A framework for flexible loads aggregation

Las redes eléctricas inteligentes están integrando fuentes de generación renovable, lo cual puede producir desbalances en la red eléctrica debido a variaciones en la radiación solar. Se proponen programas de Respuesta de la Demanda (RD) para reducir los desbalances. La gestión de cargas flexibles me...

Full description

Autores:
Tipo de recurso:
doctoralThesis
Fecha de publicación:
2020
Institución:
Pontificia Universidad Javeriana
Repositorio:
Repositorio Universidad Javeriana
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.javeriana.edu.co:10554/54828
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/10554/54828
https://doi.org/10.11144/Javeriana.10554.54828
Palabra clave:
Agregador
Servicios complementarios
Cargas flexibles
Redes eléctricas inteligentes
Aggregator
Ancillary services
Ancillary services
Smart grid
Doctorado en ingeniería - Tesis y disertaciones académicas
Redes eléctricas inteligentes
Radiación solar
Enrutadores (Redes de computadores)
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description Las redes eléctricas inteligentes están integrando fuentes de generación renovable, lo cual puede producir desbalances en la red eléctrica debido a variaciones en la radiación solar. Se proponen programas de Respuesta de la Demanda (RD) para reducir los desbalances. La gestión de cargas flexibles mediante agregadores se propone para proveer servicios complementarios en RD. En esta tesis, se propone un marco para agregadores desarrollando modelos de cargas flexibles y estructuras de control directo de carga capaces de proveer servicios complementarios. El marco considera una metodología para que las cargas presenten servicios y se evalúa en Sistemas de Elevación de Presión de Agua (SEPA), unidades de Refrigeración TermoEléctrica (RTE), y cargadores de Vehículos Eléctricos (VE). Primero, se estima un modelo dinámico del SEPA y se sintoniza con datos experimentales. Se propone un agregador de SEPA para ofrecer servicios de reserva rodante. Segundo, se estima un modelo dinámico de la RTE y se caracteriza con datos experimentales. Se propone un agregador de RTE capaz de ofrecer reserva de contención de frecuencia. Tercero, se desarrolla un modelo dinámico de un cargador de VE, y se propone un agregador de cargadores de VE que busca minimizar el costo mientras maximiza la flexibilidad. El agregador puede ofrecer servicios de reserva rodante, y participar en mercados del día siguiente y de tiempo real. Se formula una definición de flexibilidad para cargadores de VE. Los resultados muestran la validación de los agregadores por medio de simulaciones, cumpliendo los tiempos y capacidades solicitadas por el operador del sistema.
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El marco considera una metodología para que las cargas presenten servicios y se evalúa en Sistemas de Elevación de Presión de Agua (SEPA), unidades de Refrigeración TermoEléctrica (RTE), y cargadores de Vehículos Eléctricos (VE). Primero, se estima un modelo dinámico del SEPA y se sintoniza con datos experimentales. Se propone un agregador de SEPA para ofrecer servicios de reserva rodante. Segundo, se estima un modelo dinámico de la RTE y se caracteriza con datos experimentales. Se propone un agregador de RTE capaz de ofrecer reserva de contención de frecuencia. Tercero, se desarrolla un modelo dinámico de un cargador de VE, y se propone un agregador de cargadores de VE que busca minimizar el costo mientras maximiza la flexibilidad. El agregador puede ofrecer servicios de reserva rodante, y participar en mercados del día siguiente y de tiempo real. Se formula una definición de flexibilidad para cargadores de VE. Los resultados muestran la validación de los agregadores por medio de simulaciones, cumpliendo los tiempos y capacidades solicitadas por el operador del sistema.Smart Grids are integrating renewable generation in their electrical supplies. Consequently, fluctuations due to solar radiation can produce energy unbalances in the grid. Demand Response (DR) programs are proposed to reduce energy unbalances. Flexible loads management carried out by an aggregator is proposed to provide ancillary services in DR. In this dissertation, an aggregator framework is proposed, developing flexible loads models and direct load control structures able to operate in DR plans and provide ancillary services. The aggregator framework is presented considering a methodology for loads to provide ancillary services and is assessed on Water Booster Pressure Systems (WBPS), ThermoElectric Refrigeration (TER) units, and Electric Vehicle (EV) chargers. First, a WBPS dynamic model is estimated and tuned with real provide frequency containment reserve is proposed. Third, an EV charger dynamic model is developed, and an EV charger aggregator that looks for minimizing costs while maximizing flexibility is proposed. The EV aggregator can offer spinning reserve services and participate in Day-Ahead and Real-Time markets. A specific flexibility definition for EV chargers is formulated. As results, the aggregators are validated by simulations fulfilling the ancillary service's response time and the power capacity variations requested by the system operator. Finally, a hierarchical architecture able to manage the previous aggregators is proposed to provide different balancing services in a frequency restoration process.Doctor en IngenieríaDoctoradoPontificia Universidad JaverianaDoctorado en IngenieríaFacultad de IngenieríaRuiz Palacios, Fredy OrlandoGianfranco, ChiccoPatiño Guevara, Diego AlejandroMazza, Andrea2021-07-13T20:18:17Z2021-07-13T20:18:17Z2020http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aaTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctoradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionPDFapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10554/54828https://doi.org/10.11144/Javeriana.10554.54828instname:Pontificia Universidad Javerianareponame:Repositorio Institucional - Pontificia Universidad Javerianarepourl:https://repository.javeriana.edu.cospaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessDe acuerdo con la naturaleza del uso concedido, la presente licencia parcial se otorga a título gratuito por el máximo tiempo legal colombiano, con el propósito de que en dicho lapso mi (nuestra) obra sea explotada en las condiciones aquí estipuladas y para los fines indicados, respetando siempre la titularidad de los derechos patrimoniales y morales correspondientes, de acuerdo con los usos honrados, de manera proporcional y justificada a la finalidad perseguida, sin ánimo de lucro ni de comercialización. De manera complementaria, garantizo (garantizamos) en mi (nuestra) calidad de estudiante (s) y por ende autor (es) exclusivo (s), que la Tesis o Trabajo de Grado en cuestión, es producto de mi (nuestra) plena autoría, de mi (nuestro) esfuerzo personal intelectual, como consecuencia de mi (nuestra) creación original particular y, por tanto, soy (somos) el (los) único (s) titular (es) de la misma. Además, aseguro (aseguramos) que no contiene citas, ni transcripciones de otras obras protegidas, por fuera de los límites autorizados por la ley, según los usos honrados, y en proporción a los fines previstos; ni tampoco contempla declaraciones difamatorias contra terceros; respetando el derecho a la imagen, intimidad, buen nombre y demás derechos constitucionales. Adicionalmente, manifiesto (manifestamos) que no se incluyeron expresiones contrarias al orden público ni a las buenas costumbres. En consecuencia, la responsabilidad directa en la elaboración, presentación, investigación y, en general, contenidos de la Tesis o Trabajo de Grado es de mí (nuestro) competencia exclusiva, eximiendo de toda responsabilidad a la Pontifica Universidad Javeriana por tales aspectos. Sin perjuicio de los usos y atribuciones otorgadas en virtud de este documento, continuaré (continuaremos) conservando los correspondientes derechos patrimoniales sin modificación o restricción alguna, puesto que, de acuerdo con la legislación colombiana aplicable, el presente es un acuerdo jurídico que en ningún caso conlleva la enajenación de los derechos patrimoniales derivados del régimen del Derecho de Autor. De conformidad con lo establecido en el artículo 30 de la Ley 23 de 1982 y el artículo 11 de la Decisión Andina 351 de 1993, "Los derechos morales sobre el trabajo son propiedad de los autores", los cuales son irrenunciables, imprescriptibles, inembargables e inalienables. En consecuencia, la Pontificia Universidad Javeriana está en la obligación de RESPETARLOS Y HACERLOS RESPETAR, para lo cual tomará las medidas correspondientes para garantizar su observancia.http://purl.org/coar/access_right/c_abf2reponame:Repositorio Universidad Javerianainstname:Pontificia Universidad Javerianainstacron:Pontificia Universidad Javeriana2022-04-29T16:52:05Z

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