Offline Optimal Power Flow and Data Driven Control for the Reduction of the Carbon Footprint of a Distribution Network

Abstract

El trabajo realizado pretende desarrollar una metodología que reduzca la huella de carbono de una red de distribución. En primer lugar, se desarrolla un flujo de carga óptimo centralizado cuyo objetivo es reducir las emisiones mediante la carga y descarga óptima de las baterías presentes en la red, aprovechando la variación de la intensidad de carbono de la generación. Este proceso permite realizar una base de datos óptima que es fundamental en el siguiente paso de la metodología: el desarrollo de controles de tensión locales. Mediante técnicas de regresión, se pretende desarrollar controles de tensión que actúen de manera local aprovechando las medidas recogidas en cada uno de los nodos, aportando una alternativa descentralizada para el control de la red. Además, se realiza una valoración económica y medioambiental de la reducción en emisiones obtenida mediante la introducción de las baterías en la red, valorando el posible impacto de un hipotético impuesto sobre el carbono para ayudar a amortizar la inversión. De este modo, el estudio realizado pretende ser una indagación inicial sobre la capacidad de las baterías para proporcionar una reducción real de las emisiones, así como analizar los desafíos que supone una descentralización del control de la tensión. Alrededor de estos dos objetivos se desarrolla el estudio realizado, con la intención de motivar investigaciones más profundas en cada uno de los temas.

This study aims to develop a methodology that provides a reduction of the carbon footprint of a distribution network. First, a centralized optimal power flow is develop in order to reduce the emissions by optimally charging and discharging the batteries installed in the grid, harnessing the variation of the carbon intensity of the grid. This process enables the creation of a database of optimal setpoints that underpins the following step of the methodology: the design and testing of local voltage controls. By means of regression techniques, the intention is to develop voltage controls that are driven by the measures available in each of the nodes; thus, providing an alternative to the centralized operation of the grid.Moreover, an economic and environmental assessment is carried out in order to evaluate the performance of the action of the batteries, and comparing the investment cost with a hypothetical carbon tax. Therefore, this study is intended to be an initial research about the ability of the batteries to provide an effective reduction of the emissions. Furthermore, it aims to analyze the challenges that decentralization of the control brings to the operation of the grid. By focusing on this two objectives, the intention is to motivate further and deeper research on both the subjects.