Diseño, instalación e impacto de los sistemas fotovoltaicos interconectados a la red eléctrica

Abstract

In this thesis project is presented the process to design the sizing and installation of grid-connected photovoltaic power system in low and medium voltage, as well as the impact that these kind of systems cause into the electrical network in terms of quality energy. In this work it describes the growth of photovoltaic systems in the last years and the importance within the renewables sources, the principal aspects of energetic reform in México and the growth expectation of these type of systems. For the methodology of photovoltaic sizing it’s included the solar geometry characteristics, shading, modules temperature effects, as well as design criteria of each of elements that are part of the photovoltaic systems, sizing and the process of installation, it’s shown the review of the new rates scheme and the repercussion in the return of investment of these kind of installations. It is presented practical cases of photovoltaic sizing for residential, commercial and industrial use, cost analysis, sales and financing schemes, incorporating the automation of a spreadsheet for make the process easier. Finally, it’s shown an impact study that installation have with these kind of distributed generation systems in the electrical network in terms of voltage regulation problems, power losses, effect in power flow, harmonics and the determination of hosting capacity.

En este proyecto de tesis se presenta el procedimiento de diseño para el dimensionamiento e instalación de Sistemas Fotovoltaicos Interconectados a la Red (SFVIR) de baja y media tensión, así como el impacto que ocasionan este tipo de sistemas en la red eléctrica en términos de calidad de la energía. En el trabajo se describe el crecimiento que han tenido los Sistemas Fotovoltaicos (SFV) en los últimos años y su importancia dentro de las Energías Renovables, los principales aspectos de la Reforma Energética en México y la expectativa de crecimiento de este tipo de sistemas. Para la metodología de dimensionamiento se incluyen aspectos de solarimetría, sombreados, efectos de temperatura de los paneles, así como los criterios de diseño de cada uno de los elementos que forman el sistema fotovoltaico, dimensionamiento y procedimiento de instalación, se hace una revisión del nuevo esquema tarifario y su repercusión en el retorno de inversión en la instalación de este este tipo de sistemas, se presentan casos prácticos de dimensionamiento de sistemas fotovoltaicos para uso comercial e industrial, análisis de costos, esquemas de venta y financiamiento, incorporando hojas de cálculo para automatizar el procedimiento señalado. Finalmente se muestra un estudio del impacto que tiene la instalación de este tipo de sistemas de generación distribuida en la Red Eléctrica en términos de efectos problemas de regulación de voltaje, pérdidas eléctricas, efectos de armónicas y determinación de la capacidad de alojamiento (Hosting Capacity).