Energy Management Electronic Device for Islanded Microgrids Based on Renewable Energy Sources and Battery-Based Energy Storage

Dispositivo electrónico de gestión de energía para microrredes aisladas basadas en recursos energéticos renovables y almacenamiento de energía basado en baterías

Los sistemas de gestión de energía son uno de los componentes más importantes en la operación de las microrredes eléctricas.Son responsables de asegurar la supervisión del sistema eléctrico, además de la confiabilidad y coordinación de todas las cargas y los recursos energéticos distribuidos, de tal forma que la microrred pueda ser operada como una entidad unificada. Debido a esto,un sistema de gestión de energía debe ser lo suficientemente rápido para procesar un gran número de datos y definir las acciones de control para garantizar el correcto funcionamiento de la microrred. Este documento explora el diseño e implementación de un sistema de gestión de energía desplegado sobre un dispositivo electrónico dedicado. El dispositivo de gestión de energía propuesto coordina las cargas y los recursos energéticos distribuidos en una microrred aislada a escala residencial de acuerdo a un sistema de gestión de energía basado en reglas que asegura una operación confiable y segura del sistema de almacenamiento de energía basado en baterías. Se realizó una prueba de hardware en el lazo de control usando una plataforma de simulación en tiempo real para demostrar la operación del dispositivo electrónico.

INTRODUCCIÓN

El aumento de las necesidades energéticas, junto con la preocupación general por el calentamiento global causado por el uso de fuentes de energía convencionales basadas en combustibles fósiles, han disparado el uso de fuentes de energía renovables (FER) (Keyhani, 2016). En particular, las FER basadas en unidades de generación fotovoltaica (FV) y eólica (WT) han venido desempeñando un papel importante, debido a su disponibilidad y fácil integración mediante etapas de conversión de electrónica de potencia (Teodorescu, Liserre, y Rodríguez, 2010). Sin embargo, la generación FV y WT se caracterizan por su alta variabilidad y dependencia de las condiciones meteorológicas, lo que dificulta el control y la regulación de la cantidad de energía obtenida (Jurasz, Mikulik, y Krzywda, 2017). Debido a ello, los sistemas de almacenamiento de energía aparecen como una opción viable para compensar la variabilidad de las FER (Beaudin, Zareipour, Schellenberg, y Rosehart, 2015).

Principalmente, los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) basados en baterías se han convertido en la opción más fiable para complementar el funcionamiento de las FER variables ya que, en general, las baterías tienen un buen compromiso entre la densidad de potencia, para compensar cambios rápidos en los perfiles de generación, y proporcionar densidad de energía para garantizar el respaldo de energía, para apoyar el equilibrio de potencia en el sistema eléctrico.