Recursos energètics distribuïts per als sistemes de distribució.

Els consumidors, els polítics i els distribuïdors elèctrics, cada vegada són més conscients dels beneficis que ofereixen els recursos energètics distribuïts (DER): fiabilitat, economia, sostenibilitat i flexibilitat. No obstant això, complir la promesa d'aquesta innovació tecnològica només és possible si els propietaris de la DER reben una compensació justa pels serveis que proporcionen. L'any 2016, la Legislatura de l'Estat d'Illinois va aprovar la Llei de Future Energy Jobs Act (FEJA) per establir un camí cap a l'establiment del procés per valorar la DER  i així, compensar encara més les futures DER per als serveis que proporcionen a la xarxa de distribució. La forma principal de que la DER pot proporcionar un valor a la xarxa de distribució, és diferir les actualitzacions tradicionals de la xarxa. Si les DER poden proporcionar una suficient potencia activa, una potència reactiva o reserves adequats, es poden diferir  actualitzacions planificades.

Gaudir d'aquests avantatges a costos més baixos respecte de les solucions convencionals requereix una precisió en l'estimació i el disseny dels  mecanismes de compensació de les DER. Els incentius  que no estiguin relacionats amb els costos específics, es converteixen en una altra subvenció de la DER sense proporcionar una compensació justa en quant a l'impacte real que li fa a la xarxa. Si una DER no es troba en la ubicació adequada o és capaç de proporcionar el producte requerit (energia activa, potència reactiva o reserves)  en un punt i instant te temps en concret, és possible una sobrecàrrega o violació de la tensió, això conduiria a l'actualització de la capacitat de la xarxa de manera tradicional.

Quantificar el valor monetari d'aquest ajustament de la xarxa, és igualment essencial; la compensació insuficient de les DER no proporcionaria els incentius per mantenir el desplegament d'aquesta tecnologia, mentre que la compensació excessiva podria inflar excessivament el cost del sistema. A més, és necessari mesurar els beneficis de la xarxa proporcionats per les DER d'una manera eficient, maximitzant la flexibilitat del sistema per permetre continuar ajornant grans inversions per adaptar-se al creixement dels consums elèctrics. També és important evitar o minimitzar els subsidis creuats i ser justos amb els clients que no implementen les  DER. A nivell estatal i regional, altres beneficis de la DER, com ara les possibles reduccions en les emissions i la reducció dels costos energètics a l'engròs, normalment es tracten a través d'incentius de producció i preus reduïts de mercat o crèdits d'inversió.

ComEd, la companyia elèctrica que presta serveis a més de 4 milions de clients a Chicago i Northern Illinois, s'ha associat amb líders de la indústria per desenvolupar una metodologia per afrontar aquest repte. Aquesta metodologia és tecnològica-agnòtica i se centra en els serveis que les DER poden proporcionar (potencia activa, potència reactiva o reserves en un lloc determinat i un temps concret), en lloc del tipus de DER. En altres paraules, si es necessita una generació elèctrica específica en un segment determinat d'una línia de distribució, aquesta metodologia proporcionaria la mateixa compensació si aquesta potència activa fos generada per una unitat d'emmagatzematge solar, un generador dièsel o per l'eficiència energètica. Per determinar el valor, hi ha dos passos principals:

1.-El primer pas és fer una anàlisi anual  d'una línia amb càrregues futures projectades i DER. Tradicionalment, els distribuïdors elèctrics planifiquen el màxim, assegurant que hi hagi prou capacitat per cobrir aquesta càrrega. Calcular el valor temporal de la DER a un centre de transformació, una subestació o una línia determinada, però, requereix d'un anàlisi horàri.

2.- Després, es necessita una anàlisi d'ubicació de les restriccions i les potencials ubicacions de les DER. Certament, si un DER no es troba en una línia on es necessitaria una actualització planificada, el seu valor a la xarxa no existeix. De la mateixa manera, si no es necessita cap actualització,  no generaria una capacitat excessiva.

El valor marginal de la localització (LMV) és la unitat desitjada per a la generació d'energia activa o reactiva d'una DER en cada node de la xarxa de distribució. El LMV és el valor d'un increment d'una aportació de la DER per evitar els costos tradicionals d'actualització de la capacitat. Per calcular el LMV, els costos de les actualitzacions tradicionals s'assignen a les ubicacions de la xarxa on es preveu que es produeixin sobrecàrregues tèrmiques i / o violacions de tensió. Aquesta projecció serà horària i d'acord amb la quantitat dels límits de la violació. Això es tradueix en un cost marginal de la capacitat (MCC) a cada ubicació nodal, que es pot utilitzar com a penalització en funció de com es valora la  DER en un concepte de fixació marginal de la posició de la distribució que deriva el LMV com el cost marginal de les restriccions de la xarxa.

El MCC, permet desenvolupar la valoració de la DER basada en la ubicació i l'hora dels costos d'inversió en comparació amb les inversions tradicionals. Això donaria suport a la valoració marginal de la localització d'una DER determinada. El LMV de qualsevol actiu de les DER es defineix com la suma del valor marginal de la potència activa, la potència reactiva i la reserva proporcionada per aquest actiu en qualsevol punt i  temps. Els valors LMV horaris al seu torn, es poden utilitzar per determinar el valor de les tecnologies de les  DER específiques com són les PV solar, la gestió de la demanda, l'eficiència energètica, el CHP, els vehicles elèctrics i l'emmagatzematge d'energia en les bateries sobre la base d'una inversió anualitzada evitada durant un període de temps predeterminat . 

Encara que s'ha suggerit prèviament que es puguin utilitzar aproximacions als problemes com la millora del factor de potència proporcionada per un DER, es requereix un anàlisi de CA d'alta fidelitat per avaluar els efectes del DER. El motiu és que els problemes tèrmics  poden variar significativament fins i tot en una línia determinada, i només si el càlcul es realitza per al node on està instal·lat la DER, es pot compensar als propietaris de les DER de forma justa pel seu servei a la xarxa.

Avui,  capturar l'impacte de les DER agregades a nivell regional, el valor de localització de les DER s'oblida. A nivell de distribució, comprendre l'impacte de les DERs és fonamental per proporcionar una potencia de qualitat i fiable pels clients. Per tant, en lloc d'un enfocament Top-Down, que tracta de les DER agregades, és necessari un enfocament de fons. En principi, augmentar la granularitat de la planificació des de la línia fins al segment a nivell nodal, pot ajudar a valorar les DER d'una manera eficient i eficaç. Al valorar les DER a través de la seva contribució per minimitzar  els problemes temporals, poden resoldre els problemes del voltatge i les sobrecàrregues. Aquesta metodologia ja s'ha provat en més d'una dotzena de línies de distribució amb millores del sistema de ComEd per demostrar la seva efectivitat.

Aquest treball representa un pas clau en la construcció de la xarxa del futur en què molts tipus de DER poden suportar una xarxa que produeixi un major nivell de servei que requereix la societat, amb que, cada vegada hi han més exigències en la qualitat de la energia elèctrica. La metodologia proposada en la valoració de les DER es desenvolupa tenint en compte l'equitat, l'eficàcia i la precisió perquè pugui suportar una xarxa de distribució amb majors penetracions de menor DER de carboni que puguin reduir encara més la petjada de carboni de la xarxa.

Font: IEEE Smart Grids