Análisis y gestión óptima de la demanda en sistemas eléctricos conectados a la red y en sistemas aislados basados en fuentes renovables

Resumen

En esta tesis doctoral se han analizado, de forma detallada, los principales aspectos relacionados con el funcionamiento de los sistemas eléctricos aislados y conectados a la red eléctrica basados en fuentes de energía renovable. En lo referente al análisis de los sistemas aislados de la red eléctrica, se ha analizado el efecto de la eficiencia culómbica y del regulador de carga en la fiabilidad de los sistemas eólicos con baterías. También se ha tratado la estimación de las horas de operación, consumo de combustible y coste neto actualizado de los sistemas que utilizan como respaldo un generador convencional. Por otra lado, se ha desarrollado un modelo probabilístico que permite considerar la incertidumbre existente en la estimación de la vida del banco de baterías, la incertidumbre asociada a los precios del combustible, la producción del generador fotovoltaico, el perfil típico de carga, así como la variabilidad de los recursos eólico y solar. Además, teniendo en cuenta la importancia que tiene el uso racional de la energía eléctrica, en esta tesis se ha desarrollado una novedosa técnica para la gestión de la demanda de sistemas aislados de la red eléctrica que sugiere al usuario del mismo el mejor momento para hacer uso de sus electrodomésticos, reduciendo el consumo de combustible y mejorando el uso de la energía almacenada en el banco de baterías. Finalmente, considerando sistemas conectados a la red eléctrica, se ha desarrollado una estrategia de Adaptación de la Demanda para consumidores residenciales que, haciendo uso de las capacidades de comunicación de la futura Red Eléctrica Inteligente, determina mediante la optimización de la negociación entre el usuario y la empresa de distribución de energía eléctrica, la forma en que el consumidor debe utilizar sus electrodomésticos considerando sus preferencias y su poder adquisitivo. Los resultados obtenidos sugieren importantes mejoras en los modelos que se utilizan habitualmente en la simulación y optimización de sistemas híbridos, específicamente en la consideración del regulador de carga como un importante elemento del sistema, y en la estimación de la vida útil del banco de baterías. Además, las estrategias para la gestión de la demanda, presentadas en este trabajo de investigación, pueden ayudar a que los usuarios de sistemas aislados o conectados a la red eléctrica realicen un uso eficiente de las fuentes de energía locales, y adapten sus patrones de consumo de electricidad a su condición económica actual.