Planificación de Recursos Energéticos Distribuidos de una Red de Distribución Activa Desde una Perspectiva Resiliente
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Melo Romero, Diego Felipe
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gruplac
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Universidad Santo Tomás
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El aumento de la frecuencia de fenómenos de alto impacto con baja probabilidad de ocurrencia demanda que los sistemas eléctricos puedan contar con soluciones de resiliencia energética para evitar afectaciones inesperadas e interrupción en el suministro de energía a los usuarios finales. Método: En este trabajo se propone un estudio para abordar la planificación óptima de recursos energéticos distribuidos en una red de distribución activa desde una perspectiva resiliente para el sistema IEEE 34, evaluando dos escenarios críticos que combinan fallas múltiples y duraciones cortas/prolongadas para el estudio. La investigación integra modelado eléctrico avanzado, un problema de optimización y análisis de energía no suministrada para mitigar vulnerabilidades en infraestructura crítica. Se implementó un simulador en Python con OpenDSS para modelar el sistema IEEE 34, utilizando optimización multi-objetivo en los recursos energéticos distribuidos seleccionados, el algoritmo de optimización SLSQP y selección de ventanas críticas mediante tres criterios: máxima demanda, mínima generación solar y combinación crítica.
Resultados: Se simularon dos escenarios de alto impacto con baja probabilidad de ocurrencia: El primero durante 6 horas y el segundo durante 120 horas, calculando costos (USD) y Energía No Suministrada (kWh), en donde los resultados principales demuestran que la metodología implementada logra que el sistema sea capaz de afrontar los diferentes escenarios, también se demostró que la planificación de recursos energéticos distribuidos disminuye los costos de un sistema en largas duraciones.
Conclusiones: La investigación demuestra que las soluciones de resiliencia requieren almacenamiento masivo de sistemas de baterías y la selección de ventanas críticas reduce más la Energía No Suministrada respecto a enfoques que seleccionan ventanas basadas únicamente en picos de demanda. El código desarrollado proporciona un estándar cuantitativo para priorizar inversiones en microrredes ante contingencias de alto impacto y baja probabilidad, equilibrando costos de resiliencia.
Abstract
Context: The increase on the frequency of high impact with low probability of occurrence phenomena demands electric systems to implement energetic resilience solutions to avoid unexpected disruptions on the energy supply for final users.
Methodology: This paper proposes a study to carry out the optimal planning of distributed energy resources in an active distribution network from a resilient perspective on the IEEE 34 system testing two critical scenarios on multiple failures and short and long durations. The investigation integrates electric modeling, an optimization problem and the use of Energy Not Supplied to mitigate vulnerabilities on critical infrastructure. A simulator was developed using Python with OpenDSS to model the IEEE 34 system, using multi-objective optimization on the selected distributed energy resources and the optimization method SLSQP and the selection of critic windows using the following criteria: maximum demand, minimum solar generation and critical combination.
Results: Two high impact with low probability of occurrence scenarios were simulated: The first one during 6 hours and the second one during 120 hours resulting in the calculation of costs (USD) and Energy Not Supplied (kWh) where the main results show that the designed methodology makes the system able to face every scenario, as well as proving that planning distributed energy resources decreases the costs on the selected system during long durations.
Conclusions: The study demonstrates that resilient solutions demand extensive battery energy storage, the selection of critical windows reduces more Energy Not Supplied than using windows with demand peaks only. The developed code shows a quantitative standard to prioritize investments on microgrids facing high impact low probability phenomena, balancing resilience costs.
Idioma
spa
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Citación
Melo Romero, D. F. (2025) Planificación de Recursos Energéticos Distribuidos de una Red de Distribución Activa Desde una Perspectiva Resiliente. [Trabajo de Maestría, Universidad Santo Tomás]. Repositorio Institucional
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