Virtual power plants aggregating distributed energy resources: a tool for integrating large shares of variable renewable energy in a flexible power system

López Sáez de Argandoña, Joel (2020). Virtual power plants aggregating distributed energy resources: a tool for integrating large shares of variable renewable energy in a flexible power system. Thesis (Master thesis), E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Virtual power plants aggregating distributed energy resources: a tool for integrating large shares of variable renewable energy in a flexible power system
Author/s:
  • López Sáez de Argandoña, Joel
Contributor/s:
  • Vázquez Martínez, Carlos
  • Pasola Dolader, Roger
Item Type: Thesis (Master thesis)
Masters title: Ingeniería de la Energía
Date: 20 July 2020
Subjects:
Freetext Keywords: Virtual Power Plant, Aggregation, Distributed Energy Resources, DERs, Power System Flexibility, Variable Renewable Energy, VRE, Energy Markets, Venture, Energy Transition, Paris Agreement, Clean Energy Package, Demand Response, Demand Side Flexibility, Demand Side Management
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Energética
Creative Commons Licenses: Recognition

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Abstract

El sector energético está siendo objeto de una transformación sin precedentes. Desde hace más de 20 años, la liberalización del sector permitió la entrada libre de participantes en la generación, donde, en la actualidad, diferentes alternativas que permiten cubrir las necesidades energéticas sin comprometer el medio ambiente se están convirtiendo en protagonistas. Tecnologías innovadoras, nuevos diseños de mercado y cambios regulatorios serán necesarios para que la transición energética que está teniendo lugar sea fructífera y sea posible alcanzar el escenario objetivo de 2ºC de incremento de la temperatura global previsto por el IPCC. La energía solar y eólica, que son cada vez más competitivas en coste, son las principales adiciones de nueva capacidad en los países desarrollados. Estas fuentes de energía, que son en muchos casos la fuente más barata disponible, presumiblemente seguirán viendo sus costes reducidos en las próximas décadas. Sin embargo, se trata de fuentes de energía que presentan desafíos para el sistema debido a la variabilidad e incertidumbre inherentes al recurso subyacente. Mantener el equilibrio entre generación y demanda en un sistema con grandes cantidades de este tipo de recurso se antoja complicado, y la transición de un sistema basado en generadores térmicos síncronos a un sistema dominado por energía renovable variable que interactúa con la red a través de inversores presenta numerosos desafíos. Para que sea posible mantener el equilibrio entre generación y demanda en este contexto, el sistema debe ser flexible. Flexibilidad, en el contexto del sector eléctrico, es la cualidad del sistema de mantener el equilibrio entre generación y demanda en cualquier momento en el tiempo. Tradicionalmente, la flexibilidad en el sistema eléctrico solo existía en el lado de la generación; los cambios en la demanda se acomodaban con cambios en la generación, normalmente con plantas de generación flexibles de gas, carbón o fuelóleo. En el sistema eléctrico del futuro la flexibilidad se encuentra en todas las etapas de la cadena de valor, desde la generación hasta el consumo final. Activos de generación flexibles, sistemas de almacenamiento de energía a diferentes escalas, elevadas capacidades de interconexión entre sistemas vecinos, o la gestión activa de la demanda son algunas de las palancas que permitirán al sistema dotarse de la flexibilidad cada vez más necesaria. De entre todas ellas, la gestión de la demanda es el recurso que ofrece mayor flexibilidad a menor CAPEX; es por eso que soluciones de este tipo están experimentando un crecimiento dramático en los últimos años. Los diferentes recursos energéticos que se encuentran detrás del medidor pueden obtener beneficios al participar de manera agregada en el mercado eléctrico. Al mismo tiempo, la gestión coordinada de portfolios heterogéneos de activos de generación, almacenamiento y demanda se presenta como una necesidad para responder a la amenaza para el equilibrio del sistema que presenta una red con números recursos distribuidos conectados a ella. No obstante, existen desafíos tanto desde el punto de vista técnico como regulatorio para habilitar la orquestación efectiva de recursos distribuidos. Las Virtual Power Plants o Plantas de Generación Virtuales, surgen como una solución que permite gestionar numerosos recursos distribuidos de diferentes tipos, a través de una plataforma de software y apoyándose en una infraestructura que permita el control de los mismos, para llevar la capacidad agregada a diferentes mercados eléctricos y obtener retornos sobre activos que por sí solos no tendrían acceso al mercado. Aunque la provisión de servicios de flexibilidad a través de la agregación de recursos distribuidos no es económicamente viable por sí misma, ya que los retornos que se obtienen no justifican la inversión en nuevos recursos energéticos, con soluciones de este tipo se optimiza el uso de la energía, se mejora el retorno en la inversión de estos recursos distribuidos y se dota de flexibilidad al sistema de una manera sostenible. Los países desarrollados están avanzando hacia marcos regulatorios que permitan la agregación y tanto empresas emergentes como gigantes del sector están llevando a cabo desarrollos para materializar estas soluciones. En este sentido, el mercado para estas soluciones está experimentado un impresionante crecimiento y las predicciones de crecimiento para los próximos años son aún más dramáticas. Por este motivo, algunos de los players más relevantes del sector, tanto eléctricas que quieren reforzar su posición en el mercado eléctrico como petroleras que buscan diversificar su negocio fuera del propio petróleo, ya se están posicionando en este negocio, bien a través de estrategias de innovación abierta o bien a través de desarrollos propios. En este contexto surge este trabajo, con el objetivo de ilustrar el concepto de la Virtual Power Plant. En ese sentido, se muestra el contexto y el estado del arte de esta solución en una revisión bibliográfica extensa. A continuación, se propone un modelo de negocio que permita capitalizar la flexibilidad de los recursos distribuidos a través de una VPP, para el mercado español, que habilitará la participación de la agregación en los mercados eléctricos en la segunda mitad del presente año 2020.

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Item ID: 63128
DC Identifier: http://oa.upm.es/63128/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:63128
Deposited by: Joel Lopez Saez de Argandoña
Deposited on: 02 Sep 2020 07:48
Last Modified: 02 Sep 2020 07:49
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