Estratègies òptimes de l'agregador de la demanda: des de la licitació fins a l'execució

Mattia Barbero

Cristina Corchero Garcia

la direcció de Cristina Corchero Garcia, al grup Energy System Analytics, de l'Institut de Recerca en Energia de Catalunya - IREC

Europa es troba enmig d'una revolució energètica. El vell paradigma on les grans centrals elèctriques produïen energia i els consumidors passius l'utilitzaven està arribant a la seva fi. La penetració dels recursos renovables distribuïts i l'electrificació del consum canviaran la manera com es produeix, gestiona i consumeix l'electricitat. A més, l'actual situació sociopolítica accelera la necessitat que Europa posi fi a la seva dependència energètica d'altres països i dels combustibles fòssils. Els ciutadans ara estan més compromesos amb el medi ambient i volen ser part activa de la transició energètica. En aquest context, els avenços en la "Internet de les Coses (IoT)" permeten recopilar dades i controlar de forma remota diferents dispositius. Alhora, les directives europees animen els consumidors a tenir un paper actiu en els mercats elèctrics. Tanmateix, no és fàcil gestionar la coexistència de consumidors i generadors en els mateixos mercats, per les seves diferències intrínseques. Els agregadors de demanda són la nova figura del mercat elèctric que posarà els consumidors al centre del sistema elèctric. El paper dels agregadors és agregar, oferir i gestionar la flexibilitat dels diferents consumidors en els mercats elèctrics. La flexibilitat de la demanda és la capacitat d'un consumidor de modificar el seu consum en funció de determinades situacions, com ara el preu de l'electricitat o les necessitats de la xarxa. Aquesta tesi doctoral explora les estratègies òptimes d'un agregador que gestiona la flexibilitat de diferents consumidors en mercats d'electricitat i flexibilitat, des de la construcció d'ofertes fins a l'execució en temps real. Per aconseguir l'objectiu, la tesi analitza primer la regulació de quatre mercats europeus, amb l'objectiu de detectar barreres i facilitadors per a un desenvolupament comercial a gran escala d'agregadors de demanda. A continuació, la tesi explora el funcionament òptim de l'agregador de demanda: 1) la tesi proposa tres algoritmes per predir el consum de quatre tipus de consumidors, proposant una metodologia per comparar-los; 2) el treball proposa models per predir la flexibilitat de diferents actius energètics i permetre oferir aquesta flexibilitat en diferents mercats i 3) la tesi proposa dos nous models d'optimització per permetre la participació combinada dels consumidors en mercats d'electricitat i flexibilitat en temps real. Els resultats demostren la viabilitat tècnica i econòmica de la participació d'agregadors de demanda en els mercats analitzats i la novetat de la metodologia proposada. També s'identifiquen diferents línies de recerca futures. Malgrat les dificultats del context, basant-se en els algoritmes i coneixements desenvolupats durant aquesta tesi, l'autor, juntament amb el seu director, va fundar BambooEnergy el 2020. BambooEnergy és una empresa creada per comercialitzar el programari desenvolupat durant la tesi, fent realitat l'agregació de la demanda a Espanya. Aquesta tesi presenta una història d'èxit del que va començar amb els primers passos en un entorn de recerca, acabant convertint-se en una spin-off disruptiva en el context de la gestió de la demanda agregada.

Possibles clients i problema resolt per a ells: Les funcionalitats desenvolupades permeten a qualsevol entitat convertir-se en agregador de la demanda gestionant la seva cartera de clients per oferir flexibilitat al mercat. Alhora, permet als consumidors finals desbloquejar el seu potencial de flexibilitat, posant els consumidors al centre del sistema elèctric. - Venedors d'energia: Per als venedors d'energia és molt difícil diferenciar-se de la competència i es troben en una transformació cap a ser empreses de serveis energètics (ESCO). Avui dia a Espanya són els únics que poden actuar com a agregadors i mai han operat actius físics ni han participat en mercats de flexibilitat. La tecnologia desenvolupada els permetrà ser agregadors de la demanda i oferir aquest nou servei als seus clients. La tecnologia desenvolupada durant la tesi els ajudarà de les següents maneres: o Diferenciar-se de la competència oferint nous serveis als seus clients. o Trobar una nova font d'ingressos operant en mercats de flexibilitat. o Millorar la seva imatge corporativa, sent innovadors i responsables amb el medi ambient. o Oferir les tarifes més econòmiques als seus clients aprofitant la flexibilitat disponible. - Gestor d'actius i consumidor final: Els consumidors finals poden aprofitar la seva flexibilitat adaptant el seu consum a les hores més econòmiques. D'aquesta manera, poden generar estalvis directes a la seva factura. A part d'això, els consumidors finals també poden participar directament o a través de la figura de l'agregador de la demanda en mercats de flexibilitat per obtenir ingressos extres. La tecnologia desenvolupada ajuda els consumidors finals a: o Generar estalvis i ingressos addicionals gràcies a la gestió de la flexibilitat (entre el 5 i el 10% del cost total de l'electricitat). o Reduir les emissions de CO2 i, en conseqüència, millorar la responsabilitat social i corporativa. La flexibilitat de la demanda ajuda indirectament a la integració de les energies renovables a la xarxa i substitueix directament les plantes de generació de combustibles fòssils en mercats de flexibilitat. o Digitalitzar i automatitzar el seu procés energètic. Això significa tenir més informació sobre com es consumeix l'energia dins dels seus processos i ajuda a detectar possibles millores en l'eficiència energètica. - Gestor de comunitats energètiques: Les comunitats energètiques són un nou motor de la transició energètica. La nova regulació permet a les persones col·laborar en projectes energètics com l'autoconsum col·lectiu, el comerç col·lectiu d'energia o les inversions en bateries col·lectives. La tecnologia desenvolupada ajuda les comunitats energètiques a: o Monitoritzar i gestionar actius energètics compartits com ara fotovoltaiques, bateries o carregadors de vehicles elèctrics. o Reduir els costos energètics dins de la comunitat maximitzant l'autoconsum i reduint les càrregues punta. Això significa que les comunitats energètiques poden aconseguir un retorn de les inversions més ràpid. o Permetre que les comunitats energètiques participin en mercats de flexibilitat per obtenir ingressos addicionals i aprofitar la seva flexibilitat per consumir durant les hores més econòmiques.

Revolució energètica; Recursos renovables distribuïts; Electrificació del consum; Dependència energètica; Combustibles fòssils; Transició energètica; Internet de les coses (IoT); Mercats elèctrics; Agregadors de la demanda; Flexibilitat de la demanda; Estratègies òptimes; Construcció d'ofertes; Execució en temps real; Regulació del mercat europeu; Barreres; Facilitadors; Desenvolupament comercial; Algoritmes de predicció del consum; Tipus de consumidors; Models de predicció de flexibilitat; Actius energètics; Participació combinada; Models d'optimització; Viabilitat tècnica; Viabilitat econòmica; Metodologia innovadora; Recerca futura; BambooEnergy; Comercialització de programari; Agregació de la demanda a Espanya; Spin-off disruptiva; Gestió de la demanda agregada.