Estudio del comportamiento de una red de distribución monofásica en 34,5 kV para el análisis de la penetración de recursos distribuidos de generación solar en la red eléctrica de JASEC, mediante la aplicación de la Ley 10086

Abstract

La generación distribuida (GD), a nivel mundial, es un nuevo modelo de generación que contribuye a reducir el impacto ambiental, al generar menos energía con combustibles fósiles y diversificar las fuentes renovables de las que se obtiene esta. La reciente aprobación de la Ley 10086 Promoción y regulación de recursos energéticos distribuidos a partir de fuentes renovable en Costa Rica establece que las compañías distribuidoras de electricidad deberán integrar esta energía distribuida a sus redes. Sin embargo, este proceso conlleva importantes desafíos para controlar y regular estas nuevas tecnologías. Debido a lo anterior, este estudio tuvo como objetivo evaluar el impacto que ocasiona integrar diversos niveles de penetración de GD al circuito eléctrico de San Isidro del Guarco, Cartago, analizando los niveles de tensión y flujo de potencia ocasionado. Para analizar estos niveles de integración, se construyó un modelo en ETAP® del circuito real, recolectando datos, características y elementos del sistema, con el fin de garantizar la confiabilidad del modelo. El análisis y simulación en ETAP® se realizó para distintos perfiles semanales de consumo de las cargas con periodos de medición cada 15 minutos. Al integrar los distintos escenarios de GD al sistema, se obtuvo los diferentes niveles de tensión alcanzados para cada punto de análisis, así como el comportamiento de los flujos de potencia en las redes de distribución y en la subestación. Se determinó que los niveles de tensión se mantuvieron estables hasta un 100% y la red alcanzó la capacidad máxima hasta el escenario del 35% de GD. Se concluyó que la capacidad máxima de integración permitida por la red depende del perfil y demanda máxima del sistema. Además, la integración de paneles fotovoltaicos tendió a aumentar y regular los niveles de tensión en las cargas, lo que mejoró en aquellas zonas donde la cargabilidad de los transformadores es elevada, principalmente, en los horarios de mayor consumo.

Distributed Generation (DG) worldwide is a new generation model that contributes to reducing the environmental impact by generating less energy with fossil fuels and diversifying the sources of renewable energy. The recent approval of Law 10086, ”Promotion and Regulation of Distributed Energy Resources from Renewable Sources”, in Costa Rica establishes that electric power distribution companies must integrate this energy into their networks. However, this process entails important challenges in controlling and regulating this energy. The objective of this study was to evaluate the impact of integrating different levels of DG penetration into the San Isidro del Guarco de Cartago electric circuit, analyzing the voltage levels and power flow caused. To analyze these integration levels, an ETAP® model of the real circuit was built, collecting data, characteristics, and elements of the system to guarantee the reliability of the model. The analysis and simulation in ETAP were performed for different weekly consumption profiles of the loads with measurement periods of every 15 minutes. By integrating the different DG scenarios into the system, the voltage levels reached for each analysis point were obtained, as well as the behavior of the power flows in the distribution networks and the substation. It was determined that the voltage levels remained stable up to 100 %, and the network reached its maximum capacity up to the 35% DG scenario. It was concluded that the maximum integration capacity allowed by the grid depends on the system profile and peak demand. Additionally, the integration of photovoltaic panels tended to increase and regulate voltage levels at the loads, which improved in areas where transformer loadability is high, particularly during peak consumption times.