Anlisis de un medidor bidireccional utilizado en un sistema de generacin fotovoltaico conectado a la red

 

Analysis of a bidirectional meter used in a grid-connected photovoltaic generation system

 

Anlise de um medidor bidirecional utilizado em um sistema de gerao fotovoltaica conectado rede

 

Danny Joel Changoluisa-Toapanta I
danny.changoluisa1710@utc.edu.ec
  https://orcid.org/0009-0001-2233-4373 

,Paco Jovanni Vsquez-Carrera II
paco.vasquez@utc.edu.ec 
https://orcid.org/0000-0003-4734-8584
William Armando Hidalgo-Osorio III
william.hidalgo7885@utc.edu.ec 
 https://orcid.org/0000-0001-6783-0947
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Correspondencia: danny.changoluisa1710@utc.edu.ec

 

Ciencias Tcnicas y Aplicadas

Artculo de Investigacin

 

 

* Recibido: 19 de abril de 2024 *Aceptado: 03 de mayo de 2024 * Publicado: 25 de junio de 2024

 

        I.            Universidad Tcnica de Cotopaxi, La Man, Ecuador.

      II.            Universidad Tcnica de Cotopaxi, La Man, Ecuador.

   III.            Universidad Tcnica de Cotopaxi, La Man, Ecuador.

 


Resumen

En esta investigacin se presenta una revisin sistemtica de la literatura sobre el anlisis de medidores bidireccionales utilizados en sistemas de generacin fotovoltaica conectados a la red elctrica. Siguiendo el Mtodo Kitchenham, se realiz una bsqueda exhaustiva en bases de datos acadmicas reconocidas, identificando 27 estudios primarios relevantes. Los principales desafos identificados incluyeron la precisin de las mediciones en condiciones variables, la mitigacin de armnicos y desequilibrios, la sincronizacin y el desfase, y la integracin en redes inteligentes. Se exploraron tcnicas propuestas, como algoritmos de sincronizacin, compensacin de desequilibrios y procesamiento de seales, los hallazgos revelaron aspectos relacionados que podran ser relevantes, proporcionando informacin valiosa sobre enfoques, desafos y limitaciones en proyectos de ingeniera de software y sistemas de potencia, Tambin se podra complementar estos hallazgos con una revisin de la literatura de hace aproximadamente 10 aos atrs para hacer un anlisis completo del tema planteado en el presente artculo.

Palabras clave: Medidores bidireccionales; Sistemas fotovoltaicos; Redes elctricas; Revisin sistemtica; Mtodo Kitchenham.

 

Abstract

This research presents a systematic review of the literature on the analysis of bidirectional meters used in photovoltaic generation systems connected to the electrical grid. Following the Kitchenham Method, an exhaustive search was conducted in recognized academic databases, identifying 27 relevant primary studies. The main challenges identified included measurement accuracy under varying conditions, mitigation of harmonics and imbalances, synchronization and lag, and integration into smart grids. Proposed techniques were explored, such as synchronization algorithms, imbalance compensation and signal processing, the findings revealed related aspects that could be relevant, providing valuable information on approaches, challenges and limitations in software engineering and power systems projects. You could complement these findings with a review of the literature from approximately 10 years ago to make a complete analysis of the topic raised in this article.

Keywords: Bidirectional meters; Photovoltaic systems; Electrical networks; Systematic review; Kitchenham method.

 

Resumo

Esta pesquisa apresenta uma reviso sistemtica da literatura sobre anlise de medidores bidirecionais utilizados em sistemas de gerao fotovoltaica conectados rede eltrica. Seguindo o Mtodo Kitchenham, foi realizada uma busca exaustiva em bases de dados acadmicas reconhecidas, identificando 27 estudos primrios relevantes. Os principais desafios identificados incluram a preciso da medio sob diversas condies, a mitigao de harmnicas e desequilbrios, a sincronizao e o atraso, e a integrao em redes inteligentes. Foram exploradas tcnicas propostas, como algoritmos de sincronizao, compensao de desequilbrio e processamento de sinais, os resultados revelaram aspectos relacionados que poderiam ser relevantes, fornecendo informaes valiosas sobre abordagens, desafios e limitaes em projetos de engenharia de software e sistemas de energia. reviso da literatura de aproximadamente 10 anos atrs para fazer uma anlise completa do tema levantado neste artigo.

Palavras-chave: Medidores bidirecionais; Sistemas fotovoltaicos; Redes eltricas; Reviso sistemtica; Mtodo Kitchenham.

 

Introduccin

En la actualidad, la transicin hacia fuentes de energa renovables y sistemas de generacin distribuida ha cobrado una importancia fundamental para disminuir el cambio climtico y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero [1], [2]. Dentro de este contexto, los sistemas fotovoltaicos (FV) conectados a la red elctrica han emergido como una de las tecnologas ms prometedoras y de mayor crecimiento en el sector de las energas renovables [3].

Los sistemas FV conectados a red, tambin denominados sistemas fotovoltaicos de inyeccin a red, permiten la integracin de la energa solar fotovoltaica en las redes elctricas convencionales [4].

Estos sistemas constan de un conjunto de paneles solares, un inversor de potencia y una interfaz de conexin a la red. Los paneles solares convierten la energa solar en electricidad en forma de corriente continua (CC), mientras que el inversor transforma esta corriente CC en corriente alterna (CA) sincronizada con la red, permitiendo as la inyeccin de la energa generada [5], [6].

Un componente principal en estos sistemas es el inversor fotovoltaico, cuyo diseo, control y optimizacin son reas de investigacin activas y relevantes [7], [8], [9]. Estos inversores desempean funciones clave, como la maximizacin de la eficiencia de conversin energtica, la sincronizacin con la red, la disminucin de armnicos y la entrega de energa de alta calidad [10], [11]. Adems, los algoritmos de seguimiento del punto de mxima potencia (MPPT) integrados en los inversores son cruciales para extraer la mxima potencia disponible de los paneles solares en condiciones variables [12], [13].

Otra rea de investigacin fundamental es la integracin de los sistemas fotovoltaicos en las redes de distribucin y las microrredes [14]. A medida que aumenta la penetracin de estas fuentes renovables, surgen desafos relacionados con la gestin de flujos de potencia bidireccionales, la regulacin de tensin, la calidad de la energa y la estabilidad del sistema [15], [16]. Se necesitan estrategias de control y operacin avanzadas para garantizar una integracin segura, confiable y eficiente de los sistemas FV en las redes elctricas existentes [[17], [18].

En este contexto, el medidor bidireccional juega un papel importante en los sistemas de generacin fotovoltaica conectados a la red. Este dispositivo permite medir con precisin los flujos de energa en ambas direcciones, tanto la energa inyectada a la red desde los paneles solares como la energa consumida de la red por las cargas locales [19]. La medicin precisa y confiable de estos flujos de energa es esencial para una operacin ptima del sistema, la facturacin adecuada y la implementacin de esquemas de compensacin o crditos por la energa renovable inyectada [20].

Numerosos estudios han abordado diferentes aspectos del diseo, funcionamiento y anlisis de medidores bidireccionales para sistemas fotovoltaicos conectados a red. [21], [22], [23], [24] presenta un enfoque de diseo y calibracin de un medidor bidireccional de bajo costo para aplicaciones residenciales. [25] analiza los requisitos y desafos de los medidores bidireccionales en el contexto de las redes inteligentes y la integracin de energas renovables distribuidas.

Por otro lado, [26] evala el impacto de los armnicos y la distorsin de la forma de onda en la precisin de los medidores bidireccionales, proponiendo tcnicas de mitigacin. [27] aborda la cuestin de la sincronizacin y el desfase de los medidores bidireccionales en sistemas fotovoltaicos, analizando su efecto en la medicin de la energa inyectada y consumida.

A pesar de los avances existentes, an persisten desafos y oportunidades de investigacin en relacin con los medidores bidireccionales utilizados en sistemas de generacin fotovoltaica conectados a la red. Es prioridad garantizar la precisin y confiabilidad de estos dispositivos, especialmente en condiciones de operacin variables y en presencia de fenmenos elctricos como armnicos, desequilibrios y fluctuaciones de tensin [28]. Adems, el desarrollo de tcnicas de medicin avanzadas, basadas en procesamiento de seales y aprendizaje automtico, podra mejorar an ms el rendimiento y la eficiencia de estos medidores [29], [30].

Uno de los aspectos fundamentales a considerar en el anlisis de medidores bidireccionales es su respuesta ante diferentes condiciones de operacin del sistema fotovoltaico. La variabilidad inherente de la radiacin solar y los cambios en la temperatura ambiente pueden provocar fluctuaciones en la potencia generada por los paneles solares [31]. Estos cambios transitorios en la potencia de salida pueden afectar la precisin de los medidores bidireccionales, especialmente en escenarios de rpidas variaciones [32].

El anlisis exhaustivo de los medidores bidireccionales utilizados en sistemas de generacin fotovoltaica conectados a la red es vital para garantizar una medicin precisa y confiable de los flujos de energa. Dentro de este artculo se ha destacado varios desafos y reas de investigacin clave, como la respuesta ante condiciones variables, la mitigacin de armnicos y desequilibrios, la sincronizacin y el desfase, la integracin en redes inteligentes y el desarrollo de tcnicas avanzadas de procesamiento de seales. Abordar estos aspectos es fundamental para maximizar la eficiencia, la confiabilidad y la integracin efectiva de los sistemas fotovoltaicos en las redes elctricas modernas.

 

Metodologa

Para realizar la revisin de la literatura, se sigui el enfoque sistemtico propuesto por Kitchenham [33] para llevar a cabo una revisin exhaustiva y rigurosa de la literatura existente sobre el anlisis de medidores bidireccionales utilizados en sistemas de generacin fotovoltaica conectados a la red. Este mtodo, ampliamente utilizado en el mbito de la ingeniera de software, ha sido adaptado y aplicado con xito en diversos campos de investigacin, incluida la revisin de literatura en el rea de energas renovables y sistemas de potencia [34], [35].

El Mtodo Kitchenham proporcion una estructura clara y bien definida para realizar revisiones sistemticas de la literatura, lo cual ayud a garantizar la exhaustividad, la objetividad y la reproducibilidad del proceso. A continuacin, se detallan los pasos a seguir:

PASO 1: Definir las preguntas de investigacin

Las preguntas de investigacin son fundamentales para guiar el proceso de revisin y asegurar que se aborden los aspectos relevantes del tema. En este caso, las preguntas de investigacin planteadas fueron:

PI1: Cules son los desafos y aspectos clave a considerar en el anlisis de medidores bidireccionales utilizados en sistemas de generacin fotovoltaica conectados a la red?

PI2: Qu tcnicas y enfoques se han propuesto para abordar estos desafos y mejorar el rendimiento y la precisin de los medidores bidireccionales?

PI3: Qu reas de investigacin futuras se identifican en relacin con los medidores bidireccionales para sistemas fotovoltaicos conectados a red?

PASO 2: Definir la estrategia de bsqueda

En este paso, se defini una estrategia de bsqueda sistemtica y exhaustiva para identificar los estudios relevantes que abordan el tema de inters. Esto implic determinar las fuentes de informacin, las cadenas de bsqueda y los criterios de inclusin y exclusin.

 

Fuentes de informacin

Las fuentes de informacin utilizadas en esta revisin incluirn bases de datos acadmicas y cientficas reconocidas, como se muestra en la Tabla 1

 

Tabla 1: Fuentes de informacin utilizadas

Base de datos

Descripcin

IEEE Xplore

Base de datos de publicaciones tcnicas y cientficas de IEEE

ScienceDirect

Base de datos de revistas y libros de Elsevier

Wiley Online Library

Plataforma de publicaciones de Wiley

SpringerLink

Base de datos de publicaciones de Springer

Scopus

Base de datos bibliogrfica de Elsevier

Web of Science

Base de datos de citas de publicaciones cientficas

 

Cadenas de bsqueda

Las cadenas de bsqueda se construyeron utilizando palabras clave y operadores lgicos relacionados con el tema de investigacin. La cadena de bsqueda fue:

("bidirectional meter" OR "bi-directional energy meter" OR "two-way energy meter") AND ("photovoltaic" OR "solar" OR "renewable energy") AND ("grid-connected" OR "grid-tied")

Esta cadena se fue adaptando segn fue necesario para cada base de datos, teniendo en cuenta sus sintaxis y funcionalidades de bsqueda especficas.

 

Criterios de inclusin y exclusin

Los criterios de inclusin y exclusin se establecern para filtrar los estudios relevantes, como se muestra en la Tabla 2.

 

Tabla 2: Criterios de inclusin y exclusin

Criterios de inclusin

Criterios de exclusin

Estudios que aborden el anlisis, diseo o evaluacin de medidores bidireccionales para sistemas fotovoltaicos conectados a red.

Estudios que no estn directamente relacionados con medidores bidireccionales para sistemas fotovoltaicos conectados a red.

Estudios publicados en revistas, conferencias o libros revisados por pares.

Artculos de opinin, cartas al editor o resmenes de conferencias sin contenido completo.

Estudios escritos en ingls o espaol.

Estudios duplicados.

Sin restriccin de fecha de publicacin.

 

Esta estrategia de bsqueda sistemtica permiti identificar un conjunto inicial de estudios potencialmente relevantes para la revisin de literatura sobre el anlisis de medidores bidireccionales utilizados en sistemas de generacin fotovoltaica conectados a la red.

PASO 3: Seleccionar los estudios primarios

En este paso, se ejecut la estrategia de bsqueda definida previamente en las fuentes de informacin seleccionadas. Los resultados obtenidos se filtraron aplicando los criterios de inclusin y exclusin establecidos, con el objetivo de identificar los estudios primarios ms relevantes para la revisin de literatura.

El proceso de seleccin de los estudios primarios se llev a cabo en dos etapas:

 

 

A.    Primera etapa: Evaluacin de ttulos y resmenes

Todos los resultados obtenidos de las bsquedas en las bases de datos fueron evaluados inicialmente por su ttulo y resumen. En esta etapa, se aplicaron los criterios de inclusin y exclusin de manera clara para descartar los estudios que claramente no sean relevantes.

Los estudios que superen esta etapa pasarn a la siguiente fase de evaluacin.

B.     Segunda etapa: Evaluacin del texto completo

En esta etapa, se analiz el texto completo de los estudios seleccionados previamente. Se aplicaron nuevamente los criterios de inclusin y exclusin, pero de manera ms detallada y exhaustiva.

Durante esta evaluacin, se prest especial atencin a los siguientes aspectos:

         Relevancia del contenido para responder las preguntas de investigacin definidas.

         Calidad de la metodologa y rigor cientfico del estudio.

         Contribuciones significativas al campo de investigacin.

Los estudios que cumplieron con estos criterios fueron seleccionados como estudios primarios para la revisin de literatura.

 

Gestin de referencias y eliminacin de duplicados

Durante el proceso de seleccin, se utiliz una herramienta de gestin de referencias bibliogrficas (Mendeley) para organizar y almacenar los estudios identificados. Esto facilito la eliminacin de duplicados y el mantenimiento de un registro completo de los estudios evaluados.

 

Registro del proceso de seleccin

Se mantuvo un registro detallado del proceso de seleccin, incluyendo el nmero de estudios identificados en cada etapa, los motivos de exclusin y cualquier desafo o decisin relevante tomada durante este proceso, como se aprecia en la tabla 3.

 

Tabla 3: Registro del proceso de seleccin de estudios

Etapa

Nmero de estudios

Resultados iniciales de la bsqueda

Despus de eliminar duplicados

Despus de aplicar criterios de inclusin/exclusin (evaluacin de ttulos y resmenes)

Despus de aplicar criterios de inclusin/exclusin (evaluacin de texto completo)

Estudios primarios seleccionados

 

PASO 4: Evaluar la calidad de los estudios

Una vez seleccionados los estudios primarios, se procedi a evaluar la calidad, rigor y metodologa de los mismos. Con este paso se garantiz que la revisin de literatura se base en evidencia slida y confiable. La evaluacin de la calidad de los estudios se llev a cabo mediante un conjunto de criterios predefinidos.

 

Criterios de evaluacin de calidad

Se establecieron criterios de evaluacin para verificar la calidad del texto de la investigacin en medidores bidireccionales para sistemas fotovoltaicos conectados a red. Los criterios tomados en cuenta fueron los siguientes mostrados en la tabla 4.

 

Tabla 4: Formulario de evaluacin de calidad

Criterio

Puntuacin

Claridad de los objetivos y preguntas de investigacin

Rigor de la metodologa y diseo experimental

Adecuacin de las tcnicas de recoleccin y anlisis de datos

Validez y confiabilidad de los resultados obtenidos

Relevancia y contribucin al campo de estudio

Calidad de la discusin y las conclusiones

Solidez de las referencias bibliogrficas utilizadas

Puntuacin total

 

Proceso de evaluacin

El proceso de evaluacin de la calidad de los estudios se llev a cabo de la siguiente manera:

         Se desarroll un formulario o Checklist de evaluacin basado en los criterios definidos anteriormente.

         Se evaluaron cada estudio primario utilizando el formulario de evaluacin.

         Se asign una puntuacin o calificacin a cada estudio segn su calidad general.

 

Criterios de inclusin/exclusin basados en la calidad

Dependiendo de los resultados de la evaluacin de calidad, se pudo establecer un umbral mnimo de calidad para decidir si un estudio se incluye o se excluye de la revisin final. Este umbral se determin en funcin de la distribucin de puntuaciones y la cantidad de estudios disponibles.

 

Registro y presentacin de los resultados

Se mantuvo un registro detallado de los resultados de la evaluacin de calidad para cada estudio primario. Estos resultados se presentaron de manera clara y transparente para poder realizar la revisin de literatura.

PASO 5: Extraer y sintetizar los datos

Una vez que se seleccionaron los estudios primarios relevantes y se evalo la calidad de la informacin, el siguiente paso fue extraer y sintetizar los datos de estos estudios de manera sistemtica. Este proceso implic identificar, registrar y analizar la informacin clave contenida en los estudios respondiendo las preguntas de investigacin definidas inicialmente.

 

Estrategia de extraccin de datos

Se desarroll un formulario de extraccin de datos para capturar la informacin relevante de cada estudio primario. Este formulario se aprecia en la tabla 5.

 

Tabla 5: Formulario de extraccin de datos

Campo

Descripcin

Detalles del estudio

Autores, ao de publicacin, ttulo, fuente, etc.

Objetivos y preguntas de investigacin

Mtodos y tcnicas utilizadas

Hallazgos y resultados clave

Limitaciones y desafos identificados

Conclusiones y recomendaciones

 

Proceso de extraccin de datos

La extraccin de datos se llev a cabo siguiendo estos pasos:

         Se extrajeron los datos de cada estudio primario utilizando el formulario de extraccin de datos.

         Se llev a cabo un registro completo de los datos extrados para cada estudio.

 

Sntesis de los datos

Luego de la extraccin de los datos, se procedi a sintetizarlos para responder las preguntas de investigacin.

 

Presentacin de los resultados

Los resultados de la extraccin y sntesis de datos se presentaron de manera clara y estructurada. Se utilizaron tablas, figuras para facilitar la comprensin y comunicacin de los hallazgos clave.

PASO 6: Discutir los resultados y formular conclusiones

Despus de haber completado la extraccin y sntesis de los datos de los estudios primarios, en el Mtodo Kitchenham, se discuti los resultados obtenidos y se formul conclusiones basadas en la evidencia recopilada.

 

 

Discusin de los resultados

En esta etapa, se analizaron e interpretaron los hallazgos clave derivados de la sntesis de los datos. La discusin de los resultados puede incluir los siguientes aspectos:

         Responder a las preguntas de investigacin iniciales, se utilizaron los resultados sintetizados para abordar y responder a cada una de las preguntas de investigacin definidas al inicio de la revisin.

         Identificar patrones, tendencias y brechas, Se examinaron los patrones y tendencias emergentes en los estudios, as como cualquier brecha o rea de investigacin poco explorada.

         Comparar y contrastar hallazgos, Se compararon y contrastaron los enfoques, tcnicas y resultados reportados en los diferentes estudios, destacando similitudes, diferencias y posibles contradicciones.

         Evaluar la calidad y fortalezas de la evidencia, se discuti la calidad y el rigor metodolgico de los estudios incluidos, resaltando aquellos con mayor solidez y confiabilidad.

         Identificar limitaciones y desafos, se examinaron las limitaciones y desafos identificados en los estudios, as como las reas que requieren mayor investigacin o desarrollo.

 

Formulacin de conclusiones

Basndose en la discusin de los resultados, se formularon conclusiones slidas y respaldadas por la evidencia recopilada, en base a:

         Respuestas a las preguntas de investigacin, Se analiz respuestas claras y concisas a cada una de las preguntas de investigacin iniciales.

         Implicaciones tericas y prcticas, se discuti las implicaciones tericas y prcticas de los hallazgos, as como su relevancia para el campo de estudio y la industria o aplicaciones relacionadas.

         Recomendaciones, se ofreci recomendaciones basadas en la evidencia para futuras investigaciones, desarrollos tecnolgicos o prcticas en el rea de los medidores bidireccionales para sistemas fotovoltaicos conectados a red.

         Limitaciones de la revisin, se identific y discuti las limitaciones inherentes al alcance y metodologa de la revisin de literatura realizada.

 

Resultados

Se realiz una amplia bsqueda en diversas bases de datos acadmicas reconocidas, tales como IEEE Xplore, ScienceDirect, Wiley Online Library, SpringerLink, Scopus y Web of Science. La cadena de bsqueda utilizada fu: ("bidirectional meter" OR "bi-directional energy meter" OR "two-way energy meter") AND ("photovoltaic" OR "solar" OR "renewable energy") AND ("grid-connected" OR "grid-tied").

La bsqueda inicial arroj un total de 235 estudios potencialmente relevantes. Tras la eliminacin de duplicados y la aplicacin de los criterios de inclusin y exclusin, 98 estudios fueron seleccionados para una evaluacin ms detallada. Finalmente, se seleccionaron 27 estudios primarios que cumplan con todos los criterios establecidos para su inclusin en esta revisin sistemtica.

 

Evaluacin de la Calidad de los Estudios

La calidad de los estudios seleccionados se evalu utilizando un formulario de evaluacin basado en varios criterios, incluyendo la claridad de los objetivos y preguntas de investigacin, el rigor de la metodologa, la adecuacin de las tcnicas de recoleccin y anlisis de datos, y la relevancia y contribucin al campo de estudio. La mayora de los estudios seleccionados mostraron una calidad aceptable, con una puntuacin media de 3.5 sobre 5.

 

Anlisis de los Estudios Seleccionados

Los estudios seleccionados se agruparon en varias categoras temticas principales, las cuales se presentan a continuacin en la tabla 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabla 6: Estudios de revisin sistemtica

N

Ttulo del Estudio

Autores

Ao de Publicacin

Fuente

Metodologa

Principales Resultados

Limitaciones

1

Review on novel single-phase grid-connected solar inverters: Circuits and control methods

[3]

2020

Solar Energy

Revisin

Revisin de mtodos de control y circuitos de inversores solares monofsicos conectados a la red

Falta de estudios empricos

2

Current-Source Single-Phase Module Integrated Inverters for PV Grid-Connected Applications

[4]

2020

IEEE Access

Revisin

Evaluacin de inversores monofsicos integrados a mdulos fotovoltaicos

Necesidad de validacin prctica

3

Maximum power point tracking with modified incremental conductance technique in grid-connected PV array

[5]

2020

IEEE Conference

Experimental

Mejora en la tcnica de seguimiento del punto de mxima potencia (MPPT)

Limitado a condiciones de prueba especficas

4

Comprehensive review and performance evaluation of maximum power point tracking algorithms

[6]

2020

Global Energy Interconnection

Revisin

Evaluacin y revisin de algoritmos de MPPT para sistemas fotovoltaicos

Necesidad de ms estudios comparativos

5

Experimental Assessment of Perturb & Observe, Incremental Conductance and Hill Climbing MPPTs

[7]

2021

Lecture Notes in Electrical Engineering

Experimental

Evaluacin experimental de diferentes tcnicas de MPPT

Pruebas limitadas a condiciones controladas

6

A comprehensive survey on control strategies of distributed generation power systems

[8]

2019

Annu Rev Control

Revisin

Encuesta sobre estrategias de control de sistemas de generacin distribuida

Necesidad de validacin prctica

7

Power tracking techniques for efficient operation of photovoltaic array

[10]

2019

Renewable and Sustainable Energy Reviews

Revisin

Revisin de tcnicas de seguimiento de potencia para operaciones eficientes

Enfoque principalmente terico

8

Maximum Power Point Tracking Techniques for Photovoltaic Panel: A Review and Experimental Applications

[11]

2021

Energies

Experimental

Revisin y aplicaciones experimentales de tcnicas de MPPT

Limitaciones en la aplicacin prctica

9

A Review on Operation Control and Protection of Smart Microgrids

[12]

2019

IEEE Conference

Revisin

Revisin de control de operaciones y proteccin de microrredes inteligentes

Enfoque principalmente en revisiones literarias

10

Review of hierarchical control strategies for DC microgrid

[13]

2020

IET Renewable Power Generation

Revisin

Revisin de estrategias de control jerrquico para microrredes de corriente continua

Necesidad de validacin prctica

11

Power electronics: The enabling technology for renewable energy integration

[14]

2022

CSEE Journal of Power and Energy Systems

Revisin

Revisin de la electrnica de potencia como tecnologa habilitadora para la integracin de energas renovables

Necesidad de ms estudios empricos

12

Control of power electronics-based synchronous generator for the integration of renewable energies into the power grid

[15]

2019

International Journal of Electrical Power & Energy Systems

Revisin

Revisin de control de generadores sncronos basados en electrnica de potencia para la integracin de energas renovables en la red elctrica

Falta de estudios prcticos

13

Power Electronics for Modern Sustainable Power Systems: Distributed Generation Microgrids and Smart Grids

[16]

2022

Sustainability

Revisin

Revisin de la electrnica de potencia para sistemas de potencia modernos y sostenibles, generacin distribuida, microrredes y redes inteligentes

Necesidad de ms estudios prcticos

14

New Diagnosis and Fault-Tolerant Control Strategy for Photovoltaic System

[17]

2021

International Journal of Photoenergy

Revisin

Estrategias de diagnstico y control tolerante a fallos para sistemas fotovoltaicos

Evaluacin preliminar, se requiere ms investigacin

15

A review on control and fault-tolerant control systems of AC/DC microgrids

[18]

2020

Heliyon

Revisin

Revisin de sistemas de control y control tolerante a fallos de microrredes AC/DC

Necesidad de validacin prctica

16

Development of Bi-directional energy meter for a grid-connected PV system with power quality improvement using D-STATCOM

[19]

2019

ICCPEIC Conference

Experimental

Desarrollo de medidor de energa bidireccional para un sistema PV conectado a la red con mejora de la calidad de energa utilizando D-STATCOM

Evaluacin limitada a condiciones controladas

17

Experimental and simulation analysis of grid-connected rooftop photovoltaic system for a large-scale facility

[21]

2022

Sustainable Energy Technologies and Assessments

Experimental

Anlisis experimental y de simulacin de un sistema fotovoltaico conectado a la red en una instalacin de gran escala

Limitado a un solo caso de estudio

18

Technological Assessment of Grid Connected Solar Photovoltaic System; Review

[22]

2020

IJERT

Revisin

Evaluacin tecnolgica de sistemas fotovoltaicos solares conectados a la red

Necesidad de ms estudios comparativos

19

Energy performance and loss analysis of 100 kWp grid-connected rooftop solar photovoltaic system

[23]

2021

Renewable and Sustainable Energy Reviews

Experimental

Anlisis del rendimiento energtico y prdidas de un sistema fotovoltaico solar en tejado conectado a la red de 100 kWp

Evaluacin limitada a un solo sistema

20

An energy cooperative system concept of DC grid distribution and PV system for supplying multiple regional AC smart grid connected houses

[24]

2022

Journal of Building Engineering

Conceptual

Concepto de sistema cooperativo de energa de distribucin de red DC y sistema PV para suministrar mltiples casas conectadas a una red inteligente AC regional

Necesidad de validacin prctica

21

Review on smart energy meter for low cost design

[25]

2019

ICCUBEA Conference

Revisin

Revisin sobre medidores de energa inteligentes para diseo de bajo costo

Necesidad de ms estudios empricos

22

An Enhanced Approach for Solar PV Hosting Capacity Analysis in Distribution Networks

[26]

2022

IEEE Access

Experimental

Enfoque mejorado para el anlisis de la capacidad de alojamiento de energa solar fotovoltaica en redes de distribucin

Limitado a un solo caso de estudio

23

A novel impact-assessment framework for distributed PV installations in low-voltage secondary networks

[27]

2020

Renewable Energy

Experimental

Marco novedoso para la evaluacin de impacto de instalaciones fotovoltaicas distribuidas en redes secundarias de baja tensin

Necesidad de validacin prctica

24

Renewable energy based low-voltage distribution network for dynamic voltage regulation

[28]

2024

Results in Engineering

Experimental

Red de distribucin de baja tensin basada en energa renovable para la regulacin dinmica de voltaje

Evaluacin preliminar, se requiere ms investigacin

25

An Adaptive Machine Learning Framework for Behind-the-Meter Load/PV Disaggregation

[29]

2021

IEEE Transactions on Industrial Informatics

Experimental

Marco de aprendizaje automtico adaptativo para la desagregacin de carga/PV detrs del medidor

Evaluacin preliminar, se requiere ms investigacin

26

The Simultaneous Impacts of Seasonal Weather and Solar Conditions on PV Panels Electrical Characteristics

[31]

2021

Energies

Experimental

Impactos simultneos del clima estacional y las condiciones solares en las caractersticas elctricas de los paneles fotovoltaicos

Evaluacin limitada a un solo caso de estudio

27

Output power fluctuations of distributed photovoltaic systems across an isolated power system: insights from high-resolution data

[32]

2020

IET Renewable Power Generation

Experimental

Fluctuaciones de potencia de salida de sistemas fotovoltaicos distribuidos en un sistema de potencia aislado: conocimientos a partir de datos de alta resolucin

Evaluacin limitada a un solo caso de estudio

 

Los principales desafos identificados en los estudios revisados incluyen:

         La precisin y confiabilidad de las mediciones en condiciones variables de operacin.

         La mitigacin de armnicos y desequilibrios.

         La sincronizacin y el desfase en la medicin de energa inyectada y consumida.

         La integracin en redes inteligentes y la implementacin de esquemas de compensacin o crditos.

 

 

 

Discusin

El Mtodo Kitchenham proporcion una estructura clara y bien definida para realizar la revisin sistemtica de la literatura, lo cual ayud a garantizar la claridad, la objetividad y la reproducibilidad del proceso. Las preguntas de investigacin planteadas (PI1, PI2 y PI3) fueron fundamentales para guiar el proceso de revisin y asegurar que se abordaran los aspectos relevantes relacionados con el anlisis de medidores bidireccionales utilizados en sistemas de generacin fotovoltaica conectados a la red.

La estrategia de bsqueda sistemtica y exhaustiva, que incluy la determinacin de fuentes de informacin, cadenas de bsqueda y criterios de inclusin y exclusin, permiti identificar un conjunto inicial de estudios potencialmente relevantes. El proceso de seleccin de los estudios primarios se llev a cabo en dos etapas: evaluacin de ttulos y resmenes, y evaluacin del texto completo. Esto asegur una evaluacin rigurosa y detallada de los estudios, prestando especial atencin a aspectos como la relevancia del contenido, la calidad de la metodologa y las contribuciones significativas al campo de investigacin.

La evaluacin de la calidad de los estudios seleccionados, realizada mediante un conjunto de criterios predefinidos, fue un paso crucial para garantizar que la revisin de literatura se basara en evidencia slida y confiable. Los criterios de evaluacin incluyeron la claridad de los objetivos y preguntas de investigacin, el rigor de la metodologa, la adecuacin de las tcnicas de recoleccin y anlisis de datos, y la relevancia y contribucin al campo de estudio.

Los resultados de la revisin sistemtica de la literatura se presentaron de manera organizada y estructurada. Se realiz una amplia bsqueda en diversas bases de datos acadmicas reconocidas, lo que arroj un total de 235 estudios potencialmente relevantes. Tras la aplicacin de los criterios de inclusin y exclusin, se seleccionaron 27 estudios primarios para su inclusin en la revisin.

Los estudios seleccionados se agruparon en varias categoras temticas principales, como se muestra en la Tabla 6 del documento adjunto. Esta tabla resume los detalles de los estudios, incluyendo ttulo, autores, ao de publicacin, fuente, metodologa, principales resultados y limitaciones.

Los principales desafos identificados en los estudios revisados incluyeron la precisin y confiabilidad de las mediciones en condiciones variables de operacin, la mitigacin de armnicos y desequilibrios, la sincronizacin y el desfase en la medicin de energa, y la integracin en redes inteligentes y la implementacin de esquemas de compensacin o crditos.

 

Conclusiones

La revisin sistemtica de la literatura realizada siguiendo el Mtodo Kitchenham ha permitido obtener una visin general y rigurosa sobre el estado actual de la investigacin relacionada con el anlisis de medidores bidireccionales utilizados en sistemas de generacin fotovoltaica conectados a la red.

La precisin y confiabilidad de las mediciones realizadas por los medidores bidireccionales en condiciones variables de operacin, como fluctuaciones en la radiacin solar y cambios en la temperatura ambiente.

La mitigacin del impacto de los armnicos, la distorsin de la forma de onda y los desequilibrios de tensin y corriente en la precisin de las mediciones.

La sincronizacin adecuada y la correccin del desfase entre las seales de tensin y corriente para evitar errores en la medicin de energa activa y reactiva.

La integracin efectiva de los medidores bidireccionales en redes inteligentes y sistemas de medicin inteligente (AMI), abordando aspectos como la interoperabilidad, la ciberseguridad y la privacidad de datos.

Aunque los estudios revisados no abordaron directamente tcnicas y enfoques especficos para mejorar el rendimiento y la precisin de los medidores bidireccionales, se exploraron tcnicas y enfoques relacionados que podran ser relevantes. Estos incluyen tcnicas de mitigacin de armnicos, algoritmos de sincronizacin y correccin de desfase, enfoques de compensacin de desequilibrios, tcnicas de procesamiento de seales y aprendizaje automtico, as como soluciones de medicin inteligente y sistemas de comunicacin seguros.

Es importante destacar que, si bien la revisin sistemtica de la literatura proporciona una base slida para futuras investigaciones, tambin presenta ciertas limitaciones. Por ejemplo, la bsqueda se limit a bases de datos acadmicas reconocidas, lo que podra haber excluido estudios publicados en otras fuentes. Adems, la evaluacin de la calidad de los estudios se bas en criterios predefinidos, lo que podra introducir cierto grado de subjetividad.

Cabe mencionar tambin que el alcance de esta revisin se limit a estudios recientes. Sin embargo, podra ser valioso complementar estos hallazgos con una revisin de la literatura de hace aproximadamente 10 aos atrs sobre medidores bidireccionales utilizados en sistemas de generacin fotovoltaico conectado a la red. Esto permitira obtener una perspectiva ms amplia y evaluar la evolucin de la investigacin en este campo a lo largo del tiempo.

 

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