Uno de los retos que enfrentan los sistemas de distribución eléctrica con alta penetración de energía solar fotovoltaica (PV) es la gestión efectiva tanto de la regulación de voltaje como de las temperaturas de los transformadores. La introducción de grandes volúmenes de energía solar puede causar sobrevoltajes y sobrecargas en los transformadores, lo cual acelera su degradación y aumenta el riesgo de fallas catastróficas con serias implicaciones financieras.
Ante este desafío, la propuesta de un enfoque de control centralizado basado en la predicción del modelo (MPC por sus siglas en inglés) ha mostrado ser eficaz. Este método permite la gestión simultánea de magnitudes de voltaje y temperatura de transformadores de subestaciones minimizando la reducción de la generación de energía renovable, aprovechando inverters que pueden proporcionar soporte de energía reactiva y así reducir el desperdicio de energía limpia.
La implementación del MPC requiere ciertas consideraciones, como la relajación de las ecuaciones dinámicas del modelo de temperatura del transformador para garantizar la convexidad. Este paso facilita la simetría en las soluciones optimizadas, asegurando un funcionamiento eficiente.
Simulaciones numéricas en redes radiales de 6 nodos han validado la efectividad de esta estrategia MPC, controlando exitosamente los voltajes del sistema y las temperaturas del transformador en escenarios de alta penetración de solar PV. Las técnicas consolidadas de regulación de voltaje se incorporan con métodos avanzados, como el control predictivo del modelo, el cual aprovecha previsiones de generación solar y demanda, asegurando la estabilidad y confiabilidad del sistema.
Esencial en esta propuesta fue la inclusión de un término adicional en la función objetivo para penalizar la generación excesiva de energía reactiva, lo que ayudó a prevenir un aumento innecesario de temperaturas en el transformador y garantizó un rendimiento óptimo incluso con horizontes de predicción cortos. La aplicación de este enfoque permitió alcanzar reducciones significativas en los tiempos de carga computacional sin comprometer la performance y confiabilidad del sistema.
Con todas estas consideraciones, es evidente que las estrategias de gestión propuestas logran equilibrar efectivamente las exigencias de reducción de curtailment con las de mantenimiento de la integridad operativa del sistema. El enfoque de control centralizado basado en MPC actúa como una herramienta poderosa para enfrentar los desafíos que trae consigo la integración masiva de energías renovables, estableciendo un precedente para futuras investigaciones en este campo.