I nte rna t io na l J o u rna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   11 ,   No .   1 Feb r u ar y   2021 ,   p p .   201 ~ 216   I SS N:  2 0 8 8 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ec e. v 1 1 i1 . p p 2 0 1 - 216          201       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Si m ula tion o a   micro g rid f o r a no n - inter co nnect ed  zo ne t ha integra tes r enew a ble energies       G er m a n Re i na ,   M a uricio   M a uledo ux ,   O s ca A.   Av ilés   M e c h a tro n ics   E n g in e e rin g   P r o g ra m ,   Un iv e rsid a d   M il it a Nu e v a   G r a n a d a ,   Co l o m b ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Mar   3 ,   2 0 20   R ev i s ed   J u l   3 ,   20 20   A cc ep ted   A u g   5 ,   2 0 20       T h is  p a p e d e v e lo p a   si m u latio n   o f   a   s m a ll   e lec tri c a n e t w o rk   ( M icro g r id )   th a in teg ra tes   re n e w a b le  e n e rg i e s,  th e   m o d e o f   th e   m icro   n e tw o r k   is  m a d e   u p   o f   a   so lar  e n e rg y   so u rc e ,   a   w in d   e n e rg y   so u rc e ,   a n   e n e rg y   sto ra g e   e le m e n t,   a   n o n - re n e w a b le   so u rc e   su c h   a a   d ies e l   g e n e ra to r.   T h e   m o d e o f   th e   m icro g rid   re p re s e n a   n o n - in te rc o n n e c ted   a re a   f ro m   th e   e le c tri c a n e tw o rk   in   C o lo m b ia.  T h e   n o n - i n terc o n n e c ted   a re a so m e ti m e d e p e n d   o n   u n re li a b le   c o n n e c ti o n to   th e   g rid   i n teg ra ti o n   o f   re n e w a b le  e n e rg ies   c o u ld   b e   th e   b e st   o p ti o n   to   g u a ra n tee   e n e rg y   in   t h e se   se c to rs  a n d   a ll o w   g e n e ra ti n g   p ro jec ts  w it h   so c ial  im p a c t.   A   p o ss ib le   so lu ti o n   to   th is  d e f icit  o f   e n e rg y   is  to   su p p lem e n th e   p r o d u c ti o n   o f   e n e rg y   w it h   re n e wa b le  e n e rg y   p lan ts  f ro m   re so u rc e a s   su n   o w in d .   T h e   sim u late d   m o d e a ll o w e d   to   stu d y   th e   e ffe c ts   o f   th e   n e tw o rk   in   islan d   m o d e   a n d   in   i n terc o n n e c ted   m o d e ,   sh o w in g   th e   im b a lan c e th a c a n   b e   o b tain e d   b y   in teg ra ti n g   re n e w a b le  e n e rg ies   a n d   sto ra g e   s y ste m s.  It  is   v e ri f ied   th a w it h   a n   in c lu sio n   o f   m o re   th a n   3 0 %   o f   p o w e in   re n e w a b le  e n e rg ies   th e re   is  th e   p o ss ib i li ty   o f   h a v in g   lo a d   i m b a lan c e s,  w h ich   a ff e c th e   f re q u e n c y   a n d   c a u se   in sta b il it y   in   th e   n e tw o rk .   It  a lso   v e rif ies   h o w   a   c o n tro l   sy s tem   c a n   re g u late   th e   lo a d   b a lan c e   b u t   m u st  in tera c w it h   th e   o th e e n e rg y   so u rc e s.     K ey w o r d s :   E n er g y   No n - i n ter co n n ec ted     R e ne w a bl e   S m ar g r id   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Oscar   A .   Av ilé s ,     Me ch atr o n ic s   E n g in ee r i n g ,     Un i v er s id ad   Militar   Nu e v Gr an ad a,   C r   1 1   No   1 0 1   -   8 0 ,   B o g o tá,   C o lo m b ia.   E m ail: o s ca r . av iles @ u n i m il ita r . ed u . co       1.   I NT RO D UCT I O N     T h is   d o cu m e n d e v elo p s   m o d el  f o r   s i m u la te  m icr o g r id   th at  r ep r ese n n o n - i n ter co n n ec ted   ar ea   f r o m   t h elec tr ical  n et w o r k   i n   C o lo m b ia.   I w as  m ad to   ex p lo r th ef f ec t s   th at  r en e w ab le  en er g ie s   h a v o n   th elec tr ical  n e t w o r k   as  p o w er   s u p p l y   w it h   r esid en tial  lo ad s .   I ex p lo r es  th b eh av io r   o f   th i s   en er g ies  a n d   v er if ied   i f   t h co n tr o s y s te m s   ca n   m ai n tai n   th b ala n ce   o f   lo ad .   T h s i m u latio n   is   d o n in   t w o   d i f f er en t   m o d e s   as i n ter co n n ec te d   o r   n o n - in ter co n n ec ted   elec tr ical  n et w o r k .   C o lo m b ia  h as  g o o d   p o ten ti al  to   p r o d u ce   elec tr icity   w i th   r en e w ab le  en er g ies,  it  d o es  n o h av e   s ea s o n s   an d   also   t h i s   co u n tr y   h a s   lo ca tio n   w i th   h i g h   an n u al  a v er ag e s   o f   w i n d   s p e ed s   an d   ir r ad ian ce   f r o m   t h s u n .   Ho w e v er ,   it  h as  d i f f icu lties   in teg r ati n g   r e m o te  r eg io n s   in to   t h n atio n al  elec tr ici t y   g r id .     I n o n - i n ter co n n ec ted   zo n e s   la ck   t h p o s s ib ilit y   o f   e n er g y   2 4   h o u r s   d a y .   p o s s ib le  s o l u tio n   to   t h i s   e n er g y   d ef icit  i s   to   s u p p le m e n th e   p r o d u ctio n   o f   e n er g y   w it h   r en e w ab le  e n er g y   p la n ts   f r o m   r eso u r ce s   a s   s u n     o r   w in d .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   1 ,   Feb r u ar y   2 0 2 1   :   2 0 1   -   21 6   202   2.   WH I S IM P O RT ANT  T H I S SI M UL AT I O N   2 . 1 .       N o n -   I nte rc o nn ec t ed  Z o ne  in Co lo m bia   T h g o v er n m en d e f i n th ter m   n o n - in ter co n n ec ted   zo n es  ( Z NI )   in   C o lo m b ia  as  f o llo w i n g :     Fo r   all  p u r p o s es  r elate d   to   t h p r o v is io n   o f   t h p u b lic  el ec tr ic  p o w er   s er v ice,   Z NI   i s   u n d er s to o d   to   b m u n icip ali ties ,   to w n s h ip s ,   to w n s   an d   h a m let s   n o in t er co n n ec ted   to   th n atio n al   elec tr ic  s y s te m     ( SIN - s i s te m in ter co n ec tad o   n ac io n al ) "   [ 1 ] .   I Z NI   ca n   b d ef in ed   as  m icr o g r id   w it h   n o n - r e n e w ab le   g en er atio n   s o u r ce s   t h at  ca n   b e   i m p r o v ed   w it h   th i n cl u s io n   o f   r en e w ab le  en er g ie s   ( u n co n v en t io n al)   an d   tak e   ad v an ta g o f   e v er y t h i n g   t h at   is   d ev elo p ed   f o r   s m ar g r id s   an d   ap p l y   th tec h n o lo g y   i n   is la n d   m o d to   o p tim ize  th f u el  f r o m   d iese p lan ts   th a is   co m m o n l y   u s ed   as  an   en er g y   s o u r ce   o f   en er g y   i n   th e s zo n es.   T h m ai n   c h ar ac ter is tic s   o f   t h n o n - i n ter co n n ec ted   zo n e s   in   C o lo m b ia  ar e:  ar ea s   w i th   u n m et  b asic  n ee d s     7 7 %,  ar s ca tter ed   ar ea s   ( L o w   P o p u latio n   De n s i t y ) ,   w i t h   lo w   a v er a g co n s u m p tio n   lev el.   T h e y   h a v e   lo w   p a y m en ca p ac it y   an d   a   v er y   lo w   le v el  o f   co llectio n .   I h a s   h ig h   co s t s   o f   p r o v id in g   e lectr icit y   s er v ice .   Hig h   lev el  o f   lo s s e s .   L o w   le v el  o f   m icr o   m ea s u r e m e n t.  T h is   m a k es  t h e m   p er f ec s ce n ar io   f o r   th ef f icie n t   u s o f   a v ailab le  n a tu r al  r eso u r ce s   an d   th u s o f   r e n e w ab le  en er g ie s .   T h n o n - i n ter co n n ec ted   ar ea s   s o m eti m es  d ep en d   o n   u n r eli ab le  co n n ec tio n s   to   th g r id   s u c h   a s     th P u er to   C ar r o   i n   t h Vich ad zo n t h at  d ep en d s   o f   v er y   w ea k   m ed iu m   v o lt ag cir c u it  f r o m   Ven ez u e la.   T h is   p r o b le m   is   v er y   i m p o r tan f o r   th e   d ev el o p m e n o f   p ilo test s   w h er th ap p licatio n   o f   r en e w ab le  en er g ies   is   th b e s o p tio n   to   g u ar an tee  e n er g y   in   t h ese  s ec to r s   a n d   allo w   g en er at in g   p r o j ec ts   w it h   s o cial  i m p ac r ig h n o w .   Ac c o r d in g   to   th I n s tit u te  o f   P lan n i n g   an d   P r o m o tio n   o f   E n e r g y   So l u tio n s   f o r     No n - I n ter co n n ec ted   Z o n e s   I P SE,   th n o n - i n ter co n n ec ted   ar ea s   in   C o lo m b ia  ar i n   3 2   Dep ar tm en t s .     W h er th er is   cu r r en t l y   co v e r ag o v er   1 7   d ep ar t m e n ts ,   w h i ch   i s   eq u iv ale n t   to   5 2 o f   t h e   n atio n al  ter r ito r y   is   in c lu d ed   9 0   Mu n ic ip alitie s ,   2 0   Sp ec ial  B io d iv er s it y   a n d   B o r d er   T e r r ito r ies,  1 , 4 4 8   lo ca liti es  Z NI ,     3 9   Mu n icip al  Hea d q u ar ter s : 5   d ep ar tm e n tal  ca p itals   [ 1 ] .     2 . 2 .       Why   a   no n - inte rc o nn ec t ed  zo ne  is   a   t y pe  o f   m icro g rid ?   A   m icr o g r id   is   s ec t io n   o f   a n   elec tr ical  n e t w o r k   th a ca n   b co n n ec ted   to   m a in   n et w o r k   a n d   o p er ate  au to n o m o u s l y ,   f ee d in g   its   o w n   lo ad s   f r o m   its   o wn   s o u r ce s   o f   e n er g y   f o r   s o m p er io d s   o f   ti m e.   W h en   a   m icr o g r id   is   o p er atin g   au to n o m o u s l y   w it h o u co n n ec t io n   to   th e   m ain   n et w o r k ,   it   is   s aid   to   b e   o p er atin g   in   i s la n d   m o d ( " is lan d ed " ) .   T h m icr o g r id   is   co n tr o lled   b y   r ea l - ti m m o n it o r in g   s y s te m   t h a t   co n ce n tr ates  o n   r eg u lati n g   th e   v o ltag a n d   f r eq u e n c y ,   t h i s   is   ac h iev ed   b y   co n tr o llin g   t h d if f er en s o u r ce s   o f   e n er g y   an d   al w a y s   s ee k i n g   to   b alan ce   th lo ad   an d   en er g y   g en er ated ,   as  w ell  a s   th e n er g y   i n j ec ted   f r o m     th m ai n   n et w o r k .   T h is   co n tr o ller   s h o u ld   g e n er all y   co n s id er   th lo ad   p r o f iles ,   d ef in an   o p er atin g   co s f o r   ea ch   o f   th s o u r ce s ,   esti m ate  th a m o u n o f   s o lar   en er g y   an d   w in d   en er g y .   A ll  t h is   ap p licatio n   o n l y   ca n   b e   p o s s ib le  I f   th e   d i f f er e n r eso u r ce s   o r   m u lti   ag e n t s   i n   t h e   n et w o r k   s e n d   a n d   r ec ei v i n f o r m atio n   to   al l     th o th er s .   T h in ter o p er ab ilit y   is   b ein g   u s e f u l to   m ai n tai n   t h b alan ce   o f   lo ad   in   t h e lectr ical  n et w o r k .     A   m icr o g r id   ca n   d ec id to   is o late  its el f   f r o m   t h m ai n   n e t w o r k   ( g r id )   w h e n   th er ar f au lts   i n     th m ain   n et w o r k   o r   w h e n   th e   q u alit y   o f   t h en er g y   is   v er y   p o o r ,   w it h   t h is   s tr ateg y   it  is   s o u g h t h at  t h u s er s   ca n   h a v b etter   r eliab ilit y   an d   q u alit y   i n   t h en er g y   t h at  is   ass o ciate d   to   th lo ad s   o f   th m icr o g r id .     T h is   ca p ac it y   is   al s o   p ar o f   th s k ill s   th at  al lo w   to   t h is   t y p o f   n et w o r k s ,   to   in te g r ate  s o u r ce s   w it h   r en e w ab le  en er g y ,   to   tak elec tr ical  p o w er   f r o m   th m ai n   n et w o r k   ( g r id )   w h ile  t h er is   n o   ca p ac it y   to   b s elf - s u f f icie n t.  Mic r o g r id   g e n er all y   h a v b ac k u p   s o u r c es  s u c h   as   d iesel  g e n er ato r s ,   g as   t u r b in es.     T h eir   lo ca tio n   is   in   r e m o te   p lace s   w h er t h lo ad s   m u s t   b f ed   w i th   g r ea ter   r eliab il it y   t h an   t h co n f id e n ce   th at  t h n et w o r k   ca n   p r o v id e.   I t g e n er all y   ap p lies   to   h o s p ital s ,   m ilit ar y   i n s talla tio n s   an d   s o m m a n u f ac t u r in g   p r o ce s s es [ 2 ] .       Mic r o g r id   ar co n s ta n tl y   in   r esear ch   an d   d ev elo p m e n a n d   th er ar s ev er al  p ilo ts   th a ar b ein g   d ev elo p ed   [3 - 6 ] ,   leav in g   a n   o p er atin g   co s o f   ar o u n d   5   US p er   W att  o f   ca p ac it y .   T h es m icr o   n et w o r k s   an d   r esear ch   p r o j ec ts   ar f o cu s ed   o n   h i g h   r eliab ilit y   f o r   th lo ad s   th e y   h a n d le,   s u ch   a s   h o s p itals   o r   m i litar y   b ases ,   b u d u to   t h eir   h i g h   co s th e y   h av n o b ee n   ta k en   to   o th er   u s er s .   T h s i m u latio n   m o d el  i s   d esi g n ed   to   r ep r esen th elec tr ic  g r id   o f   th n o n - i n ter co n n ec te d   ar ea   o f   P u er to   C ar r o   in   C o lo m b ia  as   Mic r o g r id   th at  in te g r ate  r en e w ab le  en er g ies  tr y in g   to   ex p lo r th ef f ec t s   an d   u n d er s to o d   th p r o b lem s   to   i m p r o v th p er f o r m an ce   o f   th is   n et w o r k s .       3.   CH AL L E N G E S IN  T H E   I N T E G RA T I O O F   R E NE W AB L E   E NE R G I E S   T h m ain   ef f ec o f   t h i n cl u s i o n   o f   r e n e w ab le  en er g ies  in   th n et w o r k   is   t h at  t h e y   ar b asi ca ll y   m o r e   p r o n to   in s tab ilit y   o r   v ar iati o n s   i n   th eir   q u alit y   p ar a m eter s ,   it  m icr o g r id   n ee d   to   r ea ct  q u ick l y   w i th   co n tr o ac tio n s   o n   t h eir   o w n   m a n eu v er in g   eq u ip m en an d   ev e n t u all y   in v o l v all  th o s th at  ar in ter co n n ec ted .     T h f ir s ch alle n g o f   th elec tr ic  n et w o r k s   t h at  i n teg r ate  r e n e w ab le  en er g ies,  is   to   r eg u la te  th p o w er   th at  i s   d eliv er ed   to   th e n d   u s er   at  t h m o m e n ts   w h e n   t h er i s   n o   av ailab ilit y   o f   alter n ati v s o u r ce s   ( f o r   ex a m p le :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S imu la tio n   o a   micro g r id   fo r   a   n o n - in terco n n ec te d   z o n th a t in teg r a tes r en ewa b le  en erg ies ( Ge r ma n   R ein a )   203   in   t h ab s en ce   o f   s u n lig h o r   ab s en ce   o f   w i n d ) .   T h is   m ea n s   t h at  t h p lan n i n g   o f   t h e   r eq u ir ed   en er g y   m u s t   co n s id er   t h s ea s o n s   o f   t h y ea r ,   an d   p r o b ab ilis tic  s t u d ies  o f   th e   w i n d   p r o j ec tio n s   th at  ar av ai lab le  o r     th s o lar   r ad iatio n   th a t is   ex p e cted   at  ce r tain   p o i n t So m r en e w ab le  en er g ies   d ep en d   o n   n atu r al   p h e n o m e n a,   th a v ailab le  en er g y   is   co n d iti o n ed   to   th a v ailab le  r eso u r ce   at  g i v e n   m o m e n [7 - 11 ] .   An   elec tr ical  n et w o r k   b ased   o n l y   o n   r en e w ab le  e n er g ies  s u c h   as  w i n d   en er g y ,   s o la r   r ad iatio n   w ill  h av p r o b le m s   to   f ee d   th lo ad   in   co n s tan m a n n er   as sh o w n   i n   Fig u r 1 ,   p r o d u ctio n   an d   co n s u m p tio n   v ar ie s   o v er   ti m e .     E le m en ts   th a allo w   t h r eg u lati n g   o f   en er g y   d eliv er ed   to   th en d   u s er   m u s b in t eg r ated   in     th m icr o g r id ,   b ec au s i n   ca s o f   ab s en ce   o f   s o lar   r ad iatio n   [ 12 ]   o r   w i n d   [ 13 ]   th ese  s y s t e m s   ar u n u s ab le  to   g en er ate  en er g y   a n d   th en er g y   r ec ei v ed   b y   t h en d   u s er   w il b ze r o   [ 14 ] .   T h v ar iab ilit y   o f   th n et w o r k   an d   th f ast  r ea cti n g   t h at  n o w   is   r eq u ir ed   f o r   m ai n tai n   t h b ala n ce s   b et w ee n   t h lo ad   an d   t h r en e w ab le  en er g y   s o u r ce s   is   t h p r in cip al  p r o b lem   to   b s i m u lated .   I n   s o m r e m o te  p lace s   th er ar m icr o g r i d   co m p o s ed   o n l y   o f   r en e w ab le  en er g y   th at   m u s p r o v id e   en er g y   to   t h u s er   2 4   h o u r s   d a y ,   t h ese  m u s n ec es s ar il y   h a v d ev ice s   th at  allo w   to   t h en er g y   g e n er ated   to   b s to r ed   o r   b s u p p lem en ted   w ith   o t h er   s o u r ce s   o f   g en er atio n   [ 15 ]   f o r   its   p r o p er   f u n ctio n in g .           F i gu r e   1.     T y pi c al   e ne r g p r od uc t i on   a nd   c o ns u m pt i on   i n   a   D a ( 2 4 H )       T h s o lu tio n   f o r   in te g r atin g   r en e w ab le  en er g ies  a n d   r eg u la tin g   f l u ct u atio n s   is   ca l led   s m ar g r id s .   T h is   is   t y p e   o f   n et w o r k   t h at  ca n   co o r d in ate  th a v ail ab le  en er g y   s o u r ce s   an d   r est o r th s tab ilit y   i n   th n et w o r k .   S m ar t   g r id   w i l h elp   to   i n cr ea s th e   lev e l   o f   p en etr atio n   o f   r en e w ab l en er g ie s ,   I R E N ( I n ter n atio n a R e n e w ab le  E n e r g y   Ag e n c y )   [ 16 ]   de clar   th at  w i th   le v el s   o f   p en etr atio n   h ig h er   t h an   3 0 %,   th is   i n f o r m atio n   ex c h a n g tec h n o lo g y   i s   ess e n tial  f o r   th p r o p er   f u n ctio n in g   o f   elec tr ical  g r id s .     3 . 1 .     Sm a rt   g rid a s   s o lutio n   T h m ai n   ch ar ac ter is t ic  o f   s m ar g r id   is   to   u s tech n o lo g y   to   ac q u ir in f o r m atio n   i n s ta n tan eo u s l y   to   ac h iev t h b alan ce   b et w e en   g e n er atio n   a n d   d e m a n d ,   in   th is   w a y   it  h elp s   to   m ak d ec is io n s   b ased   o n     th i n f o r m atio n   r ec ei v ed ,   an d   k ee p s   t h s y s te m   o p er at in g   w i th   t h e   h i g h est   ef f ic ien c y .   T h tech n o lo g y   ca n   b e   ap p lied   in   g e n er ato r s   a n d   co n s u m er s .   T h d esire d   p er f o r m a n ce   o f   s m ar g r id   ar e:  T h g en er atio n   o f   e n er g y   is   alr ea d y   d is tr ib u ted   an d   co n s u m er s   ca n   co n tr ib u te  en er g y   to   t h n et w o r k t h f lo w   o f   en er g y   is   i n   t w o   d ir ec tio n s   f r o m   g en er ato r s   to   co n s u m er s ,   an d   co n s u m er s   t o   g en er ato r s C o n s u m p tio n   c o n tr o is   b ased   o n     r ea l - ti m a n d   h is to r ical   d ata;  h o w ev er ,   t h e   n et w o r k   ca n   h a v r ap id   v ar iatio n s   i n   p o w er   f lo w ;   I m u s t   m ain tain   th s tab ilit y   o f   t h n et w o r k ,   e v e n   w h en   t h a v ailab le  s o u r c es  ar v ar iab le  an d   d ep en d   o n   n at u r al  ele m e n ts ;   Dep en d in g   o n   t h r esp o n s t i m es  r eq u ir ed ,   en er g y   m u s b s to r ed   in   s o m f o r m T h g en er ated   v o lta g e ,   f r eq u en c y   a n d   to p o lo g y   o f   th e   n et w o r k   ar m o n ito r ed .   T h is   s u p er v is io n   is   s e m i - au t o m a tic  o r   f u ll y   a u to m a tic  an d   s h o u ld   h av m o r ad v an ce d   co n tr o l.    E v en   au to m atic   to p o lo g y   c h a n g e s   ar al lo w ed ;   T h co n s u m er   i s   a n   ac ti v e n tit y   a n d   ca n   g en er ate   en er g y   f o r   th elec tr icit y   n e t w o r k .   T h eq u ip m e n t h at  in teg r ate  s m a r g r id   m u s b h as 1 )   th ab ilit y   to   co m m u n icat e   b et w ee n   t h d if f er en co m p o n en ts   a n d   ag e n t s 2 )   d ata  m a n a g e m e n in   r ea ti m e;  3 )   C o llec tio n   o f   i n f o r m atio n   f o r   tak i n g   co n tr o l a ctio n s ; 4 )   E x ec u t io n   o f   co n tr o l a ctio n s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   1 ,   Feb r u ar y   2 0 2 1   :   2 0 1   -   21 6   204   4.   T H E   M O DE L   O F   T H E   M I CRO G R I D   4 . 1 .       E lect rica c o nn ec t io n lik a   no n - inte rc o nn ec t ed  zo n e   T he   s i m ul at i on   m o de i s   de s i gn e t r e pr e s e nt   t he   el e ct r i gr i d   of   t he   no n - i nt e r c o nn e ct e d   a r e a   of   P ue r t C a r r e ño   i C ol o m bi a .   T he   F i gu r 2   [ 1 7 ,   1 8 ]   s h o w s   t he   s i n gl li ne   di a gr a m ,   t h i s   el e ct r i c al   gr i ha s   t he   f ol l o w i n c ha r a c t e r i s ti c s T he   m i c r o gr i ha s   c o nn e c t i on   f r o m   a e l ec t r i c al   n et w or at   34 . k V ,   t h i s   e ne r gy   i s   s e nt   t o   di s t r i bu t i o n   s u bs t at i on   at   1 3. k V   ( G r i C o n ne c ti o n) ,   t he   D i e s el   po w e r   pl a nt s   i 48 0 V   a r c on ne c t e t t he   gr i t hr o ug s t e p - u t r a ns f or m e r   t t he   13 . 2 k V   m e di u m   v ol t a ge   b us ba r ,     t he   l oa ds   a r c on ne c t e d   b po l e - m ou nt e r e du c e r   t r a ns f or m e r   t ha r e du c e s   t he   vo l ta ge   f r o m   1 3. 2   k V   t o   20 8/ 1 2 V   t be   us e b t he   r e s i de nt i al   l oa d.           Fig u r 2 .   P u er to   C ar r o   g r id ,   s in g le  li n d iag r a m       F o r   t he   el e ct r i ca ne t w or k,   t he   s i m ul a ti o e m ul at e s   t he   c o nn e c t i on   of   t he   p o w e r   s ys t e m   o f   P ue r t C a r r e ñ o,   w he r e   t he   l oa ds   a r a p pr ox i m a t el M V A ,   t he   ne t w or a r r i ve s   f r o m   V e ne z ue l a   t hr o ug a   m e di u m   v ol t a ge   li ne .   T he   ge ne r a t or s   a r c on ne c t e t t he   ne t w or t h r o ug a e le va t or   tr a ns f or m e r .   T he   n o m i na r at e s   a nd   c a pa c it i e s   a r pr o po s a l s   i t he   m od e s h o w e i t he   T a bl 1.     I t he   up pe r   pa r t   of   t he   t a bl t he   s o ur c e   i s   i n di c at e d.   T h f i r s t   r o w   i s   t he   n o m i na p ha s e - p ha s e   v ol t a ge   t ha t   w il be   us e f o r   t he   el e c t r i c al   c o n ne c ti on ,   i t he   l o w e r   pa r t   i s   s h o w   t he   no m i na p o w e r   of   e a c h   s o ur c e   or   l oa d.       T a bl e   1.   Vo ltag e s   an d   P o w er s   o f   th s o u r ce s   th at  m a k u p   t h m icr o   n et w o r k .     Di ese l   g en e rat o r   W i n d   fa rm   P h o t o v o l t a i P a rk   S t o rag e   L o ad   Nomi n al  Vol t ag e   [V n ]   4 8 0   V   1 3 . 8 k   V   1 3 . 8   k V   2 0 8 / 1 2 0   V AC   2 0 8 / 1 2 0   V AC   Nomi n al  P o wer   [S n ]   1 0   M V A   2   M V A   2   M V A   4 0 0 k VA   5 M VA   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S imu la tio n   o a   micro g r id   fo r   a   n o n - in terco n n ec te d   z o n th a t in teg r a tes r en ewa b le  en erg ies ( Ge r ma n   R ein a )   205   T he   s iz of   t he   l oa i s   de f i ne   by   t he   r e p or f r o m   I P S E   i n   t he   m o nt hl t e le m e t r r e po r t     of     t he   no n - i nt e r c o nn e c t e a r ea   of  P ue r t C a r r e ñ o   2 0 14   [ 17 ,   1 8 ] .   T he   po w e r   of   t he   D ie s el   ge ne r a t or   i s     t he   s u m   of   t he   pl a nt s   t ha t h is   ne t w o r a l r e a dy   ha s .   T he   el e va ti n t r a ns f or m e r s   a r i n s t al l e t i nc l u de   t he   r e ne w a bl e   s ou r c e s   a t y pi c al   di s t r i b ut i o vo l t a ge   us e i C ol o m bi a   a s s u m i ng   t ha t   t he a r f a r   f r o m   t he   c o ns u m pt i o n   c e nt e r s ,   a s   w e ll   a s   i m pl e m e nt s   t he   t yp i ca r e d uc i ng   t r a ns f or m e r s   t ha e xi s i n     t he   di s t r i bu t i on   ne t w or ks   c l o s e   t t he   l oa d.   T he   m i c r o gr i d   ha s   t he   c a pa ci t t c o nn e c t   t t he   ne t w or k.     T he   el e ct r i ca c o nn e c t i o c o ns i s t s   of   t hr e e   no de s   ( B U S _ 1,   B U S _ 2,   B U S _ 3)   s h o w i n   F i g ur e   3,   t he   f i r s t   i s   t he   di e s e ge ne r at i on   n o de   at   4 8 V   A C ,   t hi s   p oi nt   ha s   a   s m a ll   l o a t ha t   r e pr e s e nt s     t he   a u xi l i a r y   s e r vi c e s   of  t he   m ac hi ne   a nd   f r o m   w he r t he   pa r a m e t e r s   f or  f r e q ue nc y   r e gu l a ti o w i ll   be   ta ke n.   T he   di s t r i bu t i on   s u bs t at i o i s   r e pr e s e nt e a s   t he   B U S _2 ,   w he r e   t he   di e s e ge ne r at or   i s   c on ne c t e d   t hr o ug t he   2 M V A   Y Y el e va t or   t r a ns f or m e r .   I t h i s   b us ba r   t he   s ou r c e s   of   t h el e ct r i ne t w or k,   t he   w i nd   f a r m   pl a nt   a n t he   ph ot o v ol t ai c   f a r m   a r e   c o n ne ct e d.   T he   b us ba r   at   13 . k V   a nd   ha s   a   r e f e r e nc e   t o   gr ou n t hr o ug Z I G - Z A G   t r a ns f o r m e r   of   10   M V A ,   t hi s   i s   i ns t al le i c a s t he   d i e s el   s o ur c e   w a s   is ol a te a nd   t he   s ys t e m   i s   f l oa ti n g.  T hi s   bu s   f e e ds  t he   l oa n od e   t hr o ug r e du c i n t r a ns f o r m e r   f r o m   13 . k V   t 20 8 V   w it c a pa ci t of   2 M V A   Y Y g.   T h B U S _ r e pr e s e nt s   t he   l i ne s   of  di s t r i b ut i o up   t o   t he   l oa ds .   T he   l oa ds   a r e   c o nn e c t e t 20 8/ 1 2 V A C   a s   w e l a s   t he   40 0 - k V A   di s t r i bu t e s t or a g e   s ys t e m   [ 19 ].   A i m p or t a nt   po i nt   i t hi s   de s i g i s   t h a i t o ok   i nt o   c o ns i de r a ti o t he   hi gh   c os of   l a r ge   di s t r i bu t e s t or a ge   s ys t e m s ,   w hi c a t hi s   t i m r e d u c e s   t he   s t or a ge   c a pa ci t y   o f   t hi s   t ec h n ol og y,     s i nc e   t he w il no be   i m pl e m e nt e d   i t he   c ur r e nt   s ol ut i o ns   un t il   t he i r   pr i c i s   m or e   a f f or da bl e ,     t h i s   w ou l gi ve   a a pp r o xi m a ti o t t he   r e al   e n vi r o n m e nt   t ha t   m a be   i t he   ne a r   f ut ur e   I or de r   t o   s i m ul a te   t he   e f f e c of  r e ne w a bl e ne r gi e s   l e ve of  pe ne tr a ti on   of   r e ne w a bl e ne r g y   s o ur c e s   e xc e e di n g   30 %   w a s   pr o p os e d,   t hi s   i s   r e pr e s e nt e a s   f ol l o w s ,   M V A   of   t he   w i nd   f a r m   pl us  2   M V A   i n   t he   s ol a r   pl a nt   f or  t ot a of  4   M V A ,   w hi c h   i s   e qu i va l e nt   t o   a pp r ox i m a t el y   4 0 % t he   no n - r e n e w a bl ge ne r a ti on   s o ur c i s   1 0   M V A T he   s t or a ge   c a pa ci t y   i s   4 00   k V A   ( E ne r g S t or a ge   4% )   a n d   f i na l l y   t he   c o ns u m pt i on   of   t he   l oa i s   M V A .     4 . 2 .     Si m ula t io n c o ns idera t io ns   F o r   t he   s i m ul at i o n   of   t hi s   m i c r og r i d,  t he   Ma t la pr o gr a m   w a s   us e d,  e s pe c i al l t he   S i m ul i n k   t oo l   a nd   i t s   S i m s c a pe ™  P o w e r   S ys t e m s   t o ol   bl oc k.   T he   el e ct r i c al   ne t w or w a s   m o de l e d   on   t he   e xa m pl e s   o f   t h i s   l i br a r a nd   t he   t oo bl oc ks  t ha t hi s   pr o gr a m   of f e r s .   T he   s i m ul at i on s   a r d on e   w i t h   p ha s o r s   f or   be tt e r   ti m e s   of  s i m ul at i o n   a n d   be c a us t hi s   r e pr e s e nt a ti on   f a ci li t at e s   t he   i m pl e m e nt at i o n   a nd   c al c ul at i o n   of     t he   t hr e e - ph a s e   p o w e r   s ys t e m s .   T he   ne t w or of   t he   pr oj e ct   w a s   a da pt e a n d   pr e s e nt e i F i gu r e   3,     t he   el e ct r i m o de of  t he   ne t w or w a s   pr o po s e a n i nt e r c on ne c t e t r u a   l oa f l o w ,   t hi s   al l o w s   t s i m ul a te   di f f e r e nt   s ce na r i os ,   it   w a s   de c i de t us e   ti m e   r a ge   of   24   h ou r s   w he r e   t he   l oa f l o w   i s   r u o n   t hr e no de s   B us _1   D i e s e l   pl a nt ,   B us   2   r e ne w a bl s ou r c e s   a n B us   3   l oa a n d   s t or a ge   s ys t e m s .     T he   m o de l   of   t he   Ma tl a e x a m pl l i br a r w i t s i m ul at i on   f or   2 h o ur s ,   w a s   a da pt e d   t c or r e s p o n t o     t he   ne t w or de s i g ne f or   t hi s   s pe c i f i c   m i c r o gr i d.   T he   s i m ul at i on   of  t he   e xc h a ng e   of  i nf or m a t i on   i s   be t w e e n   t he   s t or a ge   s ys t e m   a n d   t he   di e s e l   pl a nt ,   s i nc t he   gr i ne t w o r i s   m o de le a s   a i nf i ni t s o ur c e   a nd   o ve r   w hi c t he r e   i s   no   c o nt r ol .     W i nd   p o w e r   pl a nt s   a n s ol a r   e ne r g be ha ve   a s   i n de pe nd e nt   s ys t e m s   or   di s t ur ba nc e s   w he r it   i s   no t   po s s i bl t a nt i c i pa t e   t he   e ne r gy   t he w il l   pr o d uc e .   T he   c o nt r ol   s t r at e gy   c on s i s t s   of   ke e pi n g     t he   f r e q ue nc a n v ol t a ge   o B U S _ a s   c l os e   a s   60   H z   a nd   a 2 08   V A C .   T he   s i m ul at or   d oe s   n ot   al l o w   t o   us a O S I   e xc ha n ge   m o de ba s e on   t he   I E C   61 8 5 s t a nd a r [ 20 ,   21 ] ,   t o   r e pl a ce  t hi s   c o nc e pt   i   t he   s i m ul at i o n   it   i s   a s s u m e d   t ha t he   i nf or m a t i on   ha s   no   de l a ys  a nd   t ha it   i s   e xc ha n g e d   di r e ct l y,  t ha i s ,   t he r i s   a n   i de a pr oc e s s   b us   f or   t he   r e c e pt i o n   a n s e nt   i nf or m a ti o t o   e a c h   c o nt r ol l e r .     T he   i nf or m a t i on   w a s   e xc ha ng e us i ng   gl o ba l   ta gs ,   t he s e   c a be   vi s ua li z e by   ot he r   c o m p o ne nt s   D ue   t s ta bi li t pr o bl e m s   i t he   l oa f l o w   ge ne r a t e w he e xe c ut i n t he   s w i t c m a ne u ve r s   ( T r a ns i e nt   t ha oc c ur   i t h op e ni n or   c l os i ng   m a ne uv e r s   -   T R V ) ,   t he r e   w e r e   s o m e   di f f i c ul t i e s ,     w hi c c a us e t ha t he   pr og r a m   di n ot   f i n t he   s ol ut i o w he s i m ul at i ng   t he   l oa f l o w .   A s   s ol ut i on   t o   t h i s   pr o bl e m ,   t he   m a ne u ve r s   w e r e   di s a bl e d,   a nd   t he   s w i tc he s   w e r e   r e m o ve f r o m   t he   ge ne r a t i on   s o ur c e s .   O nl t he   s w it c h   a s s oc i at e w i t h   t he   i de a s ou r c e   ( G r i d )   is  i m pl e m e nt e d,  w hi c w il be   c o nt r ol l e t o   m a ke   t he   di s c o nn e c t i on   i t h e   ca s e   of   i s la n m od e   T he   s i m ul at i on   m o de l s   a r e:   a.   M o de   I s l a nd W he t he   s w i tc a s s oc i at e w it t he   ne t w or i s   o pe ne a nd   t he   s ys te m   i s   w or ki n g   al o ne   t hr o u gh   t he   ge ne r a t or   a nd   r e ne w a bl e   s o ur c e s .   b.   C o ge ne r a t i on :   T he   ne t w or is   c on ne c t e d,   a nd   t he   c on t r o ll e r   i s   m od e l e t m i ni m i ze   t he   us e   of   f ue l   bu t   m a i nt ai ni n s t a bi li t y i t he   f r e q ue nc y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   1 ,   Feb r u ar y   2 0 2 1   :   2 0 1   -   21 6   206   T he   l oa i s   of   r e s i de nt i al   t y p a nd   t w di f f e r e nt   w a ys   of   s i m ul a ti ng   it   w e r e   i m pl e m e nt e d,  o ne   a s   c on s t a nt   s ys t e m   a n t he   o t he r   w it va r i a bl l oa pr of il e   du r i n da yl i g ht   h o ur s .   P r of il e s   w e r e   al s o   ge ne r a t e f or  t he   w i n d   a n d   f or   t he   s u nl i g ht   t ha f e e d   t he   r e ne w a bl e ne r gi e s ,   t a ki n g   a s   ba s t he   l oc a l   i nf or m a t i on   of   t he   i ns t al l at i on   t hr ou g t he   hi s t or i c al   da t of   t he   I D E A M   a nd   i t s   vi r t ua l   at l a s   [ 2 2 23 ] .           Fig u r 3 .   Mic r o g r i d   s i m u latio n   d iag r a m       4 . 3 .     M o dels   f o s i m u la t io n   T he   c ho i c of   ge ne r a ti on   s ou r c e s   i s   m a de   b r e c r ea ti n t he   C ol o m bi a s ce na r i o,   w hi c ha s   s e ve r a i nt e r c o nn e c t e a nd   no n - i nt e r c o n ne c te a r e a s   t ha c a m a ke   us of   r e ne w a bl r e s o ur c e s   a n d   c ou l be   i m pl e m e nt e i t he s e   a r ea s   i t he   f ut ur e .     4 . 3 . 1 .     Diesel pla nt   T he   m o de f or   t he   di e s e pl a nt   i s   s ho w i F i gu r e   4 ( a ) i c on s i s t s   of   a e n gi ne   t ha s e nd s   m e c ha ni c al   po w e r   t o   s yn c hr o n o us  m a c hi ne ,   t he   go v e r no r   i s   r e s p o ns i bl f or  r e g ul at i n t he   p o w e r   a cc or di n t a   c on t r ol   c r it e r i o n,   i t hi s   c a s i s   t he   s p e e d   of   t he   r ot or   ( a s s oc i at e d   w it f r e qu e nc y) .     T he   pa r a m e t e r s   of   m a c hi ne   a r ta ke u nd e r   t he   n or m   I E E E   r e c o m m e nd e pr a c ti c e   f or   e xc it at i on   s ys t e m   m od e l s   f o r   p o w e r   s ys t e m   s t a bi l it s t ud i e s ,   de v el o pe b y   .   S yb i ll e   ( H y dr o - Q ue be c ) ,   T a r i Z a ba i o ( E T S )   -   p o w e r _ m a c hi ne s   [ 24 ] .   T he   e ng i ne   i s   r e pr e s e nt e d   i nsi de   t he   g ov e r n or   w hi c ge ne r a t e s   p o w e r   t ha d el i ve r s   t   t he   s yn c hr on o us   m a c hi ne ,   it   a l s o   ha s   a n   e xc it at i on   s ys t e m   w hi c i s   r e s po ns i bl f or   c o nt r ol li n g     t he   v ol t a ge   of   t he   m a c hi ne   ( a s s oc i at e w i t t he   a m pl i t ud e )   a nd   p o w e r .   T hi s   m o de i s   t a ke f r o m     t he   Ma t la li br a r a nd   a da p te f or   t hi s   s i m ul at i o n.   T he   r e gu l a t or   of   t he   m a c hi ne   ha s   a   f e e db a c f r o m     t he   ou t p ut   of   t he   s y nc hr o no us   m a c hi ne   bl oc a n c a lc u la t e s   t he   e r r or ,   t s e nd   t he   de s i r e t o r q ue   a n d   t hu s   c l os e   t he   c on t r ol   l o op .   T hi s   m od e l   ha s   a   p ha s or s   m et e r   t ha t   l at e r   i s   us e t o   de c o m po s e   t he   a c t i ve   p o w e r   ( ) ,   r e a ct i ve   ( )   a nd   a p pa r e nt   ( )   pr o vi de d   by   t he   s ys t e m .   T he   c a lc ul at i o of   t he   p o w e r   us e i n   t he   s i m ul at i on   a s s u m e s   t ha it   i s   ba l a nc e s ys te m ,   i n   w hi c by   t he   i nt e r po s it i o t he or e m   t he r e   i s   on l t he   po s i ti ve   s e qu e nc e   f or   w hi c t hi s   c a l c ul at i o m e t h od   i s   a pp l i e d.   T he   F i g ur e   4 ( b )   s ho w   t he   c al c ul at i o s ys t e m .   T he   p o w e r   f a ct or   ( a n gl e )   i s   ta ke f r o m   t he   di f f e r e nc of   t he   a n g l e s   of   t he   p h a s or s   r e pr e s e nt i ng   t he   c ur r e nt   a n t he   v ol t a ge .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S imu la tio n   o a   micro g r id   fo r   a   n o n - in terco n n ec te d   z o n th a t in teg r a tes r en ewa b le  en erg ies ( Ge r ma n   R ein a )   207     ( a )         ( b)     Fig u r 4 .   Mo d els f o r   s i m u latio n ,   ( a)   Si m u latio n   m o d el  f o r   th d iesel p lan t i m p le m e n ted   in   m atlab   ( b )   Cal c ul at i on   of   t he   p o w e r   ba s e i v ol t a ge s   a n c ur r e nt s       4 . 3 . 2 .     Win  pla nt   T he   w i nd   ge ne r a t or   i s   r e pr e s e nt e a s   a   c u bi c   r el at i o be t w e e t he   w i n a nd   t he   p o w e r   o ut p ut   w i t c e r t a i n   e f f i ci e nc a nd   f i xe r ea c ti ve   p o w e r .   F o r   t he   s i m ul at i o n,   ve l oc i t pr o f i l w a s   ge ne r a t e d   ba s e on   t he   a ve r a ge s   s h o w n   i n   t he   I D E A vi r t ua at l a s ,   w he r t he   w i nd   s pe e i nc r e a s e s   at   ni gh t ti m e .   F o r   t he   ge ne r a t or ,   s i m pl i f ie s ys t e m   w a s   us e d,   w hi c c on ve r t s   t he   p o w e r   of   t he   D C   s ys t e m   i nt o   t hr e e - ph a s e   p o w e r   ge ne r a t or   ba l a nc e i A C t hi s   m o de l e i nv e r t e r   t hr ou g r el at i o ns hi be t w e e n     t he   vo l ta ge s   t ha t he   s ys t e m   ha s   a n d   t he   c ur r e nt s   t ha m u s be   i nj e c te i nt t he   s ys t e m   a nd   t he   p o w e r s   i n   D C ,   al l o w s   t he   s i m ul a ti on   t be   f a s t e r   a nd   ge ne r a t t h t hr e e - p ha s e   po w e r   i t he   s ys t e m   w i t h   o nl kn o w i n t he   po w e r   i D C   ge ne r a t e d   I or de r   t o   be t te r   a p pr ox i m a te   t he   m od e l   of   t he   w i n f a r m ,   t he   e xa m pl pr op os e by   Ma tl a i s   i m pl e m e nt e d,   by   i nc or p or a ti ng   a   pr ot e c ti on   o ve r   s pe e o f   t he   pa r k,   at   t he   m o m e nt   t h at   t he   pr o gr a m m e d   li m it   i s   e xc e e de d,   t he   s ys t e m   c ut s   t he   po w e r   ge ne r a ti on ,   un t il   t he   w i n s pe e d   de c r e a s be low   t he   a dj us t e d   va l ue .   I t he   F i g ur e   i s   s ho w i n t he   m o de l   t ha i s   us e t ge ne r a t a a p pa r e nt   t hr e e - ph a s e   po w e r   i A C   w i t a   de s i r e po w e r   i D C   [ 25 ].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   1 ,   Feb r u ar y   2 0 2 1   :   2 0 1   -   21 6   208   T he   p o w e r   c al c ul at e t t he   ne t w or i s   c on ve r t e i nt t hr e e - p ha s e   po w e r   a s s u m i n t ha t     t he   s ys t e m   i s   ba l a nc e d,   s t h a o nl po w e r   i s   ge ne r a t e b e ca us e   i i s   i z e r s e qu e nc e .   W he r e   t he   t hr e e - ph a s e   vo l t a ge s      a nd      a r e   m e a s ur e d,   t he   p os i ti ve   s e q ue nc e   v ol t a ge   1   i s   c a lc ul at e us i n g   t he   r ot at i o o pe r a t or   " ( 1) .     = 1 2 + 3 2   ( 1)           Fig u r 5 .   W i nd   p l a nt   m od e l       O nc e   yo ha ve   t he   t hr e e - p ha s p o w e r   S   f or   t he   ba la n c e d   s ys t e m ,   y o pr oc e e t c al c ul at e     t he   p os it i ve   s e q ue nc e   c u r r e n ts   1   a nd   2   t ha t   w il l   gi ve   t he   va l ue   of   t he   t hr e e - p ha s e   c ur r e n ge ne r a t e b y   t he   s ou r c e .   T hi s   c o nc e pt   i s   us e t hr o u gh o ut   t he   s i m ul a t i o t r e pr e s e nt   D C   t A C   po w e r   c o n ve r t e r s .   T hi s   m od e l   i s   us e t ge ne r at a a pp a r e nt   t hr e e - p ha s p o w e r   i D C   w i t a   de s i r e po w e r   i D C .     A f t e r   ge ne r a t or   s e n ds   t he   p o w e r   q ua nt it y,   t he   s ys t e m   m u s t   a da pt   t he   v ol t a ge   t va l ue   t ha al l o w s   it   t o   be   c on ne c t e t t he   t r a ns m i s s i o ne t w or i 1 3. k V   s i m ul at i ng   t he   r e q ui r e s u bs t a ti on   i t hi s   t yp e   of   pl a nt ,   it   al s i nc l ud e s   l oa t ha r e pr e s e nt s   t he   l os s e s   a nd   el e m e nt s   c on s u m e d   b t he   o w s ys t e m s .     T he   i de a l   s o ur c e   i s   pl a ce d   s t ha t   t he   s ys t e m   c a c a l c ul at e   va l ue of      a n    a s   r e f e r e nc e   at     t he   be gi n ni n of   t he   s i m ul a ti on ,   s e e   F i gu r e   6 .           Fig u r 6 El e ct r i ca l   c on ne c ti o f or   t he   w i nd   pl a nt       I n   t hi s   s i m ul at i o n,  t he   r ea ct i ve   ge ne r a t i on   ca pa c it i s   li m i te d,   a s   i s   t he   c a s w it w i nd   t ur bi ne s   i r e al   li f e .   I s u m m a r y,   t he   i m pl e m e nt e m o de l   al l o w s :   a.   S i m ul at e   t he   t r i ps   b o ve r   s p e e d.   b.   D e l i ve r   t hr e e - p ha s e   p o w e r   a s   a   r el at i o t w i n s pe e d.   c.   L i m it   t he   r e a ct i ve   p o w e r   de li ve r e ( )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S imu la tio n   o a   micro g r id   fo r   a   n o n - in terco n n ec te d   z o n th a t in teg r a tes r en ewa b le  en erg ies ( Ge r ma n   R ein a )   209   4 . 3 . 3 .     P ho t o v o lt a ic  p la nt   T he   m o de l   f or   t he   s ol a r   ge ne r a ti o pl a nt   i s   c o m po s e d   of   r el a ti on   be t w e e i r r a d ia nc e   a nd   po w e r ,   w he r t he   po w e r   i s   c al c ul at e d   de pe n di ng   on   t he   ar e t o   be   us e d   a nd   t he   e f f i ci e nc of  t he   c el l s     t he   c o nc e pt   i s   s ho w i n   F i g u r 7 .   W i t h   t hi s   a s s u m pt i o n   s i m pl i f i e s   t he   m o de l ,   a s s u m i n g   t ha t he   m o d ul e s   a nd   a r r a ys   o f   c e ll s   a r gr ou pe a nd   de l i ve r   D C   v ol t a ge   w i t ce r t ai po w e r .   T he   o ut p ut   of     t he   t hr e e - p ha s e   ge ne r a t or   i s   c on ne c t e d   t o   l oa t ha r e pr e s e nt s   t he   o w s e r vi ce s ,   i n   a dd i ti o t t he   i de a l   s o ur c e   f or   t he   c a lc ul a ti on   o f   t he   v ol ta ge s      a nd      s ho w n   i F i gu r e   8 .   T hi s   ou t p ut   at   57 V   i s   r ai s e t 13 . k V   t hr ou g t he   el e va t or   t r a ns f or m e r ,   w hi c c on ne c t s   t t he   ne t w o r k.   I t hi s   m o de l ,   t he   ge ne r a ti o of   r e a ge nt s   i s   al s li m i t e d.   T s i m ul at e   t he   el e ct r i c al   be ha vi or   of   t he   P V   P l a nt .           Fig u r 7 .   E n er g y   s to r ag m o d el  b ased   in   m atlab   ex a m p le           Fig u r 8 .   E lectr ical  co n n ec tio n   f o r   th P p lan t     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  11 ,   No .   1 ,   Feb r u ar y   2 0 2 1   :   2 0 1   -   21 6   210   4 . 3 . 4 .     E nerg y   s t o ra g e   T he   e ne r g s t or a ge   s ys t e m   w a s   r e pr e s e nt e i s et   of   ba tt e r m od ul e s ,   gr ou pe i n   b l oc ks   t i nc r e a s t he   va r i a bi li t y,  r a nd o m   f u nc ti o n   i s   i nc l ud e t r e pr e s e nt   i t he   m o de t ha t he   bl oc ks   a r i di f f e r e nt   s t at e s   of  c ha r ge ,   a n d   t he   bl oc ks   c a n   be   r a n d o m l y   i n   c ha r ge   a nd   r e gu l a ti o n   m od e .   T he   c o nt r ol l e r   ta ke s   t he   bl oc ks   t ha a r i r e g ul at i o m o de   ( S O C >   85 )   a n t he ha ve   po w e r   t c on t r i bu t e   t o     t he   ne t w or k,   t he   bl oc ks   t ha t   a r e   be l ow   t he   l i m it   va l ue ,   a b s or p o w e r   f r o m   t he   e l e ct r i c al   ne t w or k.   T w di f f e r e nt   c o n ve r t e r   bl oc ks   a r e   us e t ha t   r e pr e s e nt   t he   s ys t e m ,   t he   f i r s i s   a A C / D C   c on ve r t e r   f or   t he   c h a r ge r s   a nd   t he   s ec o n i s   t he   D C / A C   c on ve r t e r s   f or   t a ke   e ne r gy   f r o m   t he   ba tt e r ie s   t o   t he   e le ct r i c al   s ys t e m .   T he   m o du l e s   ha ve   t he   p os s i bi l it y   of   be i ng   c o n ne c te or  d is c o nn e c t e d   f r o m     t he   ne t w or t hr o u g t he   s w it c t s i m ul a te   t he   c on ne c ti on   or   di s c on ne c ti o of   t he   s t or a ge   s ys t e m s   of f e r i n g   t he   po s s i bi l it y   of   s w i t c hi ng   ea c ba tt e r y   bl oc k   a nd   di s a bl i ng   t he   r e gu l a ti o n.  T he   F i gu r 8 ( b )   s h o w   t he   s t or a ge   m od e l .       4 . 3 . 5 .     Resid ent ia l l oad   T r e pr e s e nt   t he   r e s i de nt i al   l oa d,   t w o pt i o ns   w e r e   ta ke n,   t he   f i r s t   op t i on   a ll o w s   t he   s i m ul at i on   of   c on s t a nt   l oa a n t he   s e c on al l o w s   s i m ul at i ng   a   va r ia bl l oa pr of il o ve r   t i m e .   T he   s e c on o pt i o n   is  r e s i de nt ia c ha r ge   t ha i nc r e a s e s   c on s u m pt i o at   ni gh t   a nd   r e d uc e s   i t he   e a r l m or ni ng   h o ur s     F i gu r e   9.                 Fig u r 9 .   P o w er   co n s u m p tio n   f o r   r esid en tial lo ad   in   2 4   h o u r s         5.   SI M UL AT I O N   T he   m i c r o gr i t ha w a s   i m pl e m e nt e f or   t he   s i m ul at i o ha s   t w e l e m e nt s   t ha t   c a r e g ul at e     t he   a m ou nt   of   e ne r g de li v e r e t t he   l oa d,   t he   f i r s e le m e nt   i s   t he   D i e s el   pl a nt   a nd   t he   s e c o nd   i s     t he   e ne r gy   s t or a ge   e q ui p m e n t.  T he   s o ur c of   t he   el e ct r i ca n e t w or k   ( G R I D ) ,   al t h ou g it   de li ve r s   e ne r g y   c a nn ot   be   r e g ul at e d,   on l o pe or   cl os m a ne uv e r s   c a n   b c a r r i e ou c o nt r ol li ng   w i t h   t he   a s s oc i at e m a ne u ve r i n e q ui p m e nt .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.