Optimal operation of grid-connected microgrids with photovoltaic generation and storage

Abstract

Un motivador clave para un despliegue más amplio de microrredes (pequeñas redes eléctricas con generación distribuida conectada que operan conectadas a niveles de baja y media tensión o en modo aislado) es lograr la descentralización de la generación. Este objetivo se debe a que las microrredes utilizan fuentes de energía renovables y sistemas de almacenamiento de energía. Sin embargo, la operación de las microrredes representa varios desafíos para las microrredes conectadas a la red sobre los intercambios de energía con la red de distribución. Si la operación se realiza en condiciones óptimas, existen beneficios para la inversión en microrredes. En este trabajo se propone una formulación detallada para operar microrredes con sistemas fotovoltaicos y almacenamiento. El modelo se puede utilizar con múltiples microrredes interconectadas considerando los precios y tarifas de la electricidad. El modelo corresponde a un enfoque de flujo de energía óptimo para microrredes considerando algunos sistemas de almacenamiento de energía. El modelo matemático considera explícitamente las tarifas eléctricas. Los resultados ilustrativos indican el funcionamiento óptimo de las microrredes considerando una curva de carga; específicamente, la microrred está diseñada para operar en diferentes circunstancias operativas. Un caso incluye múltiples microrredes interconectadas a diferentes precios de electricidad. Las tarifas eléctricas determinan los intercambios de energía entre la red de distribución y la microrred. Tales conocimientos sobre el funcionamiento óptimo de las microrredes proporcionan una amplia gama de aplicaciones, especialmente en el funcionamiento y la viabilidad de proyectos.

A key motivator for wider deployment of microgrids (small electric networks with distributed generation connected that operate either connected at low and medium voltage levels or isolated mode) is to bring about the decentralization of the generation. This goal is because microgrids use renewable power sources and storage energy systems. However, the microgrids operation represents various challenges for grid-connected microgrids about the power interchanges with the distribution network. If the operation is performed under optimal conditions, there are benefits for microgrid investment. This paper proposes a detailed formulation to operate microgrids with photovoltaic systems and storage. The model can be used with multiple microgrids interconnected considering electricity prices and tariffs. The model corresponds to an optimal power flow approach for microgrids considering some energy storage systems. The mathematical model considers explicitly electricity tariffs. Illustrative results indicate the optimal operation of microgrids considering a load curve; specifically, the microgrid is designed to operate at different operational circumstances. A case includes multiple microgrids interconnected at different electricity prices. The electricity tariffs determine the power interchanges between the distribution network and the microgrid. Such insights about the optimal operation of microgrids provide a wide range of applications, particularly in operation and feasibility of projects.