Simulación y Optimización Distribuida de Estrategias en Mercados de Prosumidores de Energía Eléctrica

Contexto e Importancia – Durante más de un siglo, el abastecimiento de electricidad se ha realizado bajo un esquema basado en flujos unidireccionales, tanto para el suministro de electricidad como para la circulación de información. Este esquema, consiste en que la electricidad es producida en un parque generador (situado de forma distante a los consumidores finales) y se transmite a través de largas distancias, mediante líneas de alto voltaje. Posteriormente, se utilizan estaciones transformadoras para reducir el voltaje para llegar, a través de las distribuidoras, a los usuarios finales. Si bien este esquema es el más difundido a nivel mundial, los conceptos básicos de su diseño original data de fines de siglo XIX, basado en las tecnologías imperantes en esa época.
En los últimos años, se han producido importantes avances en los sistemas de gran escala, en las áreas de generación y en las denominadas “redes de suministro eléctrico inteligente” o Smart Grids. Estos desarrollos han permitido conseguir una reducción en los costos de producción y notables mejoras en la eficiencia de la operación de los sistemas. Además, en el ámbito de los pequeños clientes, también se han presentado una serie de desarrollos que han conducido a un nuevo concepto en los procesos de generación y suministro de electricidad: el abaratamiento de costos de instalación de celdas fotovoltaicas y turbinas de viento en hogares, la comunicación bidireccional entre estos elementos del sistema eléctrico, la irrupción de nuevos dispositivos como los autos eléctricos (los cuales año a año aumentan su cantidad en virtud de la evolución en su autonomía, la reducción de sus precios, y la mayor oferta por parte de las distintas automotrices) y, por último, las nuevas tecnologías de control permiten mejoras en las comunicaciones entre los distintos componentes de la red de abastecimiento de energía eléctrica.

Energía Eléctrica - Prosumidores

Problemática – Con el advenimiento de prosumidores, o sea consumidores activos, que planifican sus demandas, que pueden ser tanto consumidores como generadores, y que además intentan comercializar sus “excedentes” de generación de energía eléctrica, es crucial proporcionar una plataforma de “tokenización” de los intercambios de tales excedentes en la forma de créditos transables.
El desarrollo de todas estas nuevas tecnologías da lugar a cambios claves en la estructura del sistema eléctrico. En estos nuevos sistemas, la información bidireccional cumple un rol fundamental, en el establecimiento de mercados de prosumidores y colectivos o comunidades integrados internamente, y también con los grandes proveedores energéticos. Teniendo en cuenta que es habitual que los distintos prosumidores no tengan necesariamente confianza mutua, el uso de contratos inteligentes (Smart Contracts) implementados en la forma de una Applicación Descentralizada (DApp), permite la negociación automatizada y el pago/cobro de los intercambios. Esto promueve no sólo la integración entre los prosumidores, sino también la integración de estos individualmente o como comunidades con los proveedores tradicionales de energía eléctrica.

Objetivo – En el desarrollo de la beca se propone el desarrollo y aplicación de nuevas metodologías y prototipos computacionales que permitan simular y diseñar una plataforma para la integración entre los sistemas eléctricos tradicionales con los nuevos prosumidores eléctricos que se basan en el uso intensivo de tecnologías de hardware y software como Blockchain, Smart Contracts y medidores inteligentes (Smart meters). La operación eficiente y el diseño flexible de dichos sistemas se logra integrando diversas técnicas tales como algoritmos de aprendizaje automático, optimización distribuida de estrategias, gemelos digitales (digital twins) y control de los perfiles de carga en tiempo real para evitar picos de demanda. De esta forma se busca automatizar la negociación de transacciones y, al mismo tiempo, garantizar la estabilidad y bienestar social de un mercado energético virtual.
Contacto:
Dr. Ernesto C. Martínez (ra.vo1721419777g.tec1721419777inoc-1721419777efatn1721419777as@it1721419777ramce1721419777);
Dr. Gonzalo E. Alvarez (ra.vo1721419777g.tec1721419777inoc-1721419777efatn1721419777as@ze1721419777ravla1721419777g1721419777)