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Countrywide PV hosting capacity and energy storage requirements for distribution networks: The case of Switzerland



Fuentes: Applied Energy


The connection of distributed photovoltaic generation to electric power distribution networks, which are not designed to support significantly higher production than their nominal demand, is common. Given the important role of photovoltaic energy in energy transition strategies, it is essential to model the limitations and constraints of the existing power distribution infrastructure for reliable analysis and expansion from both technical and economic perspectives.

Since national-level models of distribution networks are generally unavailable, this study first addresses the challenge of estimating medium voltage (MV) distribution networks from available public data. It then proposes a method to estimate the hosting capacity for photovoltaic generation of these networks and to expand it through energy storage systems.

As a final contribution and main objective, this study proposes a method to derive optimal national-level implementation plans in terms of costs for photovoltaic generation and energy storage systems, taking into account the technical limitations of medium voltage power distribution infrastructure. The potential of distributed photovoltaic generation is modeled with high spatial resolution in terms of capacity factors. The results are discussed using Switzerland as a case study.

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La conexión de la generación fotovoltaica distribuida a las redes de distribución de energía eléctrica, que no están diseñadas para soportar una producción significativamente mayor que su demanda nominal, es común. Dado el papel importante de la energía fotovoltaica en las estrategias de transición energética, es fundamental modelar las limitaciones y restricciones de la infraestructura existente de distribución de energía para un análisis y expansión confiable desde perspectivas técnica y económica.


Dado que en general no se disponen de modelos a nivel nacional de las redes de distribución, este estudio aborda primero el desafío de estimar las redes de distribución de media tensión (MV) a partir de datos públicos disponibles. Luego propone un método para estimar la capacidad de alojamiento de generación fotovoltaica de estas redes y ampliarla a través de sistemas de almacenamiento de energía.


Como contribución final y objetivo principal, este estudio propone un método para derivar planes de implementación a nivel nacional óptimos en términos de costos para la generación fotovoltaica y sistemas de almacenamiento de energía, teniendo en cuenta las limitaciones técnicas de la infraestructura de distribución de energía en media tensión. El potencial de generación fotovoltaica distribuida se modela con alta resolución espacial en términos de factores de capacidad. Los resultados se discuten utilizando Suiza como caso de estudio.

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