Propuesta de una técnica de control con enfoque híbrido para la gestión de energía y reducción de las fluctuaciones de potencia en un sistema de generación fotovoltaico
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Date
2024-05-21
Authors
Journal Title
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Volume Title
Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
The global growth in electrical consumption faces two main problems: the depletion of non-
renewable resources due to predominant fossil fuel generation and the high environmental
impact of greenhouse gas emissions. The proposed solution is to transition towards decentra-
lized systems with renewable sources, such as photovoltaic and wind energy, integrated into
microgrids connected to the central system. However, the natural variability of these resources
affects frequency and voltage stability, necessitating a four-level hierarchical control: maintai-
ning internal setpoints, adjusting voltages based on power, compensating for deviations, and
optimizing power flows. An approach developed in this work combines techniques like neural
networks and universal controllers to minimize stochastic impacts, optimizing energy manage-
ment and photovoltaic panel performance. The results demonstrate effective battery integration
up to 59 % of the time, even in renewable resource scarcity, successfully mitigating voltage and
frequency fluctuations within acceptable operational limits, even during faults, with variations of
±0.05Hz and ±7.16V respectively.
Resumen
El crecimiento global del consumo eléctrico enfrenta dos problemas principales: la agotación
de recursos no renovables debido a la generación mayoritaria con combustibles fósiles y el
alto impacto ambiental por emisiones de gases de efecto invernadero. La solución propuesta
es migrar hacia sistemas descentralizados con fuentes renovables como energía fotovoltaica y
eólica, integrados en microrredes conectadas al sistema principal. Sin embargo, la variabilidad
natural de estos recursos afecta la estabilidad de frecuencia y voltaje, requiriendo un control
jerárquico en cuatro niveles: manteniendo consignas internas, ajustando los voltajes según la
potencia, compensando desviaciones y optimizando flujos de potencia. Un enfoque desarrolla-
do en este trabajo combina técnicas como redes neuronales y controladores universales para
minimizar los impactos estocásticos, optimizando la gestión de energía y el rendimiento de
paneles fotovoltaicos. Los resultados demuestran una integración efectiva de baterías hasta el
59 % del tiempo, incluso en escasez de recursos renovables, con mitigación exitosa de fluc-
tuaciones de voltaje y frecuencia dentro de límites operativos aceptables, incluso en fallas, con
variaciones de ±0.05Hz y ±7.16V respectivamente.
Keywords
Ingeniería Eléctrica, Sistemas de gestión energética, Energía renovable
Citation
Código de tesis
TM4;2497
Código de tesis
Grado Académico
Magíster en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica