Retos y Oportunidades de Sistemas de Energía Transactiva - Australia Jaysson Guerrero PhD Candidate Email: [email protected] The University of Sydney

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Mapa – Instalación de Paneles Solar

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Australia del Sur - Batería mas grande del mundo

100 MW

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Precios Negativos

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Tendencias de PV y Baterias residenciales

Fuente: AEMO and Energy Networks Australia 2018, Open Energy Networks, consultation Paper.

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Tasa global de descentralización – Sector Eléctrico

Fuente: AEMO and Energy Networks Australia 2018, Open Energy Networks, consultation Paper.

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Predicción de capacidad de generación

Fuente: AEMO 2018, Integrated System Plan. The University of Sydney

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Efecto de instalación de sistemas PV en hogares.

Fuente: AEMO 2018, Operational and market challenges to reliability and security in the NEM. The University of Sydney

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Impacto de altos niveles de instalación PV

Fuente: AEMO and Energy Networks Australia 2018, Open Energy Networks, consultation Paper.

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Impacto de altos niveles de PV + Baterías

Fuente: AEMO and Energy Networks Australia 2018, Open Energy Networks, consultation Paper.

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Sistema Tradicional

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Transición del Sistema Eléctrico – Generación local. – Demanda flexible. – Baterías. Consumers

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Prosumers

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Transición del Sistema Eléctrico – Responder a nuevos escenarios:

Nuevos Servicios Evolución del modelo de negocio Marco Regulatorio Centralizado, distribuido o descentralizado

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Facilitar la integración de los recursos distribuidos como paneles solares y baterías. Nuevos roles, plataformas de Mercado y “señales” económicas. Cambios en el margo regulatorio actual para facilitar la implementación de nuevos modelos de negocio. Cuál es la mejor arquitectura para los futuros escenarios?

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Transición del Sistema Electrico – Responder a nuevos escenarios:

Nuevos Servicios Evolución del modelo de negocio Marco Regulatorio Centralizado, distribuido o descentralizado

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Facilitar la integración de los recursos distribuidos como paneles solares y baterías. Nuevos roles, plataformas de Mercado y “señales” económicas. Cambios en el margo regulatorio actual para facilitar la implementación de nuevos modelos de negocio. Cual es la mejor arquitectura para los futuros Sistemas Transactivos escenarios?

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Arquitectura de un Sistema Transactivo

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Sistema Transactivo – Es un sistema que comprende mecanismos de control y económicos permitiendo el balance dinámico de generación y demanda a lo largo de todo el sistema eléctrico proporcionando valor a todos los usuarios como un parámetro fundamental de operación. – Se necesita una coordinación y control de todo el sistema para garantizar las condiciones operacionales del sistema. – Los usuarios requieren incentivos para proveer valor al sistema.

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Arquitectura de un Sistema Transactivo

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Integración de DERs en el sistema eléctrico. – Sin coordinación. – Instalaciones independientes de paneles solares, baterías, etc. – Sistemas de manejo y control de energía independientes en cada hogar. – Optimización individual de cada usuario.

– Con coordinación. – – – –

Sistemas centralizados, distribuidos o descentralizados. Mercados locales. Sistemas de incentivos. Beneficio social o individual.

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Es necesaria la coordinación ? Porcentaje de usuarios con problemas de voltaje

Problemas de voltaje en un día bajo diferentes conductores (R1 < R2 < R3).

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Integración de DERs en el sistema eléctrico.

Retos

Incertidumbre

Network AGGREGATOR

Limitaciones

Beneficios

Users Prosumers

Reglas

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Esquemas

Consumers

HEMS

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Modelos de integración 1 – Comunidad (CB) Centralizado o Distribuido

2 – Descentralizado Peer-to-peer (P2P)

Entidad – Tercera Parte

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Elementos a Considerar

Usuarios

Infraestructura

Computo y Comunicación

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Formulación: 1) Comunidad – Maximizar el beneficio social – El objetivo es minimizar el costo de proveer energía a todos los usuarios.

– Flujo de potencia óptimo. – Despacho económico. – Restricciones de la red: limites de capacidad, voltajes, etc.

– Usuarios están dispuestos a colaborar e interactuar a través de incentivos con un ente central.

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Proyecto Piloto:

CONSORT: “Consumer Energy Systems Providing Cost-Effective Grid Support”

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Bruny Island

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Bruny Island – Electricity Usage

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Esquemático del Usuario

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Coordinación

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Como funciona el Sistema de coordinación?

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Contribución de cada Elemento

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Beneficios a los Usuarios

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Modelo 2: Mercado local P2P.

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Nuevos modelos de negocio

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Nuevos modelos de negocio

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Mercados Locales Criptomonedas DLTs (blockchain)

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P2P

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P2P Energy Trading - Metodología 2. Network

Metodologías propuestas: 1. Modelar parámetros de red en problema de optimización. • Lograr consenso bilateral.

2. Estimar el impacto de cada transacción bilateral. • Coeficientes de sensibilidad: Estimar cambios en voltaje, flujos de potencia y pérdidas. 3. Incluir limites de red de forma exógena en la formulación de la negociación. The University of Sydney

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P2P Energy Trading - Metodología 3. Mecanismo de Mercado Prosumers

Price, Quantity

Consumers

Price, Quantity

(𝑝𝑏 , 𝑞𝑏 )

(𝑝𝑠 , 𝑞𝑠 ) Local Market

a) Subasta Doble Continua (CDA). b) Agentes con estrategias y preferencias individuales. c) Incluir parámetros y restricciones de la red. The University of Sydney

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Implementación Caso de estudio

PV systems - 5 kWp Battery – 10 kWh

– 100 residencias – 50 consumidores – 50 prosumidores - HEMS, PV + Batería.

– Batería comunal (CES). 25 kW, 50 kWh.

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Resultados

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Resultados

Histograma de voltajes de los nodos a lo largo del día

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Simulación - Comparación 1 – Comunidad (CB) Centralizado o Distribuido

2 – Descentralizado Peer-to-peer (P2P)

Entidad – Tercera Parte

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Comparación: Comunidad (CB) vs P2P

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Comparación: Comunidad (CB) vs P2P • Niveles de voltajes en los nodos de los usuarios.

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Conclusiones y trabajo futuro – El sistema eléctrico esta experimentando una transición a un sistema mas descentralizado. – La participación de los usuarios finales es clave para el futuro. – El concepto de un sistema transactivo ofrece la oportunidad de integrar todos los entes y usuarios del sistema. – El acceso a la información en tiempo real es clave para la implementación de estos sistemas. – Es necesario desarrollar nuevos modelos de negocio y/o sistemas de incentivos para facilitar la integración. – Se necesita desarrollar nuevos mecanismos que faciliten la implementación de esquemas distribuidos o descentralizados. – Todos los entes del sector energético deben considerar este panorama descentralizado, facilitar y avanzar en pro de este contexto. The University of Sydney

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Referencias I.

J. Guerrero, A. C. Chapman, and G. Verbič, “Decentralized P2P Energy Trading under Network Constraints in a Low-Voltage Network,” IEEE Transactions on Smart Grid, pp. 1–1, 2018.

II.

J. Guerrero, A. C. Chapman, and G. Verbič, “A Review of Transactive Energy Approaches to Coordinate Distributed Energy Resources: from peer-to-peer Trading to Distributed Optimal Power Flow”, to be submitted to Renewable and Sustainable Energy Reviews.

III.

J. Guerrero, A. Chapman, and G. Verbic, “Trading Arrangements and Cost Allocation in P2P Energy Markets on Low-Voltage Networks,” to be presented in 2019 IEEE PES General Meeting, Atlanta, USA, August 2019.

IV. J. Guerrero, A. Chapman, and G. Verbic, “Local Energy Markets in LV Networks: CommunityBased and Decentralized P2P Approaches,” in 2019 IEEE PowerTech, Milan, Italy, June 2019. V.

J. Guerrero, A. Chapman, and G. Verbic, “A study of energy trading in a low-voltage network: Centralised and distributed approaches,” in 2017 Australasian Universities Power Engineering Conference (AUPEC), Melbourne, Australia, November 2017.

VI. P. Scott and S. Thiébaux. Distributed multi-period optimal power flow for demand response in microgrids. In Proceedings of the 2015 ACM Sixth International Conference on Future Energy Systems, e-Energy ’15, pages 17–26, New York, NY, USA, 2015. ACM. VII. S. Mhanna, G. Verbic, and A. Chapman. Adaptive ADMM Method for Distributed AC Optimal Power Flow. IEEE Transactions on Power Systems, pages 1–1, 2018.

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Gracias ! Preguntas? Jaysson Guerrero PhD Candidate Email: [email protected] School of Electrical and Information Engineering The University of Sydney Room 329, Electrical Engineering Building, J03 The University of Sydney | NSW | 2006 | Australia

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