La alumna Ane Feijoo Arostegui obtuvo la calificación SOBRESALIENTE CUM LAUDE con mención Doctorado Internacional
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- Título de tesis: Energy Management Systems for the aggregation of Distributed Energy Resources into the grid
Tribunal:
- Presidencia: Gonzalo Abad Biain (Mondragon Unibertsitatea)
- Vocalía: José Villar Collado (INESC TEC)
- Vocalía: Marta Victoria (Technical University of Denmark (DTU))
- Vocalía: Elvira Fernández Herrero (UPV/EHU)
- Secretaría: Jon Andoni Barrena Bruña (Mondragon Unibertsitatea)
Resumen:
La necesidad global de mitigar el cambio climático ha acelerado la integración de las energías renovables, impulsando la transición hacia un sistema eléctrico descentralizado. Sin embargo, su creciente penetración plantea importantes desafíos operativos debido a su variabilidad, intermitencia y dispersión geográfica, dando lugar a congestión de la red y flujos inversos de potencia. En consecuencia, la flexibilidad se ha convertido en un elemento esencial para garantizar la estabilidad y la fiabilidad del sistema eléctrico, mientras que los mercados eléctricos evolucionan para favorecer la participación de recursos de pequeña escala en la prestación de servicios de flexibilidad.
En este contexto, los Recursos Energéticos Distribuidos (DERs, por sus siglas en inglés), que incluyen generación, demanda y sistemas de almacenamiento de energía detrás del contador, constituyen activos clave para prestar servicios a la red y optimizar la gestión energética local. No obstante, la participación directa de los DER individuales en los mercados está limitada por su reducido tamaño, su variabilidad y la ausencia de marcos de operación coordinados. La agregación permite superar estas limitaciones; sin embargo, los agregadores requieren Sistemas de Gestión Energética (EMSs, por sus siglas en inglés) avanzados capaces de coordinar carteras heterogéneas respetando las restricciones y objetivos de los DERs.
La presente tesis doctoral aborda el desarrollo de EMS óptimos para la agregación de DERs en la red eléctrica. Su objetivo principal es desarrollar EMS que permitan la agregación de DERs generando beneficios para todos los agentes implicados.
Los objetivos específicos son: (i) desarrollar y validar estrategias de EMS para la integración de sistemas de almacenamiento de energía detrás del contador a nivel de DER individual; (ii) diseñar y validar experimentalmente una plataforma digital Edge-Cloud como arquitectura habilitadora para la agregación de DER; (iii) desarrollar y evaluar un EMS jerárquico, mutuo y multi-etapa para la agregación de DER y la provisión de flexibilidad mediante Mercados Locales de Flexibilidad; y (iv) proponer y evaluar un EMS descentralizado que preserve la privacidad para el intercambio de energía en esquemas de autoconsumo colectivo bajo marcos regulatorios en evolución.
Las estrategias propuestas se validan mediante casos de estudio representativos. A nivel individual, el EMS base se implementa y valida experimentalmente en un banco de ensayos Edge-Cloud para un DER de Autoconsumo Individual, demostrando la viabilidad, escalabilidad y replicabilidad de la arquitectura digital propuesta.
Como primera oportunidad de agregación, el EMS jerárquico se evalúa mediante dos casos de estudio con distintos niveles de incertidumbre asociados a la participación en los Mercados Locales de Flexibilidad. Los resultados demuestran que el marco propuesto alinea los intereses de los principales agentes del sistema, garantiza beneficios tecnoeconómicos y una utilización óptima de los activos de los DERs, proporciona a los agregadores directrices para una gestión robusta de sus carteras frente a la incertidumbre operativa y asegura una provisión fiable de flexibilidad para que los operadores de la red de distribución gestionen eficientemente las restricciones de la red.
Como segunda oportunidad de agregación, el EMS descentralizado se evalúa en esquemas de autoconsumo colectivo dentro del marco regulatorio español. Los resultados proporcionan una metodología validada para optimizar el intercambio de energía preservando la privacidad, maximizando la rentabilidad económica y aumentando la independencia de la red. Asimismo, demuestran la viabilidad técnica y económica de mecanismos avanzados de intercambio de energía, aportando información de interés para la evolución de los marcos regulatorios y facilitando la transición de instalaciones de autoconsumo individual hacia esquemas de autoconsumo colectivo.