Modelado y simulación de un circuito de distribución industrial para JASEC en Cartago dentro de un entorno georreferenciado, en cumplimiento de la ley 10086

Abstract

Este trabajo final de graduación se enfoca principalmente en estudiar la capacidad de integración de recursos energéticos distribuidos (DER) en el circuito Parque Industrial de la empresa JASEC, siguiendo lo establecido por la Ley N° 10086 en Costa Rica; este tipo de estudios se desarrollan por las implicaciones que puede presentar la integración de DER a una red de distribución, por ejemplo; sobretensiones, desbalance de tensiones, aumento de corrientes de falla, disparos indebidos, entre otros. El trabajo se desarrolla por medio de diferentes etapas, iniciando con la recolección de información del departamento del GIS (Sistema de Información Georreferenciada), de donde se extraen las características de cada uno de los elementos que componen el circuito Parque Industrial, utilizando herramientas como Python y hojas de cálculo. Con los archivos de datos se realiza el modelado de la red en etap®; cuando se tiene la base del modelo configurado con los diferentes escenarios de penetración de DER, se realizan estudios de flujos de potencia y cortocircuito según diferentes casos de integración en gran escala y pequeña escala. Después de correr los escenarios cargados en el circuito se analizan los criterios de capacidad de integración de DER establecidos por ARESEP, de donde se obtiene una capacidad, en gran escala, asociada a cada región de la línea de distribución que alimenta la red de Parque Industrial iniciando con 34 MW de capacidad en las regiones más cercanas a la subestación y terminando con 26 MW de posible alojamiento de DER en las partes más lejanas de la línea. Para el caso de pequeña escala se asigna una capacidad de penetración según la capacidad nominal de cada transformador alojado en la red. Los resultados obtenidos de resumen están en una página web donde se presenta de manera interactiva la capacidad del circuito georreferenciado. Para el estudio económico, se analiza el impacto de los diferentes escenarios de integración de DER en el circuito Parque Industrial, donde se obtiene que después de un caso de penetración del 20 % la empresa distribuidora presentaría pérdidas al generarse un margen de operación negativo, lo que significa una baja importante en la cantidad de ingresos percibidos por la empresa, esto siguiendo consideraciones muy específicas de comportamiento del circuito. Después de desarrollar el proyecto se presentaron algunas recomendaciones a la empresa distribuidora, por ejemplo, idear una metodología para la automatización del proceso de traslado de información del GIS al software de simulación, en escenarios de pequeña y gran escala. También, se sugirió presentar los resultados de capacidad de integración, para cada circuito, utilizando un mapa interactivo alojado en una página web, facilitando la comprensión de resultados. Además, un punto importante por considerar es realizar una revisión de la información alojada en los archivos del cada circuito, para asegurar que el proceso de modelado sea preciso y ágil.

This final graduation project mainly focuses on studying the integration capacity of distributed energy resources (DER) in the Parque Industrial circuit of the JASEC company, following the provisions esta blished by Law No. 10086 in Costa Rica. Such studies are developed due to the implications that DER integration can present to a distribution network, such as overvoltages, imbalances, increased fault cu rrents, and improper tripping, among others. The work is developed through different stages, starting with the collection of information from the GIS department, from which the characteristics of each of the elements that make up the Parque Industrial circuit are extracted using tools like Python and spreadsheets. With the data files, the network is modeled in etap®; once the base model is configured with the different DER penetration scenarios, power flow and short-circuit studies are carried out according to various large-scale and small-scale integration cases. After running the scenarios in the circuit, the integration capacity criteria for DER established by ARESEP are analyzed, resulting in a large-scale capacity associated with each region of the distribution line that feeds the Parque Industrial network, starting with 34 MW of capacity in the regions closest to the substation and ending with 26 MW of potential DER accommodation in the furthest parts of the line. For the small-scale case, a penetration capacity is assigned based on the nominal capacity of each transformer housed in the network. The obtained results are summarized on a website where the capacity of the georeferenced circuit is presented interactively. For the economic study, the impact of different DER integration scenarios in the Parque Industrial circuit is analyzed, concluding that after a 20 % penetration case, the distribution company would incur losses due to a negative operating margin, which indicates a significant decrease in the revenue received by the company, following very specific considerations regarding the circuit’s behavior. After developing the project, several recommendations were presented to the distribution company. For example, to devise a methodology for automating the process of transferring information from GIS to the simulation software, in both small-scale and large-scale scenarios. It was also suggested to present the integration capacity results for each circuit using an interactive map hosted on a website, facilitating the understanding of results. Additionally, an important point to consider is to review the information stored in the files of each circuit to ensure that the modeling process is accurate and efficient.