Estrategias de recarga controladas para la integración del parque vehicular eléctrico en redes eléctricas de potencia usando flujos de potencia óptimos

Abstract

This thesis is motivated by the emergence in the last years of an important link between the electric and the transportion sectors. The incorporation of the electric vehicle (EV) to the existing vehicle fleet demands important changes in both sectors and may contribute to the reduction of greenhouse gas emissions. In the transport sector, a recharging infrastructure should be developed for EVs users to charge in their homes or in public recharging stations. In the electric power sector, the operator of the electric power system must solve the challenge of incorporating a new type of load, which was not considered in the planning and operation of the system. The work presented in this thesis involves the development of charging strategies that maximize the levels of penetration of the EVs in the electrical networks. Moreover, the capacity of the EVs fleet to provide auxiliary services for the regulation of voltages, reduction of power losses and peaks of demand in the electrical network is evaluated. In this thesis, an optimization algorithm to coordinate the recharge of EVs using an optimal power flow (FPO) program is implemented. In the development of this proposal, the vehicle's availability patterns and the variability of the conventional load installed in the electrical network are considered. This methodology is applied to solve the National Interconnected System (SIN) with special emphasis on the subtransmission network at 115 kV located in the metropolitan zone of the City of Morelia.

El desarrollo de esta tesis está motivado por el surgimiento en los últimos años de un importante vínculo entre los sectores eléctrico y del transporte. La incorporación del vehículo eléctrico (VE) al parque vehicular existente demanda importantes cambios en ambos sectores y podría contribuir a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. En el sector del transporte, se deber a desarrollar una infraestructura de recarga para que los usuarios de VEs se carguen en sus hogares o en estaciones de recarga públicas. En el sector eléctrico, el operador del sistema eléctrico de potencia debería resolver el reto de incorporar un nuevo tipo de carga que no fue considerada en la planeación y operación del sistema. El trabajo presentado en esta tesis involucra el desarrollo de estrategias de recarga que permitan maximizar los niveles de penetración de los VEs en las redes eléctricas. Además, se evalúa la capacidad del parque vehicular eléctrico para proveer servicios auxiliares para la regulación de voltajes, reducción de pérdidas y picos de demanda en la red eléctrica. En esta tesis se implementa un algoritmo de optimización para coordinar la recarga de VEs usando un programa de flujos de potencia óptimos (FPO). En el desarrollo de esta propuesta se consideran los patrones de disponibilidad del parque vehicular y la variabilidad de la carga convencional instalada en la red eléctrica. Esta metodología se aplica para resolver el Sistema Interconectado Nacional (SIN) y se hace especial énfasis en la red de su transmisión en 115 kV ubicada en la zona metropolitana de la Ciudad de Morelia.