Location and optimal sizing of photovoltaic sources in an isolated mini-grid

• Jiménez, Juliana ^[1] ; Cardona, John E. ^[2] ; Carvajal, Sandra X. ^[1]
  1. [1] Universidad Nacional de Colombia

     Universidad Nacional de Colombia

     Colombia

     
  2. [2] Transmission and Distribution Area, EPSA
• Localización: TecnoLógicas, ISSN-e 2256-5337, ISSN 0123-7799, Vol. 22, Nº. 44, 2019, págs. 61-80
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Ubicación y dimensionamiento óptimo de fuentes fotovoltaicas en una mini-red aislada
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• Resumen
  • español

    Este artículo presenta un nuevo modelo de programación lineal entera mixta que garantiza la solución óptima al problema de ubicación y dimensionamiento de generadores fotovoltaicos distribuidos, contemplando las curvas de radiación solar de cada nodo de las mini-redes aisladas y teniendo en cuenta como principal objetivo, minimizar las pérdidas de energía eléctrica en la operación del sistema. El modelo es de naturaleza no lineal, debido a que algunas restricciones no son lineales, sin embargo, en este artículo se propone utilizar técnicas de linealización para obtener un modelo lineal con una solución óptima global, el cual puede ser resuelto a través de analizadores de valor óptimo comerciales, para este trabajo se utilizó el solucionador comercial CPLEX. El modelo propuesto fue probado en una mini-red aislada de 14 nodos, basada en datos reales de topología, demanda y generación, adaptados a una operación balanceada. Este modelo, presenta como resultado la ubicación óptima de los generadores fotovoltaicos y su capacidad óptima dada por la máxima potencia activa entregada en el momento de máxima irradiación solar de la región. También se evidencia que la operación hibrida PCH-PV mejora el perfil de tensión de la red y las pérdidas de energía eléctrica sin la utilización de sistemas de almacenamiento de energía.

  • English

    This article introduces a new mixed integer linear programming model that guarantees the optimal solution to the location and sizing problem of distributed photovoltaic generators in an isolated mini-grid. The solar radiation curves of each node in the mini-grids were considered, and the main objective was to minimize electric power losses in the operation of the system. The model is non-linear in nature because some restrictions are not linear. However, this article proposes the use of linearization techniques to obtain a linear model with a global optimal solution, which can be achieved through commercial solvers; CPLEX in this case. The proposed model was tested in an isolated 14-bus mini-grid, based on real data of topology, demand and generation adapted to a balanced operation. This model shows, as a result, the optimal location of photovoltaic generators and their optimal capacity produced by the maximum active power delivered at the maximum solar irradiation time of the region. It is also evident that the hybrid operation between small hydroelectric power plants and photovoltaic generation improves the network voltage profile and the electric power losses without the use power storage systems.