Optimization in a Multi-Microgrid Peer-To-Peer Scenario with Replicator Dynamics
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Optimization plays a crucial role in the planning and operation of energy management systems, reducing costs and avoiding losses in generation while also decreasing carbon emissions. This is achieved by balancing supply and demand and leveraging distributed energy resources (DER). This study aimed to propose a generalized energy community scheme, where the generators within a microgrid meet the demand of their own or neighboring microgrids. It is important to consider that each energy generator has an associated cost function, and there is a penalty or transmission cost when a DER, located in a specific microgrid, sends energy to a neighboring microgrid. To address these constraints, a solution methodology based on population games was proposed, in conjunction with the Lagrangian relaxation technique, was proposed. The results obtained included the application of the model and solution method in three different scenarios. Additionally, the performance of the proposed solution was compared with the response of a conventional optimization method, achieving similar dispatches and minimal errors compared to the traditional technique. The research demonstrated that the combination of population game concepts and Lagrangian relaxation techniques can handle constraints that are challenging for replicator dynamics. Finally, it is concluded that the model is an effective tool for addressing energy management problems that involve meeting regional demand in a peer-to-peer scenario.
La optimización desempeña un papel crucial en la planificación y operación de los sistemas de gestión de energía, reduciendo costos y evitando pérdidas en su generación, disminuyendo, además, las emisiones de carbono. Lo anterior se da teniendo en cuenta el equilibrio entre oferta y demanda y el aprovechamiento de los recursos energéticos distribuidos (DER, por sus siglas en inglés). Este trabajo tuvo como objetivo proponer un esquema generalizado de comunidad energética, donde los generadores que componen una microrred suplen la demanda de esta o de las microrredes vecinas. Es de considerar que cada generador de energía tiene una función de costos asociada a esta, y existe una penalización, o costo de transmisión, cuando un DER, ubicado en una microrred definida, envía energía a la microrred vecina. Con el fin de abordar las restricciones, se propuso, como metodología de solución, un enfoque basado en juegos poblacionales, en conjunto con la técnica de relajación lagrangiana. Los resultados obtenidos fueron la aplicación del modelo y método de solución en tres diferentes escenarios. Además, se comparó el desempeño de la solución propuesta con la respuesta de un método de optimización convencional, logrando despachos similares y errores mínimos en comparación con la técnica tradicional. La investigación demostró que la combinación de conceptos de juegos poblacionales y técnicas de relajación lagrangiana permiten asumir restricciones que son de difícil manejo para la dinámica de replicadores. Finalmente, se concluye que el modelo es una buena herramienta para abordar problemas de gestión de energía que implican cumplir con la demanda por región en un escenario peer to peer.
La optimización desempeña un papel crucial en la planificación y operación de los sistemas de gestión de energía, reduciendo costos y evitando pérdidas en su generación, disminuyendo, además, las emisiones de carbono. Lo anterior se da teniendo en cuenta el equilibrio entre oferta y demanda y el aprovechamiento de los recursos energéticos distribuidos (DER, por sus siglas en inglés). Este trabajo tuvo como objetivo proponer un esquema generalizado de comunidad energética, donde los generadores que componen una microrred suplen la demanda de esta o de las microrredes vecinas. Es de considerar que cada generador de energía tiene una función de costos asociada a esta, y existe una penalización, o costo de transmisión, cuando un DER, ubicado en una microrred definida, envía energía a la microrred vecina. Con el fin de abordar las restricciones, se propuso, como metodología de solución, un enfoque basado en juegos poblacionales, en conjunto con la técnica de relajación lagrangiana. Los resultados obtenidos fueron la aplicación del modelo y método de solución en tres diferentes escenarios. Además, se comparó el desempeño de la solución propuesta con la respuesta de un método de optimización convencional, logrando despachos similares y errores mínimos en comparación con la técnica tradicional. La investigación demostró que la combinación de conceptos de juegos poblacionales y técnicas de relajación lagrangiana permiten asumir restricciones que son de difícil manejo para la dinámica de replicadores. Finalmente, se concluye que el modelo es una buena herramienta para abordar problemas de gestión de energía que implican cumplir con la demanda por región en un escenario peer to peer.