Caracterización de la afectación del nivel de resiliencia de redes eléctricas de baja tensión ante la integración de generación fotovoltaica y almacenamiento de energía a base de hidrógeno

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dc.contributor.advisorOsma Pinto, German Alfonso
dc.contributor.advisorSolano Martínez, Javier Enrique
dc.contributor.advisorOrdoñez Plata, Gabriel
dc.contributor.authorRodríguez Velásquez, Rusber Octavio
dc.contributor.evaluatorDuarte Gualdrón, César Antonio
dc.contributor.evaluatorSerna Suárez, Iván David
dc.contributor.evaluatorPantoja, Ingrid Oliveros
dc.contributor.evaluatorMadrigal Martínez, Manuel
dc.contributor.evaluatorBernal Alzate, Efraín
dc.date.accessioned2024-10-21T21:29:40Z
dc.date.available2024-10-21T21:29:40Z
dc.date.created2024-10-21
dc.date.issued2024-10-21
dc.description.abstractEsta tesis analiza la resiliencia eléctrica de las redes de baja tensión (LV). También aborda la creciente instalación de sistemas solares fotovoltaicos (PV) en las redes de LV, acompañado de la integración de sistemas de almacenamiento de energía (ESS) para mejorar el rendimiento de las energías renovables. La interconexión no planificada de sistemas PV y ESS puede afectar a las redes eléctricas e influir en su respuesta a las perturbaciones. Esta investigación requiere un concepto adecuado de "resiliencia eléctrica de la red", que evalúe la capacidad de una red LV que integre PV y ESS para soportar, absorber y superar eventos adversos. Mientras que las evaluaciones de resiliencia existentes se centran en eventos de alto impacto y baja probabilidad, esta tesis propone un enfoque integral para evaluar la resiliencia en redes LV, considerando tanto las interrupciones importantes como los incidentes menores. La metodología integra la fragilidad, la continuidad del suministro y la calidad del servicio, abordando el vacío existente entre estudios independientes. La tesis también explora los beneficios potenciales de la incorporación de ESS basadas en hidrógeno (H2-ESS) en las redes LV para mejorar la confiabilidad. El enfoque propuesto se aplica a la instalación eléctrica del Edificio de Ingeniería Eléctrica (EEB-UIS) de la Universidad Industrial de Santander (UIS), Colombia. El análisis del caso revela que el EEB-UIS tiene un riesgo bajo en cuanto a eventos de alto impacto, con oportunidades para fortalecer la confiabilidad y la resiliencia de la operación. El estudio identifica problemas de sobretensión y desequilibrio de carga, sugiriendo estrategias como un sistema de respaldo H2-ESS e implementar gestión de la energía. La red eléctrica EEB-UIS se modela utilizando Matlab & Simulink, esto permite simulaciones para evaluar la influencia de la ubicación, capacidad y operación de los sistemas PV y H2-ESS en el rendimiento de la red LV. Los resultados indican que una gestión eficaz de las fuentes distribuidas mejora la resiliencia eléctrica, especialmente en fiabilidad y calidad de funcionamiento. La tesis proporciona un análisis exhaustivo de la resiliencia aplicable a microrredes y redes LV, destacando el potencial para extender la metodología a redes de distribución de media tensión.
dc.description.abstractenglishThis thesis analyses the electrical resilience of low-voltage (LV) networks. It also addresses the escalating installation of on-grid photovoltaic (PV) solar systems in LV networks, accompanied by integrating energy storage systems (ESS) to enhance renewable energy performance. The unplanned interconnection of PV and ESS can impact electrical networks, influencing their response to disturbance events. This research requires an appropriate concept of "network electrical resilience", evaluating the ability of an LV electrical grid that integrates PV and ESS to withstand, absorb and overcome adverse events. While existing resilience assessments primarily focus on high-impact, low-probability events, this thesis proposes a comprehensive approach to evaluate resilience in LV networks, considering both major disruptions and minor incidents. The methodology integrates fragility, supply continuity, and service quality, addressing the gap between independent studies. The thesis also explores the potential benefits of incorporating hydrogen-based ESS (H2-ESS) in LV networks to enhance reliability. The proposed approach is applied to the electrical installation of the Electrical Engineering Building (EEB-UIS) at the Universidad Industrial de Santander (UIS), Colombia. Case study analysis reveals that the EEB-UIS has low risk regarding high-impact events, with opportunities to strengthen reliability and operation resilience. The study identifies overvoltage issues and load unbalance, suggesting strategies such as an H2-ESS backup system and implementing energy management. The EEB-UIS power grid is modelled using Matlab & Simulink, allowing simulations to assess the influence of the PV and H2-ESS location, capacity, and operation on LV network performance. Results indicate that effective distributed source management enhances electrical resilience, particularly in reliability and operation quality. The thesis provides a comprehensive resilience analysis applicable to microgrids and LV networks, emphasizing the potential for extending the methodology to medium voltage distribution networks.
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001634050
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Ingeniería
dc.description.googlescholarhttps://scholar.google.com/citations?user=4H4KfqoAAAAJ&hl=es
dc.description.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5592-5471
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/44382
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.programDoctorado en Ingeniería: Área Ingeniería Eléctrica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectResiliencia eléctrica
dc.subjectRedes de baja tensión
dc.subjectAlmacenamiento de energía
dc.subjectGestión de la energía
dc.subjectSistemas fotovoltaicos
dc.subjectPilas de combustible
dc.subjectAlmacenamiento de energía basado en hidrógeno
dc.subject.keywordElectrical Resilience
dc.subject.keywordLow Voltage Networks
dc.subject.keywordEnergy Storage
dc.subject.keywordEnergy Management
dc.subject.keywordPhotovoltaic Systems
dc.subject.keywordFuel Cells
dc.subject.keywordHydrogen-Based Energy Storage
dc.titleCaracterización de la afectación del nivel de resiliencia de redes eléctricas de baja tensión ante la integración de generación fotovoltaica y almacenamiento de energía a base de hidrógeno
dc.title.englishImpact characterisation on the low-voltage electrical networks resilience level facing the integration of photovoltaic generation and hydrogenbased energy storage
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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Doctorado en Ingeniería: Área Ingeniería Electrónica