Publicado

2024-01-30

Compensación de armónicos a partir de sistemas de almacenamiento con baterías

Harmonic compensation from battery energy storage systems (BESS)

DOI:

https://doi.org/10.15446/sicel.v11.110037

Palabras clave:

armónicos, Calidad de la potencia, Microrredes, sistema de almacenamiento con baterías (es)
Harmonics, Power quality, Microgrid, battery energy storage system (en)

Descargas

Autores/as

Las fuentes no convencionales de energía renovable (FNCER) cada día incrementan su porcentaje de participación en la matriz energética del país, principalmente por la necesidad de reducir las emisiones de CO2. Debido a la naturaleza intermitente de las FNCER, es necesario integrar sistemas de almacenamiento de energía para garantizar la disponibilidad del recurso en cualquier momento y lugar. Las baterías son los dispositivos que se usan con mayor frecuencia en estas aplicaciones, sin embargo, incrementan sustancialmente el costo del sistema. La inclusión de FNCER, así como la conexión de diversas cargas lineales y no lineales en el sistema eléctrico generan problemas de calidad de la potencia tales como los armónicos. Considerando lo anterior y como una estrategia para justificar el costo del sistema de almacenamiento de energía, es posible buscar alternativas para mitigar armónicos a partir del proceso de carga y descarga de las baterías. En este artículo, se analiza el uso de sistemas de almacenamiento de energía basados en baterías como una solución preliminar para mitigar estos fenómenos. El estudio se basa en casos de prueba donde se realizan modificaciones en la exigencia de carga y la capacidad nominal de la batería. Los resultados demuestran que mediante estas modificaciones se logra alcanzar una mejora significativa en la calidad de la potencia, reduciendo la distorsión armónica (THD) de manera efectiva.

Non-conventional renewable energies (NCRE) are increasing their percentage of participation in the country's energy matrix every day, mainly due to the need to reduce CO2 emissions. However, the intermittent nature of the NCRE requires the integration of energy storage systems to ensure the availability of the resource at any time and place. Although batteries are commonly used in these applications, these significantly contribute to the overall system cost. The inclusion of NCRE, as well as the connection of various linear and non-linear loads in the electrical system generates power quality issues, such as harmonics. Considering the above and as a strategy to justify the cost of the system, it is possible to use the batteries charging and discharging process as an alternative to solve said power quality issues. In this article, the use of battery energy storage systems (BESS) is examined as a preliminary solution to reduce these phenomena. The study is based on test cases where modifications are made to the load requirement and the nominal capacity of the battery. The results show that through these modifications it is possible to achieve a significant improvement in power quality, reducing total harmonic distortion (THD) effectively.

 

Referencias

M. Hafez, H. El-Eissawi, and N. Ayad, “Harmonic enhancement in microgrid with applications on sensitive loads,” International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE), vol. 9, no. 2, p. 826, 2019, doi: https://doi.org/10.11591/ijece.v9i2.pp826-834.

L. Wang, X. Liu, H. Li, W. S. Im, and J. M. Kim, “Power electronics enabled energy management for energy storage with extended cycle life and improved fuel economy in a PHEV,” 2010 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, ECCE 2010 - Proceedings, pp. 3917–3922, 2010, doi: https://doi.org/10.1109/ECCE.2010.5617792.

S. D. Mangate, A. D. Kanase, and A. A. Dharme, “Sag compensation in smart grid with distributed generation,” 2017 International Conference on Energy, Communication, Data Analytics and Soft Computing, ICECDS 2017, pp. 585–590, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/ICECDS.2017.8389504.

M. Castilla, J. Miret, and A. Borrell, “Mitigation of Voltage Sags with Electric-Vehicle based Microgrids in Large Parking Lots,” IEEE International Symposium on Industrial Electronics, vol. 2022-June, pp. 47–52, 2022, doi: https://doi.org/10.1109/ISIE51582.2022.9831742.

Q. Xie et al., “A DC Voltage Sag Compensator Based on SMES-Battery Hybrid Energy Storage,” IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 31, no. 8, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/TASC.2021.3108752.

C. Tu et al., “Dynamic Voltage Restorer With an Improved Strategy to Voltage Sag Compensation and Energy Self-Recovery,” CPSS Transactions on Power Electronics and Applications, vol. 4, no. 3, pp. 219–229, 2019, doi: https://doi.org/10.24295/cpsstpea.2019.00021.

P. Jayaprakash, B. Singh, D. P. Kothari, A. Chandra, and K. Al-Haddad, “Control of reduced-rating dynamic voltage restorer with a battery energy storage system,” IEEE Trans Ind Appl, vol. 50, no. 2, pp. 1295–1303, 2014, doi: https://doi.org/10.1109/TIA.2013.2272669.

M. Pradhan and M. K. Mishra, “Dynamic Voltage Restorer with Battery Management Features for Power Quality Improvement in Distribution System,” International Conference on Innovative Smart Grid Technologies, ISGT Asia 2018, pp. 145–150, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/ISGT-Asia.2018.8467766.

S. Suraya, P. Sujatha, and P. B. Kumar, “Contemporary Control of DG Integrated DVR for Sag Swell and Harmonic Mitigation,” International Journal of Electrical and Computer Engineering, vol. 8, no. 5, pp. 2721–2730, 2018, doi: https://doi.org/10.11591/IJECE.V8I5.PP2721-2730.

S. Fahad, A. Goudarzi, Y. Li, and J. Xiang, “A coordination control strategy for power quality enhancement of an active distribution network,” Energy Reports, vol. 8, pp. 5455–5471, Nov. 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.04.014.

R. B. N., V. G. R. M., and S. R. R., “Battery energy integrated active power filter for harmonic compensation and active power injection,” Sustainable Computing: Informatics and Systems, vol. 35, no. November 2021, p. 100664, Sep. 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.suscom.2022.100664.

Y. Li, L. Zhang, K. Lai, and X. Zhang, “Dynamic state estimation method for multiple battery energy storage systems with droop-based consensus control,” International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 134, Jan. 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2021.107328.

M. Ovaskainen, J. Oorni, and A. Leinonen, “Superposed control strategies of a BESS for power exchange and microgrid power quality improvement,” in 2019 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2019 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe (EEEIC / I&CPS Europe), IEEE, Jun. 2019, pp. 1–6. doi: https://doi.org/10.1109/EEEIC.2019.8783764.

A. S. A. Hasim, Z. Ibrahim, M. H. Nizam Talib, S. N. Mat Isa, J. M. Lazi, and N. M. Yakop, “Photovoltaic System Connected to Three Phase Grid Connected System Incorporating With Active Power Filter,” Aust J Basic Appl Sci, vol. 6, no. 7, pp. 345–353, 2012.

C. J. O’Rourke, M. M. Qasim, M. R. Overlin, and J. L. Kirtley, “A Geometric Interpretation of Reference Frames and Transformations: Dq0, Clarke, and Park,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 34, no. 4, pp. 2070–2083, Dec. 2019, doi: https://doi.org/10.1109/TEC.2019.2941175.

MathWorks INC., “Perform transformation from αβ0 stationary reference frame to dq0 rotating reference frame or the inverse - Simulink - MathWorks América Latina.” https://la.mathworks.com/help/sps/powersys/ref/alphabetazerotodq0dq0toalphabetazero.html (accessed Jul. 01, 2023).

D. Baimel, J. Belikov, J. M. Guerrero, and Y. Levron, “Dynamic Modeling of Networks, Microgrids, and Renewable Sources in the dq0 Reference Frame: A Survey,” IEEE Access, vol. 5, pp. 21323–21335, Oct. 2017, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2758523.

R. Teodorescu, M. Liserre, and P. Rodríguez, Grid converters for photovoltaic and wind power systems. New Delhi, India.

Marco Stecca, Thiago Batista Soeiro, Laura Ramirez Elizondo, Pavol Bauer, and Peter Palensky, “LCL Filter Design for Three Phase AC-DC Converters Considering Semiconductor Modules and Magnetics Components Performance,” 2020. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9215864 (accessed Jul. 03, 2023).

A. E. W. H. Kahlane, L. Hassaine, and M. Kherchi, “LCL Filter Design for photovoltaic grid connected systems,” The Journal of Renewable Energies (Revue des Energies Renouvelables), vol. 14, no. 1, p. P.227-P.232, Sep. 2014.

LG Chem, “Batería Ion de Litio LG RESU7H.” [Online]. Available: www.tecnosolab.com

Cómo citar

APA

Rodríguez Rodríguez, E. S., Moya Díaz , D. A., Guerrero Guerrero, A. F. y Rosero García , J. A. (2024). Compensación de armónicos a partir de sistemas de almacenamiento con baterías. Simposio Internacional sobre la Calidad de la Energía Eléctrica - SICEL, 11. https://doi.org/10.15446/sicel.v11.110037

ACM

[1]
Rodríguez Rodríguez, E.S., Moya Díaz , D.A., Guerrero Guerrero, A.F. y Rosero García , J.A. 2024. Compensación de armónicos a partir de sistemas de almacenamiento con baterías. Simposio Internacional sobre la Calidad de la Energía Eléctrica - SICEL. 11, (ene. 2024). DOI:https://doi.org/10.15446/sicel.v11.110037.

ACS

(1)
Rodríguez Rodríguez, E. S.; Moya Díaz , D. A.; Guerrero Guerrero, A. F.; Rosero García , J. A. Compensación de armónicos a partir de sistemas de almacenamiento con baterías. SICEL 2024, 11.

ABNT

RODRÍGUEZ RODRÍGUEZ, E. S.; MOYA DÍAZ , D. A.; GUERRERO GUERRERO, A. F.; ROSERO GARCÍA , J. A. Compensación de armónicos a partir de sistemas de almacenamiento con baterías. Simposio Internacional sobre la Calidad de la Energía Eléctrica - SICEL, [S. l.], v. 11, 2024. DOI: 10.15446/sicel.v11.110037. Disponível em: https://revistas.unal.edu.co/index.php/SICEL/article/view/110037. Acesso em: 7 feb. 2025.

Chicago

Rodríguez Rodríguez, Edwar Santiago, Daniel Alejandro Moya Díaz, Andrés Felipe Guerrero Guerrero, y Javier Alveiro Rosero García. 2024. «Compensación de armónicos a partir de sistemas de almacenamiento con baterías». Simposio Internacional Sobre La Calidad De La Energía Eléctrica - SICEL 11 (enero). https://doi.org/10.15446/sicel.v11.110037.

Harvard

Rodríguez Rodríguez, E. S., Moya Díaz , D. A., Guerrero Guerrero, A. F. y Rosero García , J. A. (2024) «Compensación de armónicos a partir de sistemas de almacenamiento con baterías», Simposio Internacional sobre la Calidad de la Energía Eléctrica - SICEL, 11. doi: 10.15446/sicel.v11.110037.

IEEE

[1]
E. S. Rodríguez Rodríguez, D. A. Moya Díaz, A. F. Guerrero Guerrero, y J. A. Rosero García, «Compensación de armónicos a partir de sistemas de almacenamiento con baterías», SICEL, vol. 11, ene. 2024.

MLA

Rodríguez Rodríguez, E. S., D. A. Moya Díaz, A. F. Guerrero Guerrero, y J. A. Rosero García. «Compensación de armónicos a partir de sistemas de almacenamiento con baterías». Simposio Internacional sobre la Calidad de la Energía Eléctrica - SICEL, vol. 11, enero de 2024, doi:10.15446/sicel.v11.110037.

Turabian

Rodríguez Rodríguez, Edwar Santiago, Daniel Alejandro Moya Díaz, Andrés Felipe Guerrero Guerrero, y Javier Alveiro Rosero García. «Compensación de armónicos a partir de sistemas de almacenamiento con baterías». Simposio Internacional sobre la Calidad de la Energía Eléctrica - SICEL 11 (enero 30, 2024). Accedido febrero 7, 2025. https://revistas.unal.edu.co/index.php/SICEL/article/view/110037.

Vancouver

1.
Rodríguez Rodríguez ES, Moya Díaz DA, Guerrero Guerrero AF, Rosero García JA. Compensación de armónicos a partir de sistemas de almacenamiento con baterías. SICEL [Internet]. 30 de enero de 2024 [citado 7 de febrero de 2025];11. Disponible en: https://revistas.unal.edu.co/index.php/SICEL/article/view/110037

Descargar cita

CrossRef Cited-by

CrossRef citations0

Dimensions

PlumX

Visitas a la página del resumen del artículo

68

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.