Emulation of a hybrid micro-generation with storage system and grid injection

Resumen

DOI: https://doi.org/10.46296/ig.v9i17.0321

Resumen

Esta investigación muestra la simulación de una microrred híbrida con generación distribuida, sistema de almacenamiento y suministro de energía a la red, utilizando Simulink como medio. El objetivo es demostrar la viabilidad de incorporar recursos renovables, como la energía solar fotovoltaica y las baterías, en un sistema de baterías para alimentar una carga de 100 kW y gestionar los excedentes de una red de 440 V - 200 kVA. En este contexto, se creó un modelo que fusiona un sistema fotovoltaico de 85,2 kW, una batería de 6 kW y un sistema de baterías de 10 kWh, conectados mediante convertidores CC/CC y CC/CA. La simulación considera condiciones de operación típicas, incluyendo una irradiación solar de 1000 W/m². Se examinan variables fundamentales de la electricidad, como el voltaje, la corriente y la potencia, además del flujo de hidrógeno y la eficiencia del sistema en diferentes situaciones. Además, los resultados obtenidos indican que, tras un breve período de transición, el sistema alcanza un estado estable con tensiones trifásicas promedio de 506,27 V, corrientes de 2,69 A y una potencia activa promedio de 1308,58 W. Estas circunstancias facilitan una operación confiable y técnicamente adecuada para suministrar energía a la red. La onda sinusoidal, la estabilidad de las variables y la adecuada gestión del almacenamiento corroboran la viabilidad del modelo sugerido como una respuesta energética sostenible y escalable.

Palabras clave: Microrred híbrida, Generación distribuida, Energía fotovoltaica, Pila de combustible, Almacenamiento de energía, Inyección a la red.

Abstract

This research shows the simulation of a hybrid microgrid with distributed generation, storage system and energy supply to the grid, using Simulink as a medium.  The objective is to demonstrate the feasibility of incorporating renewable resources, such as solar photovoltaic energy and batteries, in a battery system, in order to feed a 100-kW load and manage surpluses to a 440 V - 200 kVA grid. In this context, a model was created that merges an 85.2 kW PV system, a 6-kW battery and a 10-kWh battery system, connected through DC/DC and DC/AC converters. The simulation takes into account typical operating conditions, including a solar irradiation of 1000 W/m2.  Fundamental variables of electricity such as voltage, current and power are examined, in addition to hydrogen flow and system efficiency in different situations.  Furthermore, the results obtained indicate that, after a short transition period, the system reaches a stable state with average three-phase voltages of 506.27 V, currents of 2.69 A and an average active power of 1308.58 W. These circumstances facilitate reliable and technically appropriate operation to supply power into the grid.  The sine wave, the stability of the variables and the adequate storage management corroborate the feasibility of the suggested model as a sustainable and scalable energy response.

Keywords: Hybrid microgrid, Distributed generation, Photovoltaic energy, Fuel cell, Energy storage, Grid injection.

Información del manuscrito:
Fecha de recepción: 13 de octubre de 2025.
Fecha de aceptación: 18 de diciembre de 2025.
Fecha de publicación: 12 de enero de 2026.