Gestión de Energía mediante Control Predictivo para una Microrred usada como sistema de alimentación fiable de un Acelerador de Partículas

Abstract

Una microrred es un conjunto de fuentes, cargas y unidades de almacenamiento de energía que puede encontrarse conectado o aislado de la red de transporte. Para asegurar su correcto funcionamiento, estos sistemas cuentan con elementos de control y comunicación. Por otro lado, dentro de la hoja de ruta europea para la producción de energía por reacción de fusión, ha nacido el proyecto IFMIF-DONES. En España, las instalaciones IFMIF-DONES España se localizan en Granada. En ellas, se ubicará un acelerador de partículas con el que se obtendrán resultados útiles para el estudio de la reacción de fusión para la producción de energía. En este Trabajo de Fin de Máster se propone un algoritmo de Control Predictivo Basado en Modelo (MPC) que gestione el intercambio energético en la microrred virtual del proyecto HYDOR, la cuál será la encargada de alimentar las instalaciones de IFMIF-DONES España. A partir de un modelo dinámico del sistema en el que se incluyen los elementos de la microrred (fuentes, cargas, almacenamiento etc.) a controlar mediante Model Predictive Control (MPC), se realizan predicciones del estado en instantes sucesivos y se calculan las señales de control óptimas para obtener la salida deseada a lo largo de un horizonte de control.

A microgrid is a combination of sources, loads and energy storage units which can be connected or isolated from the utility grid. In order to provide energy between themselves, these systems must follow an operation protocol, which can be implemented by a control strategy. Moreover, within the european fusion rute for energy production, the project called IFMIF-DONES is being born in order to take advantage from this energy source. Thus, in Spain the constructions works are taking place in Granada, where a particle accelerator will be used in order to obtain valuable results for using fusion as a source of energy production. Through this work, it’s shown how a Model Predictive Control algorithm presents itself as an useful option to manage the energy exchange in project HYDOR’s virtual microgrid, which will be in charge of fueling the IFMIF – DONES España facility. Model Predictive Control (MPC) is an advanced control method based on the resolution of an optimization problem, using a dynamic model of the system to control. This method makes state predictions in succesive time steps, being able to calculate optimal control signals in order to obtain the desired output throughout an horizon.