ES2562482T3 - Procedimiento y dispositivo de reparto de flujos de energía eléctrica y sistema eléctrico que incluye dicho dispositivo - Google Patents

Abstract

Procedimiento, (1000, 2000) de reparto, en el curso de un periodo temporal dado (Ttotal), de los flujos de energía eléctrica (E'4, E8, E10, E'10, E14, E'14) en el seno de un sistema (2) que comprende: - al menos un elemento productor y un elemento consumidor de energía eléctrica entre los siguientes elementos: - una red (14) de distribución de energía eléctrica adecuada para suministrar y/o recibir energía de los otros elementos (4, 8, 10) del sistema (2), - un elemento (11) de almacenamiento de energía eléctrica adecuado para recibir la producción de energía (E8, E14) de los elementos (8, 14) productores del sistema (2) y/o para suministrar energía (E10) a los elementos (4, 14) consumidores de energía del sistema (2), - un edificio (4) adecuado para consumir una energía (E8, E10, E14) producida localmente y/o procedente de la red (14) de distribución y/o procedente de un elemento (11) de almacenamiento, - una fuente (8) de producción local de energía eléctrica adecuada para suministrar energía a la red (14) y/o al edificio (4) y/o al elemento (11) de almacenamiento, y - unos medios (18) de medición del estado de carga de cada elemento (11) de almacenamiento y de unas potencias eléctricas producidas y consumidas por cada uno de los elementos (4, 8, 10, 14) del sistema (2), caracterizado porque el procedimiento comprende al menos las siguientes etapas: - unas etapas (1100, 1200, 1300, 1400) de inicialización que consisten en: a) definir (1100) unos parámetros físicos (212) de modelización del sistema, siendo los parámetros físicos unas magnitudes físicas que dimensionan el consumo o la producción de energía del elemento productor y del elemento consumidor, b) definir (1200) un modelo del sistema, bajo la forma de representación de estado utilizando los parámetros físicos (212) determinados en la etapa a), definiéndose el modelo del sistema con la siguiente representación de estado:**Fórmula** en la que xk y xk+1 son los estados x del sistema en unos instantes k y k+1, yk es un parámetro y de salida del procedimiento en el instante k, uk es un parámetro de control u en el instante k, wk es un parámetro de perturbación w en el instante k y A, B, G, C, D, F son unas matrices constantes. c) definir (1300) unos parámetros de optimización (213) para la resolución de un problema de optimización, y d) predefinir (1400) el problema de optimización, en el periodo temporal (Ttotal) dado, para el reparto de los flujos de energía eléctrica (E'4, E8, E10, E'10, E14, E'14) del sistema 2 utilizando el modelo definido en la etapa b), consistiendo la predefinición del problema de optimización en modelizar el comportamiento del sistema para el periodo temporal (Ttotal) dado utilizando la siguiente ecuación:**Fórmula** en la que x0 es un estado inicial del sistema, Y, U y W son respectivamente unos parámetros de salida, de control y de perturbación del sistema en una duración temporal (Ttotal) dada expresados en forma matricial, y ΦΨ, y ξ son unas matrices constantes cuyos elementos dependen de las matrices constantes A, B, G, C, D y F, y - unas etapas (2200, 2300, 2400, 2500, 2600) iterativas que consisten, en unos instantes de actualización sucesivos (t0, t0+Tactu, t0+2Tactu, ...) del periodo temporal dado (Ttotal), en: e) medir (2200) un estado de carga (x) de cada elemento (11) de almacenamiento de la energía eléctrica, así como unas potencias de producción y de consumo de energía eléctrica (E'4, E8, E10, E'10, E14, E'14) de los diferentes elementos (4, 8, 10, 14) del sistema (2), f) actualizar (2300) una previsión del comportamiento de los elementos productores y consumidores (4, 8, 10, 14) del sistema (2) en otro periodo temporal (T'total) de igual duración que la duración del periodo temporal dado (Ttotal) y que comienza en un instante de actualización considerado (t0, t0+Tactu, t0+2Tactu, ...), g) en definir (2400) la formulación del problema de optimización en el otro periodo temporal (T'total), comprendiendo la formulación del problema de optimización al menos la definición de una función objetivo f(U) así como la actualización de las restricciones del problema de optimización, expresándose estas restricciones en forma de la siguiente desigualdad: AinU <= bin en la que U es el parámetro de control en el período temporal dado, Ain una matriz dependiente de la matriz ψ, y bin una matriz dependiente de las matrices ψ y ξ, de los valores mínimos Ymin y máximos Ymax del parámetro de salida Y, y de la variación máxima δUmax del control U, h) resolver (2500) el problema de la etapa g) utilizando un solucionador, y i) aplicar (2600) unos controles (u) de reparto de las energías eléctricas en el sistema (2) utilizando las soluciones de la etapa h), hasta la siguiente iteración.

Description

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



       



DT

total

total



1

Ain =

[10]



DT



1

I

 DT



N ON

u



N

N

u



T

total



u u

IN ON

u



T

totalu

con

I

0

I

I



0  0



N

u

N N N

u u u



I 

N N

u

N

u u



 

  0N

u



1

total

0

y en la que  es la matriz definida en la ecuación [7], INu es una matriz identidad de dimensión Nu, 0Nu ×Nu ·Ttotal es une matriz nula que comprende Nu líneas y Nu · Ttotal columnas, siendo Nu el número de controles del parámetro Ũ, y la matriz bin se define según la siguiente ecuación [11]:



0 I



I



N

N N

u

N

u

u u





~

~

xw

 

xw



Y



0

       

max

~

~

Y



min 0

~

bin =

[11]



Umax

~



U

U

en la que Ỹmax e Ỹmin son los parámetros de la salida Ỹ máximo y mínimo para el periodo Ttotal, Ũmax es la variación del control máximo permitido entre dos instantes k y k+1, U0 es la variación del control máxima permitida en el 10 primer instante, y U-1 es el último control aplicado. En la práctica y en el ejemplo considerado, la primera iteración desencadena, en un instante t0, la formulación del problema de optimización para un periodo Ttotal de veinticuatro horas que se extienden de t0 a t0+Ttotal. Durante esta iteración y con la ayuda de las previsiones sobre las potencias producidas y consumidas del sistema 2, se calculan los controles óptimos a efectuar durante las veinticuatro próximas horas de manera que se satisfaga la función objetivo f(Ũ) del problema de optimización. Esta función

15 objetivo f(Ũ) dependiente de los deseos del usuario se determina, por ejemplo, de manera que reduzca la factura de electricidad, que minimice las emisiones de CO2, que venda en el mejor momento su energía producida, o incluso para favorecer la utilización de la totalidad de la energía producida localmente.

Durante la etapa 2500, la unidad 18 resuelve el problema definido durante la etapa 2400 con la ayuda de un solucionador de problemas de programación lineal.

20 Se obtiene de ese modo la matriz de control Ũ buscada para satisfacer durante veinticuatro horas los objetivos de reparto definidos en el problema de optimización a través de la función objetivo.

Durante la etapa 2600, la unidad 18 envía las consignas 221 de potencias a la unidad 230 de proceso que, con la ayuda de las mediciones de potencias 231 del sistema 2, aplica unos controles de potencias reguladas hasta el próximo instante de actualización, es decir durante diez minutos. Se itera la fase 2000 cada diez minutos de manera

25 que las predicciones realizadas durante la etapa 2300 sean las más próximas posibles a la realidad.

De ese modo, después de la primera iteración, la unidad 18 formula el problema de optimización en un instante t1 = t0 + Tactu. En particular, en la etapa 2400, la unidad 18 formula el problema de optimización para un periodo temporal T’total de veinticuatro horas que va de t1 a t0 + Tactu + Ttotal. En cada iteración, el instante de cálculo t se desfasa en Tactu y el período de veinticuatro horas se desfasa otro tanto.

30 El procedimiento permite de ese modo, cada diez minutos, encontrar los controles óptimos de reparto de los flujos energéticos del sistema 2 con el fin de resolver el problema de optimización bajo las restricciones definidas en la etapa 2400. De ese modo, el procedimiento tiene en cuenta las especificidades propias de cada elemento 4, 8, 10, 11, 14 del sistema 2 y su evolución en el transcurso del tiempo para ofrecer el control más apropiado.

Exceptuando eventualmente la primera etapa 1100, todas las etapas 1200, 1300, 1400, 2100, 2200, 2300, 2400,

35 2500, 2600 del procedimiento de reparto de los flujos de energía eléctrica se realizan de manera automática por la unidad de supervisión 18.

U

0 max



U



1 1

U

0







  

       

9

Se concibe de ese modo que el sistema de reparto parametrizable es más preciso, adaptable y conveniente para un sistema que comprende una diversidad de fuentes y de tipos de producción de energía eléctrica.

En el modo de realización descrito, la duración del periodo temporal Ttotal, la duración del periodo de actualización Tactu, y la separación entre dos instantes k y k+1 se ha fijado arbitrariamente respectivamente en veinticuatro horas, 5 diez minutos y un minuto. Estos pueden tomar otros valores.

El modo de realización elegido se basa en un sistema 2 que comprende una red, una fuente local de energía, un edificio y un vehículo eléctrico provisto de una batería de acumuladores. Como variante, el sistema 2 puede no comprender un vehículo y comprender únicamente uno (o varios) elemento(s) de almacenamiento 11 directamente conectado(s) al repartidor 16. En este caso, el elemento 11 de almacenamiento puede ser fijo y, por ejemplo, estar 10 situado en otro elemento del sistema 2 tal como el edificio 4. En otras variantes, el sistema 2 puede comprender uno

o varios de los elementos 4, 8, 10, 11, 14 del sistema según cualquier combinación técnicamente admisible.

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Claims (1)

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