Propuesta de escenarios de digitalización para integración de demanda activa en sistemas de distribución utilizando técnicas metaheurísticas

Abstract

Esta tesis de investigación doctoral aborda el desafío de integrar la demanda activa en sistemas de distribución eléctrica mediante un enfoque de digitalización progresiva basado en escenarios. La investigación está estructurada en cinco momentos clave: revisión del estado del arte, identificación de brechas en la normatividad, establecimiento de la metodología, definición de escenarios progresivos y modelado de cada escenario. En la primera etapa, se realizó una revisión del estado del arte, identificando las principales tendencias y limitaciones en la gestión de la demanda activa y la integración de DER´s. Simultáneamente, se analizó la normatividad vigente, revelando importantes brechas que justifican la necesidad de un enfoque formal para la integración de tecnologías digitales. A partir de estas brechas, se establece una metodología por fases que guía la transición hacia sistemas inteligentes de distribución. Los escenarios definidos representan diferentes niveles de digitalización, desde la supervisión básica hasta el control avanzado basado en datos. Cada uno fue modelado matemáticamente para minimizar costos operativos y penalizaciones, maximizando la integración de fuentes renovables y optimizando el uso de infraestructuras tecnológicas habilitadoras disponibles. Los modelos diseñados incorporan técnicas y tecnologías emergentes para gestionar la demanda de manera dinámica. Finalmente, se validaron los modelos en un caso de estudio aplicado a la ciudad de Pasto, analizando el impacto de la digitalización en la sostenibilidad y la democratización energética (Texto tomado de la fuente)

This doctoral research thesis addresses the challenge of integrating active demand into electrical distribution systems through a scenario-based progressive digitalization approach. The research is structured in five key moments: a review of the state of the art, identification of gaps in the regulations, the establishment of the methodology, the definition of progressive scenarios, and modeling of each scenario. In the first stage, a review of the state of the art was carried out, identifying the main trends and limitations in managing active demand and integrating Distributed Energy Resources (DER). Simultaneously, the current regulations were analyzed, revealing gaps that justify the need for a formal approach to incorporating digital technologies. Based on these gaps, a phased methodology is established that guides the transition to smart distribution systems. The defined scenarios represent different levels of digitalization, from essential supervision to advanced data-based control. Each was mathematically modeled to minimize operating costs and penalties, maximizing the integration of renewable sources and optimizing the use of available enabling technological infrastructures. The designed models incorporate emerging techniques and technologies to manage demand dynamically. Finally, the models were validated in a case study applied to the city of Pasto, analyzing the impact of digitalization on sustainability and energy democratization.