Estudio de la gestión de la demanda bajo el paradigma de smart grid

Abstract

En esta tesis de maestría se abordan los cambios radicales ocurridos en el sector eléctrico en cuanto a la estructura de sus mercados, modelos de negocios y los roles de sus participantes bajo el paradigma emergente de las redes eléctricas inteligentes o smart grid. Particularmente abordamos los beneficios del cambio hacia un rol más activo de los usuarios finales del servicio, con particular énfasis en los usuarios de características residenciales, edificios de gestión centralizada y el sector de péqueñas industrias y comercios. El enfoque principal se centra en los prometedores beneficios del control de la demanda agregada, promovidos por la nueva capacidad de automatización y planificación de aplicaciones eléctricas inteligentes o smart appliances. Además, la telemetría del consumo de potencia del usuario en tiempo real a través de los contadores inteligentes o smart meters y los recursos de energía distribuidos incorporados al sector, forman la base fundamental de estos cambios en la etapa de distribución y comercialización del sector. Se modela y simula un plan de control de la demanda en un mercado minorista competitivo donde participan varias comercializadoras brindando servicios energéticos a sus clientes. El plan de control de la demanda se modela como un problema de optimización convexa, donde las limitantes se centran en la alta dimensionalidad de las variables en juego y la calidad de la información de los participantes que sería necesario compartir. Utilizando un método de descomposición dual, se descompone el problema en subproblemas de menor dimensión que pueden ser resueltos de forma individual y distribuida por cada participante del modelo. El objetivo es que cada uno maximice su beneficio individual al utilizar o brindar el servicio, pero al mismo tiempo maximicen en conjunto el bienestar social del sistema trabajando de manera coordinada y manteniendo la integridad personal de cada participante. Posteriormente, se amplia el modelo mediante la incorporación de la red de distribución y sus restricciones físicas. Se modela el plan de control de la demanda como un nuevo problema de optimización del flujo de potencia en la red de distribución. El objetivo nuevamente es descomponer un nuevo problema convexo en subproblemas de menor dimensión mediante una descomposición dual. Se busca nuevamente que cada participante maximice su beneficio individual, pero que al mismo tiempo y de forma coordinada maximicen el bienestar social del sistema manteniendo la integridad de la información personal de cada uno.