Integración de modelos de envejecimiento de baterías en sistemas de gestión de energía en micro-redes

Abstract

La necesidad de abastecer de energía a centros aislados de consumo a precios económicamente factibles ha dado pie al desarrollo de las micro redes, las cuales pueden suplir esta demanda utilizando diversos medios de generación, a través de las energías renovables, convencionales y acumuladores. Para controlarlas inteligentemente, se implementan sistemas de gestión de energía encargados de calcular las consignas óptimas para los distintos componentes de la micro red, los cuales se encuentran en pleno desarrollo y presentan múltiples aristas con opciones de mejora, entre ellas, la optimización de la vida útil de las baterías, componente esencial en ellas tanto por su costo de inversión como por su utilidad. Para medir el envejecimiento del banco de baterías, en esta memoria se utiliza un modelo de pesaje efectivo de consumo. Si suponemos que una batería puede entregar cierta cantidad definida de carga a lo largo de su vida útil, entonces se puede medir su estado de salud a través de un contador acumulativo de esta. El pesaje penaliza la utilización del banco a bajos niveles de estado de carga y premia su utilización a niveles altos, sumando una carga mayor o menor a la real respectivamente al conteo acumulativo, provocando que, sujeto a una optimización, se prefiera utilizar la batería en altos niveles de estado de carga para así alargar su vida útil. Para implementar esta curva de pesaje efectivo y el costo de pérdida de vida útil asociado en el sistema de gestión de energía se utiliza una función escalonada por tramos regulada por restricciones lineales enteras mixtas. Se trabajan tres escenarios de los cuales se tienen datos de generación solar, eólica y demanda del pueblo de Huatacondo durante siete días pertenecientes a distintas estaciones del año. Para ellos se encontraron resultados favorables en cuanto a un balance entre una menor pérdida de vida útil del banco y un aumento del costo de operación y mantenimiento del equipo diésel de la micro red para sustentar esto de un 16% proyectando la operación a 10 años, equivalente a unos 16 millones de pesos. Se encuentra que al implementar el modelo de envejecimiento se deja de utilizar diésel para cargar el banco y se prefiere cargar solo con excedente de energías renovables, esto para no incurrir en un doble costo, el de carga de baterías con diésel y el de envejecimiento del banco por su utilización.