In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S V o l.  11, N o.  1, Mar ch 20 20,  p p.  530~ 5 4 6   IS S N : 2088- 86 94,  D O I :   10.11 59 1 /ij ped s . v11 . i 1.pp 5 30- 54 6           530     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i j p eds.i a esco re .com  Electricity market strategies a ppl ied to microgrid development       Carlos U. Cassiani Ortiz 1 ,   Joh n   E.  C and e lo-Bec err a 2 Fred y E.  H oyos  V elasc o 3   1, 2   D e p a rt amen to de E n erg í a Eléct ri ca y Au to m á tica,F acu lt a d  d e M i na s ,  U n i versidad  Naci on al  de  Co l o mb i a  -  Sede   Medellín -  C arrera 80 No 65-223   - Campu s  Robled o,  M edel lín,   050 0 4 1 ,   C o l om bia   3  E scu e la d e Física,  F acu lt ad d e Ci en cias,   Un iv ersid a d N acio n al  d e   C o l o m bia  S e de  M ed e l Carrera  65  No.   59A-1 10,   0 500 34 ,   M edellín,   C o l om b i a       Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  Au g   1 7 ,  2 019  Re vise d O c t   1,  201 Ac ce p t ed  No v   1 1 ,  2 019      Ov er  t he  l ast   d ecad e,   t he  l ib eralizat io of  t he  e l ectricity   m ar ke ha b e e n   so ug ht.   In   o rd er  t fi ght  t h e   e nv iro n m e nt al  i m p act   cau sed  by   t h u s of   f ossil  f u els,  i i s   a im ed   t ch ange  t he  c urren t   s y s t e m   of   cent r a l ized   generat i o n   a nd   achi e ve  a   m ore  d i stri bu t e on e;  d istri b u t ed  r esources  can  u se  r en ewab le  o no n-ren e wabl res ources   a s   m a in   s ou rce  o f   e nerg y,   o n e   w ay  t o   im ple m e n th ese  di st rib u t e sy st em s   is   t hroug m i cro   electri cal  g ri ds,  si nce  th ese  all o im p r oving   e nerg ef fi ciency .   T h w a t o   e f f i c i e nt ly   i m p lem e nt   t hi typ e   o net w o r is   a n   im po rtant  po int  to   b so lved   i n   f u ture  r es ea r c h   a nd   e ve n   m o re  i f   t he   w a y   o c o nd u c ting   a e l e c tric ity  ma rk e t   f o r   d iffe r e nt  c o mmuni ties  is  un kn own .   T hat   is  w h y   t his  tex t   p res e n t s   t h characteri s tics  o f   microg rid s th e   m a nag e men t   o f   m i crog rid s and   th w i d e   a nd   p rom i si ng   p ano r ama  o fu t u r e   op po rtun ities   f o great  d evel opm ent  o f  t his t y p e   o g r id .   K eyw ord s :   D i st r i b u te ge ner a t i o n   Elec tric it y Ma r k et   Marke t   s t r ate g y   M i c r ogr id   Re new a b l e   ene r gies   Th is  is a n  o p en acces s a r ti cle u n d e r t h CC  B Y -S A  li cens e   Corres pon d i n g  Au th or:   F r edy E. H oyo s V e lasco   Uni v ersi dad  Nacio n a l   d e C o l o mbia,   S e de  M edel l í   Fa culta d de  C ie ncia s,  E scuela  de  Física  Ca rre ra  65 N r o . 59A    110,  Mede l l í n,  0 5 0 0 3 4 ,   Co l o m b ia   fe ho yos ve @u n a l . edu. co       1.   I N TR OD U C TI O N   The r is  s ti l l   n clea in dica t i on  of  s trate g ie po i n t i ng  tow a r d s  a  d e c r e a s e   i n  e l e c t r i c i t y  c o n s u m p t i o n   in  t he   c om i ng  year s,   a obse r ved  i n   t he  e vo l u t i on  a n pro j ecti o o f   e ner g c o nsum pt ion   from   18 50  to  2 0 5 0   [1]  ene r gy  de m a nd  is  e x p ec t e t o   d o u b le  i 2 0 5 [2].   E xc essive   co ns u m pt i o h a le d   to  a i n cr ease   in  t h e   gene ra ti o n   o elec tr ici t w i t h   a   l a r ge  n u m ber  o f   e ne r gy  s o urce s ,   whic depe n d   m a i nl on  the   e n erg y   resour ces  a vai l a ble  to  e a c h c o untr y   [ 3].   F o ssi l   f ue ls  a r e   t he  m a i s o urce   o e n e r g y   i n   m os o f   t h e   p lan e t   [4],  a nd   t he   d e p e n d e nc on   t he ir   elec tr ical  s yste m   is  v er h i gh,   t hese  c ur rent l y   s a tis fy  8 %   of   t he  d em an [5] ,   [ 6].   The   bi gger   pr ob l e i s   t ha foss il  fue l hav e   a   not  i n f i n ite   r ese r ve,  w h i c m e ans  t h a t   a t   s om po int  th ey  w ill  en d.   I add iti on,   t he  w a y   i n   w h ic the s e   f u e l ar distri b u t e d   o the   pla n e t   i n o t   hom oge ne ou a t   a l l whic i m p lie t h em erge nce  of  po lit ica l   c on fli c ts  b etw e e n   c o untrie s   [ 7] [8],   [ 9].   a n a s   i t h at   w er no t   e n o u gh,   t he  w a y   t he c a n   b use d   t o   p r od u c e   e n e r gy   i hi ghl pol l u ti n g   a s   i p r omo t es   t h e   e mi ssi o o f   t o x i g a ses  t h a t   d et eri o ra te  t he   a tmo s ph er [1 0] .   H o w e ver,   t her e   a re   s t i ll  a lte r n at i v e   w a ys  t h a ca be   u se d   to  p rod u ce  energ y   su st ai n a bl y;   o n e   o the s ro u t es  i the   use  of  r ene w able   e ne rg y   s ource s,  due   t the i r   w id av ail a bil ity   i n   t h wo rl d ,   e v e g r e a t e tha n   c on ve nt io na l   e n e r g y   s ou r ces  [ 11].   I t   i of  g re at  i m por t a nc to  i ncre as the  use   of  e n e rgy  reso urc e base d   on  r e new a ble  e n er gie s   t ha mi tiga t the   ne ga tive   e f fe c t t h e   ex c e ss iv e   i n c r ea se   i e l ec t r i c ity  c ons um pt io ca n   bri ng t o  t he  w orld.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Ele c t ric ity   m a r k e t  st r a te g i es a ppl ied to m i cr o g r i d deve lopm e n (C ar l o s U .   Cassi a n i O r t i z)   53 1 I t   i im por t a n t   t hi g h lig ht  t h a re new a b l reso urc e do  no t   i m ply   t h at   t here   i a   su st aina b l e   e n e r gy  syste m ,   henc the  ne e d   t m o v e   t new   e n erg y   s o u rc es,  suc h   a m e c h a ni c a l   en e r gy   t h r o ugh   c omb u s ti on  eng i ne,   ther ma l   ene r gy  tha t   b ec ome s   m ec hanica th a n ks  t o   the   s t ea en g i ne,   the  use  of  n at ural  g as,  an m o re   rec e nt ly,  e l e c t r i p o w e   [ 10 ] .   T he se  e t h ica l   e nerg tra n sit i o n d i n o t   a r r ive  t o g e t h er  a l l   over  the  w o r l bu wer e  given  a the y  bec am ne ce ssa r y in e ac h   geogra p h i c a l  l oca t i on   [1 2 ] .   N u c l ear   f iss i on  ene r g y   i a g ood   a l t erna tive   for   t h s u ppl o f   l a r g am o u n t o f   e lec t r i c a e n erg y ; it is   base on  the  u s e   of  u ran i um   a the  m a in  m a t eria t o   p ro d u ce   it,  b u t  c u r r e n t l y  t h e  u s e  o f   t h i s  e l e m e n t   i s   v e r y   hi gh,   s o   i t   i es tima t ed  t h a r e serve s   w i l not   l as more   t ha n   1 8 ye ars  an d   it c o ns tan t   i nc rea s in  p r o duc t i on   cos t [ 1 3 ] [1 4]  m ust  be  t ake n   i n t ac co u n t,  b ear i n i n   m in d   th a t   u ra ni um   c ontri b u tes  a n   a ppr ox ima t am ou nt   of  2 .6   %   t o   w o r l e n e r g y t h is  f ig ure   be c o m e ne g lig ib le  [ 5],   [ 1 5 ].  A ad di ti ona l,  m or prom i s in a l t e rn ati v e   is  nuc lea r   f us i on,  w ith  h i ghe proba bi l ities   of  c o n t i n u o u s   use ,   but  t hi w a o f   p r o d u c i n e n er gy  is   v ery  c o mp l e x   fo ca rry i ng   i out   a nd   c an   o nly   b e   d on e   in   s e c o nd-g e n e r a t i o n  r e a c t o r s ,  w h i c h  i s   a   s e r i o u s  p r o b l e m ,   sinc t h eir  c o nstruc t i o n   i no via b le  i t h fut u re c onsi d er i ng   t h a t   not   e ve n   th ose   of   t h e   f i r st   g en e r a t i o n   are   bei n g m a rke t ed [1 6 ],  [ 17].   O n   t he   o the r   h an d,  i n   r e lat i on  t o   r enew a b le  e ner gy  s o urce s,  i ts   m ai n   c o mp on en a s   a en e r gy  resour ce  i s   n o t   a   l im ita t i o n For  exa m ple,   i we  r efer  t s o l a r   e ner gy,   i t s   a nn ua flow   over   o u p l a n e t   i 1 0   ti m e s grea ter  t h a n   t he to t a l   o f i ni t e   r e s ou rc re se rv es  a nd   a   th ou s a n d   t i m es  g rea t e r   t h a n   t h amou nt   o f   e n e r gy  t h at   can   b e   co nsu m ed   a nnu al ly   [ 2 ] It   i s   i m po rt a n t   t o   n o t e   th a t   t h e   d i s t r ib ut io n   of   s ol ar  e ne rg y   on   E a r th   w o u l no c a u se  p r o b l em a m on n a ti o n a nd  is  e nv i r o n m e nta l l y   f rien d l y.  O ve r   the   ye ars,   t h e   c os o f   r ene w able   ene r g y   g e n er at i o ha de cre a s ed  n o ticea b l y   due   t the  e f fort  m a de  f or  its  t ec hn olo g i c a l   d e v e l o p me nt  [ 5] [1 8],   [1 9],   [2 0].  This  i nd ic a t es  t ha t h is   i prom is in e n e r g re so urc e   f or   t he   f utur e,  a lon g   as  t he  ent h us i a sm  t co nt i nue  i nv est i ga t i n g   w a y t o   r e d uce  its  c os ts  i n   ter m of  p r o d u c tio a nd  st ora g is   ma int a ine d The r ef ore,   t he  b es curr ent  a l t e rnat ive,  t ec hnol o g ica l l y   v i a b l e   a n d   s us ta ina b le,   is  g ive n   b rene w a bl e   e n ergi e s Th wa y   t o   t ak a d v a nt ag of   r e n e w ab l e   e n e rg so u r c e s   i p r ese n t e d   as  a   n ece ssit y   t h a t   can not   b pos tp one f o the  s u sta i na b l e   ener gy  de vel opme n t   of  t he   w orld  a nd  as   a   p r i or it so lut i on  to  t he  g r o w i n g   gl oba dem a n d   for   e l ectr i c i t y t h e   i n stab i l ity   o o i a n oth e r   f ue pr i c e s   f oss ils,   the  dec r ea se  o the i r   n a tura rese rves  a n d   t he   eco lo g i cal  t hr eat  t hat   t h e   c u rrent  g l o ba e n e r gy  sc hem e   r e p resen t t o   e xc ee the  l i m i ts  o t h pla n e t 's ca p ac it y to  a ss i m ila te  t he  en v i ro nm enta l im pac t s i t  c a uses.   The   i m pet u for  the  use  of  r ene w able  e n e rgy  sour ces  i a   stra t e gic  e l em ent  for  the   ec onom i c   d e v e lo p m e n of   t h e   c ount ry wh i c h   a l l o ws  a   d i s t r i b ut ed   g en era t i on   o el ec t r i cal   e n e rgy   an ma k e i t   po ssi ble  to   r edu c t h lo ss  of  e nerg y   t h rou g h   t ra nsm i ssion.   T he  i ntere s t   o t h con s um p tio o f   r ene w ab le  e nerg y   source is  d ue   t o   the   s o c i a l ,   ec onom ic  a n d   env i ro nm en ta impa ct s   deri ved  fr om  i ts  i m p l e me n t a t ion ;   t hese   have  bee n use d   s ince  t he  l as t m i lle n n i um  t m eet  e ner gy ne e d i n isola t e d  com m unit i es,   and  so o n.  C u rre ntly  a nd  i n   t he  c omin year s,   r enew a b le  e nerg ie w i ll  n o t   re p l a ce  tr adi t io n a e n e r g y   s o u r ces  alt o get h er,   bu t it is e xpec t e d   t hat the   ne w   i n s t a l l a tio ns  m ade   w i l l   b e   m a i n l y  re n ew able   e ne rgy  [ 2 1], [22],   [2 3 ] F o r   20 14   t he a ccou n t ed   f or  58.4   of  t he   i ns tal l e d   pow e r   capa c i t i n   t he   w orl d   [ 5],   t h er efor e,  t he  a m o un t   o f   form er  sourc e s   w i l l  dec rea s e i n  com par i so n t o  t he  t ota l   i nst a ll e d  s our ces as e x pecte d  in a n trans i tio n [4 ].   I t i s   prec ise l t h e   w a to  m a n a g a   new   e n ergy  pro d u c t i on  s y s t e m   t ha t   i c ons ta n tly  i ncr e asi ng,  t he  m ain  su b j ec t   a d d r ess e d   in  t hi s do c u me nt .   Ea ch  r eg i on  m u s t   a da p t   t the   c h an ge  o e n e r g y   s y s tem   tow a rds  r enew able  e ner g i e i n   t he   e as ier   w a f o r   the m .   In  t his  w a y,  i is  b el ie ve t h a t   t he   l arge st   a mou n t   o elec t r ici t pr od uc ed   w il l   be   o re n e w a ble   ori g in  [ 2 3 ].  I w ill  be   u se fu for  t r a n sp ort,  h ea tin g,   a nd  e v e n   f or  a ir  c ond it i o n i ng,  b e i ng   a ble  t o   b pr o duc e d   from   b iol o gica ori g in  f ue ls  o fr om  r e n ew a b l e   r eso u rce s   [ 5].  A s   f o ren e wa b l fu e l s ,   i t   i s   e xp ect e d   t h a t   th ere   w ill  be   a   t ec hn ol o g ica l   t ra nsi t i o n   i t h w a y   of  p ro duc i n t h em   [ 24],   bu t   t h w a ys  o m a nag i ng  a nd  usi ng  it   w ill  be  v e r s i m i lar ,   i n o t   t h e   s a m e   a s   t h o se   u sed  tod a [24].   T he   p rob l em   i the   s h ift  tow a rds  rene w a ble   ene r g y   s ourc e s   for  the   ge ne ra ti o n   o e l ec t r ic   p ow e r   i no t   in   t he  f orm   o f   d oi n g   i t,  nor   i its   u se bu in  i t s   ma nage me nt  [ 25].   Cu rren t l y th wa y   t o   m an ag e   t h e   g e n e rat i o n   o f   e l ect ri ci ty   i b co n t rol l i n t h s p e e of  l a r g e   sy nc h r oni z e d   gen e rat o rs  s e t   i mo t i o n   t h rough   t u r b i n e wi th  a   c om m on  a x i s .   If  t here   i di ffere n ce  be tw e e n   the  am o u n t   of  e nergy  ge ne rated  a nd  t h c ons um p tio i n   t he   e lec t rici t y   g rid,  i t   is  r esol ve b y   w ork i n g   o n   ma chine s   s pee d u n t il  s t a b l e   c o n t r ol  i ac hie v e d   due   t t h e   i ne r t i a   p res e nt   i the m .   fau l prese n t   a nd  t h a t   has  sprea d   i re new a b l e   e n er gy  gen e rators  i the  lac k   o in e r ti a   an ma na gea b ili t y so  t h a t   lar g num be of  the  ins t a lla ti on of  t hese   s yst e m s   c a u ses  prob lem s   i the   netw o rk  i ter m of  s ta b ili t y   d u e   t t h d i s t r i bu te d   and  in t e rm i t te n t   f orm   of  b o t the  w i n d   -   i t h e   c a se  o t h w i n p o w e sourc e   -   a nd  the  irra dia n ce   o t h e   su n   [2 6],   [27].   T o   s o l ve  t h i pr ob le m,   w ays  t o   s t o re  e nergy  ha v e   t o   b e   c r ea ted ,   but  t he  c urr e nt  c os of  e q u i p m e n t   fu lfi lly in th is  f u n ct i on  is  h i g [2 8]  a nd  n o t   e a s il a cce ssi b l e .   T hu s,  n e w   n et wo r k   m a n a g emen t   alt e rn at iv e s   are   ne eded i o r de to ac h ie ve   a   g r eater   i m p a c t o f   r enewa b le   e n ergie s  o t h e cur r en e l ec trica l   s ys t e m wit h o u t   the ne e d  f or la r ge-sc a le  acc um ula t io n sys t em [29],   [30] Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dri  S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 :    530    54 53 2 S o   f ar the  instal la t i o n o f   w i n an s o lar  sourc e were   b ei n g   c a rr i e out  c o n n e c t e gene ra ll t o   ma in  n e t w o r k s ,   b ase d   f u nda me ntal ly  on  g e ne rat i o n   o m a nagea b l e   c o n v en t i o n a l   r eg i m e   [31],   [3 2],  in  t his  w a y,  the  p ow er ca n  be  transm itte d w ith ou t c o nt r o l.  H ow e v er ,   re n ew a b l e  e ne rgy so urc e s be gin  t o  be  imp o rta n t   in  t he  e ne r gy  f i e l in  m a ny  n a ti o n s,  h a v i n g   to  b e   disc o nne cted  a t   c erta in  t i m es  f or  r e a so ns  b e y ond  the  system   [ 5 ],  [33].  F r o m   a n y   poi nt   o f   vi e w t h tran si t i on   t rene wab l en e r g y   so u r c e is  t ec h n i c a l ly  f eas i b le   [ 3 4 ].   I is   pro j ec t e tha t   a   l ar ge   p ar t   of  t he   w a y   t o   ge n e ra te  r e n ew a b le   e n e r g y   i In  s i t u   a n m i c r o,  t r e d u ce   l oss e i n   trans por a n d d i s t r i bu ti o n  ne t w o r k s,   t o ma k e   t he   s yst e m m o re ef fic i e n a nd to su p port   t h e form at io n of  a m ore  fle x ib le,  qua li ty  a nd r e l i ab le  e lectr i c a l s y ste m   [ 35].  D i stri b u t e or   I situ  e ne r gy  is  i ns tal l e d   a po i n t s   c l o se  t o   c onsum p tio n,   d e p e n d s   o ma nagem e n t   sk i l ls  a n d   i co nnec t e d   a si ng le  p oi nt  t t h e   m a i n   n e t w o rk;  i n   t h i wa the   so-c a l l e m i crogr ids  ar cre a te d   [3 6].   Micr o g r i ds  f unc t i o n   a s   the  m a in  u n i t   of  a   d ec en tral ize d   e nerg system .   The s e   c o u l be  c o n n e c t ed  t sma l in du strie s home s ,   bui l d in gs,  urban  a r e a or  o ffice s ;   t h r ou gh  e n er gy  stora g sys t e m s,  t he y   co ntr o the   pow er  exc ha n g e w i t h   t he  n et w o rk  [ 3 7 ].      2.   MICROGRIDS   The   i m p l em en t a ti o n   o i n te l l i g en elec t r i c a l   s yste ms,  c a pa b l e   o prov i d i n g   the  ne ces sar y   pow er  t a   gi ve char ge  t hr ou g h   t he  i n t erc o nnec t io of  s e v era l   d is t r ibute d   g e n e r a t ion   sy st ems,  g en e r a l ly   b ased   o n   rene w a ble  ene r gie s has a l low e the de ve l o p m e n t   of  t he  m i c rogri d c once p [3 8].  Th un i d i r ec tio n a l   a r ch it ectu r e   o f   t h e   c u r re n t   e l ect ri ci ty   n et w ork,   v ert i ca in  i ts   g e n e r at io n,  di stri b u t i on   a nd  c o nsum pt ion  o p era tio n,  i now   r e q u i r i ng  drast i c h an ges  d u e   to  a dva n ces  i new   tech n o l o gie s   i gene ra ti o n   [ 39],  als o   t he   n e e d s   o d yna mic   c h ar ac t e r i sti c an sp eed   i n   th e   t r a n sfe r   o in form atio a n c o mm un icat i ons  [ 4 0 ] .   S m a rt  e nerg gri d a llow   t so lve   r e li a b il it pr o b le ms  a nd  imp l em ent   sy st ems b a se d   o n   re n e wa bl e   e n ergi es, wi t h  a ll  t h e  po s it i v e ch ar ac teris t i c s t h ey ha v sh ow [4 1].   F r om   t his   co n c e p t ,   m ic ro gri d   a rise defi ne a s   a   p art  of  t he   e l e c t r i c   powe r   s y s t e m,  c o m p o se of  di stri b u te ge ne rat i o n   s o u r c es  a nd  c o ntro l l ab le  l oa ds,  w h i c op era t in div i du al ly   a nd   a u t ono mo usl y in   para l l e l   o iso l ated   from   the   e x ist i ng  ne tw o r [36].  A   m i crogr i d   m u s t  b e   i n t e n t i o n a l l y  p l a n n e d  [ 4 2 ] .  F o r  a n   elec tr ical s yste m   to be   c onsid er ed a s a   m i c r ogri d i t   m ust m e e t  c ert a in  t e c hn i cal  sp ecif i c a ti on s [4 3 ] S m art  m i crogrid for m   e lectr i c a ne tw orks  t hat  in te gra t e   t h be ha v i or   o c onsum er and  ge ne rat o rs  to pro vi de a mor e econ o m i ca l, sus t a ina b l e   e lectr i ci t y   s u p p l y   t h a t  w orks  e ffic ie nt l y   a n d  p rovides  s ecurity  [ 41].   U n l i k e  t h e  c o n c e p t   o f  S m a r t  g r i d ,   t h e  m i c r o g r i d  c a n  w o r k   b o t h  c on nec t e d   t o   t h m a i n   e le ctr i cal   s yste m   and   d i s c onn e c t ed   f ro i t ,   i n   ca se   o f   el ect ri c a l   d i st u r b a nc es   o i f   the  e n e r gy  dem a n d   a l l ow i t   [ 44].  In  t h e   defi ni t i o n   o f   mic r ogri d   n o   v o lta ges  ar s p e c i f i e d   nor  a re  pow e r  l i m i t s   s e t   [ 4 4 ] .   T h i s   h a s  a  g r e a t   d e p e n d e n c e   on   t he   a pp lica tio o f   t he   m ic rogr id,   o n   t he  c har g es   t w h i c e n er g y   i sup p lie d   an on  th a v a ila bi l ity   o ene r g y  re s ource nea r  its loca t i o n [4 4],  [45].   Mi c r o g r i d s   c an   b e   ap pli e d   i n   d i ffe rent   t ec h nol ogi c a l   wa y s   [ 46 ];   t he y   c a be  u se d   for   rur a l,   com m e r cia l ,   reside nt ial  or  i nd us trial  c l ien t i n   c i v il   o r   mil i t a r in st a lla ti on [4 7].   The  c o un t r th a t   h as  m ore  me gaw a t t i n sta l l e i n   m icro  g r i ds  i t h U n ite S t a t e s   [ 4 6 ] [ 47];  h o w e v e r,  t he  m icr o g r ids  i n s t al le i n   r ural   are a s i n  m a ny un de rde v e l o p e d  c ou n t ries rep re sent  a  lar g e r numbe r of i n d ivi d ual i ze d   pro j ec t s  [4 7 ].   E ve n   m o re  impor ta nt  i th e   c o n s tan t   g ro w t h o f   f ac ili t i e s  in t h ese  urba a re as, as reve aled  by  sever a l   stu d i e s [3 7] T h e   m a i n  a d v a n t a g e s   o f   t h e  d i s t r i b u t e d  e l e c t r i c a l   s y s t e m  a r e :   p r o d u c t i o s y s t em for  l o n g er  tim tha n ks  t the   i n te gra t e d   e ne r g y   de ma nd  pr ofi l es  t h a t   ha v e   g r eat e r  r e g u l a r i t y   [ 4 8 ] .  A  s m a l l e r   i n v e s t m e n t   p e r   un it  o f   p ow er  t ha n k t o   t he   s c a le  f ac t o r   i n   t he   m ar k e of  c oge n era t i on  un i t a n a b sor p tio system whi c h   fa vor the   i n s t alla t i on   o m o re  pow erf u s y s t e m [48].   I t   i be cau se   o f   t h ese   ad v a nta g es   t h a mi c r o g r id  ma rketi ng  a i ms  t de ve l op  m e tho d o lo g i es   a nd  the   m a in   b ases  t g ua r a ntee   e nergy  eff i c i e n c y   s t h at  a   susta i na bl e   e n er gy  system   e nvir onm en tal l y   frie n d ly  a n d   econ o m i c al l y   a c cessib l e   ca be  o b t ai ne d   [48] F i nal l y micr ogri d   t ec h n o l og i e ar f unda me ntal   f or  i nt e l l i g en t   e ne rg c o nsum p tio n   in  b ot in d u s t r y   a n d   h o m es,  t h a t   i s ,   a d j u s t m en t   and   l o ad   b al a n c i n g l e v e l i ng   o co n s um p tio peak s,   m ot i v at ed  b t i me -use   r ates   [4 8] .   I n   c ou n t r i e s   w ith  h i gh  tec h nol og y,  m icrogr id ar prese n t e d   a s   a n   o p por t u ni t y   t pro d u ce   e lec t r i c ity   in  a   frie n dl w a to  n a t ure  a nd  s u s t a i na ble  thr o u g h   l oca l   r eso u rc es  [ 4 9 ].   P rojects  a r car ried  o u t   t pr ov i d e   grea ter  i n depe nde nce  i n   t he   e ner gy  sec t or  w hile   g ua ran t e e i n g   t h e   c ont in uou su ppl y   o f   e l e ct ri ci ty   t o   th ei cha r ges  [3 7].   M i crogr i d s   m u st  b a b le  t se lf-s upp ly  a n d   i so lat th e m se lv e s   i th e   ev e n t   o f   a   n et wo rk   f ai lu re,   pro v i d i n grea te r c onfi d e n ce  i n the  s u p p ly  [ 4 9 ].  O n   t he  o the r   h and,  i u nde r d evel o p ed   c o u n t r ies,   r ur al  a rea s   i wh ich   t h e r is  n o   acc ess  t o   s our ces  o elec tr ici t n o are   t h er a n y   ap proa c h es  t ha impl d o ing   s o T hi i s   b ec au se  t h e re  a re   m a n t e ch nical  di ffic ul t i e s   f or   t he proj ects t o  be car ried o ut  and a l so  c os ts  a r e ver y  hi gh, le a vi n g   m ore th an 1.2 bi l l i on p e op le   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Ele c t ric ity   m a r k e t  st r a te g i es a ppl ied to m i cr o g r i d deve lopm e n (C ar l o s U .   Cassi a n i O r t i z)   53 3 w itho u t  elec t ri c i t y  [4 9 ].F o r t h e s e si tua t io ns,   m i crogr ids are   p re sen t ed a a   via b le s olu t i o n   to pr o vide   e le ctric a l   service   t o  th e s e  ar eas,   im prove  t he  w e l l-be in of i ts i nha b i t a n ts p u b li c   h e a l th   a nd  t he  l o cal  e co no my  [ 49 ] .   Th ese  div e rs sc en a r io p r e s e n v e ry  l a r g e   d iv e r s i t y   o wa y s   t o   c onf igu r mi c r og ri ds,  a s   w e l l   a s   the i ne tw ork  de s i g n   a n d   e v e t h o b je c tiv e s   t be   a ch ie ve d,  s u c h   a d e ter m in in the   best  p e rfor m ance  o f   ea ch  e lem e n t   c om po sin g   t he   m i c rogri d th pow e r   m axi m um   t h a th e   ba t t e r ies  ca d e l i ve r,  t he  m axim um   pow er   c onsum pt ion   o f   t he  c h a rges,   a n d   t h e   e x cha n ge   o f   p o w e w i t t h con n e c t ed   n et work.   I d en tif ying   e ac h   of  t he se  c hara cter i s ti cs  a llo w s   d esi g nin g   a   goo ma na g e m e nt  s t r a t eg th at   w o u ld   b e   a p p l i c ab l e   t o   ea ch  elec tr ical   i ns ta ll a t i on  a n ac hi e v gre a t e r   effic i e n c y   o re so u r ces.   Thus,  tw o   form o f   m icrogri d   implem e n ta t i o n   a re   t ake n   i n t acc ou n t:  is ol a t e d   a n d   d irec tly  c o n n e c t e d   t t h ne tw ork,   e a c o n w i t h   i t s   adva n t a g e s  and   d isa dva n t ages.   A   m i crogri d   i s o la te fr o m   t he   m ain   gri d   m u s ha ve   n o n - m a n agea bl sou r ce and   c o n t r o l   in   a   l i m it ed  w a t h pow e r   o t h e   ge ner a t o rs  t o   alw a ys  r e m a i in  ope ra ti o n   i t h e r i s   e xc ess  e n e r g y   [ 5 0 ],   [ 51].   D e m a nd   ma nage me nt  t ec hn ique a r a l so  n e cessar y   i the r is  a e n e r gy   d e fi ci t .   I n   c a s t h ere   are   ma n a g eable  gene ra tors,  the m a in  obje c t i v e   is to r e duce   o p e r a ting  cos t s t h r ou gh o p tima l   p ro gram m i ng  of  t he  u ni t s   [ 47 ].  Whe n   m ic ro gri d a r c onne c t ed  d irec tl t o   t he   n e t w o rk,  t h ca se   i ver y   d i f fere nt   from  the  pre v ious   one,   si nce  the e x cess  power can b e se n t  t o t h e netw ork [52] , [5 3].   I n  these  c a s e s  i t is im p orta nt to c o n s i d er  th e   val u of e lec t ri cit y  in   t h e   m a rke t ,   i f   t he o bj e c t i v is to re du c e   t h op era t i o n   cos t  [ 54 ]. Fi g u r es  2   a n d   3  sho w a n   exa m ple  o f  a  m icrogri d   w i t h   v a rio u s ty pes  of ge n e r at io n a nd  s t o ra g e .     2.1.   A d van tage a n d   d i sad van ta ge of th e  micr ogr id   A m ong t h m a ny a d va nta g es  o f m i crogr ids a r [55]:   a.   E n erg e fficie n cy.   W ith  p ro pe pla n ni ng  a nd  ope ra ti o n   o the   ge ner a t i on  a n st ora ge  s yste ms  o t h e   micr ogri d , e lectrica l and  the r m a l ge nera tio n   c a n be  c ombi n e t o   i n c rea s energ y   e ff icie n c [5 6],   [57] b.   In cr ease  i the   u s of  r en ewab l e   e ne rgy.  M i c r o g r i d s   f a c i l i t a t e  t h e  p e n e t r a t i o n   o f   g e n e r a t i o n   s y s t e m s   base on   r ene w a b l e   e nerg y,   s i n ce   r e n ew a b l e   e nergy   re sour ces  a va i l ab le  a re  u se th rou g h   s y ste m   c o ndi t i o n e d   t o  h a ndl e   t h e s e t ech nol ogi e s  [ 56].   c.   E n erg c o st   red uction.   A   m i c ro grid   c a n   p a r tic ipa t i n   t h e   e lec t r i c ity  m a r k e a n d   se ll   t he  e x c ess   en e r gy  gener a ted,  w hi ch r educe s  t he  g e n era tio pric of the  ene rg y   re s ource  [56] , [5 7 ].  d.   Sa fer  en e r g y   s up pl y .   Curre nt ly,  e l ectr i c a l   g r ids  offe a n   a de qua t e   l eve l   o sec u ri ty  f or   t he  o pe rat i on   o elec t r i c al   c ha r g es.  How e ver ,   i n   the   ca se   o di st urba nces  i n   t h e   d istri b ut io s y s t em the  m i crogri d   c a n   b disc on ne cte d   f rom   the  system  and o p e r ate  au t o n o mo us ly u n t i l   p r o per  ma in te nance   i s  per fo rm ed  [ 56].   e.   Minimization   o el ectri c al   l osses.   I m i c r o g ri ds,  t h sour c e o f   g e n era t ion   a r l o ca te nea r   t he  cen te rs  of c on sum p t i o n ,   so tha t   l o sse s  of  pow er b y di st r i b u t i on a n d tra n s p o rt a re  r educ e d , whic h  c an decr ease   t h cos t  of  ener g y  by a   si gn i f i c a n t pe rce n ta ge [ 5 6 ].  I t   i im p o r t a n t o   m en t i on  th a t ,   ju st   a m i c r ogri d   can  b r i ng  a d van t a g es   s uc a s   t h o se   m enti o n e d   abo v e,   t he ca a l so  g e n era t e   ad di t i o n a l   p r o b l e m [5 8].   It  a ll   de pe n d on   t he  l oca t i o n,  d im ens i on in a n d   para me ters suc a s   g ri d i m ba l a nc e,   b o t h low   and  m e d i um   v ol ta ge  [1].   T he re ar e   a lso ec o nomic di s a d va nta g e s   suc h   a t h high   c o s t   o f   t he   i ni tia l   i n ve s t m e nt  a nd   t he   r egu l at i o n   ga p s   t ha t   impe de   t he   g row t o f   s uc h   gene ra ti o n   [ 10 ].  A issue  of  c rucial  i mp or t a nce   i n   t he  o per a t i o o f   m i c r o gr ids  i s   e ne r gy  st ora g e,   s i n ce   i t   all o w s   c ompe nsa t i n for  i m bala nc es  b e t w een  g e n e r at i o n   and  c o n s u mpt i on e n abl i ng  an   a d e q u a t e   supp ly  qua l ity   [ 58].  H o w e ve r,  t he re  i n o   p e r fe c t   s tor a ge  t e c h n o l o gy  a n d   t h e y   a ll  ha ve  t he ir  l i m i t a t i o ns  i n   te rm o f   pow er / e nerg d e n s it y,  r e s pon se  t i m e/a u to no m y  time ,   econom ic c os t   and l i fe  cyc le [ 56], [5 8 ].   H y b r i d  s t o r a g e  s y s t e m s  a l l o w  t o   c o v e r   t h e   e n t i r e  s p e c t r u m   o f  a p pl ica t i o ns.  S t ora g e   offers  t he   op p o rt uni ty  t o   dec i de   t he   o p t im al  o per a t i on  of  t he  m icr ogr id,  w he ther   it  w o rks  in  i s l a n m ode   o in  t he  netw ork  co n n e c tio m o d e i n   w hic h   c ase  t h e   op tim al  m om ent s   t e xc h a ng ener g y   w it the   e x t e rna l   n et work   ca be   m ana g e d   [ 5 9 ].   T he   p o ssi bil i t y   o ha v i n g   a   h y b ri sy stem   wit h   v a r i o u s   t ec hno log i es  i of   g re at   i n t e r est  [4 9] .     2.2.   T o p o l o gy of  m icr ogr i d The r are   thre e w a ys of  classi fy i ng m i crogr i d s a ccor d i n to   t he ir t op o l og [5 5],   [60] a.   AC Wh ere  sy st e m a r c o nn e c t e d   th ro ugh  a n   A con n ect i o n   sy st em,  in  w h i c h   t he  e nerg exc h a n g e   t a ke place T h e   di stri b u ti on   o e n ergy   w i t hin  t h m i cro g r i ds  i in  A C .   S ome   imple m ente w ith   t his   sys t em  a re   [ 59 ]:  volta ge  tra nsfo rma tio n,  cir cui t   b rea k er  p ro tec t i on [ 61] b.   DC Th e n ergy   i d i st ribu t e wi thi n   t h e   m icro g r id   i DC Th e   en e r g y   e x cha n ge  i do ne  t hro u g h   D C   con n ec t i o n   s ys tem   co nnec t e d   t the   ne tw ork  t h r o u g h   a   D /   A C   i n v e rt er.  Th i n v e rt ers  a l so   f eed   t h e   A C   char ges  [5 9].  Som e   i mp lem e n t ed  w it th is  s y s t e ar [6 2]:  i n cor porat i on  o f   r e n ew ab le  e n e rgy  r e so urce s,  grea t e r r e liab i l i ty.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dri  S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 :    530    54 53 4 c.   Mixed .   In  t h i c a se,   t h e   D C   c on nec t i o s y ste m   a nd  t h A C   s ys tem   c o ex is t ,   a n d   i ca be   t he   s am grid .   Ea c h   e l e me nt   i con n e c t e d   t o   t h c o rre s pon din g   c onn e c ti o n   s ys t e acc ord i n g   t its   n ature   [5 9 ] S o m e   i m plem e n te w i t h   t h i s sy ste m  a r e   [ 59]: in t e gra tio n,  sync h r on iza ti on,  v o l t a ge tra nsform ati on.     2.3.   E l e m en ts of   a m i c r ogr id    The   m icro gr id  p r o vide be nef its  t user in  q ua li ty   a n d   s a f e t y   i n   t h se rv ice,   a well  as  t the   elec tr ifica t i o com p an y,   i n   s o l v i n g   o v erl o a d   p ro blem [1].   T he   m a i n  c o r e   o f  a  m i c r o g r i d   i s   c o m p o s e d   o f   a   con t ro s y stem ;   th is  s y s tem   all o w s   t he  e le ctr i c a l   n e t w o r k   t be   m a n a g ed  a a   s i ng l e   e nt i t base d   o n   a adva nc e d   m easur em ent  sys t em   f or  t he   m a n a g em en of  t he  g ene r a t i o an i n t e rna l   c ons um p t i o n   of  t he   netw ork  [6 3].   The   ene r gy  fl o w   i b i d i rec t i o nal :   t he  s m a r t   g r i bri n g s   t he   e le c t r i cal  e nergy  from   the  ge ne rat o rs  t o   t h e   u s ers, t h a nk s   to   t h e  d i g it al   t ech nol ogy  t hat   a l l o ws  t o   con t r o l   t h e ne e d s   of t he con sum e rs a nd con t ri b u te s to   ene r g y   s av in g,  c ost  re d u ct io n,   e ffic ie nt  a n d   r a t i o nal  e n e r gy  us a nd  t h r e duc t i o n   o gree nho use   gas  em issi on s [57] [64].  I n   a dd i tio t o   t he   m a i n   co ntr o s y s t e m ,   the  m i crogr id  i c o mpo s ed  o d i st r i bu te p o w e ge nera tio n   syste m s,   w hic h   u se   r enew a b l e   e ner gy  [6 5].  G e nera t i o n   s o u r ce fo micr ogri d o f   s pe c i a l   i nt er est  a r th ose  o f   low e g e ner a t i on   ( 10 0 k W)  w i t e l e c t ro nic   i n ter f ac e s   [ 6 3 ].   T he se  s y s t e m s   a r e  g e n e r a l l y  m i c r o - t u r b i n e s   [ 6 6 ] ,   so l a r pa nel s  [6 7 ] , w i n t u r b in e s   [ 68],   fuel c e lls  [ 6 9 ],  a nd  t h e y ar l o c a te near  cons um pti on s ites [ 4 4].  A   m i crogri d   i bas i ca l l y   form ed  f r o hy b r id  s ys tem s w ith   a   c on fi gu rat i o n   th a t   c on sid e rs  s ev eral  rene w a ble   ene r gy  s o urce s,  a nd   a   c on ve nt i ona o n e,   w it s t ora g fo i s o l a t ed   p l ace wi t h   c ont ro a nd  regu la ti on  sys t em [70] T h e   struc t ure   of  t he  m icr o g r id  a ls c o nta i ns  D ac c u mula tors  o ba tte ries,  cha r ge   regu la tors,   v o lta ge   i n v erter s   f or  t he  c on ver s i o n   o f   D v o l t a ge   i n t o  A C ,   a  p o w e r  t r a n s f e r   s y s t e m   a n d  t h e   n e ce ssa ry  p ro tec t i o n s   t o   p r ov id se cu ri t y   t o   th e   el ect ri c ity   n e tw ork   be f o re  a n y   d is tur b anc e   or  u ne x p e c te d   varia t i o n of w e a ther  c o n d i t i o n s shor t   circ uit  or e quipm en t f a i lu re s [70 ] The   fo l l ow in g desc ri b e s im po r t a n t   elem ent s  tha ma ke up  mic r ogr id s [ 71]:   a.   D i strib u ted   gen erat i on   s yst e ms:  a  g r o u p  o f   e n e r g y   s o u r c e s   t h a t  c a n  b e   c o n n e c t e d   t o  t h e   m a i n   n e tw or k   or  t ha t   can  o pe rate   a ut o nom ous l y G e ner a ll y,   r e n ew a b l e   e ne rg s o u rce s   s uch  a s   s o l a r w i nd ,   m i cro   tur b i n es,  fue l   cell s   a n d   c o g e n era tio sc he m e s.   T he  i ns ta ll a tio n   a nd  im plem en ta t i o n   o eac of  t he s e   sy st ems wi l l  d ep e n d   o n   t h e   c l i m a t e   a n d   t h e ge o g r ap hi cal  l o cat i o of t he  m ic rogri d  [71] b.   C h arge  r egu l ator s:  T h e  m i c r o g r i d  r e q u i r e s   a   s y s t e m  t o   b e  i n s t a l l e d  f o r  r e g u l a t i n g   t he  c ha rge  be t w e e n   so lar  pane l s   a nd  bat t erie s;  t hi i s   t he  r eg u l at or  w hos fu nc ti o i s   t pr olo ng  t h life   o f   t he   b a tter i e s p r ev en ti n g   t h e ir  c h a rg an ov er  d i s ch arg e Th re gul at o r   p a r ti ci pa tes  in  b o t proc esses,   a n d   guar a ntee bo t h   s u f fic i e n t   bat t e r c h arg e   a nd  no  o v erloa d   s i t ua t i o n s .   I t   a lso  e n s u r e the  ne ce ssa r su pp l y   a n d   avo i ds si t ua t i o n s of e xce ssi ve  ba t te r y  disc h a r ge.   c.   Ac cumulators   o r   b a tte ries:   T s t ore  t h e   c h arge   g ener a t ed  i so lar   pa nel s w i n d   t ur bi nes  a nd   o th er   so u r c e d e p e nd e n t   on   v a r ying   c ondi tio n s ac cu mu l a to rs  o b a tt er ie are   c o mm onl use d .   Wi th  t he se   y o u   ca b u i l d   s m a l l   s ize   sy ste m s.  G ener ally,   t h e   use  of  s pec i al   b at teries  t ha m a ke  it  p o ssib l t o   r e duc th e   cha r ge  b up  to  60  w ith ou dam a ge   i s   pre f e rred.   I ts  l i f e s p a is  5   t yea r de pen d i ng  on  t h m a nufa c t urer   a nd t h e ope rat i o o f  the sys tem   [7 2].   T h e   c o nfig urat i on of ba tter i es is de si g n ed so t h at t he   oper a tin vo lt age   c a n   b e   m a in t a ine d   w h i l e   p r o v i d i ng   t h e   p ow er  n ece s s ary  for  the   o p era tio of  t h e   cha r ge,   w i t h out  e xce e d in th m i ni m u m   s t or age  l i m i t s   o ba t t eri es ac c o rd i n g   t o   t h e   c h a ra c t eri s ti cs  def i ne by  the  ma nufac tur e rs.  The   to ta n u mbe r   o ba t t e r ies   w i l depe n d   o the   a v era g c ons ump t io i n   am per e s-hour  a nd t h e   n u mbe r  of da y s   o f a u ton o m y  c o n side r e con v en ie nt  [72 ] .   d.   Inverters:   T hey  ar used  t c o n v e r the  d i re c t   c urrent  ( D C gene rated  by  wi nd   t u r bi n e s,  s ol a r   p a n e l o r   bat t er i e i n   a l t erna tin cur r en (AC),   for  it use  e i t h er   i th e l e c tric i t n e tw ork  or  i iso l ate d   e le ctri ca l   in st a lla ti on s.  I iso l a t e d   s y s t e m s ,   t h e   si ne  w ave   in ve rter  i u se d,   capa b l e   o prod uc ing  al ter n a t i n g   cur r ent of  s i n e w a ve   s imi l ar to  t h at of  t h e   ne tw or k .   A noth e r   ty pe of i n ve rte r s are  a u to- s w i tch,   w h i c h   u s e   the i in ter n a l   c irc u it   t pro d u c e   elec tric ity  c om pat i ble   w i th   t hat  o f   t he  n e t w o r k A u t o - s w itc i n ve rter s   ar e use d   i n mic r o g r i ds d ue to t h is ab ili ty to prod uce an e lec t r i c al si gna l c o m p at ible   w it t h at  o t h e gri d .   Th us,  w h en  n e c e ssary,   the  m a in  p ow e r   g ri c a be   d isc o n n e cted  a n d   t he   i nver t e r   can  p ro vi de  t he   p ow e r   re qu i r ed  b th e   cha r ge,   w i t hou st o p p i n g   t he   s u p p l y.   A n o t h er   i m p o r t a n t   f e a t u re   i t h op e r at i on  of  a in verter   i i t s   abi l i t y   t c o nt i nue  o pera t i ng  i n   i s o l a t i o n G r i d - t i e d   i n v ert e rs  g e n e r at a   si n e   w a v e   m a tchi n g   v o l t a ge,  pha se  a n d   f re que nc w i t h   t h e   g ri s i gna . T opera t e   t hey  nee d   t his  s i g n a l   a i n p u t G r id-tie i nver t er c e a s e   to  o pe rate  once   an   e lec t ric  netw o r f a i l u re   o cc u r s.   T hese  i nver t e r are   use d   i app l ica t i o ns  i sola te fr om   t he   n e t w o rk  o w h ere   th e   en t i r syst e m   s t ops  i t s   o p e rat i on  i f   t h e   v olt a g e   com i n g   f rom   t h ne tw ork  s h ow an fai l ur e.  G rid-off  i nve rters  g en e r at p u r e   si nu soi d al   s i g n a l;   t h e have   i n t erna l   con t ro circ ui try  to  m ai nta i n   the  vo l t age   a nd  fre que nc r a nges  w i t h i n   t he  p ara m e t ers  c o n s i d e r e d  s t a n d a r d  a n d   p e r m i s s i b l e   b y   t h e  n e t w o r k .   T h i s  t y p e  o in ver t e r   o pera t e w ith o u t   nee d   o t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Ele c t ric ity   m a r k e t  st r a te g i es a ppl ied to m i cr o g r i d deve lopm e n (C ar l o s U .   Cassi a n i O r t i z)   53 5 pow er   g rid,  s o   i t   c a n   b use d   t o   o p e r ate   in  i s o la t i o n be c a use  it  is  e x p e c te t h a t   t h i i s   o ne   o th e   oper a tin char acte r ist i cs  o f t h mic r ogrid [5 9 ] .   e.   C h arge  t r a n s fe syst ems:  P o w e r  t r a n s f e r   o r  c h a r g e   t r a n s f e r  s y s t e m s  ( C T S )  a r e  t h e  e q u i p m en t   re sp o n s i b l fo r   co ordi na t i n g   pow er   i n j e c t i on  t o   t he   c ha rg e.   T he y   are   t h c e nt ra l   axi s   o f   th mi crog ri d ,   bec a u s t h e i func tio goe b e yo n d   c oor d i n a t i n g   t he  pow er   d e l i v e r y.  T hi eq u i pme n m u st  h a v t h e   nec e ssary   t e c h no l o g y   a n d   i n f ra st r u c t ure  to   t ra ns fer   t h pow e r   o a   c r i t ica l   c har g to   a ny  of  t he   gene ra ti o n   s ys te ms  ( or  t he   e le ctrica l   netw ork)   t ha m a ke   u the   m i c ro gri d   a nd   g uar a n t e e   t h e   c on sta n t   and   sta b l e   s u p p ly  i p h ase,   v ol t a ge  a n d   f r e que nc y.   C urre nt  c h a r ge  t ransfer  devices  h ave  t h ability  t expa n d   t he   n u m ber  of  s o u r ces  o dis t r i b u te d   ge nera ti on  s y ste m t h e y  a r e  c o n n e c t e d   t o .  T h i s ,  b e c a u s e   i t   is  p o ssib l e   to   m ake   a   c o nfi gur at ion  w i t h   m ore  simi lar  eq u i pm en t   t gua r a ntee   t he p ow er   r e quire b y   t he   cha r ges.   T his  e q u i pm ent  mus t   guara nte e   t he  c om ple t se par a ti on  o f   t he   g e n era tio s y ste m s,   s that  i a   f a u l t   i n  t h e  n e t w o r k  o r   a n y   o f  t h e   d i s t r i b u t e d  g e n e r a t i o n   s y s t e ms  i d e t e ct ed it   i i s o l at ed   f ro the   m i c r ogri d   a nd   t h e   o pera ti on   c on t i nues  nor ma l l y.   T he   C T S   h a s   i nt er nal  e q u i pm ent   for  m e a s uring  t h e   par a m e ters an d   qua l i t y  va r ia bl es o f t h e e l ec tr ical  e nergy   s u p p l ie d,   c o n t r o l s o ftw a re   a n d  c o m m u n i c a tio ns   pro t oc o l s suc h   a s RS 23 2,  RS 485  an d re m o te  m onit o ri ng c a p a bi l ity   v i a  Et h e r net [5 9] f.   S m art  re gu lat o rs:   T he   a d v a n ce m e te ring   i n f ra st r u c t ure,   o r   A M I,   i com p o s ed  o s oli d -sta te  d ig ita m e ters  w ith  t w o -w ay  c omm unica t i on,  c apab le  o pr o v id in para me t er  v al u e s   c h a r ac t e ri zi ng   t he   m i c r ogri d P a ram e ters  s uc h   a s   v o lta ge,  c u rre nt ,   fre q ue ncy,   phas a n p o w er  c onsu m ed   by  the   c h ar ge s,  a l lo to   k no t h e   ch a n gi n g   be h a vi o r   o th e   en e r gy   p rodu ced   b y   t he  l o cal   g ene r a t i o sys t em s,  a nd  h o w   th is  e ne rg y is d is t r i b u t ed  w i t hi n the   s y st e m .   g.   Prot ect i o n s :   T he  p rotec tio ns  u se for  t h c o nnec tio ns  d eri v ed   f r o i n verte r i n   a lter n a t ing  cur r en t,  a re  the  o n es  c omm onl use d   i n   ele c tr ica l   i nst a lla t i ons.  T o   p rotec t   a g a i nst  over v o l tage,   d e vi c e s   k n o w n   a v o lt ag arrest e r o r   h ig en e r g y   v ari s t o rs   a re  p l a c e ne ar  t h e   gener a tio sys t em s.  T he  f unc tio o f   t h i dev i ce   i to  d e t ect  s urges  i n   a   g ive n   s pa ce -t im and  to  d eri v t h em   t e a rt h.   F or  s ol a r   p ane l   p ro te ct ions  it   i s   rec o mm ende d   t o   u se  t herm al  m agne to   p rotec t i o ns  o r   d i sco n n ec t i n g   s w i t c hes.  T he   p r o t e c t i ons  m u s t   re sp o nd  t o   t he   t w o   b a s ic  s truct u re tha t   m a k u p   t he  m i c r o g r id;   e lec t ri cit y   n etw o rk  a nd  d i str i b u t ed   g e n e rat i on   s y s te ms.  If  t h f a ul t   i s   i n   t h el e c t r i cal   n et wo rk the  desired  response  o f   the  sys t em   i that  i i s o l at e s   t h e   m i c r o   n et wo rk   f r o t h m a i n   n e t w o rk ,   a s   q u i c k l y   a s   n e c e s s ary   to   p rot ect   t h e   s y s t e l o ads.   If the fa u l t is w it h i n t h e micr ogr id,   the c oord i na t i n g  s ys tem   m u s t   is ol at a s  l itt l as p ossi bl e   of  t h e   m i c ro   netw ork  to  e l i m i n a t e   t h e   po ssi b le  f a ilur e C o n v e n t i o n a pro t e c t i on  sys t em st a r from   m easurin th shor t-cir c u i t   c u rre nt   o the   s y ste m .   The  c oord i na tio o f   p r o t e c t i on i s   t he ref o re  a   d es ign   c o mpo n e nt   o gre a imp o r t a n ce.   F or   t h i s,   i t   sho u l be  born e   i m i nd   t ha cur r e nt ly  d i s tri b u t i o sys t em s   are   des i g n e d   base o n   a   f ee der  fr om  w h i c h   t he   p ha se a nd  sys t em   l oa ds  a re   b r a n che d be i n g   a   stat ic  s ys t e m,   it  is   re l a t i ve ly  e a s to   s iz t h e   e s t i m a ted  c u rr ents   a n d   p ow e r s,  a w el as   t he  d i ffe ren t   t y p e s   o fa u lt  c u r r ents In  a   m icrogri d the  c o m p le xi ty  o t h i s   c oo r d ina t i o ma inc r ea s e   a s  t h e r e  a r e  p o s s i b i l i t i e s   f o r   re confi gura t i o ns,  w h ic i m pl ies  di ffere n t   sc e n ari o s.  T he  c oor di na t i o n th ere f ore ,   s ho uld   pro v i d for  t h is   ty pe o f pos sib i li ties,  thro u gh  pr ope r pla n n i n g  of t h micr og rid h.   C o nt r o l   a n m a na g e m e n t   o t h m i c r o g r i d :   C o n t rol l i n the  m i crogr id  i in  c ha rge   of   t he   c ha rge  trans f er  s yste m   o r   C TS,  be cause   t h i eq ui pme n fu lfi l l the  fu n c tio of  c entra l   a xi o f   p ow er   t ransf e r   f r o m   d i s t r i b ut ed   g en era t ion   sy st e m o r   t h e   p ubl i c   s ervi ce   n e t wo rk.   T h CTS,  d ue   t o   th i n t e rnal   m ete r s   it  ha s,   i a b le  t pe rform   a a n al ys i s   o t h di ffere n o p er ati ng  par a m e ter s   o t h e   t w re dun da n t   s o u rce s and  of  t he   ope ra t i ng  c o n d i t i o n o f   t he  l oa d,   i or der  to  d e c i de   w he t h er   t he   p ri ori t so u r c e   p rovi des  th bet t er   ope rati n g   c o n d i tio ns  f or   t he   c orr ect  oper a tio of  t he   l o ad   o i t   i n e ce ssa ry   t t r an s f e r   t o   t h e   bac k u p   s o u rc e.  H ow e v er,   to  s tren gt he co ntr o of  a l l   c o n n e c tio n   a n d   e n e r g y   t r a n s f e r  n o d e s ,  m i c r o  g r i d s   use  sm art  re gula t ors.   T hese   r e g u l a t ors  are   c a pa ble   of  p ro vid i n g t h rou g h   d i ffe ren t   c om munica t i on   pro t oc o l s,  t he   r e a l-time   va l u e s   o the   o p er at i n co n d i tio ns   o ea ch  o t h e   gener a t i on  s y stem . A ll   t h i s   in te grat io n,  b e t w e e n   m ea surem e nt  a n d   c om munica ti on  sys t em s,  a ll ow th struc t uri n o f   a   g r i ca pa bl of  opera ti n g   a uto nom o u sl a nd  w i t h   h igh  e f f i c i e n c y ,   in  o rder   t o   guar a nt ee  t h e   fl ow   o pow er   t ow ard s   the   l o a d ,   bu t   hav i n g   a prio rit y   t he   u se  o e n erg y   p r odu c e thr oug the   in st all e d   re newa b l e   e n e r gy  sys t ems.     2.4.   Micr o g r i control m e th ods  The r a r ma inl y   t w o   t ype of  c o n t ro m e t h o d i n   m icr o gri d s:   O n th at   r equi re c o m m u n i cati o betw ee ge nera t o r s   o c e n t ralize d   c o n tr ol and  the  othe r   t h a t   n e e d t o   e sta b l i s h   t he  n ece ssa r act iv and   rea c ti ve  p ow er   a uto nom ou sl [73].   a.   Mi c r og ri Ce ntra l   Co ntr o l e r:   G ener ati o co ntr o l,  d is p a tc h,  c ha rge   disc o nnec t io n   a nd  a u x i l i a ry  ser v ic es  m a n a g em ent  ar pe rforme d   t hr ou g h   a   c e n tra l   c on tro l ler.     M e d ia  n ee to  b e   place be t w ee n   source s t h ro ug h w i re d or  w ire l e s s.  This c o n t rol  sc hem e  is  more   a l i gne w ith  t he c o n ce p t  o f m i c r ogri d s.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dri  S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 :    530    54 53 6 b.   Micr o g r i d   wit h   A u t on omou C o ntr o l:   U nde t h is  c o n tr ol  s c h e m e ,   t he  d em and  is   s har e be t w e e n   gene ra tors  i pro port i on   t t h eir  re spe c t i v e   d rops”  of   a c t i v a n r eac ti ve  pow e r a s   i a   t r ad iti ona pow er  syst e m .     2.5.   Micr o g r i comm unic a tions   system   The   com m u n i c a tio sy stem   o m i crogr id  i m a de   up  of  t he   d e p lo yme n of  I CT  ( In for m atio a n d   Com m uni c a t ion  Te c h n o l o g i e s dev i c e a nd  to o l in  t he   f un da me nt a l   e l ectri c a l   co nt ex t   for  t h ach i e v e men t   o all t h ex pec t e d  fu n c t i o nal i t of  a   m icr o g r id  [ 7 3 ],  [74 ] .   I n   a   g ene r ic  w ay,   the  com m u n ic a t i o s y ste m   o m i c r ogrid  c a n   b de fin e i n   t he  f or of  l a y ers  o r   sub n e t s,  a mong  w h ic h thre e stan o u t   [7 5]:     U s er  e nv ironm ent,  c a n   b ho me   g r i ds   o H o me   A r ea  N e tw or k   (H A N ),   b uil d in g r i d o r   B ui ldi n A r ea  N e t w o rk (BA N ) , ind ustr ial  ne t w or ks  o r I ndustria l   A r ea N e tw ork ( I AN [74].     En vi r onm en of  a   s e t   o us ers,   a nd  w i t h in  t h i s,   n e i g h b o rh oo ne tw or ks  o N e i g h b o r hood  A r e a   Net w o r k s   ( NAN) ,   o r  wi d e area n e t w o r k s   o r   Fi el d   Area  N et wo rk  (FA N). L o c al  Area  Net w o r k   ( L AN)  can  a ls o be  c on si dere d her e  [7 4 ].    En vi r onm en be yo n d  the  n e i g h b o r h ood,  w id are a   n etw o rk s ( W A N [ 74].  The   m a in  r e q u i r e m e nt  t ha a   m i crogri d   i relat i on  to  I CT is  s e lf-c on fi g u ra tio n,  t ha is it  m u st   b e   able  t au t o ma ti c a l ly  m ana g e   the  a d dre s s,   t he   d escr ipt i on  o f   t h e   n e tw ork  dev i ce a s   w e l l   a s   t he ir  r egist r a tio n   and  loc a t i o [7 4].     2.6.   E xamp l e s   o f m i c r ogr id M i cr o g r i ds   a r e   s ub jec t   o c onsta n t   s tud y   a nd   t est i ng   a r o u n d   t h e   w orl d   u n d e r   t he   s t a nda r d   t h a t   deter m i n es  t he   oper a t i on  an d   in tegra t i o of   i so l a te d i s t r i bu te d   re so u r ces.  Li s t ed   b e l ow  a re   s o m e x amp l e s   fo u nd i n  t he  lit e r ature   [6] .   The r e ar tw o i n   C a n a d a :  B C H ydro Cana da -  B ost on Bar [59].   Wher e a  m i cr o g r i d is in t erc onne c t e d   to   a   69  kV   f e e d er  t hro u g h   a   6 9 / 25   k V   s u bsta ti on   c om p o se of  t hr e e   r a d ia l   f eede r s.  I t   w a b u il as   a   s o l u tio aga i ns c o n t i n uo us  b la c k ou t s .   This  m icr ogr id  h a s   t w o   h y d r o e l ect r i ge n e rators  o 8.7 5   M V A   e ach  a n d   t he   con n ec ted  pea k   l oad  is  3   M W.   I de pe nds  on  the  de ma n d   a nd  t h e   w a t er  l eve l   o re serv oirs.   Th is  s yste m   does  no ha ve  s t o r a ge  d e v i c e s Hydr o   Q u e b ec   -   B or ale x   p la n n ed  i sl a n d in is  a n o t h er  m i c rogri d   b ui lt  t o   pow er  30 0 0   c ons um ers.   T he   s ubs tat i on is co n n ec t e t o  1 20 kV  w ith a 40  km   tra n sm issi o n  line.   T he   g e n era t or   o f th i s   M G   i s   st eam  g en e r at o r Th p e ak   d e m a n d   i s   7   M W   a n d   th i s   M d o es  n o t   h av t e l e co mmu n i cati o n s   syste m ,   nor  s t o r a ge  [ 76].   Nea r   C ol u m bus,  Oh i o a   mi cro g r i d   c all e d   CER T S   Te st   B e d   w a s   bui l t   [5 9].  It   c on si s t of  g en era t o r or  s ource ba se o n   s ta t i c   con v er t e r s   ( i n v e r t e r s )  o f   6 0  k W   p o w e red   by   n at u r a l   g as It   h as  a   l arg e   telec o m m u n i c a t i o n s   s ys t e w i t h   a   n e t w o r k   o pera tor ,   w hich   a llow s   t h e   d i s pat c of   t h e   g ene r at in uni t s   i th mic r ogri d   w he t h sys t em   i s   disc on nec t e d   f rom   the  d i s t r i bu t i o n   n e t w o r k A t   t he   U ni v e rsit of  W i s c ons i n   -   Ma dis on there   is  t he  m icro gri d   c a l led   U W   m icr o grid, i m p l e m ented   t inv e st i g at th e   model i ng   a nd   c o n t r o l   o f   die s el-ba s e d   d i s tri bute d   g e n e r ators ;   it  a l s o   i n c lu des   s our ce  base o n   s t a tic   c o nve rters   (i nver t er s)  a n d   h a s   t he   pos si b i l ity o f u s i ng t h em  as  a   st ora g sys t em  [77].  I n  t he N et herla n ds,   ther e is th e  Bro nsbe rge n   H ol i d a y  P ark  micr o gri d  [5 9 ],  w hic h   i s one  o f t h large s t   p r oj e c t s  i th e   Eu ro p e a n   U ni on Th e   mi c r og ri f e e d 208   h o m e s and   the   ene r g y  c ome s   f r o m 10 8 so lar pane ls  w ith  a   p e a k   ge nera tio of  3 1 5   k W.   T his  mi cr ogri d   i c o n n ec t e t t h 1 0kV   n e t w o rk  t han k t o   a   4 0 0   kV A   trans f or me r.  T he  s yste has   stora g ce nt er   c onsis t i n g   o t w ba tter y   b an ks.  T h s y st e m   i nc lu des   c e ntra l   con t ro t o   h a n dle   t h da t a   s e n t   t o   t he  d i s pa tc h,  m ea surem e nt   a n m o nit o ri ng  c e n ter  of   a l l   s yst e m   var i a b les,   and  an a u t om at io n sys t em  for  oper a tio of t h e   m ic rogrid i n d epe n de n t   o or  conne c t ed  t the ne t w o r k [7 8] M i cr o g r i ds   i r u ral  are a o f fe bene fits  b r e plac in l o w   qua li t y   e ner g y   so urc e as  t h e a r us e d   w ith  f ue ls  a nd  tec h nol o g i e t h a t   o ffer   t he  s a m ene r gy  ser v ice s   a co mmu n it i e h a v e   acce ss  to   h i g h e q u a li t y   ene r g y an e n able   n ew  s erv i ce o n   t he  w h o le.  Be nef its  i ncl u de  impr ov in h e a l th,  sa fety,   pro duc t i v i t y   a n d   educ a t i o n.  E le c t r i c   l i g h t   i s a  vita l rep l ac em ent   f o r l i g h tin g b a s e d  o keros e ne  in   a n d, w h e n s u p p l em en t e d w i th   ot her  ena b l e se rvice s ,   it  c a n   i mpro ve   p r o duc t i v i ty  o n   t h loca sc a l a nd  he lp  i ncre ase  w e ll - b e i ng.   O nat i ona l   sca l e ,   t he   e le c t ric i t y   s ervi ce   i h i g h l y   c orr e la ted   w i th   i m p r ove m e n t i n   t he   hum an   d e v e l o p m e n t   in de x,  w hic h   s how   s tro ng  ma rgi n al  d e c re asi ng  be nefi ts.  In  o the r   w ords,  o n l y   a   f ew  k Wh   can  g re at l y   i m p ro ve  the na tio na ele c tric i t y se rvice   [79].   The   ha rm fu e f fec t o n   he a l th of  us ing   kerose ne   i n c l u de  s tru c tu ra l fires  a n d   sever e   b ur ns,   r e spirat ory  di se ases,   po ssi b le  lin ks  t t uberc ulos is  a n d   c atar ac ts,  and  c h i l d ho o d   p o i s o ni n g   d ue   t t h in vo l u n t ary   in ges tio of  k erosene .   T he  l ow   l e v e l of  l igh t ,   d u e   t o   t he   l i g h t i n g  c a u s e d   b y  k e r o s e n e ,  w h i c h  m e d i c a l   profe s si o n al s f ace , cre ate a se ri es of   c h all e nges, such  as  r is k s i n  c hil d b i rt h   in r ura l  a re as a nd i n fec tio ns c ause d   by  d i ffic u l t o f   m ainta i n i ng  s a ni ta t i o n .   The  supp l y   o e l ec tr ic  l i g h t  a l o n e   d r a m a t i c a l l y  r e d u c e s  t h e s e  n e g a t i v e   effec t o n   h ea lt h a nd safe t y  [60] Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Ele c t ric ity   m a r k e t  st r a te g i es a ppl ied to m i cr o g r i d deve lopm e n (C ar l o s U .   Cassi a n i O r t i z)   53 7 Th ere   are   a l so   u n e x p e ct e d   b en e f it of   e l ect ri ci ty   b eyo nd  t h e s e   cases.   I rural  areas  in  I ndia,   f o exa m ple,   t her e   a re  v enom o u snake  b i te and  de a d l y   c la she s   w i t h   t ig e r s ,   w it the  in tr od uc ti o n   o d o m e stic   and  pu b l i c   e le c t r i c   li gh t,  v i l l a g ers  w e re  a bl e   t o   s e e   p oiso n ous   s na kes  i n   t h e ir  b e d ro om or  a vo id  s t e pp ing  on  one o a dar k   r oa d ;  to g e t h e r w ith refri gera ti on for ant i - p o i son a n d ot her m e dica ti o n s, micr o grid o per a t o rs  o the s isla n d c l aim  t h a t   t he   i nj uries  a n dea t hs  c a u se b y   t hes e   t h rea t decr ease d   d ra ma t i ca lly  a fter   t h e   in t r od uc ti on  of  e l e ctric  lig h t  [60] S t udie s   h a v e   s how var i e t y   of  s oc ia bene fits  a n d   i nc ome   ge ne ra tio o ppor tu ni t i es  a s s oc iate w i t h   mi cro g r id in   t h e se   a rea s de t a il ed   c ase  st ud i n   a   r u r al  t ow in   K e nya   r evea l s   s i gnif i c a nt   i m p rovem e nt in   w o rke r   p rod u c t i v ity,   i n com e   a nd  sa les  pr ic es  i sm all  m i c r o-bus iness e s,  s uch  as   c of fee  shops,   c a r pentry  w o rksh o p an d   sew i ng  c o m p a n ie s.   T he  s am e   stu dy  re vea l impr o v em ent s   i e duca t io se rvice s   b redu c i n g   the   t i m e  spe n t  in co l l ec ti ng w a ter i n   s c h o o l s thr o u g h   w ater pum p i ng   a n d  h om e i m pro v e m e n t .   I n B huta n r u ral  mic r hy droe le ctric  ne tw ork s   a llow   ho use h o l ds  t c ook   w it ele c tric  r i c coo k er s,   s a v t i m e   a nd   a voi d   expe nse s  an d   t he  use  o f o i l,  c oa l   an d w o o d   f or  c oo ki n g  [6 0 ] A   stu d y   b y   Ra nga ra ja an G u g g en ber g er  e xp l o res  t h p r ofi t a b il i ty  o us ing  m i c r o g ri ds  b a s e d   o n   rene w a ble e n e r gy  f o pow e r  g ener at i o n i n   r u r a l   e nviro nm en ts  [ 80 ]. The stu dy i n v o l v es the   f easi b i lit a n a l y s i s   of  w i n d,  p h o t ovo l t aic s   a n d   b i o ma ss  a r e ne w a bl e   sour ces  t ge ne ra te  e ne r gy  o n   f a r m s   i M i ss o u ri,  O h io  a n d   N e br aska  a nd  pro v i d es  d ec is i on s t rateg i es  t o   ac h i e v e s u sta i nab l ener g y  m anage m e n t   solu ti o n s.     3 .   M IC ROG R I D   M ANA G E MENT  The   e n viro nm enta a n ec on omic  b ene f i t s   of  m ic rogr ids   and,   c on s e q u e n t ly th ei ac c e p t a b i lity   a nd  degre e   o dis t r i b u t i o in  t he   e lectr i pow er   i nd us t r y,  a re   m ain l y   d e t e r m i ne b y   t he i r   c ontr o l l er   c apa b il iti es  and  ope rat i ona l c h ara c ter i s t ic s [81 ] The   co n t rol  a nd  oper a tio stra t e gi e s   o m i crogri d   m ay   b si gn ifica n t l di ffe re nt  f r o m   th ose   o f   con v e n t i ona e n erg y   s ys t e ms,   de pe nd i n o n   the  t y pe   a n d   d e p th  o f   i nsert i o n   o d i s t ribu te d   e n erg y   r esourc e   un its,  cha r ge  c ha rac t eris tic s,   e nerg q u a l i t y   re stric t i ons,  a n d   m a r ke part ici p a t io s t rate gie s   [ 81].   T h e   m a in  rea s ons  a r e  the   f ol l o w i ng :     Th e   ch a r a c t eris ti c s   o f   st a t i o n a ry   a n d   dynami c   st at e s   o f   di st rib u t e d   e nerg re sour ce  u n i t s,   i n   part icu l ar  e lec t r onic a l l y   c o u p le un i t s,   a r e   d i f fere nt  fro m   tho se  o f   l a rg e   conv en ti o n al   g en e r ati n tu r b i n e s .     mi c r o g ri d   i s   i nh ere n t l y   subj e c t   t o   a   s i gni fic a n t   d eg re of  i m bala nc d u t o   t he  p re se nce   of  s i n gle- pha se  l oa ds  a n d  /  o r dis t ri bu t e d ene r g y  r esou rce   uni ts.     A   no ta ble  part   o t h of fer   w i t h i n   a   m icr ogr i d   c a n   b from   " unc on trol la bl e"  s our ces;  for   e x am p l e ,   wi n d - b ase d   u n i ts (w i nd  ener gy)   The  shor t   a n l o n g   t er ene r gy  st ora g uni ts   c an  p l a a n   i m port an t   rol e   i n   t h cont rol   an d   op e r at i o n   of  a m icrogrid.     The  ec o nom y   often  di cta t e s   t ha m i crogr id  m ust  e a s ily  a c c o m m o da t e   t h e   c on nec t i on  a n d   disc on ne ct i o of  u n its a nd  l o a d s of  d istri b u t ed e nerg resourc e s w h ile  m a i n t a i n i ng  its o p e r a ti on .     A   mic r ogri d   m ay  b r e q u i red   t o   p ro vi de  p r e -spec i fie d   e ne r g y   q u a lity  l eve l s   or   p refere ntial  services   t o   s ome   cha r ges  [81].     In  a dd i t i o to e lectr i c a e n erg y , a  m i c r ogri d   i s o f te r e sp on si b l e   fo g e n e ra t i ng   a nd   s up pl y i ng   h eat   t all or  p art o f  it s   c ha rges [8 1 ].  F o the  co nce p t   o f   m icrogr i d ,   t h e   c oor di na te o p era tio a n co n trol  o t h e   ener gy  r e s o u r ce sourc e di stri b u te w i t h   s tora ge  d ev i c e s   i s   e s se n t ia l ;   f or  e xam p l e ca p ac i t ors  a n e n erg y   b at te ries,   a nd  co n t rol l a b le   cha r ges [59].   A   m i c r oente r pr ise c a n o p era t e   aut o n o m o usl y , if d i sc on ne c t e d  fro m   the ma i n  ne t work,   in c ase of  exter n al  b r eak dow ns,   or   c an  b i n t e rco nne c t ed  t the  m a i n   d i s tr i b uti o ne tw ork.   T h i i s   how   a   m i c ro gr id  c a n   b e  c o n s i d e r e d   a s  a  c o n t r o l l e d  e n t i t y   w i t h i n  t h e  e l e c t r i c a l   s y s t em   t ha t   can  f unc t i o n   a si ng l e   a g g re ga te   l oa d   [7 9]  a n d g i ve a n   a t t ra c t i v re muner a ti o n as  a   s m a l l   s our ce   o ene r gy   o aux i li a r y   servic e s   t h a su pp ort  th e   netw ork.   F rom  the  user 's  p er spe c t i v e,  m icrogr ids  s i mi lar  to  t ra d i ti ona di stri b u ti on  ne tw orks  p ro v i d e   t he i r   therm a an e l e c trica l   n e e d s,  b u t   a ls i m pr ove   l oc a l   r el ia bi l i t y,  r educe   em i ssi on s,  i mpr o v e   e ne rg qua l i t y   thr o u g h  vo l t a g e  sup port  an d r e duce   fa lls of v o l t a g e,  and  p o te nt ia lly pr o d u c e   l ow e r   e nergy   suppl cos t [41].   sma l e n ergy  ma rket  c an  oper a te  w i t h i n   the  m i crogr i d .   The  p r o d u c e r  u n i t s  a n d  a t   w h a t   l e v e l  a r e   regu la t e d, an d  th i s is the re s ul o f   a n o p t i m iz ati o pr o c ed ure   tha t  a ims t o  m aximiz e the   val u e of the   m i c rogri d   [8 2] .     3.1.   Ener gy mar k e ts    The   l ac o f   m anage a b i l i t y as  w el as  t he   p e n a l ty  f or  d e v i a ti o ns  i th e   ma t c h i ng   m arke t,   h i nder s   t h e   ec onom ic  c om pet i t i v e n e ss  of  r e n ew a b l e   e n e rgie i n   t he   e nerg ma rket  [ 8 2 ].   E nergy  s t or a g sys t e m ar tech n o l o gic a so lu tio t o   t he   c on tro lla b i l i t y   o re new a b l e   ener gi e s   b a llow i n g   t he ir  i ntr o d u c t i o in t o   t he  dai l y   e ner g ma rket  t hro u g h   m ic rogri d [82 ] Wi th   t he   i m p lem e n t a t io o f   m i c rogri d a   di ffe re nt  d y n a m i c   o Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dri  S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 :    530    54 53 8 the e n erg y  ma r ket sho u l d  be  c onsi d e r ed [8 2 ].   A m ong the sp ecial  c h ar acte r i s t i cs cha n g i n g the d ynam i cs  o f t h ma rket  i micr ogr i d s,   it  is  t ha the   pro x i m i ty  b e t w e e n   d em and  a nd  ge ne rat i o n   c a n   c o n tr ib ute  to  t he  r e duc tio n   of  l o s s,   r esul ting  i n   a impr ove me nt  i re l i a b i l ity  a nd  se c u rit in  s u p p ly  w he i t   i c o n n ecte d   t t h n e tw or k   or w hen a   phys ical  i sla n i s   p resen t e d   [ 42].   C o m p le me n t a r service s   c an  b pr ov i d e d   w ith  p re c i sion,   a g ili ty  and   re mu n e rati on   s in c e   th o p e ra t i o n   ch ang e ma rk et   dyn ami c a n d   all o ws   n ew  a g e nt to   p rov i d t h ese  su pp ort  s e r v i c e s   t t h e   ne tw ork   [8 3].   A d d iti on all y t h a g e n t s   p a r t i c i pa t i n g   i n   t he  e ne rg y   ma rk et  i ncr e a s e   an it  is   p o s si ble   t o   r e duc t h e   ma rket  s u p r e m acy  o the   larg e   ge nera tin g a g ent s  [3 6 ].   A s   f or  t he  i n v e stm e n t   i net w ork  e x pa nsio n,   it  s h o u l d   b bor ne  i n   m i nd  tha t   t he   p o w er  s y s tem   opera tin i n   m icro grid   w o u l d   p o s tp one   l arg e   i nve s t m e n t in   g e n e rat i on  a nd  tra n sm issio n In  e a c m i c r ogr i d   there   m u s t   b e   ce nt r a c o ntr o t h at  a ll ows  i t   t o p e r ate   b o t h   tech n i ca ll y   and  ec on omic a l l y .   W h en  t a l kin g   abo u t   m icr o gri d s,   d i s tr ib u t ed   g ener a tio c a n   b co ns idere d   a a no the r   s ource   o ge nera tio n,   m ov in a w ay   from  subs id y s c he me tha t  in  m a ny  cou n t ries  a re   p art  of the  r at e   of  e nd u s e r s [28] I t   i imp o rta n t   to  n o t e   tha t regar d l e ss  of  i ts  p oss i bi l itie s,   the  defi ni tio n   of  a   m icr o gri d   h as  n o t   bec o me   g e n er a l   a nd  ha b e en  l im i t e d   t re mote  r e g io n s   i w h i c t h e   cu rren t   e l ect ri ci ty   s erv i c e   i n o ac cessi ble  for   year s.  I is  kno wn  t ha t h er a r no   t e c h n i c a l   p r o bl e m f o the  im plem e n ta t i o n   o m i c r ogr ids,  bu t re gula t or y,  le g is la ti ve a n d  ec o n o mic  d i ffi cul t i e s  [8 4 ] .   Tha t  is  w hy c u rre nt  l aw s proh ibi t  the   e c o no mic ac cessi b ili ty o f  re n ew ab l e   e ne rg ge nera tio n de v i ce s   t o  c o n s u m e  i t ,  o r   s t o r e   i t  [ 8 4 ] .  I n   a d d i t i o n ,  t h e r e  a r e  n o   s y s t e m t h u s er  c an   c onn e c t   o r   d i s c o n n e ct   f r o t h mai n   n et wo rk   a cc o r di ng   t o   t h ei i n t e rest s.  H en c e   th e   n e ed   t o   so lve th ese   p r ob lem s   a nd  a d apt leg i s l a tio n to th e   conc e p o f   m ic rogr id.   A ccord in to  q ua li fie d   o p i n i on s,   t he   d e f i ni t i o n   o a   sta nda rd  f or  t he  s peci fic  r e g u l a t i o n   of  t he  i n t e r co n n e c t i on   t the   pub lic   n e t w o r k   o f   d i ffere n t   s o urc es  o gener a ti on  of  r e n ew a b le   e ne r g y   h a bee n   pending for  years [84].  O n  t he ot h er  h and,  a nd re c o g n iz i n g   t h t e c h nica fea s ib i lit y of  m icro gri d s, it   is a  f ac t t h at the y ca be   perfec t e d Th is  w ou ld  i nvo lve   the   i n tr od uc ti on  o f   m od ifica t i o ns   i t h re m a in  a re as:  i n   t he  c urr e n t   s ystem   o f   me ter  bo xes,  p ro tect i ons,  l a nd  a n com m un ica tio ns  [ 3 5 ] in  a c h i ev i ng  t h ba la nce   of  g ener a t i on  an d   con s um pt io a t   t he   l oc al  l ev el,  a nd  in  t he  i nc orp o r a t i o n   o e n e rgy  s our ce t h a t   f a vor  a c cess  to  e lec t ric ity  ma rket  t r a nsac tio ns a n d  fa c i l it ate  the pr ov i s i on o f   c om p l e m e n ta r y   s e r vice [35].   Th mi crog rid  mark e t   i evol vi n g   rap i dl y ,   w i t h   o r d e r ex ec u t ed   th ro ugho ut   t h e   w o r ld   i n   di v e rse   app l ica t i o segm ent s   [ 2 6 ].   M ic rogr ids  are   leav in beh i n d   t he  p i lo t   d e mons tra t i o pr ojec t s   o tech no l o g y repla c e d   b c o mm e r cial  p ro je cts  dri v e n   b sou n d   e co nom ic   a nal y s is  [ 2 6 ].   A   r e c e n t   N a vi ga nt  R e s ear ch  r epor t   has ide n tifie d m o re t ha 4 0 0  micr ogri d   p ro j e c t s i n   o per a t i on or  in deve lop m ent w o rldw i d e   [26]. In t h i stu d y ,   the a n n u a l  g lo bal c a p ac i t y o f  m icrogr i d i s  expec t e d  t o inc r ea s e   from 685  MW i n  2 0 13 t o  4, 0 00 MW  i n 20 20.   N o rth   A m e r ica   w i l l   co n tin ue   t lea d   t he   m i c ro-gr i m a rke t   a nd  t he   A sia   P a cific  re gio n   w il pr oba bly   e m e r ge   in   2 0 2 0   a s   a n o t her   ar ea  of  g r o w t bec a u s of  t he  e n o rm ous  n ee to   s up pl p o w e t o   g r o w i n g   p op ula t i o ns,  uns erve d b y  tr a dit i o n a l  ne t w o r k  i nfra str u c t u r [26].     3.2.   De mand man age me nt   Ec o nomic   g r o w t h   is   a c c o m p a n ie d   b y   t he   i n c rea s i n   e ner gy  de ma n d ,   b u t   it   i s   im p o r t a n t   t o   c o n s i d e r   tha t   t h i i n c r e a s en ta il dep l e t i o of   n a t ural   r eso u rc es  a n d   a e nvir onm en tal   impa ct,  s o   d e m and   ma nage me nt a i m s,  among  ot h er  th i ngs,   to de c ou p l t h is pre mise t hro u g h  e ne rg y sa vin g  a nd  e ffic ie nc y   a c tio ns  [ 6 ],  [79].  D e ma nd  ma na gem e nt   i t h e   pla n nin g   an d   im p l e m e n t a t i on   o d i ffe r e nt   m e a s u re t h at   i nfl u en ce  dem a nd  b e hav i or.  These   m easure s   a r e   a ime d   a red u c i n g   c on sump t i on   t h r ou gh   t h e   p romo t i on   o f   e ffi ci e n cy  and  e n erg y   s a v i n gs,  by   r ed u c i n c o nsum p t i o dur in pe a k   h ours,   ho url y   d isc r imi n a t i o an t h e   resp ons t o   ma rket  p rices  a nd s t ora g e te c h no log i es  e n t eri ng pa r tic i p ate  in  an a cti v e de ma nd m a rke t  [33].   D e ma nd  m a nage me nt   p r o gram are   desig n e t o   e nc o u rage   c o n s u me rs  to  m od ify  the i r   elec t r i c ity   dem a nd  a n d   c ons ump t io n   pa tt e r n,  i or de to  r e s p o nd  to  e c o n o mic   a nd  relia b i lit si gna ls.  Thi s   m a n ag em en t   is  n o t   r ela t ed  t t h c h a n ges  in  d em an der i ve from   t he   nor ma l   oper a t i ons  t h a oc c u in  t he  n e t w o r k s.  I t   seeks  to  h el p s o l v d e m a n d  fluc t ua t i o n s a n d so t hat t h e   ge n e rat i on su p p ly  h as gr eate r  c o m pe t i t i on  [36].   I n   t he  f ut ure,   d e m a nd  m a pla y   a   m ore  d y n am i c   r o l e   i n   e lectr i c i t y   m ar ket s   b a s e d   on  po licie an new   tec h nol og ies  tha t   a l l ow   t he to  i nt er act  w i t the   ne tw ork  o pera tor.   T he  d ec rea s e   i n   d e m a n de rive from   t he   i m p l e me nt a t i o o f   m ana g em en p r ogra m ca le a d   t a   si g n if ic ant  de cre a se  i ma rgina l   c os t s   f or  pow er  gene r at i on [3 6].  A m ong t h ad va nta g es of  ac tive  dem a n d   m a n agem en t a r [1]:     Re du c t i o in  p rice  vo lat ili t y   M a r k et  p o w e r  r e d u c t i on .     Incre a se  i n net w ork  reliab i l ity.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Ele c t ric ity   m a r k e t  st r a te g i es a ppl ied to m i cr o g r i d deve lopm e n (C ar l o s U .   Cassi a n i O r t i z)   53 9   Incre a se  i a v a i la bi li ty  a n d   t ra ns fer   ca paci ty  i tra n sm is sion  netw orks,  w h ic tra n s l a t e s   i n t a n   opt im i z a t i o n   of  t he  exi st ing  i n frastruc t ur e.  I n   o r d e r  f o r   g o o d   d e m a n d  m a n a g e m e n t   t o  e x i s t ,   i t   i s  n e c e s s a r y  t o   h a v e   a dv a n ced   m ea su ri ng   d e v i c es  to ge ther  w ith  a ut oma tio n a n d c ontro so  t ha t ene r g y  m ana g e m ent  ca n   b ecome  ef f i ci e n t   m a n a g e me nt .     3.3.   Micro mar k ets  A   m i cro  m a rket   i the   un i on  o f   l oc a l   g e n er at ors  a n de ma n d o f   co mmu n i t y   t h a t   al lo ws   t o   re sol v the  re s t r i c t i o ns   o t h grid  l o c ally.   In  a d d it i on,  a   m ic ro  m ark e t   c an  b oos t h p u rc hase  a nd  sa le  o e n ergy  i n   the w h ole s a l e   m a rke t  cons i d e r in n e tw ork r e stric tio ns.   The   ma t c hin g   p roce dures  f or  t he se  m ar kets  c oul be c o op er ative cos t -ba s e d or  c om pe t iti ve,   base o n   t h buy -s el o ffe r.  T h e   a d v a n t a g e   o f   co st -b a s ed   p ro cedu r es   i tha t   t he  m icro-m ar ket  ma nager   ( a ggr e g at or)  cou l ea s i l y   d e t e r m i ne   t he  m ini m um   oper a t i n g   c on fi gur ati o n ,   b ut   w it the  d i sa dva n t age   t h a t   i t h ere   ar e   sever a l   ge nera t i n g   o w n ers,   t he  s yste ca be   e a s il ma nip u la te d   i a n y   o f   t he  g e n er ators  de clar e   c o s t s   di ffe re nt from  the r eal  o nes.  O n  t h e  o t h e r  h a n d ,  t h e   a d v a n t a g e   o f   a   c o m p e t i t i v e   s y s t e m  i s   t h a t   e ach   g en era t o r   w o u ld   n ot   n e e d   t o   dec l a r e c o st s a nd  the   p o i n t  of  opera t i o n  w oul d be de t e r m i n e d ba s e d   o n   p u r c h a s e, s al e   a n n e t w o r k   c onne ct i on  po int  offe rs,  if  t he   r e s t r i c tio n s   o t h ne are   c onsi d e r ed.   Th e   d i sa d v an t a ge   o com p eti t i v e   sys t em   i t h a t   there   is a  g ene r ator  w i t grea t   ma rket  s ha re  c on d i t i on i ng  the   p artic ipa t io n o f   t he  re s t   of  t he  par t i c i pa n t s.   I n   s umm a ry,   coo p e r at i o n   sy s t em see m   t be   m or ap pr opr i a te  f or  s y s t e m s  w i t h  s i n g l e   o w n e r s  a n d   com p et i tive  s y stem wou l b e   m or s u itable  for  systems  with  s ev e r al   o wn ers  wi t h   s u ffi ci en t   p a rti c ipa t ion   to   avo i d pre d omi n an pos it ions.   The   s t ruc t ur of  m icr o   m ar k e ts  h a s   t he  a d v a n ta ge  o a llow i ng  t h e   in te gr at i o of  d i f fe rent  o w n ers  w ith  t o t a l   p ri va cy,   unl i k e c e n t ralize d  con tro l   s ys tem s Li kew i se , the  b ene f i t of m icro  m a r kets in  d i stri bu tio sys t e m s  are  [ 59]:     I m plem enta ti o n  of o p t i m al  l o a d fl ow s to  r ed uce   c o sts a nd l o ss es.    S t orage   u n i t can  b o p e r a t e d   o p t i m al ly c ons ider i n eco no m i a nd tec h n i c a l c onstra i n t s.    The y  have   gre a ter   re silie nce ,   b ei n g  able   to e a s ily  a da p t  to u ne x p ec ted  s i t u ati o ns.    The   q u al i t y o f   s u p p l y c a be i ncr ease d  w it h l o ca l   co n t ro ls.  Th e ch a r ac t e rist i c s o f  t h e  mi c ro  mark e t s  are :   The y   s t i m u la t e   c o m pe ti t i o n   a nd   a r e   n ot  d i s c r imina t or y.   T he  s ys t em   c an  p ar t i c i pa t e   i wh ole s al e   ma rket  t hr o ugh   a   v i r t u a l   m arket  agen t.  The  o bj e c t iv es of  b u y ers   a nd se ller s  ar e  stric tly e c o n o m i c .   Th g e n e ral   au ct io t h a t   m us t   b e   s e n t   t o   t h e   w hol e s al e   ma rk et   m ay  i n c l u de   m ar k e re st r i c tio ns   i n   order   t o   e ns ure   fe a s i b le   p o i n t   o ap pe a l Th dem a n d   r es p ons e   c a n   b imple m e n t e i n   t he   m icro   m a r ket  a n d   market  a gents can  s e nd offe rs to  t h e   m i cro  ma rkets.  M i cr o   m a rke t depe n d   on:     The   co n f i g urat io of  l oca l   p o w er   s ystem s The   o b je ct ive   o f   t he  sh a r ehol ders  i nv olv e d .   T h e   f eatu r e s   of par tic ip a t i n g   m a r k ets.    The   fa ct ors to  c on side r for th desi gn o f   t he  m icro  m arkets a re   D e gree   o c o m p eti t i ve nes s large   pa rt i c ipa n t   ca c o n t r o l   the  pr i c o f   e nergy  w i tho u t a k i ng  in to   ac c o unt  t he res t   o f  th e  p a r ti ci pa n t s.    Tr adi ng  h o r i zo n:  t he   d a ily  m ar ket  req u ire s   g r e a t   p r e c i s i on   i f or eca s t s,   o the   o t he ha nd,   r ea l - tim m a r k ets, on  a minu te  s c a le,   a r a   ba lanc i ng  m e c h ani s m.    Tr ansfe r  in t erv a l s : shor t r ans f er  inter va l s   r educ e de v i a t i o n s   from  expe cte d  e nerg y.     C o st o the   stru cture   for   t h p a rtic ipa n ts.    The   ge ne rat i o n   a n d   c oor din a t e c ons um pt io ca be  c a r r i e d   o u t   o ri en t e d   to   a chi e v e   d i f f e re nt  ob jec t i v e s ,   su c h   a s:  T e n s i o n   l eve l   s u p p o rt.  F r equenc c o n t r o l .   P r ovis i o n   o a c t ive  power  r e serve.  C o m p le me n t a r y se rvices.     3.4.   Micr o g r i econ o my   Thi s   s e c t i o n   ad d r e sse so me   o f   t h ec onomi c   i s s u e re la t e t o   m i c ro gri d s.  T h e   e c o no my o r   t he  com m e r cia l   c ase  of  t he  m i c rogr ids,  d e t e r m i ne its  c on fig u r a tion   a nd  ope ra t i on.  T he   i ss ue of  t he  e c o nomic s   of  m icr ogr id c a be  d iv ide d   i nt thre cate gor i e s [85] a.   The   firs c onc er ns  t he  b a s ic   e c o n o my  o o p t i ma l   i n ve st m e nt   a n d   t h ope rati on   o the   tec h n o lo gi es   a v ai la b l for   mic r gri d [8 6].   These   are   pro b lem s   t ha t,  a t   l e a s t   on  t h e   sca l e   o f   t he   d i s tr ib u tio sys t em have   r ece i v e d   i n t e n s e   a c a de mic  scr u t i ny.  A resul t t h e r e   a r e  e s t a b l i s h e d  a n d  r e l i a b l e   t o o l s   to  g ui de  oper a t i ons  a nd  sh ou l d   b e ffe c t ive,  w it some   a da pt a t i o n   t t h s p ec ific it ies  o f   m icrogr ids   [8 5].  I n   o t h e r   w ords,  m u ch  o our   acc umu l a t e d   know le d g e   a b o u t   t h e   o pera tio of  n e t w o r k   s c a l e   sys t em s ca n be  appl ie d to  t he s e  system s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.