Aportaciones a la gestión óptima de los recursos de generación y almacenamiento en microrredes eléctricas

Resumen

El sector energético está realizando una transición de una red centralizada, compuesta de plantas de energía grandes y controlables, a una red descentralizada basada en el incremento de la penetración de Recursos de Energía Distribuidos. Este cambio hacia un modelo más sostenible, plantea nuevos retos tecnológicos, asociados a la intermitencia de las fuentes de energía renovables afectadas por las condiciones climatológicas, lo que las hace difícilmente gestionables, e impactos negativos a la red eléctrica como variación de la magnitud del voltaje de suministro y el incremento de los desequilibrios en el voltaje y corrientes, entre otros. Dentro de este contexto, las microrredes proporcionan una solución clave para integrar fuentes de energía renovables, recursos de energía controlables, cargas flexibles y sistemas de almacenamiento, en modo conectado a la red o en modo aislado. La gestión óptima de la energía es crucial para desarrollar estrategias para mejorar la eficiencia y la confiabilidad de estos pequeños sistemas de energía eléctrica. La principal contribución científica de este trabajo de investigación es proponer una metodología para gestionar de forma óptima la energía de una microrred utilizando la Programación Horaria de las Unidades de Generación, en un entorno estocástico, al tener en cuenta los errores en la predicción de la demanda. Esta Tesis aporta dos algoritmos, uno mediante programación lineal entera mixta (MILP) y otro con un enfoque meta-heurístico, en este caso un algoritmo genético (AG). Ambos algoritmos resuelven una función objetivo que se formula para minimizar el coste total de operación de una microrred, al tiempo que satisface restricciones técnicas, económicas y ambientales. En particular, consideran la reserva rodante de las unidades controlables capaz de cubrir el error en la estimación de la demanda en un 99,73%, lo que garantiza la confiabilidad de la operación de la microrred en isla. Estos algoritmos son validados en una microrred formada por un generador diésel y una microturbina como unidades controladas, una turbina eólica y una planta fotovoltaica como fuentes de energía renovables no controladas y un sistema de almacenamiento de energía por baterías. Como resultado de la investigación realizada se publicaron dos artículos en revistas indexadas en JCR y una aportación a congresos, los cuales se han utilizado para redactar la Tesis como compendio de artículos.