Red inteligente de próxima generación impulsada por datos hacia la evolución sostenible de la energía: revisión de técnicas y tecnologías

    Este documento presenta el marco conceptual de NGSG al habilitar algunas características técnicas inteligentes para garantizar su operación confiable, incluyendo control inteligente, conversión de energía basada en agentes, computación periférica para la gestión de energía, inversor habilitado por internet de las cosas (IoT), gestión del lado de la demanda orientada a agentes, etc. También se discute un estudio sobre el desarrollo de NGSG impulsado por datos para facilitar el uso de técnicas impulsadas por datos (DDTs) emergentes para la operación sostenible de la red eléctrica inteligente.

1.Introducción.

    La red eléctrica convencional no puede satisfacer completamente los requisitos ya que cambia continuamente con las tecnologías avanzadas emergentes. La necesidad de energía limpia ha aumentado a nivel global en la última década debido a los cambios en las condiciones ambientales y el crecimiento de la población y la tecnología, lo que puede imponer dinámicas no lineales en la red eléctrica inteligente. La no linealidad en los sistemas de transmisión y distribución de la red eléctrica inteligente puede agregar nuevas congestiones, interrupciones, fluctuaciones en voltaje y frecuencia, que llevan a apagones debido al aumento de la demanda de electricidad. Aunque las fuentes de energía no renovables son un camino más fácil, rápido y económico para generar energía, son un obstáculo directo para el medio ambiente verde debido a las altas emisiones. Las fuentes de energía renovable están en aumento para reducir la dependencia de la generación de energía basada en combustibles fósiles. Sin embargo, la incertidumbre y complejidad de las redes eléctricas inteligentes están aumentando con la adición de más generación distribuida (DG), el aumento del tamaño del mercado y las fuentes renovables.

2.Red Eléctrica Inteligente Actual: Arquitectura Técnica.

    Una red eléctrica inteligente permite el flujo bidireccional de electricidad entre la empresa de servicios públicos y sus usuarios finales, con su marco inteligente estructurado combinando información, tecnologías de energía y telecomunicaciones con el sistema eléctrico existente. Esta tecnología energética también admite mecanización de automatización para una distribución eficiente de energía, elementos de almacenamiento, detección de fallas, vehículos eléctricos, supervisión de datos de la red, combinación de fuentes de RES híbridas y flexibilidad de redes. Los diversos componentes mostrados en la Figura pueden utilizarse para construir la tecnología de energía de la red eléctrica inteligente. Incluyen fuentes renovables, un sistema de supervisión inteligente, un sistema de información inteligente, un sistema de almacenamiento avanzado, un sistema de seguridad inteligente, sensores y líneas de red.

3.Tecnología Adicional Hacia la Próxima Generación de Redes Eléctricas Inteligentes.

    Las NGSG tienen la posibilidad de habilitar funciones mejoradas en el panorama de la red eléctrica inteligente en comparación con las tecnologías de redes eléctricas inteligentes convencionales. Los problemas de seguridad y privacidad de los sistemas de redes eléctricas inteligentes actuales pueden ser mejor cubiertos por una NGSG en el contexto de integrar características más avanzadas. El avance de una NGSG depende completamente del uso de técnicas impulsadas por datos en sus diferentes partes. Un marco conceptual de una NGSG se ilustra en la Figura. Se puede observar que el marco de una NGSG puede consistir en la integración de dispositivos de computación periférica, inversores habilitados por IoT, comercio de energía basado en blockchain y DDTs computacionalmente eficientes en monitoreo, control y pronóstico. También se puede notar que un centro de datos puede aparecer en una NGSG para recopilar datos de las tecnologías interconectadas y compartir los datos entre ellas para garantizar su interoperabilidad. Al aplicar DDTs, los datos recopilados de las diferentes fuentes pueden analizarse inteligentemente para ayudar a tomar decisiones hacia la evolución sostenible de la energía. La explicación detallada de las tecnologías inteligentes utilizadas en un marco de NGSG se puede encontrar en las siguientes subsecciones.

4.Red Eléctrica Inteligente de Próxima Generación Impulsada por Datos.

    El marco de una NGSG impulsada por datos puede depender de la formación de los pasos críticos como se muestra en la Figura 5, que demuestra cómo una NGSG impulsada por datos resuelve problemas críticos y desarrolla el modelo final para una NGSG impulsada por datos. La base de la pirámide es el primer paso y la cima es el último paso del proceso. Cada paso en el desarrollo del marco de NGSG mostrado en la Figura 5 se discute en detalle en las siguientes subsecciones.

Fuente: IEEE Xplore

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