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Información de la Tesis Doctoral

Energy management in smart cities

Christian Francisco Calvillo Muñoz

Dirigida por Álvaro Sánchez Miralles, José Villar Collado

Diferentes modelos y simuladores se han utilizado extensivamente en ciudades por varias décadas. La limitación de muchos de los modelos actuales es que están diseñados para algún objetivo específico, por lo que los elementos considerados son limitados y no toman en cuenta potenciales sinergias entre sistemas. La necesidad de un marco estratégico de modelado de sistemas en ciudades inteligentes y un modelo energético integral de ciudades inteligentes ha sido reconocida por muchos autores. Por lo tanto, en esta tesis se presenta: i) un marco conceptual general para el modelado de actividades relacionadas con la energía en ciudades inteligentes, basado en determinar las esferas de influencia y las áreas de intervención dentro de la ciudad, e identificando agentes y potenciales sinergias entre sistemas; ii) el desarrollo de un modelo energético integral de ciudades inteligentes para la evaluación de diferentes cursos de acción, considerando la ubicación geográfica, restricciones técnicas y regulatorias, y los mercados de energía actuales. Esto requiere la creación de un modelo de optimización que permita la planificación y operación optima de los recursos energéticos en una ciudad. Además, varios análisis se han llevado a cabo para explorar diferentes hipótesis para el modelo energético de ciudades inteligentes, incluyendo: a) la evaluación de la importancia de considerar restricciones de red (en baja tensión) en la planificación y gestión de recursos energéticos distribuidos (DER), b) el análisis de modelado del mercado para agregadores, y de impactos en el precio de la energía debido a los niveles de agregación de DER, y c) el análisis de sinergias entre diferentes sistemas en un contexto de ciudades inteligentes. Entre los principales resultados, destacan: - Se pueden no considerar las restricciones de red en la planificación de DER. Los resultados muestran que el decremento en beneficios por considerar las restricciones de red es equivalente al coste de reforzar la red cuando se realiza la planificación sin restricciones de red. - Los niveles de agregación afectan los beneficios y la planificación de los sistemas DER. Además, los planteamientos ?fijador de precio? podrían ser más apropiados para la planificación y operación de sistemas con agregaciones de medianas a grandes, aunque este planteamiento puede ser innecesario para pequeñas agregaciones donde el impacto al precio de mercado puede ser insignificante. - Existen sinergias entre diferentes sistemas de energía en un contexto interconectado de ciudades inteligentes. Los resultados muestran que los beneficios globales dada la gestión conjunta de los sistemas son mayores que los beneficios de los sistemas gestionados independientemente. Finalmente, el modelo de energía de ciudades inteligentes fue aplicado simulando una implementación real de ciudades inteligentes, considerando cinco distritos reales en el área sur de Madrid, España. El análisis de este caso de estudio ha permitido evaluar los beneficios potenciales de una implementación real de un programa de ciudades inteligentes, y ha mostrado como el modelo propuesto puede ser utilizado para planificar proyectos piloto. A nuestro mejor saber y entender, un modelo energético de ciudades inteligentes y un marco conceptual como los propuestos en esta tesis, no han sido desarrollados y aplicados antes, igualmente, datos de resultados económicos, en términos de beneficios potenciales de iniciativas de ciudades inteligentes como las mostradas, tampoco han sido reportados con anterioridad.


Universidad Pontificia Comillas. Madrid (España)

24 de noviembre de 2017



Cita:
C. Calvillo (2017), Energy management in smart cities. Universidad Pontificia Comillas. Madrid (España).

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