Modelado y simulación de una red de distribución en media tensión de Cartago para JASEC, de acuerdo con el cumplimiento de la Ley 10086

Abstract

Ante el creciente uso de sistemas de generación distribuida y la vigencia de la Ley 10086: Promoción y regulación de recursos energéticos distribuidos a partir de fuentes renovables en Costa Rica, la distribuidora de energía eléctrica JASEC debe mantener actualizada la capacidad de penetración de generación distribuida de sus circuitos. En el desarrollo de este proyecto se modela la red de San Isidro de El Guarco, se estudian criterios de tensión y sobrecarga para definir el límite de alojamiento de paneles solares monofásicos en la red y, por último, se realiza un estudio económico sobre la influencia de la generación distribuida en el margen de operación de JASEC sobre el circuito. Para el modelado de la red se emplea el software ETAP®, donde se construye la red de San Isidro de El Guarco considerando los elementos del primario y secundario, obtenidos de bases de datos de Departamentos de JASEC. La información es depurada con herramientas como QGIS y Python, para utilizar los datos en el desarrollo del modelado del circuito, considerando 214 transformadores y 2562 cargas. Se establecen escenarios de penetración de generación distribuida, desde 0 % a 100 % con saltos de 5 %, donde cada escenario contiene 67 paneles solares. Con el estudio de criterios sobre aumentos de tensiones en régimen permanente, variaciones de tensión, desbalances de tensión y sobrecarga de transformadores y conductores; se determina un límite de penetración de generación distribuida por paneles solares monofásicos de 20 %, debido a una variación superior al 5 % en la fase C del circuito de San Isidro de El Guarco, incumpliendo el criterio respectivo. Para JASEC la introducción de un panel solar impacta en una disminución de venta de energía a un cliente promedio con un panel solar de 3 kW de 32,75 USD, considerando el límite de penetración establecido, perdería 8 776,82 USD y si aloja el 100 % de generación distribuida sus ventas se reducen en 43 982,33 USD. Asimismo, se presenta una reducción en su margen de operación de 19,95 USD, debido a disminución en los ingresos y costos en la compra y venta de energía, respectivamente. Además, en el escenario de 20 % de alojamiento de paneles solares, el margen de operación se reduce a 95,2 %.

Given the increasing use of distributed generation systems and the validity of Law 10086: Promotion and regulation of distributed energy resources from renewable sources in Costa Rica, the electric power distributor JASEC must keep the penetration capacity of distributed generation on its circuits up to date. In the development of this project, the San Isidro de El Guarco network is modeled, voltage and overload criteria are studied to define the accommodation limit for single-phase solar panels in the network, and finally, an economic study is conducted on the influence of distributed generation on JASEC’s operating margin on the circuit. The network modeling is carried out using ETAP® software, where the San Isidro de El Guarco network is constructed, considering primary and secondary elements obtained from JASEC’s department databases. The information is refined using tools like QGIS and Python to utilize the data in the circuit modeling development, involving 214 transformers and 2562 loads. Distributed generation penetration scenarios are established, ranging from 0 % to 100 % in 5 % incre ments, with each scenario containing 67 solar panels. Through the study of criteria involving permanent regime voltage increases, voltage variations, voltage imbalances, and transformer and conductor overloads, a penetration limit of 20 % for single-phase solar panels is determined. This limit is set due to an increase of more than 5 % in phase C of the San Isidro de El Guarco circuit, which does not meet the respective criteria. For JASEC, the introduction of a solar panel impacts a decrease in energy sales to an average customer with a 3 kW solar panel of 32,75 USD, considering the penetration limit established, you would lose 8 776,82 USD and if you host 100 % distributed generation your sales are reduced by 43 982,33 USD. Likewise, there is a reduction in its operating margin of 19,95 USD, due to a decrease in income and costs in the purchase and sale of energy, respectively. Furthermore, in the scenario of 20 % hosting of solar panels, the operating margin is reduced by 95,2 %