Alivio de congestiones en redes de distribución con vehículos eléctricos con capacidad V2G

Abstract

Este trabajo estudia la gestión de un conjunto de consumidores que disponen de generación fotovoltaica y VEs, con capacidad V2G, conectados por medio de una red de distribución a otros consumidores que sólo tienen demanda doméstica y al punto de conexión que les abastece. Se plantean 2 casos base, uno en el que no existen congestiones en la red y otro en el que sí se encuentran congestiones. En ellos, la demanda doméstica, la generación fotovoltaica y los parámetros relativos a los VEs son fijados. Sobre cada uno de los dos casos base se realiza un análisis de sensibilidad para estudiar qué características de los VEs ofrecen mayores beneficios a la red. Además, se realiza una comparación con el uso de baterías domésticas en lugar de utilizar las baterías de los vehículos. El estudio se lleva a cabo a partir de un modelo de optimización desarrollado que tiene en cuenta tanto las restricciones de la red como las de las baterías y cuya función objetivo minimiza el coste de operación.

Se obtiene que el uso de VEs con V2G tiene gran potencial para obtener minimizar el coste de operación de la red, aliviar congestiones durante periodos de la tarde y aumentar el número de viviendas que una determinada red puede abastecer sin realizar cambios en la infraestructura. Niveles de penetración altos, baterías de gran autonomía y altas eficiencias en los procesos de carga y descarga maximizan los beneficios que los VEs pueden aportar a la red. Por último, las baterías domésticas resultan preferibles para ofrecer estos servicios ya que pueden aportar o recibir energía de la red las 24 horas del día mientras que en el caso de los VEs, las horas en las que pueden ofrecer servicios están sujetas al comportamiento del propietario.

This project studies the management of a group of consumers that have photovoltaic generation and EVs, with V2G capacity, connected through a distribution network to other consumers that only have domestic demand and to the connection point that supplies them. There are 2 base cases, one in which there are no network congestions and another in which there are congestions. In these cases, domestic demand, photovoltaic generation and parameters related to the EVs are fixed. A sensitivity analysis is carried out on each of the two base cases to study which characteristics of the EVs offer the greatest benefits to the grid. In addition, a comparison is made with the use of domestic batteries instead of vehicle batteries. The study is carried out based on an optimization model developed that takes into account both grid and battery constraints and whose objective function minimizes the operating cost.

It is obtained that the use of VEs with V2G has great potential to obtain a reduction of network operation cost, relieve congestion during afternoon periods and increase the number of houses that a given network can supply without making changes in the infrastructure. High penetration levels, high autonomy batteries and high efficiency in the charging and discharging processes maximize the benefits that VEs can bring to the network. Finally, domestic batteries are preferable to offer these services since they can provide or receive energy from the network 24 hours a day, while in the case of EVs, the hours in which they can offer services are subject to the owner's behavior.