Contribution to Energy Management in Nanogrids and Microgrids

Abstract

Esta tesis propone un método de solución eficiente para el diseño óptimo de una nanorred aislada de corriente continua que incorpore programas de respuesta a la demanda y estaciones públicas de carga de vehículos eléctricos. Se desarrolla un modelo de programación óptima diario para este tipo de sistemas, diseñado para adaptarse a los operadores de red integrados dentro de la estructura de la entidad de servicio local junto con los minoristas locales. Además, se introduce un modelo estocástico para abordar las incertidumbres típicas en la operación. Además de eso, esta tesis desarrolla un modelo de plataforma P2P, que involucra la participación de generadores distribuidos (despachables y renovables), instalaciones de almacenamiento y comunidades energéticas. Se presentan modelos orientados a la economía para cada agente del mercado, considerando la capacidad de arbitraje del almacenamiento, la generación y la provisión de flexibilidad. Se propone una estructura de mercado original que busca el equilibrio entre los agentes. Además, se desarrollan estrategias operativas considerando el efecto de incertidumbres en la demanda y generación.

This thesis proposes a layout for DC NGs incorporating demand response (DR) initiatives and charging points for electric vehicles (EVs) in public installations. Moreover, a scheduling tool is developed for this kind of systems, designed integrate a number of upcoming agents such as local service providers, stations owners, etc. Additionally, a simple but effective stochastic model is introduced to address the uncertainties in NG operation. Secondly, a novel P2P market model is envisioned and validated. The new proposal involves distributed generators (dispatchable and intermittent), storage systems and energy communities. The new market model reveals local prices by the action of a central entity called price-setter, who seeks for welfare maximization while minimizing the total cost. To this end, profit-oriented models for different peers are developed and explained. The new market model is based on equilibrium among agents, ensuring price-taker participation of stakeholders. This assumption is feasible in local markets where small-scale assets hinder price-maker strategies. Moreover, different risk-aware strategies are proposed, considering adaptive interval notation of uncertain parameters, thus enabling the adoption risk-averse or risk-seeker strategies.