. Yo lo hago en Matlab/Simulink para quienes deseen que les brinde el servicio de asesoramiento.
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En esta entrada os presento un nuevo esquema ejemplo de la configuración de una microred eléctrica. Tiene constituido por carga eléctrica representado por un tablero de distribución, turbinas eólicas, una generador eléctrico, banco de baterías electrolíticas y una conexión a la red pública de electricidad. Usa el modo de distribución de corriente continua, por lo tanto, hay conversores y adecuadores de electricidad para que ésta pueda ser distribuida adecuadamente (soy un convencido que la corriente continua tiene mucho futuro). Igualmente hay un dispositivo de electrónica de potencia como Punto de Común Acoplamiento PCC hacia la red eléctrica externa. Muchas instalaciones no existen y por lo general, hay publicaciones y tesis que se encargan de hacer modelos y simulaciones para luego en un futuro próximo cercano estos se implementen como prototipos o ya productos en el mercado. Espero que os les sirva, añadiendo además que trabajo en la construcción de estos modelos matemáticos y computacionales en Matlab/Simulink.
PD: Las entradas para el siguiente año tendrán una versión en español catalogado como lo venimos haciendo por ejemplo J901, y otra en inglés que tendrá como inicio de nombre por ejemplo J901e. Attention: Next year, this blog have inputs in english with name for example J900e, «e» of post in english language.
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Cualquier consumidor de energía eléctrica va a tener una potencia activa y reactiva que absolver y estas por lo general son proporcionales, debido a que el factor de potencia derivado del ajuste hecho por el banco de condensadores tratan de mantenerlo en proporción constante. Sin embargo, cuando se tiene una microred con fuentes propias o un usuario y a la vez conectado a la red eléctrica pública, pueda que en ciertos momentos haya un cierto flujo de potencia activa y/o reactiva hacia la red. Por lo general, es la reactiva, dado que las potencias de las fuentes se hacen siempre un poco menor a las necesidades y las condiciones ambientales también lo propician, además, hay regulación de en algunos países que no quieren que se inyecte a la red la potencia activa, pero de la reactiva no dicen nada, obvio, la inyección de potencia reactiva hacia la red pública de electricidad les ayuda a compensar el factor de potencia usando los bancos de condensadores de la microred. La simulación presentada en la figura ha sido hecha en Matlab de MathWork Inc. y sirve para visualizar como en momentos (se muestra valores absolutos) la potencia activa y/o reactiva toma diferentes direcciones (hacia o desde la red pública de electricidad). Espero os sirva.
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Cuando el comportamiento es aleatorio, lo usual es pensar que quizás pasado un determinado período de tiempo, dicho comportamiento tienda hacia un comportamiento claro y definido. La figura es una simulación de una consumidor de curva de demanda aleatoria uniformemente distribuido por un día. Quizás al final del día no se vea claro una tendencia, pero se perfila un comportamiento predecible, por lo tanto, dicha consumo no será analizado solo por los valores de consumo, sino por las tendencias de la misma. Surge entonces proponer nuevas variables y un manejo de conceptos de estadística bastante interesantes, quizás por momentos alejado de lo recomendado por la Norma Técnica o cualquier libro. Pero oh! los eruditos en normas técnicas tendrán que previamente repasar sus conceptos o quizás cegarse en decir que se cumpla la norma, cada país tiene su desarrollo industrial y aquellos con mayor desarrollo, tienen una normativa más actualizada, basta con mirar este detalle para saber de que pata cojeas compadre o compatriota. En fin, hecho en Matlab de MathWorks la figura es complemento del anterior post que espero os sirva para esos casos en que tienen datos de consumo (y que a veces escasean) o deseas asumir consumos dentro de las capacidades de la planta y en vez de colocar un factor de planta o factor de simultaneidad para todas las 24 horas 7 días de la semana y del mes, puedes analizar mejor por cada hora a fin de optimizar el recurso eléctrico más aún si ésta proviene de una fuente de generación local como es el caso de una microred.
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Atiendo a esta reunión bastante importante es que gracias al apoyo de CYTED y CEDER-CIEMAT es que daremos esta conferencia en el marco del IIi Congreso Iberoamericano de Microredes con Generación Distribuida de Renovables. Este evento sirve de marco para el intercambio de información, experiencias y el tomar en contacto con investigadores provenientes de diferentes países de habla hispana y no hispana, dedicados al sector energía y otros sectores incluyendo el aeroespacial en que el uso de fuentes de energía como sol, viento, biomasa, celdas de combustible, entre otras es bastante importante. Y no sólo eso, importante y quizás mucho más lo que es las técnicas de control, predicción, modelamiento y simulación, software desarrollado que son las cosas de mayor valor agregado, la combinación de diferentes escenarios de trabajo y de implementación en industrias, centros de atención de salud, barcos, naves espaciales, soporte de vida en condiciones extremas, etc. Les dejo la portada de mi presentación y cualquier comunicación a jorgemirez2002@gmail.com, y quienes estén por acá, estaremos conversando.
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Estaré presente en Arequipa para dar esta ponencia en que resumo el trabajo del equipo del que formo parte en microredes de la Red CYTED, hablaré sobre el porque de importante es desarrollar modelamiento y simulación de microredes, y también de mi experiencia en un Centro de Desarrollo de Energías Renovables. Para quienes siguen este blog y mis actividades, yo realizo mi trabajo usando Matlab/Simulink dado que es un software de alto nivel y que facilita mucho la programación, aparte de que es un lenguaje ampliamente conocido, aunque a veces me falta datos y es un tanto difícil encontrar lugares donde hacer pasantías e investigación, otro lío es encontrar el financiamiento en países en que los conocimientos con potencial altamente valor agregado no se valoran. Quedan cordialmente invitados al evento del cual adjunto el aficho y la programación del mismo..
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Cualquier instalación de equipos de energía involucra en sí la realización de un proyecto que parte desde atender una necesidad energética o en todo caso proyectarse hacia una demanda energética por abastecerse. Una de las fuentes son las alternativas renovables, las que hay que considerar que son las turbinas eólicas, energía solar, etc. Estas tienen un costo inicial que en sí es una inversión que se cuenta en negativo, a partir de ahí el proyecto va recuperando su inversión en la medida que el costo de energía producida es menor al que se hubiera seguido usando la misma fuente energética. La figura muestra dos casos tanto para un usuario en baja tensión como en media tensión con valores asumidos, de implementación de paneles solares. Un usuario en baja tensión recupera mucho más rápido su inversión, pero al final del proyecto que viene a ser unos 15 años ambos están en ganancia. Recordar que los paneles solares los venden ahora con una garantía de 20 años y hasta de 25 años. Los modelo matemático y las curvas son hechas en Matlab de MathWork Inc.
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
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en elaboración… libero el contenido si de 780 se incrementa a 3000 “Me Gusta” Emoticón like mi fanpage personal…https://www.facebook.com/jorgemirezperu
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Las microredes son sistemas eléctricos con capacidades de hasta 10 MVA, lo cual para América Latina es una potencia apreciable, sin embargo, en los estándares mundiales 10 MVA es un pizca energética y para lo cual hay que estar ya desde la formación universitaria acostumbrados a realizar todos los cálculos posibles bajo lo que acarrea en equipamiento ese nivel de potencia. La figura muestra un esquema de configuración de microred de corriente continua – acá nada que ver con la absurda y nostálgica idea de la lucha entre AC y DC, esas cosas son arcaicas y quedaron en el pasado, dado que son las actuales necesidades energética y de distribución las que determinan las decisiones en el mercado eléctrico – podrán ver entre elementos entre baterías electroquímicas, super condensadores, celdas de combustible, cargas eléctricas y una conexión hacia la red eléctrica externa. Hay mucha electrónica de potencia?…. Pero sí y lo hay, y no es que se quiera decir que se necesitan muchos ingenieros electrónicos, se necesitan pero buenos, además, estos sistemas ya tienen cierta madurez y son de fabricación masiva y lo bueno es que tienen todas las herramientas para una operación inteligente, así que evitaremos que las empresas nos vengan con el cuentito de que necesitan mantenimiento cada cierto tiempo – cosa que suele suceder es falso y en algunos equipos bastante absurdo – dado el reporte con que suplen con información al controlador central de la microred. Microredes y sus componentes es lo que ahora investigo mediante modelamiento matemático y simulaciones numéricas con Matlab/Simulink…
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Dentro de las posibilidades de cómo distribuir la energía eléctrica esta el de la corriente continua, sea de la manera de usar convertidores de potencia AC/DC y DC/AC para lograr disponerla de manera adecuada para el uso final, o a un nivel de voltaje bajo que permita alimentar directamente a las cargas eléctricas las cuales están configuradas para usarlas directamente sin conversión hacia otro nivel de voltaje. La figura muestra uno de estos últimos ejemplos, en el que el potencial terrestre es el que sirve de referencia para la circulación de la energía eléctrica, bajo la forma de un diagrama esquemático que permite visualizar la fuente que suple de energía eléctrica y las cargas eléctricas entre iluminación, equipos electrodomésticos y ventiladores mecánicos usados para confort humano.
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Una microred puede funcionar conectada a la red eléctrica externa como de manera aislada, usando sus recursos energéticos que dispone tanto en proceso de generación, transporte y almacenamiento. La figura que se muestra es un ejemplo de una microred con un sólo punto de común acoplamiento (PCC), un sistema de corte general y dos líneas derivadas. Existen cargas críticas las cuales en caso de falta de energía son las que se priorizan su despacho. Además están los DPSG que tienen la configuración de tener la fuente de energía con un almacenamiento de energía y la interfaz de electrónica de potencia (inversores en este ejemplo) que permiten adecuar la energía. Comunicación entre inversores es fundamental para que voltaje y frecuencia de la señal eléctrica sea compatible. Algunas nuevas soluciones también los hay que en base a las condiciones locales de donde se conecta el DPSG determinan los parámetros de la señal eléctrica del DPSG que están controlando. Hay cargas no críticas, a las cuales se les puede cortar el suministro eléctrico o se le puede suministrar energía de cualquier calidad en cualquier tiempo. No está dibujado el supervisor de funcionamiento.
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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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