Comparing optimal power flow for the provision of flexibility by distribution system

Abstract

En este Trabajo se expone el desarrollo, implantación y validación de algoritmo en forma de Flujo de Cargas Óptimo (OPF) implantado en la herramienta MATPOWER de MATLAB, el cual optimiza el despacho de generación de los generadores que conforman el sistema eléctrico de distribución.

El objetivo es conseguir que la red opere con unos niveles de generación que garantice la evacuación de servicios de Control de Frecuencia Primaria (PFC) que será el 8% de la capacidad máxima instalada en el sistema de distribución y servicios de inercia (I) que será hasta del 10% de la capacidad máxima instalada, tales que puedan ofrecer flexibilidad y seguridad en este punto de operación de la red, minimizando los desvíos de potencia ofertadas en los mercados de energía eléctrica, de servicios PFC y servicios de inercia y garantizando el cumplimiento de las restricciones técnicas propias de la red como la capacidad de las líneas, un adecuado perfil de tensiones en los nudos y respetando los límites de generación de los generadores.

El sistema eléctrico de distribución sobre el que se realizarán las simulaciones de validación consta de la red, cuatro generadores, dos de ellos con las características de los generadores síncronos convencionales, una planta fotovoltaica y un sistema de almacenamiento de energía, y siete líneas de transmisión con sus respectivos transformadores cuando nos necesarios.

El OPF será resuelto por el método de Newton-Raphson y se comparará con los resultados obtenidos por el método de resolución de la Transformada Logarítmica del Módulo de la Tensión (LTMV) y la aproximación lineal DC ejecutado ambos en GAMS.This paper presents the development, implementation and validation of an Optimal Power Flow (OPF) algorithm implemented in MATLAB's MATPOWER tool, which optimizes the generation dispatch of the generators that make up the electrical distribution system.

The objective is to ensure that the network operates with generation levels that guarantee the evacuation of Primary Frequency Control (PFC) services, which will be 8% of the maximum installed capacity in the distribution system, and inertia services (I), which will be up to 10% of the maximum installed capacity, such that they can offer flexibility and security at this point of operation of the network, minimizing the deviations of power offered in the markets of electric energy, PFC services and inertia services and guaranteeing compliance with the technical restrictions of the grid, such as the capacity of the lines, an adequate voltage profile in the nodes and respecting the generation limits of the generators.

The electrical distribution system on which the validation simulations will be performed consists of the grid, four generators, two of them with the characteristics of conventional synchronous generators, a photovoltaic plant and an energy storage system, and seven transmission lines with their respective transformers when necessary.

The OPF will be solved by the Newton-Raphson method and will be compared with the results obtained by the Logarithmic Transform of Voltage Modulus (LTMV) solving method and the linear DC approximation both executed in GAMS.