Análisis sistemático del impacto del vehículo eléctrico en redes de media tensión estructuralmente desequilibradas

Abstract

La creciente preocupación medioambiental y la emisión masiva de gases contaminantes realizada por los vehículos tradicionales con motores de combustión ha impulsado la implantación del vehículo eléctrico como una alternativa automovilística cada vez más fiable y eficiente. Sin embargo, el impacto que puede generar una alta integración de estos vehículos en la red de distribución debe ser estudiado en profundidad. La aparición de este nuevo gran consumo podría causar una reestructuración total en el sistema eléctrico y un cambio importante en su explotación. Las redes de distribución deben renovar su infraestructura para adaptarse a la implementación del vehículo eléctrico y otras nuevas tecnologías emergentes. Por su parte, la correcta gestión en la recarga de las baterías del vehículo eléctrico es otro de los puntos claves para su integración eficiente, ayudando a la mejora de la curva de demanda y provocando de esta forma un impacto positivo en el estado de las redes de distribución.

En este estudio se plantea la implementación progresiva del vehículo eléctrico (EV) en una red real de distribución estructuralmente desequilibrada, como son las denominadas redes de distribución con diseño americano, a través de la instalación de estaciones de carga lenta privadas y rápidas públicas a través de tres fases diferentes (lenta, rápida y mixta), simulando así una situación realista que contempla las características reales de los vehículos eléctricos así como el perfil diario de consumo en la recarga de baterías en puntos privados y públicas instalados en una red con parámetros reales. El trabajo comienza con la definición de las propiedades del vehículo eléctrico, la propuesta de un modelo estático exponencial para simular el EV como carga eléctrica y el planteamiento de los diferentes escenarios de penetración en una red simple de prueba y en la red americana IEEE-34 Bus. Posteriormente se resuelve el sistema eléctrico mediante simulaciones instantáneas y diarias que se basarán en flujos de cargas apoyados en estudios de Monte Carlo. El análisis de los resultados obtenidos concluye que el impacto del vehículo eléctrico en esta red de distribución es beneficioso en comparación con otros modelos de carga y que la gestión eficiente en su consumo es determinante para la correcta inclusión del EV en la red.

The rise in the environmental awareness and the masive gas contaminating emissions from traditional vehicles propulsed by internal combustion engine have promoted the appearence of the electric vehicles (EV) as an automovilistic alternative. The EVs are becoming an increasingly reliable and efficient option. However, the impact that could cause a high integration of these vehicles in the distribution network should be thoroughly studied. This new big consumption could be the beggining of a total remodeling of the electrical power system and a great modification in its performance. Therefore, the distribution network infrastructure should be updated in order to deal with the implementation of the electric vehicle and other new emerging technologies. On the other hand, the correct charging management of the EV batteries implies a crutial point for the efficient integration of this vehicles. This could significantly help to the global demand curve improvement and could also have a positive impact on the distribution network. This study proposes a progresive EV implementation on a real unbalanced distribution network by means of the installation of slow private and fast public charging stations over three different phases (slow, fast, mixed). The aim of this work is to simulate a realistic situation in which both real electrical EV properties and a daily loadshape for the private and public charging points are considered and implemented in a electric system with real electrical parameters. The study begins with the EV properties definition, the proposal of an exponential static model for simulating the EV as an electric load and the approach of the several penetration scenarios in a simple test network and the IEEE-34 Bus distribution network. Subsequently, the electrical power system is solved via snap and daily simulations, which are based on power flows supported by Monte Carlo studies. The analysis of the obtained results leads to the conclussion that the impact of the EV integrated into this distribution network system is advantageous in comparison with other type of load models. The simulations carried out in this study also justify that the efficient management in the power consumption is decisive for the correct integration of the EV in the electric power systems.