Gestión energética en microrredes renovables hibridadas con hidrógeno de uso residencial. Una propuesta multiobjetivo basada en lógica borrosa

Abstract

Los sistemas de almacenamiento en microrredes basadas en fuentes de energía renovable (FER) son elementos imprescindibles para adecuar la producción a la demanda, de modo que el exceso de energía renovable presente en la red en periodos determinados, pueda ser almacenado y utilizado en situaciones de déficit de producción. Como es sabido, las FER tienen una producción no constante y no continua. Dada la naturaleza multi componente (elementos de producción y almacenamiento de características y dinámicas diferentes) de las microrredes renovables hibridadas con hidrógeno, resulta necesario implementar sistemas de gestión energética (SGE), los cuales son sistemas de control que persiguen obtener las mejores prestaciones de cada elemento para lograr de forma sinérgica un funcionamiento adecuado de la microrred. Este artículo propone, para una microrred renovable hibridada con hidrógeno de uso residencial, un SGE implementado mediante un controlador lógico borroso (CLB) multivariable y multietapa. Se trata de hacer frente a un problema multiobjetivo, con objeto de aumentar el rendimiento de la microrred en términos de eficiencia, costes operativos y vida útil de sus elementos. Para ello, se tendrá en cuenta el balance de potencia de la microrred, el rendimiento y la degradación de sus elementos, así como los costes/beneficios de la energía intercambiada con la red eléctrica principal. Los resultados obtenidos muestran un mejor rendimiento y mayor beneficio económico en comparación con SGE tradicionales basados en modelos o técnicas heurísticas.

Storage systems in microgrids based on renewable energy sources (RES) are essential elements to match production to demand, so that excess renewable energy present in the grid at given periods can be stored and used in situations of production shortfalls. As is well known, RES have a non-constant and non-continuous production. Given the multi-component nature (production and storage elements with different characteristics and dynamics) of hydrogen-hybridised renewable microgrids, which are control systems that seek to obtain the best performance from each element in order to achieve synergistic operation of the microgrid. This article proposes, for a residential hydrogen-hybridised renewable microgrid, an EMS implemented by means of a multivariable and multistage fuzzy logic controller (FLC). The aim is to address a multi-objective problem in order to increase the performance of the microgrid in terms of efficiency, operational costs and lifespan of its elements. This will take into account the power balance of the microgrid, the performance and degradation of its elements, as well as the costs/benefits of the energy exchanged with the main grid. The results obtained show a better performance and higher economic benefit compared to traditional EMSs based on models or heuristic techniques.