Análisis del impacto de los sistemas fotovoltaicos en la calidad de la energía en redes de distribución desbalanceadas

Abstract

In this work several power quality phenomena of energy quality in low voltage distribution networks are studied. Various power quality issues such as increasing the voltage profile, unbalance, interruptions and harmonics have been explored. Firstly, the analysis of results has been carried out through PSCAD/EMTDC electromagnetic transients. The unbalanced distribution network IEEE 34 nodes has been considered as a test system which is a static system. To analyze the impact in Power Quality for different stages of penetration of photovoltaic generation, a set of simulations studies have been carried out up to 2.3 MW of photovoltaic generation have been incorporated, which represents a maximum level of penetration of 154% of the installed load. The inverter control strategies of the photovoltaic generator have been adapted to vary the power factor of the photovoltaic generator and thus to study the impact of reactive power exchange. Currently the fact that the operation of photovoltaic installations in medium and low voltage is carried out normally using a unit power factor, recent technical standards indicate the possibility of exploiting the capacity of power electronics converters to participate in voltage regulation and reactive power exchange. In this sense, reverse reactive power flow was observed for the experiments where photovoltaic generators were operated with a leading power factor of 0.98 and, as consequence, the regulators operated with a tap closer to its lower limit but without reaching their minimum value. In addition, field measurements have been incorporated to the PSCAD simulation. In order to evaluate the impact of dynamic variations of ambient variables and load profile.

En este trabajo, se estudian varios fenómenos de calidad de la energía en las redes de distribución de bajo voltaje, tales como incremento del perfil de voltaje, desbalance, interrupciones y armónicos. Primeramente, el análisis de los resultados se realizó mediante un ambiente de simulación de transitorios electromagnéticos en PSCAD / EMTDC. Se ha elegido como sistema de prueba la red de distribución desbalanceada IEEE-34 nodos que es un sistema estático. Para analizar el impacto de la calidad de la energía ante diversos escenarios de penetración de la generación fotovoltaica, se han realizado un conjunto de estudios por simulación en donde se han incorporado hasta 2.3 MW de generación fotovoltaica, lo cual representa un nivel máximo de penetración de 154% de la carga instalada. Las estrategias de control del inversor del generador fotovoltaico se han adaptado para variar el factor de potencia del mismo y de esta manera estudiar el impacto del intercambio de potencia reactiva en los parámetros de calidad de la energía. Actualmente la operación de las instalaciones fotovoltaicas en media y baja tensión se realiza con un factor de potencia unitario, algunos estándares indican la posibilidad de explotar la capacidad de la electrónica de potencia para participar en la regulación de voltaje y potencia reactiva. Se observó la inversión del flujo de potencia reactiva para los experimentos en donde se operaron los generadores fotovoltaicos con un factor de potencia de 0,98 adelantado y, como consecuencia, los reguladores operaron con un tap más cercano a su límite inferior, pero sin llegar a su valor mínimo. Además, se incorporarán mediciones a la simulación con el propósito de evaluar las variaciones dinámicas en las variables ambientales y en el perfil de carga.