La tesis doctoral, cuyo título se indica más arriba, está dedicada al estudio y medida de los fenómenos reactivos en los sistemas eléctricos trifásicos. La tesis se ha estructurado en 6 Capítulos y la Bibliografía. En el Capítulo se han analizado críticamente las definiciones de potencia reactiva establecidas por las principales teorías de la potencia eléctrica, desde finales del siglo XIX hasta nuestros días. En el Capítulo II, se han analizado los fenómenos reactivos, o de desfase, entendidos para las tensiones y corrientes de secuencia directa y frecuencia fundamental, tal como establece la teoría Unificadora y la IEEE Standard 1459-2000, en base a las expresiones de las potencias reactivas instantáneas correspondientes a los sistemas trifásicos lineales. La comparación entre las expresiones de la potencia reactiva instantánea de los sistemas con tensiones equilibradas y desequilibradas ha permitido definir por separado la potencia reactiva debida a las cargas reactivas y la potencia reactiva debida a los desequilibrios. La existencia de esta última potencia reactiva originada por los desequilibrios es una de las aportaciones de la tesis doctoral, que de ninguna manera pueden establecer las teorías clásicas. En el Capítulo III se ha representado los fenómenos reactivos o de desfase definidos en el Capítulo anterior mediante asociaciones trifásicas de elementos de circuito. Estas representaciones gráficas ayudan a entender mejor cada uno de los fenómenos. En el Capítulo IV se describe la constitución y características técnicas del dispositivo y sistema de medida de la potencia reactiva, que discrimina entre la potencia reactiva debida a las reactancias y la potencia reactiva causada por los desequilibrios. El Capítulo V está dedicado a describir las conclusiones y las realizaciones futuras. En resumen, la nueva formulación de la potencia reactiva desarrollada en esta Tesis Doctoral, constituye, una importante herramienta para mejor comprender el funcionamiento de los sistemas eléctricos, así como para proponer soluciones para el cumplimiento de las normativas vigentes y para el diseño de dispositivos de mejora de la eficiencia. / Graña López, MÁ. (2010). Significado y medida de los fenómenos de desfase en los sistemas trifásicos desequilibrados, lineales. Aplicación a la medida en sistemas con conductor neutro [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8605

Los diferentes procesos de liberalización de los sistemas eléctricos en el ámbito internacional coinciden en la búsqueda de la optimización y eficiencia operativa, sin embargo, en muchos casos estos objetivos no se han cumplido. Dos causas importantes de estas ineficiencias son la aplicación de inadecuados mecanismos de subasta en los mercados diarios de energía y la reducida participación de la demanda en los procesos definitorios de precios. El trabajo desarrollado en la presente tesis se centra en el diseño de dos nuevas metodologías de subasta iterativas, aplicables a los mercados diarios de energía, que posibiliten una participación activa de la demanda en los procesos de casación, con la intención clara de que su participación no se limite a una respuesta en función del precio de mercado, si no que por el contrario, el precio de mercado sea función directa de su participación. Estas nuevas metodologías buscan incrementar la eficiencia general del mercado diario, disminuir la volatilidad de sus precios y disuadir a los agentes generadores de ejercer poder de mercado; y por consiguiente mejorar la eficiencia del sistema en su conjunto. Las nuevas metodologías iterativas desarrolladas en esta tesis son: Mecanismo de Subasta Uniforme Iterativa Mecanismo basado en el principio del subastador Walrasiano, donde el Operador de Mercado define a través de un proceso iterativo el precio de la energía en el mercado para cada periodo horario. Este mecanismo estimula una mayor revelación de costos y valoraciones en los agentes que participan en el mercado, logrando así incrementar la eficiencia económica general del mercado, mitiga además el efecto del poder de mercado por parte de las compañías generadoras. La validación de este mecanismo de subasta se realizó mediante un experimento económico a fin de captar realidades cognitivas entre los jugadores humanos y la institución de mercado analizada. / Valencia Salazar, I. (2011). Diseño e implementación de una metodología de subasta iterativa aplicada a mercados eléctricos competitivos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/13258

La necesidad de fomentar el desarrollo de energías renovables forma parte de una estrategia política y comunitaria que debe tener en cuenta las materias relacionadas con el medio ambiente, crecimiento, competitividad y empleo, competencia, investigación, desarrollo tecnológico y demostración, así como en el ámbito de la política agraria y de desarrollo rural. Es por ello que, en las últimas décadas, se empezó a dar un papel importante a estas energías como alternativa energética a las fuentes tradicionales, poniendo latente la necesidad de la búsqueda de nuevas herramientas y técnicas que puedan dar respuesta a conceptos tan importantes como la planificación energética de un territorio. De este modo, se comenzó un proceso de integración de las energías renovables mediante diversas actuaciones políticas a nivel mundial (Protocolo de Kyoto), siendo necesario además llevar a cabo iniciativas energéticas locales. En este contexto, la utilización de la biomasa con fines energéticos ofrece múltiples ventajas con respecto a las fuentes de energía convencionales, así como en relación con otras fuentes de energía renovables, en particular unos costes relativamente bajos, una menor dependencia de las alteraciones climáticas a corto plazo, el fomento de las estructuras económicas regionales y la creación de fuentes de ingresos alternativas. Entre los principales beneficios destacaríamos reducir la dependencia de los combustibles fósiles, disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero y estimular la actividad económica en zonas rurales (Comisión de las Comunidades Europeas 2005). En este trabajo se presentan diferentes metodologías y estrategias para impulsar el desarrollo del aprovechamiento de la biomasa procedente de residuos agrícolas y forestales, incluyendo los distintos y numerosos elementos implicados en la utilización de la biomasa como fuente energética: recursos disponibles y tipología, logística para su recogida y distribución, restricciones medioambientales y sociales, transporte, almacenamiento, costes, pre-tratamientos, demanda potencial, etc. / Perpiñá Castillo, C. (2012). Metodologías para la ubicación de plantas de biomasa mediante modelos de localización basados en programación lineal y evaluación multicriterio en el entorno de los Sistemas de Información Geográfica [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14721

El desarrollo de esta tesis ha partido del estudio del esquema convencional de planificación de soluciones energéticas, encontrándose que corresponde a un esquema centralizado que ignora las necesidades energéticas de las zonas rurales, ya que su ejercicio no presta atención a los factores socio-económicos y medioambientales de las regiones. Lo que impacta negativamente cualquier proyecto de suministro energético y se aleja de el óptimo aprovechamiento de los recursos en la zona. Para dar respuesta a las necesidades del contexto actual en este tipo de zonas, se ha procedido a definir una metodología general que considera detalladamente los criterios, procedimientos y estategias necesarias para la planificación y operación óptima de los recursos energéticos en una zona aislada. Dada las características de las zonas aisladas, se recurrió al concepto de Microred, incluye generación, demanda y almacenamiento, gestionadas de manera avanzada. Se realizó una revisión de herramientas de soporte a la decisión en planificación energética aislada, existentes, dentro de las que se, seleccionó el software HOMER cuya lógica de simulación limita la complejidad, lo que permite un cálculo más ágil y práctico, haciéndolo uno de los más flexibles en cuanto a los sistemas que permite simular y optimizar. Se elaboró un procedimiento para explotar de manera eficiente la microred, que consiste en forzar las estrategias de control y operación a responder a la demanda, y adicionalmente identificar la demanda flexible para gestionarla, de manera complemente la operación eficiente del sistema. La metodología fue implementada en zonas que presentó la oportunidad de hacer un uso no convencional de la biomasa, mediante la utilización de la madera residual depositada por la desembocadura de un río en las costas, al realizar su encuentro con el mar. El estudio involucró la cuantificación, caracterización y cálculo del potencial energético de la biomasa, demostrando que este tipo de aplicación nove / Muñoz Maldonado, YA. (2012). Optimización de recursos energéticos en zonas aisladas mediante estrategias de suministro y consumo [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16010

En este trabajo de tesis doctoral, se realiza un estudio comparativo teórico y experimental entre dos tipos de tecnologías de gasificación de biomasa, determinando su viabilidad técnica, económica y ambiental para la producción de energía eléctrica en aplicaciones de baja potencia (inferiores a 100 kW). Los tipos de tecnologías seleccionadas están entre los de mayor interés en el campo de la gasificación de biomasa: lecho fijo downdraft y lecho fluido burbujeante. La mayoría de los resultados presentados en este trabajo, comparando las dos tecnologías, fueron obtenidos de manera experimental. Aunque más costosos, los experimentos proporcionan datos de diseño más fiables que los que se pueden obtener a través de la modelización o simulación, esto sin tener en cuenta que las reacciones que se llevan a cabo en el reactor son complejas y difíciles de modelar, sobretodo en la fase de conversión de sólido a gas, además, la mayoría de los modelos se enfocan en la producción y composición del gas sin tener en cuenta tanto la generación de alquitranes y residuos sólidos como su separación del gas, tan esenciales como el propio proceso de generación del gas. Todos estos hechos han obligado a centrar el estudio comparativo en la verificación experimental del comportamiento de ambos tipos de gasificadores, para lo cual se diseñó, construyó y puso en operación un prototipo con una potencia eléctrica del orden de 10 kW para cada una de las dos configuraciones a estudiar. También se aborda en el presente trabajo el problema de limpieza del gas y la separación de los residuos, especialmente alquitranes, generados en el proceso de gasificación. Para cada uno de los dos tipos de tecnologías estudiadas se ha definido y probado un tipo de sistema de limpieza de gases diferente, utilizando en ambos casos lavadores húmedos de gases y filtrado por medio de astillas, aunque con modos de operación diferentes. El estudio experimental permitió determinar la configuración óptima con la cual se obtiene un gas adecuado para ser quemado en un motor de combustión interna, éste es uno de los problemas más importantes a considerar en una planta de gasificación, debido al coste y el consumo de energía adicional que conllevan estos sistemas. En el aspecto de viabilidad económica se determinó, a partir de los gastos de construcción de los prototipos, que las plantas de generación de energía mediante la gasificación de biomasa con potencias inferiores a 50 kW no son económicamente rentables en España, salvo en condiciones muy restrictivas de bajo coste de la biomasa (inferior a 0,03 ¿/kg) y/o elevada subvención que permitiese un precio de venta superior a 0,2 ¿/kWh. Descartando la conexión a red de una planta de gasificación de baja potencia, se consideró su utilización en zonas no interconectadas, comparando los costes de generación de energía en dicha planta con los de las plantas que operan con gas natural o gasoil, se ha determinado que es más rentable la planta de gasificación, por lo tanto sería una alternativa para la generación de energía eléctrica en zonas rurales donde es costoso llevarla utilizando los métodos convencionales. / Vargas Salgado, CA. (2012). Estudio comparativo de la utilización de las tecnologías de gasificación Downdraft y lecho fluidizado burbujeante para la generación de energía eléctrica en aplicaciones de baja potencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16379

Introducción y objetivos: El estudio de las alteraciones de precios por fuera del equilibrio competitivo ha llevado a concluir que los mercados eléctricos actuales poseen fallos e imperfecciones originada spor diferentes causas que, teóricamente, podrían ser controladas mediante la participación activa de la demanda. El principal objetivo de esta tesis es demostrar experimentalmente, que la participación activa de la demanda eleva el autocontrol de los mercados mayoristas de electricidad y contribuye a mitigar las imperfecciones de los mercados, a la vez que abre nuevas posibilidades de gestión tecnológica-económica viable. La tesis introduce una novedosa metodología de evaluación de los mercados eléctricos reales, mediante la aplicación de la economía experimental, a través del desarrollo de modelos de conocimiento que se convierten en prototipo de prueba experimental del mercado eléctrico real en foco. Estos prototipos posibilitan, además de la evaluación histórica y detección de los fallos e imperfecciones de estos mercados; la predicción del comportamiento ante alternativas de introducción de la participación activa de la demanda en mercados concretos, lo cual es desarrollado mediante el diseño y ejecución de experimentos económicos. Esta metodología fue aplicada al estudio de la participación activa de la demanda en el Mercado de Producción de Energía Español, encontrando que la introducción en el mercado de agregadores independientes de la demanda con cargas interrumplibles en tiempo real, logra mitigar el poder de mercado de empresas holding integradas verticalmente (Generadores-distribuidoras) y con alta concentración de mercado, a la vez que se validó la utilización del prototipo de experimentación al corroborar la reproducción experimental de las condiciones de escasez-abundancia del mercado en evaluación. Estructura de la Tesis: Esta tesis está organizada de la siguiente manera, inicialmente se exponen las bases conceptuales y estado del arte de: a) los / Ramírez Escobar, CA. (2012). LOS PRECIOS DEL MERCADO MAYORISTA DE ELECTRICIDAD COMO EXPRESIÓN DE LA PARTICIPACIÓN ACTIVA DE LA DEMANDA: APLICACIÓN DE LA ECONOMÍA EXPERIMENTAL [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16806

La biomasa leñosa como recurso material o bioenergético varía principalmente según especie, condiciones ambientales que influyen en su producción y dispersión en el territorio. La estimación de la disponibilidad y aptitud de este recurso es hoy en día crucial para el desarrollo sostenible del sector agroforestal y, en concreto, de la cadena de valor monte-industria-consumo. Debido a la dispersión de esta fuente de materia prima en el territorio y a los altos costes logísticos que ello implica, el desarrollo de sistemas de valor en base a la biomasa de origen forestal y/o agrícola pasa por el desarrollo de sistemas de gestión y valorización integral de estos recursos a nivel local, bien para aprovechamiento como materia prima para la industria del tablero o como fuente de bioenergía. Tomando en cuenta esta situación de partida, esta tesis tiene como principal objetivo desarrollar un análisis de valorización integral de la biomasa leñosa en condiciones mediterráneas a lo largo del gradiente altitudinal en el ejemplo territorial de la Comunidad Valenciana (España), integrando una especie forestal representativa (Quercus ilex L.), un cultivo energético de futuro (Paulownia spp.) y los tres cultivos leñosos agrícolas más importantes a nivel regional (Citrus sinensis, Olea europaea y Prunus amygdalus). Para alcanzar este objetivo, el trabajo de investigación se centra en la caracterización de las propiedades morfológicas, físicas, químicas y energéticas de la biomasa leñosa procedente del aprovechamiento de estas especies. En base a un muestreo representativo los resultados a obtener sirven para poder determinar de forma cuantitativa y cualitativa las aptitudes y limitaciones que estos tipos de biomasa presentan en el sector energético como biocombustible sólidos y en el sector de la industria del tablero como materia prima para tableros de partículas. / Fernández Puratich, HW. (2013). VALORIZACIÓN INTEGRAL DE LA BIOMASA LEÑOSA AGROFORESTAL A LO LARGO DEL GRADIENTE ALTITUDINAL EN CONDICIONES MEDITERRÁNEAS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/19133

[EN] This thesis will focus on the description of the formulation of the unbalance powers steady linear-phase three wire systems, given the imbalanced sinusoidal electric network flows, based on the Unified Theory of the Power (UPM, Unified Power Measurement) and the IEEE Std. 1459-2010. From these theories, a series of imbalanced parameters allow a formulation and analysis of a complex unbalance powers system, as well as the obtaining of these at any point in the network are defined, checking at all times the total apparent power to an unbalanced system (S1) expressed by Buchholz, the UPM and the IEEE Std. 1459-2010. Using the definition of the electrics instantaneous three-phase power, this thesis provides the description of a series of imbalance parameters of the loads due to resistive components (A, B) and reactive (C, D) using the positive sequence voltage and the active and reactive currents determined by characteristics of the loads and electrical networks. These parameters allow the determination of system inefficiencies due to imbalances in permanent regime, giving rise to new complex expressions of unbalance powers in the unbalanced electrical networks, as much totals (Du) due to the asymmetry of the currents (Dui) and/or voltages (Duv). Total apparent power of an unbalanced system (S1) is reformulated in order to correctly see the equivalence of the unbalanced powers of a star-delta transformation done by the Kennelly (Rosen) theorem. Starting from unbalanced load systems and balanced voltages systems, the imbalance parameters are formulated. These parameters check the Unified Theory of the Power (UPM). After, we analyze unbalanced systems in voltages and currents, and the complex unbalance powers are formulated separately when a system undergoes with both imbalance indicators. The analysis of the power flows in unbalanced networks, to obtain the nodal voltages and currents circulating into lines, is performed using the software RDAP (Radial Distribution Analysis Package) and in certain cases PsPICE, Matpower (MatLab) and PowerWorld. A series of practical cases designed for different network configurations and conditions of the supply voltage loads, which allow contribution findings of this thesis, are consistent with the UPM theory and IEE Std. 1459-2010. / [ES] La presente tesis doctoral se centra en la descripción de la formulación de las potencias de desequilibrio en régimen permanente de los sistemas trifásicos lineales a tres hilos dados los flujos de potencia desequilibrados en las redes eléctricas sinusoidales. Para ello, se basa en la Teoría Unificada de las Potencias (UPM, Unified Power Measurement) y en la IEEE Std. 1459-2010. A partir de dichas teorías, se definen una serie de parámetros de desequilibrio que permiten la formulación y el análisis de las potencias complejas de desequilibrio del sistema, así como la obtención de éstas en cualquier punto de la red, verificando en todo momento la potencia aparente total para un sistema desequilibrado (S1) expresada por Buchholz, la UPM y por la IEEE Std 1459-2010. A partir del uso de la definición de la potencia eléctrica instantánea trifásica, la tesis aporta la descripción de una serie de parámetros de desequilibrio debidos a las componentes resistivas (A, B) y reactivas (C, D) de las cargas, empleando la tensión de secuencia positiva y las intensidades activas y reactivas determinadas por las características de las cargas y de las redes eléctricas. Estos parámetros permiten la determinación de las ineficiencias del sistema debidas a los desequilibrios en régimen permanente, dando lugar a nuevas expresiones fasoriales de las potencias de desequilibrio en las redes eléctricas desequilibradas, tanto totales (Du) como las debidas a la asimetría de las intensidades (Dui), y/o de las tensiones (Duv). La potencia aparente total de un sistema desequilibrado (S1) es reformulada a fin de contemplar de forma correcta la equivalencia de las potencias de desequilibrio de una transformación estrella - triángulo efectuada mediante el teorema de Kennelly (Rosen). Partiendo de sistemas desequilibrados en cargas y equilibrados en tensiones se formulan los parámetros de desequilibrio los cuales verifican la Teoría Unificada de las Potencias (UPM), para posteriormente considerando tensiones y corrientes desbalanceadas, formular de forma separada las potencias de desequilibrio complejas que un sistema experimenta ante un desequilibrio de ambas magnitudes. El análisis de los flujos de potencia en las redes desequilibradas, para la obtención de las tensiones nodales y de las corrientes circulantes por las líneas, se realiza mediante el uso del software RDAP (Radial Distribution Analysis Package), así como en determinados casos PsPICE, Matpower (MatLab) y PowerWorld. Se presentan una serie de supuestos prácticos diseñados para las distintas configuraciones de las redes y condiciones de las tensiones de alimentación de las cargas, los cuales permiten constatar que las aportaciones de la presente tesis son acordes con la Teoría UPM y la IEEE Std. 1459-2010. / [CA] La present tesi doctoral se centra en la descripció de la formulació de les potències de desequilibri en règim permanent dels sistemes trifàsics linials a tres fils donats els fluxos de potència desequilibrats a les xarxes elèctriques sinusoïdals. Per a això, es basa en la Teoria Unificada de les Potències (UPM, Unified Power Measurement) i en la IEEE Std. 1459-2010. A partir d'aquestes teories,es defineixen una sèrie de paràmetres de desequilibri que permeten la formulació i l'anàlisi de les potències complexes de desequilibri del sistema, així com l'obtenció d'aquestes en qualsevol punt de la xarxa, verificant a tot moment la potència aparent total per a un sistema desequilibrat (S1) expressada per Buchholz, la UPM i la IEEE Std. 1459-2010. A partir de l'ús de la definició de la potència eléctrica instània trifásica, la tesi aporta la descripció d'una sèrie de paràmetres de desequilibri deguts a les components resistives (A, B) i reactivez (C, D) de les càrregues, emprant la tensió de seqüència positiva i les intensitats actives i reactives determinades per les característiques de les càrregues i de les xarxes elèctriques. Aquests paràmetres permeten la determinació de les ineficiències del sistema degudes als desequilibris en règim permanent, donant lloc a noves expressions fasorials de les potències de desequilibri a les xarxes elèctriques desequilibrades, tant totals (Du) com les degudes a l'asimetria de les intensitats (Dui) i/o de les tensions (Duv). La potència aparent total d'un sistema desequilibrat (S1) és reformulada a fi de contemplar de forma correcta l'equivalència de les potències de desequilibri d'una transformació estrela - triangle efectuada mitjançant el teorema de Kenelly (Rosen). Partint de sistemes desequilibrats en càrregues i equilibrats en tensions es formulen els paràmetres de desequilibri els quals verifiquen la Teoria Unificada de les Potències (UPM), per posteriorment considerant tensions i corrents desbalancejades, formular de forma separada les potències de desequilibri complexes que un sistema experimenta davant d'un desequilibri de totes dues magnituds. L'anàlisi dels fluxos de potència a les xarxes desequilibrades, per a l'obtenció de les tensions nodals i dels corrents circulants per les línies, es realitza mitjançant l'ús del software RDAP (Radial Distribution Analysis Package), així com en determinats casos PsPICE, Matpower (MatLab) i PowerWorld. Es presenten una sèrie de supòsits pràctics disenyats per a les diferents configuracions de les xarxes i condicions de tensions d'alimentació de les càrregues, els quals permeten constatar que les aportacions de la present tesi són concordes amb la Teoría UPM i la IEEE Std. 1459-2010. / Blasco Espinosa, PA. (2015). FORMULACIÓN DE LA POTENCIA DE DESEQUILIBRIO. APLICACIÓN A REDES ELÉCTRICAS DESEQUILIBRADAS SINUSOIDALES [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/55846

[EN] The electric power industry is being shaken by a new idea that is taking shape: smart grids. Three aspects are considered keys to reach smart grids: a) The structure of the network must meet the smart grid concept, i.e. it must be resistant to failures, e.g. causing the automatic separation of any broken element without affecting the operation of the other components; it must be flexible to allow the connection or disconnection of loads and distributed generators, it must maintain efficient operation under various load conditions, and so on. b) The network should open the possibilities of participation of large and small generators as well as users, enabling new business opportunities and active participation, so that "intelligent" generation or consumption may benefit. c) All participants must have easy access to the information needed to choose the best operating strategy in each case. In regard to the first condition (a) there are significant challenges to solve: network automation, optimal design, development of new protection and control equipment, etc. It will be necessary to develop equipment adapted to new problems and new needs that will be generated in these networks. Those items of equipment should be standardised, it will be necessary to define tests to take into account issues that currently are not usually needed, such as the presence of disturbances in voltage, or others. In this sense, marginally though, the research team in which the author works has collaborated with a laboratory for electrical testing, the Flex Power Grid Lab Research Infrastructure DNV KEMA in the Netherlands, in the definition and implementation of some tests, as described in Chapter 3. Smart grids. In the second aspect (b), deep social changes are needed and, above all, regulation changes are crucial. In any case, the first step is to know how the consumption of loads is, how can demand be modified, how can small generation (mainly renewable) and energy storage influence generation, and so on. Having accurate models that provide this information is a key factor for network agents to establish their best strategies. This dissertation discusses many aspects of energy demand and the problem of controlling several resources and agents in the system operation is addressed and Chapter 3. Smart grids shows the management and control software (in which the author has collaborated during the design and development stages) of a small smart grid that exists in LabDER laboratory at UPV, where various resources are integrated according to the needs of demand, energy prices, and so on. In the third condition (c) there are also major challenges to be solved, such as mass information management and the increasing volume of data traffic that it can involve. This dissertation proposes several algorithms to facilitate treatment of the available data to optimise the management of the resources in a smart grid or to make decisions about the participation in demand response programs, as shown in Chapter 8. Energy Management Systems for Smart Customers. / [ES] La industria eléctrica de potencia está siendo sacudida por una idea que va tomando forma: las smart grids. Tres aspectos pueden considerarse claves para llegar a las smart grids: a) La estructura de la red debe responder al concepto de red inteligente, es decir, ser resistente a fallos, por ejemplo provocando la separación automática de cualquier elemento averiado sin afectar al funcionamiento del resto de la red; ser flexible para permitir la conexión o desconexión de cargas y generadores distribuidos, mantener un funcionamiento eficiente bajo diversos estados de carga, etc. b) La red debe abrir las posibilidades de participación de grandes y pequeños generadores así como de los usuarios, permitiendo nuevas posibilidades de negocio y de participación activa, de manera que la generación o el consumo "inteligentes" se vean beneficiados. c) Todos los participantes deben tener acceso fácil a la información necesaria para poder elegir la mejor estrategia de funcionamiento en cada caso. En lo que respecta a la primera condición (a) hay importantes retos por resolver: automatización de la red, diseño óptimo, desarrollo de nuevas protecciones y equipos de control, etc. Será necesario desarrollar equipos adaptados a los nuevos problemas y nuevas necesidades que se generarán en estas redes. Esos equipos deberán ser normalizados, para lo cual será necesario definir ensayos que tengan en cuenta aspectos que actualmente no suelen ser necesarios, como la presencia de perturbaciones en la tensión, u otros. En este sentido, aunque de forma marginal, se ha colaborado con un laboratorio para ensayos eléctricos, la Flex Power Grid Lab Research Infrastructure del DNV KEMA en los Países Bajos, en la definición y realización de algunos ensayos, como se indica en el Capítulo 3. Smart grids. En el aspecto segundo (b), son necesarios profundos cambios sociales y, sobre todo, legislativos. En cualquier caso, el primer paso consiste en saber cómo es el consumo de los receptores, de qué manera puede variarse la demanda, qué influencia puede tener la pequeña generación (renovable principalmente) y el almacenamiento de energía, etc. Disponer de modelos precisos que proporcionen esta información es clave para que los actores de la red puedan establecer sus mejores estrategias. En la tesis se analizan muchos aspectos relacionados con la demanda de energía y se aborda el problema del control de la participación de diversos recursos y diversos agentes en el funcionamiento del sistema y en el Capítulo 3. Smart grids se muestra el software de gestión y control (en cuyo diseño y desarrollo se ha colaborado) de una pequeña smart grid que existe en el laboratorio LabDER de la UPV, donde se integran diversos recursos en función de las necesidades de la demanda, los precios de la energía, etc. En la tercera condición (c) hay, también, grandes retos por resolver, como la gestión masiva de información y el incremento en el volumen de tránsito de datos que puede representar. En la tesis se proponen diferentes algoritmos para facilitar el tratamiento de los datos disponibles a la hora de optimizar la gestión de los recursos de una smart grid o tomar decisiones de cara a participar en programas de respuesta de la demanda, tal como puede verse en el Capítulo 8. Sistemas de Gestión Energética para Smart Customers. / [CA] La indústria elèctrica de potència està sent sacsada per una idea que va prenent forma: les smart grids. Tres aspectes poden considerar-se claus per a arribar a les smart grids: a) L'estructura de la xarxa ha de respondre al concepte de xarxa intel·ligent, és a dir, ser resistent a fallades, per exemple amb la separació automàtica de qualsevol element avariat sense afectar el funcionament de la resta de la xarxa; ser flexible per a permetre la connexió o desconnexió de càrregues i generadors distribuïts; mantindre un funcionament eficient davall diversos estats de càrrega, etc. b) La xarxa ha d'obrir les possibilitats de participació de grans i xicotets generadors així com dels usuaris. Així, ha de permetre noves possibilitats de negoci i de participació activa, de manera que la generació o el consum "intel·ligents" es vegen beneficiats. c) Tots els participants han de tindre accés fàcil a la informació necessària per a poder triar la millor estratègia de funcionament en cada cas. Pel que fa a la primera condició (a) hi ha importants reptes per resoldre: automatització de la xarxa, disseny òptim, desenrotllament de noves proteccions i equips de control, etc. Serà necessari desenrotllar equips adaptats als nous problemes i noves necessitats que es generaran en aquestes xarxes. Aqueixos equips hauran de ser normalitzats, per a la qual cosa serà necessari definir assajos que tinguen en compte aspectes que actualment no solen ser necessaris, com la presència de pertorbacions en la tensió, o altres. En aquest sentit, encara que de forma marginal, s'ha col·laborat amb un laboratori per a assajos elèctrics, la Flex Power Grid Lab Research Infrastructure del DNV KEMA en els Països Baixos, en la definició i realització d'alguns assajos, com s'indica en el Capítol 3. Smart grids. En l'aspecte segon (b), són necessaris profunds canvis socials i, sobretot, legislatius. En qualsevol cas, el primer pas consisteix a saber com és el consum dels receptors, de quina manera pot variar-se la demanda, quina influència pot tindre la xicoteta generació (renovable principalment) i l'emmagatzemament d'energia, etc. Disposar de models precisos que proporcionen aquesta informació és clau perquè els actors de la xarxa puguen establir les seues millors estratègies. En la tesi s'analitzen molts aspectes relacionats amb la demanda d'energia i s'aborda el problema del control de la participació de diversos recursos i diversos agents en el funcionament del sistema i en el Capítol 3. Smart grids es mostra el programari de gestió i control (en el disseny i desenrotllament del qual s'ha col·laborat) d'una xicoteta smart grid que existeix en el laboratori LabDER de la UPV, on s'integren diversos recursos en funció de les necessitats de la demanda, els preus de l'energia, etc. En la tercera condició (c) hi ha, també, grans reptes per resoldre, com ara la gestió massiva d'informació i l'increment en el volum de trànsit de dades que pot representar. En la tesi es proposen diferents algoritmes per a facilitar el tractament de les dades disponibles a l'hora d'optimitzar la gestió dels recursos d'una smart grid o prendre decisions de cara a participar en programes de resposta de la demanda, tal com pot veure's en el Capítol 8. Sistemes de Gestió Energètica per a Smart Customers. / Roldán Blay, C. (2016). Avances en Verificación y Medida de la Respuesta de la Demanda y Aplicación a su integración en Smart Grids [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61302

Tesis por compendio / [ES] El campo de la ciencia donde se encuadra la presente tesis doctoral, es un campo muy antiguo y muy estudiado. La primera experiencia conocida en transmisión de energía eléctrica es atribuida a H. Fontaine en 1873 en la Exposición de Viena. Desde entonces se han desarrollado multitud de teorías sobre la potencia eléctrica, y aunque parezca poco creíble, hoy en día todavía no se ha establecido una teoría consensuada por toda la comunidad científica. No obstante, sí que hay una norma establecida que permite la construcción de los aparatos de medida bajo unos mínimos consensuados. Esta norma es la IEEE Std. 1459-2010. En el año 2015, el Dr. Pedro Ángel Blasco Espinosa, presentó su tesis doctoral cuyo título es: "Formulación de la potencia de desequilibrio. Aplicación a redes eléctricas desequilibradas sinusoidales", en la cual se formulaba fasorialmente la potencia de desequilibrio, y conjuntamente con la potencia aparente de secuencia positiva, obtenía la potencia total suministrada por la red en un punto de la misma. Esta potencia coincidía con la obtenida con la norma reseñada y con la teoría de Buchholz (1922). No obstante, dejaba fuera la potencia de distorsión. Esta tesis tiene dos objetivos diferenciados y complementarios entre sí. El primer objetivo de esta tesis es el extender el fasor del Dr. Blasco, a la formulación fasorial de la potencia de distorsión. De esta forma se obtiene un procedimiento distinto y complementario al indicado en la norma reseñada, pero sin la intención de sustituirla, para la obtención de la potencia aparente total suministrada por la red en un punto de la misma. Ello ha dado lugar al primer artículo publicado del compendio de la presente tesis titulado "Formulation of the Phasors of Apparent Harmonic Power: Application to Non-Sinusoidal Three-Phase Power Systems", en la revista "Energies", indexada en JCR y publicado con fecha de julio de 2018. El segundo objetivo se centra en las potencias de desequilibrio, más concretamente en la modelización de circuitos compensadores pasivos constituidos por elementos reactivos, eliminando dichas potencias ineficientes de tal forma que no las tenga que entregar la red o el generador. La metodología de compensación que se describe en esta tesis, para sistemas a tres y cuatro hilos, no ocasiona un consumo energético adicional y es integrable en filtros híbridos, confiriéndole versatilidad y bajo coste económico. Dadas las características y particularidades de los sistemas eléctricos a tres y cuatro hilos, especialmente en las redes de baja tensión, hace que estos deban ser estudiados de forma separada. Ello dio como resultado la publicación de dos nuevos artículos en la revista "Applied Sciences" indexada en JCR. El primer artículo titulado "Compensation of Reactive Power and Unbalanced Power in Three-Phase Three-Wire Systems Connected to an Infinite Power Network", con fecha de publicación diciembre de 2019, se centra en la compensación de redes trifásicas a tres hilos en una red de potencia de cortocircuito infinita, y en él se describe la metodología de compensación de las corrientes de secuencia negativa e imaginaría de secuencia positiva, las cuales son responsables de las ineficiencias debidas a las potencias de desequilibrio y de desfase o reactiva, poniendo de manifiesto la forma en la cual interactúan entre sí los diferentes dispositivos de compensación cuando el sistema de tensiones es desequilibrado. Este artículo es el segundo del compendio de la presente tesis. El otro artículo, publicado en marzo de 2020 y titulado "Unbalanced and Reactive Currents Compensation in Three¿Phase Four¿Wire Sinusoidal Power Systems", se centra en la compensación de las ineficiencias ocasionadas en las redes eléctricas a 4 hilos por las corrientes de secuencia homopolar, las corrientes de secuencia negativa y la corriente positiva reactiva. Este artículo es el tercero y último del compendio de artículo / [CA] El camp de la ciència on s'enquadra la present tesi doctoral, és un camp molt antic i molt estudiat. La primera experiència coneguda en transmissió d'energia elèctrica és atribuïda a H. Fontaine en 1873 en l'Exposició de Viena. Des de llavors s'han desenrotllat multitud de teories sobre la potència elèctrica, i encara que parega poc creïble, hui en dia encara no s'ha establit una teoria consensuada per tota la comunitat científica. No obstant això, sí que hi ha una norma establida que permet la construcció dels aparells de mesura davall uns mínims consensuats. Esta norma és la IEEE Std. 1459-2010. L'any 2015, el Dr. Pedro Ángel Blasco Espinosa, va presentar la seua tesi doctoral el títol de la qual és: "Formulación de la potencia de desequilibrio. Aplicación a redes eléctricas desequilibradas sinusoidales", en la qual es formulava fasorialment la potència de desequilibri, i conjuntament amb la potència aparent de seqüència positiva, obtenia la potència total subministrada per la xarxa en un punt de la mateixa. Esta potència coincidia amb l'obtinguda amb la norma ressenyada i amb la teoria de Buchholz (1922). No obstant això, deixava fora la potència de distorsió. Esta tesi té dos objectius diferenciats i complementaris entre si. El primer objectiu d'esta tesi és l'estendre el fasor del Dr. Blasco, a la formulació fasorial de la potència de distorsió. D'esta manera s'obté un procediment distint i complementari a l'indicat en la norma ressenyada, però sense la intenció de substituir-la, per a l'obtenció de la potència aparent total subministrada per la xarxa en un punt de la mateixa. Això ha donat lloc al primer article publicat del compendi de la present tesi titulat: "Formulation of the Phasors of Apparent Harmonic Power: Application to Non-Sinusoidal Three-Phase Power Systems", en la revista "Energies", indexada en JCR i publicat amb data juliol de 2018. El segon objectiu se centra en les potències de desequilibri, més concretament en la modelització de circuits compensadors passius constituïts per elements reactius, eliminant les dites potències ineficients de tal forma que no les haja d'entregar la xarxa o el generador. La metodologia de compensació que es descriu en esta tesi, per a sistemes a tres i quatre fils, no ocasiona un consum energètic addicional i és integrable en filtres híbrids, conferint-li versatilitat i baix cost econòmic. Donades les característiques i particularitats dels sistemes elèctrics a tres i quatre fils, especialment en les xarxes de baixa tensió, fa que estos hagen de ser estudiats de forma separada. Això va donar com resultat la publicació de dos nous articles en la revista "Applied Sciences" indexada en JCR. El primer article titulat "Compensation of Reactive Power and Unbalanced Power in Three-Phase Three-Wire Systems Connected to an Infinite Power Network", amb data publicació desembre de 2019, se centra en la compensació de xarxes trifàsiques a tres fils en una xarxa de potència de curtcircuit infinita, i en ell es descriu la metodologia de compensació dels corrents de seqüència negativa i imaginaria de seqüència positiva, les quals són responsables de les ineficiències degudes a les potències de desequilibri i de desfasament o reactiva, posant de manifest la forma en la qual interactuen entre si els diferents dispositius de compensació quan el sistema de tensions és desequilibrat. Este article és el segon del compendi de la present tesi. L'altre article, publicat al març de 2020 i titulat "Unbalanced and Reactive Currents Compensation in Three-Phase Four-Wire Sinusoidal Power Systems", se centra en la compensació de les ineficiències ocasionades en les xarxes elèctriques a 4 fils pels corrents de seqüència homopolar, els corrents de seqüència negativa i la corrent positiva reactiva. Este article és el tercer i últim del compendi d'articles de la present tesi. / [EN] The area of science in which this doctoral thesis is framed is a very old and highly studied area. The first known experience in electric power transmission is attributed to H. Fontaine in 1873 at the Vienna Exposition. Since then, a multitude of theories on electrical power have been developed, and although it may seem unbelievable, today a theory agreed by the entire scientific community has not yet been established. However, there is an established standard that allows the construction of measuring devices under agreed minimums. This standard is IEEE Std. 1459-2010. In 2015, Dr. Pedro Ángel Blasco Espinosa, presented his doctoral thesis whose title is: "Formulation of the power of imbalance. Application to sinusoidal unbalanced electrical networks", in which the unbalance power was phasorly formulated, and together with the apparent power of positive sequence, it obtained the total power supplied by the network at one point of it. This power coincided with that obtained with the mentioned norm and with the theory of Buchholz (1922). However, it left out the distortion power. This thesis has two different and complementary objectives. The first objective of this thesis is to extend Dr. Blasco's phasor to the phasor formulation of distortion power. In this way, a different and complementary procedure to that indicated in the aforementioned standard is obtained, but without the intention of replacing it, to obtain the total apparent power supplied by the network at a point in it. This has led to the first published article in the compendium of this thesis entitled "Formulation of the Phasors of Apparent Harmonic Power: Application to Non-Sinusoidal Three-Phase Power Systems", in the journal "Energies", indexed in JCR and published with dated July 2018. The second objective focuses on the unbalance powers, more specifically on the modelling of passive compensating circuits made up of reactive elements, eliminating these inefficient powers in such a way that they do not have to be delivered by the network or the generator. The compensation methodology described in this thesis, for three and four-wire systems, does not cause additional energy consumption and is easy to implement in hybrid filters, giving it versatility and low economic cost. Given the characteristics and peculiarities of three and four wire electrical systems, especially in low voltage networks, it means that these must be studied separately. This resulted in the publication of two new articles in the journal "Applied Sciences" indexed in JCR. The first article entitled "Compensation of Reactive Power and Unbalanced Power in Three-Phase Three-Wire Systems Connected to an Infinite Power Network", published in December 2019, focuses on the compensation of three-wire three-phase networks with power of infinite short circuit, and it describes the compensation methodology of negative sequence current and positive reactive current, which are responsible for the inefficiencies due to the imbalance and phase shift or reactive powers, showing how which the different compensation devices interact with each other when the voltage system is unbalanced. This article is the second in the compendium of this thesis. The other article, published in March 2020 and titled "Unbalanced and Reactive Currents Compensation in Three-Phase Four-Wire Sinusoidal Power Systems", focuses on compensating for inefficiencies caused in 4-wire electrical networks by zero-sequence current, negative-sequence current and reactive positive-sequence current. This article is the third and last of the compendium of articles in this thesis. / Montoya Mira, R. (2020). Investigación para la extensión del Fasor de la potencia aparente de desequilibrio a la potencia aparente de distorsión. Nuevo método para la compensación de la potencia reactiva y potencias de desequilibrio en sistemas trifásicos sinusoidales desequilibrados [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/147111 / Compendio