Quasi-Dynamic Analysis of a Local Distribution System with Distributed Generation. Study Case: The IEEE 13 Node System
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Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM)
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Distributed generation is one of the most accepted strategies to attend the increase in electrical demand around the world. Since 2014, Colombian government agencies have enacted laws and resolutions to promote and regulate the introduction of different generation technologies into the country’s electrical system. The incorporation of distributed generation systems into conventional distribution networks can cause problems if technical studies are not previously carried out to determine the consequences of the start of the operations of these new generation technologies. This scenario represents a new challenge for distribution networks operators because they must ensure that their systems can integrate these new generation sources without affecting the correct operation of the grid.
In this article, the IEEE 13 nodes system is modified by incorporating the load curves of the three types of consumers in the Colombian electricity market into the model. Additionally, distributed generation systems from non-conventional sources of energy are integrated into two system nodes in order to perform a quasi-dynamic analysis of the different electrical variables, which can be used to determine the impact of these new technologies on a local distribution system. The voltage profiles and active and reactive power do not show considerable changes in the behavior of the electrical network; however, in the simulation scenarios where distributed generators are operating, the system exhibits a considerable increase in lines losses. There are two alternatives to manage these unusual levels in the operation of the nodes with distributed generation: (1) operating these new DG nodes in islanded mode or (2) strengthening the local distribution system through the implementation of new distribution lines in the network.
La generación distribuida es una de las estrategias más aceptadas para atender el aumento de la demanda de electricidad a nivel mundial. Desde el año 2014 las entidades gubernamentales en Colombia han emitido leyes y resoluciones para promover y regular la entrada en operación de diferentes tecnologías de generación, en el sistema eléctrico del país. Incorporar sistemas de generación distribuida en redes de distribución convencionales puede traer consigo problemas si previamente no se realizan los estudios que permitan determinar las consecuencias de la entrada en operación de estas nuevas tecnologías de generación. Este panorama representa un nuevo desafío para los operadores de las redes de distribución, ya que deben garantizar que los sistemas que administran puedan integrar estas nuevas fuentes de generación, sin afectar el correcto funcionamiento de la red eléctrica. En este artículo se modifica el sistema IEEE de 13 nodos incorporando las curvas de carga de los tres tipos de consumidores del sector eléctrico colombiano en las cargas del modelo y se integran sistemas de generación distribuida a partir de fuentes no convencionales de energía a dos nodos del sistema, con el objetivo de hacer un análisis cuasi-dinámico de las diferentes variables eléctricas que permitan determinar qué impacto tienen estas nuevas tecnologías en un sistema de distribución local. Como resultado, los perfiles de voltaje y potencia activa/reactiva no muestran cambios considerables en el comportamiento de la red eléctrica, pero sí se observa que, en los escenarios de simulación donde opera la generación distribuida, el sistema tiende a un aumento considerable en las corrientes y pérdidas presentes en las líneas. Así, se concluye que existen dos alternativas para no tener inconvenientes con la operación de los nuevos nodos con generación distribuida: operar de manera aislada esa parte del sistema o reforzar la red de distribución local a través de la implementación de nuevas líneas de distribución en el sistema.
La generación distribuida es una de las estrategias más aceptadas para atender el aumento de la demanda de electricidad a nivel mundial. Desde el año 2014 las entidades gubernamentales en Colombia han emitido leyes y resoluciones para promover y regular la entrada en operación de diferentes tecnologías de generación, en el sistema eléctrico del país. Incorporar sistemas de generación distribuida en redes de distribución convencionales puede traer consigo problemas si previamente no se realizan los estudios que permitan determinar las consecuencias de la entrada en operación de estas nuevas tecnologías de generación. Este panorama representa un nuevo desafío para los operadores de las redes de distribución, ya que deben garantizar que los sistemas que administran puedan integrar estas nuevas fuentes de generación, sin afectar el correcto funcionamiento de la red eléctrica. En este artículo se modifica el sistema IEEE de 13 nodos incorporando las curvas de carga de los tres tipos de consumidores del sector eléctrico colombiano en las cargas del modelo y se integran sistemas de generación distribuida a partir de fuentes no convencionales de energía a dos nodos del sistema, con el objetivo de hacer un análisis cuasi-dinámico de las diferentes variables eléctricas que permitan determinar qué impacto tienen estas nuevas tecnologías en un sistema de distribución local. Como resultado, los perfiles de voltaje y potencia activa/reactiva no muestran cambios considerables en el comportamiento de la red eléctrica, pero sí se observa que, en los escenarios de simulación donde opera la generación distribuida, el sistema tiende a un aumento considerable en las corrientes y pérdidas presentes en las líneas. Así, se concluye que existen dos alternativas para no tener inconvenientes con la operación de los nuevos nodos con generación distribuida: operar de manera aislada esa parte del sistema o reforzar la red de distribución local a través de la implementación de nuevas líneas de distribución en el sistema.