Optimal energy management strategies to reduce diesel consumption for a hybrid offgrid system

• Paul Arévalo-Cordero ^[1] ; Dario Javier Benavides ^[1] ; Juan Leonardo Espinoza ^[2] ; Luis Hernández-Callejo ^[3] ; Francisco Jurado Melguizo
  1. [1] Universidad de Jaén

     Universidad de Jaén

     Jaén, España

     
  2. [2] Universidad de Cuenca

     Universidad de Cuenca

     Cuenca, Ecuador

     
  3. [3] Universidad de Valladolid

     Universidad de Valladolid

     Valladolid, España

     

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• Localización: Revista Facultad de Ingeniería: Universidad de Antioquia, ISSN-e 2422-2844, ISSN 0120-6230, Nº. 98, 2021, págs. 47-58
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Gestión de energía óptima para reducir el consumo de diesel en un sistema híbrido aislado
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  • español

    Aunque el cambio climático es una realidad, muchas comunidades fuera de la red continúan utilizando generadores diesel para suministrar electricidad. Por lo tanto, este documento presenta una estrategia para reducir el consumo de diesel en un sistema fuera de la red formado por fuentes renovables (PV-HKT-WT-DG). Se han propuesto tres estrategias de despacho de energía para verificar el impacto en el consumo de diesel y las horas de operación del generador. Además, se han considerado diferentes tecnologías de almacenamiento de energía (plomo ácido, iones de litio, flujo redox de vanadio, almacenamiento de bomba y supercondensador). El software HOMER se ha utilizado para calcular el tamaño óptimo de los sistemas a través de indicadores técnico-económicos. Los resultados muestran que es posible reducir el consumo de diesel progresivamente, sin embargo el costo de la energía aumenta. Por otro lado, al usar las baterías de ion litio bajo el control ciclo de carga, la penetración del generador diesel se ha reducido considerablemente sin afectar al costo del sistema. Finalmente, los análisis de sensibilidad han demostrado que: al incrementarse la demanda, el consumo de diesel no incrementa significativamente al usar baterías de flujo de vanadio redox y las horas de operacion del generador diesel disminuyen considerablemente en todos los sistemas.

  • English

    Although climate change is a reality, many off-grid communities continue to use diesel generators for electricity supply. This document presents a strategy to reduce diesel consumption in an out-of-grid system formed by renewable sources (PV-HKT-WT-DG). Three energy dispatch strategies have been proposed to verify the impact on diesel consumption and generator operating hours. In addition, different energy storage technologies (acid lead, lithium-ion, vanadium redox flow, pump storage and supercapacitor) have been considered. The HOMER software has been used to calculate the optimal size of the systems through technical-economic indicators. The results show that it is possible to reduce diesel consumption progressively; however, the cost of energy increases. On the other hand, when using lithium-ion batteries under charge cycle control, the penetration of the diesel generator has been greatly reduced without affecting the cost of the system. Finally, sensitivity analyzes have shown that when demand increases, diesel consumption does not increase significantly by using redox vanadium flow batteries, whereas the diesel generator operating hours decrease significantly in all systems.