The power utilities in Sweden are planning to replace the major part of thenuclear power plants with renewable energy resource by the year 2030. Some ofthe renewable energy resources are intermittent, which may endanger the powersystem stability. A solution to this problem could be increased exibility in theend-users consumption, which is known as demand response. This is a usefultool that can be used to facilitate the large integration of renewable energyresource into the power grid. Therefore, several of the Swedish governmentauthorities have stated that the possibilities for demand response should befurther investigated.During this thesis, a case study is carried out at Volvo Group Truck OperationsPowertrain Productions in Koping, with the purpose of deriving theirtechnical possibilities for DR in the factory. Volvo in Koping mainly producesgearboxes to all trucks within the Volvo Group concern and belongs to the engineeringindustry sector. The engineering industry has previously not beeninvestigated for DR purposes in Sweden. The main goal of the thesis is to derivethe DR capacity of the factory and the associated time parameters. Onlydemand response by shifting the production in time is considered.One production group (Midiblock 2) in the factory is modelled using MixedInteger Linear Programming and the optimization problem is used to minimizethe electricity cost while fullling the production requirements. The optimizationproblem is done on daily basis and the result is binary operating pointsfor CNC-machines. The output from the Mixed Integer Linear Programmingproblem is sent to a discrete event model, which is used to validate the resultsand display the optimal energy consumption.The simulation results indicates that the modelled production group can performa load shift of 270 kWh/h during 4 hours by scheduling production. Duringthe reduction it should be possible to perform actions such as maintenance andchanging settings of machines. If the results are true for the entire factory, theresulting load reduction is 1.35 MWh/h during 4 hours. However, the nancialincentives to perform load reductions are low. Also, Volvo in Koping does nothave any routines to shut-o the CNC-machines and an extensive work is requiredto make a load reduction possible. Resulting in that DR at the factory isat the moment unrealistic. In addition to the possibilities for DR, the possibleeconomic savings by shutting o the CNC-machines when they are not producingunits are also approximated. Volvo in Koping can save a large amount ofenergy and yearly cut the cost by at least 5 000 000 SEK on these actions, whichis also the rst step towards enabling DR in the factory. / Elkraftsbolagen i Sverige planerar att ersätta kärnkraftverken med förnybaraenergikällor fram till och med år 2030. Några av de förnybara energikällornaär intermittenta i sin produktion och kan på grund av detta medföra en faraför stabilitet i kraftsystemet. En del av lösningen till detta problem kan varaefterfrågeflexibiltet, vilket innebär att el-användarna är mer flexibla i förbrukningenoch anpassar sig till viss del efter kraftsystemets tillstånd. Efterfrågeflexibiltetär ett användbart verktyg som kan underlätta integreringen av de förnybaraenergikällorna. På grund av detta har era svenska statliga företag sagtatt er undersökning bör genomföras inom området efterfrågeflexibiltet.Under detta arbeta har en fallstudie utförts hos Volvo Group Truck OperationPowertrain Production i Köping. Syftet av fallstudien har varit attundersöka möjligheterna för efterfrågeflexibilitet i fabriken. Volvo i Köping producerartill största dels växellådor till samtliga lastbilar inom Volvo Group koncernenoch de tillhör därför industrisektorn verkstadsindustrier.En produktionsgrupp i fabriken modelleras med hjälp av linjärprogrammeringoch modellen används för att för att minimera elkostnaderna genom att föryttalast i tid och samtidigt uppfylla produktionskraven. Optimeringsproblemetberäknas med elpriser för ett dygn och resultatet av problemet är binära tillståndför CNC-maskinerna i produktionsgruppen. De binära tillstånden skickas tillen diskret modell i Matlab som används för att verifiera produktionskraven ochvisa den resulterande energiförbrukningen för produktionsgruppen.Resultatet visar att det är teoretiskt möjligt att förytta 270 kWh/h underen period på 4 timmar genom att förskjuta produktion i tid. Under produktionsstoppenär det möjligt att genomföra underhåll och att förändring iinställningarna på CNC-maskinerna. Om resultaten skalas upp till hela fabrikenskulle den resulterande lastförflyttningen vara 1.35 MWh/h under 4 timmar.Dock så är de ekonomiska incitamenten låga och lastföryttningen är inteekonomiskt hållbar. Ett ytterligare problem är att Volvo i Köping förtillfälletinte har några rutiner för att stänga av maskinerna. Därför krävs det ett omfattandearbete innan det skulle vara möjligt att genomföra en lastförflyttning.Efterfrågeflexibiltet hos Volvo i Köping är därför orealistiskt. Utöver att undersöka möjligheterna för efterfrågeflexibiltet i fabriken, har en del av arbetetsom mål att undersöka de möjliga energi- och kostnadsbesparingar som skapasav att stänga av CNC-maskinerna när de inte producerar enheter. Arbetet harvisat att Volvo i Köping kan varje är spara 5 000 000 SEK på att stänga avmaskinerna, vilket också är ett första steg mot efterfrågeflexibilitet i fabriken.

En los últimos años la función de la planificación de la distribución se ha venido haciéndose más compleja como consecuencia de la elevada integración de recursos energéticos distribuidos (DER, por sus siglas en inglés) en los escenarios a considerar, principalmente de generación distribuida (DG, por sus siglas en inglés), almacenamiento de energía distribuido y gestión de la demanda (DR; por sus siglas en inglés). Esta situación se ha acentuado con la aparición de nuevos elementos de consumo como el vehículo eléctrico, que podrían causar un impacto elevado en las redes de distribución si no se gestionan adecuadamente. Esta tesis presenta un enfoque innovador hacia una planificación dinámica en la cual se integra la gestión, la capacidad y el control de los recursos energéticos distribuidos con objeto de proporcionar soluciones de planificación óptimas que permitan la consecución de ahorros significativos en los costos asociados. En primer lugar, se describe detalladamente la evolución y situación actual de la previsión de la demanda y de las metodologías de planificación basadas en redes inteligentes que se ha encontrado en la literatura. De la realización de este estudio, se puede concluir que hay numerosos modelos de previsión de la demanda y de planificación, así como diferentes formas de resolverlos, pero todos tienen un denominador en común, ya que en ninguno de estos estudios se ha planteado en profundidad la planificación considerando la generación distribuida a nivel de consumidores, la gestión de la demanda y la introducción masiva de nuevas cargas de consumo como el vehículo eléctrico o cocinas de inducción. Se ha podido observar que la planificación de la red eléctrica ha evolucionado desde un ambiente determinístico centralizado hacía una red estocástica o aleatoria distribuida. En orden a mantener los objetivos de una red inteligente, se requiere capturar este comportamiento estocástico a través de una nueva metodología de planificación, es por este motivo por el cual en este estudio se ha considerado un modelo probabilístico con objeto de estimar el comportamiento del consumo de los citados nuevos elementos (vehículo eléctrico y cocinas de inducción), teniendo en cuenta los hábitos de uso de los consumidores para obtener el comportamiento del factor de simultaneidad. Como resultado esta tesis propone el desarrollo de un nuevo modelo de planificación donde se consideren todos estos componentes activos partiendo del diseño de un modelo conceptual, e incluyendo el diseño de la red de comunicaciones y de las tecnologías de la información que darán soporte a este modelo basado en redes inteligentes para lograr los mejores beneficios. Esta metodología consiste en la integración de todos estos elementos y la posibilidad de gestión que ofrece el nuevo concepto de redes inteligentes, satisfaciendo el crecimiento de la demanda con los nuevos consumos durante el tiempo planificado, determinando las acciones futuras y las inversiones asociadas para poder alcanzar unos niveles de servicio a nivel de consumidor adecuados. Finalmente, este modelo de Planificación Eficiente de Redes Inteligentes que incluye las potenciales mejoras introducidas gracias a la Gestión Activa de la Demanda, fue aplicado a una zona determinada dentro del área metropolitana de Guayaquil (Ecuador). Esta área está principalmente compuesta de consumidores residenciales y comerciales, y presenta unas necesidades de aire acondicionado elevadas, lo que caracteriza fundamentalmente el comportamiento de la demanda eléctrica de dicha zona. Como resultado de esta aplicación, se ha podido comprobar que mediante la utilización de los programas de respuesta de la demanda se podrían reducir los costos de inversión a mediano plazo. / In recent years, the distribution planning activity has become more complex because of the high integration of distributed energy resources (DER) in the considered scenarios, mainly distributed generation (DG), distributed energy storage and demand response (DR). The arising of new consumption elements such as the electric vehicle, which could produce a high impact on the distribution networks if it not properly managed, has highlighted this situation. This doctoral dissertation presents an innovative approach focused on the dynamic planning of the power grid, where the management, capacity and control of distributed energy resources is integrated in order to provide optimal planning solutions, which would provide significant savings in the associated costs. In first place, the evolution and current situation of demand forecasting and planning methodologies based on smart grids that available in the literature are described in detail. As a result, it can be concluded that there are numerous models of demand forecasting and planning, as well as different ways of solving the. However, the planning considering the distributed generation at the consumer level, the demand side management or the massive introduction of new loads of consumption such as electric vehicles or induction cookers have not been considered in depth in any of these studies. It has been observed that the planning of electrical networks has evolved from a centralized and deterministic environment to a distributed stochastic or random network. In order to maintain the objectives of a smart grid, it is necessary to capture this stochastic behavior through a new planning methodology. This is why in this study, a probabilistic model has been considered in order to estimate the consumption behavior of the aforementioned new elements (electric vehicles and induction cookers), taking into account consumers' habits in order to obtain the simultaneity factors. As a result, this dissertation proposes the development of a new planning model where all these active components are considered, starting from the development of a conceptual model and including the design of the communications network and the information technologies that will support this model based on smart grids to achieve the best benefits. This methodology includes the integration of all these elements and the possibility of management offered by the new concept of smart grids, satisfying the growth of demand with new consumptions during the planned time, determining the future actions and the required investments for reaching adequate levels of service at the consumer level. In order to prove the effectiveness of the proposed model of Efficient Planning of Smart Grids, that includes the potential improvements introduced thanks to the Active Management of Demand, it has been applied to a specific zone located within the metropolitan area of Guayaquil (Ecuador). This area is mainly composed of residential and commercial consumers, and it has high air conditioning needs, which fundamentally characterizes the behavior of the electricity demand there. As a result of this application, it has been possible to verify that using the demand response programs could reduce investment costs in the medium term. / En els últims anys la funció de la planificació de la distribució ha vingut fent-se més complexa com a conseqüència de l'elevada integració de recursos energètics distribuïts (DER, per les sigles en anglès) en els escenaris a considerar, principalment de generació distribuïda (DG, per les sigles en anglès), emmagatzemament d'energia distribuïda i gestió de la demanda (DR; per les sigles en anglès). Aquesta situació s'ha accentuat amb l'aparició de nous elements de consum com el vehicle elèctric, que podrien causar un impacte elevat en les xarxes de distribució si no es gestionen adequadament. Aquesta tesi presenta un enfocament innovador cap a una planificació dinàmica en la qual s'integra la gestió, la capacitat i el control dels recursos energètics distribuïts a fi de proporcionar solucions de planificació òptimes que permeten la consecució d'estalvis significatius en els costos associats. En primer lloc, es descriu detalladament l'evolució i situació actual de la previsió de la demanda i de les metodologies de planificació basades en xarxes intel·ligents que s'ha trobat en la literatura. De la realització d'aquest estudi, es pot concloure que hi ha nombrosos models de previsió de la demanda i de planificació, així com diferents formes de resoldre'ls, però tots tenen un denominador en comú, ja que en cap d'estos estudis s'ha plantejat en profunditat la planificació considerant la generació distribuïda a nivell de consumidors, la gestió de la demanda i la introducció massiva de noves càrregues de consum com el vehicle elèctric o cuines d'inducció. S'ha pogut observar que la planificació de la xarxa elèctrica ha evolucionat des d'un ambient determinístic centralitzat cap a una xarxa estocàstica o aleatòria distribuïda. Amb vista a mantindre els objectius d'una xarxa intel·ligent, es requereix capturar aquest comportament estocàstic a través d'una nova metodologia de planificació, és per aquest motiu pel qual en aquest estudi s'ha considerat un model probabilístic a fi d'estimar el comportament del consum dels citats nous elements (vehicle elèctric i cuines d'inducció) , tenint en compte els hàbits d'ús dels consumidors per a obtindre el comportament del factor de simultaneïtat. Com a resultat aquesta tesi proposa el desenvolupament d'un nou model de planificació on es consideren tots aquests components actius partint del disseny d'un model conceptual, i incloent el disseny de la xarxa de comunicacions i de les tecnologies de la informació que donaran suport a aquest model basat en xarxes intel·ligents per a aconseguir els millors beneficis. Aquesta metodologia consisteix en la integració de tots aquests elements i la possibilitat de gestió que ofereix el nou concepte de xarxes intel·ligents, satisfent el creixement de la demanda amb els nous consums durant el temps planificat, determinant les accions futures i les inversions associades per a poder aconseguir uns nivells de servici a nivell de consumidor adequats. Finalment, aquest model de Planificació Eficient de Xarxes Intel·ligents que inclou les potencials millores introduïdes gràcies a la Gestió Activa de la Demanda, va ser aplicat a una zona determinada dins de l'àrea metropolitana de Guayaquil (Equador). Aquesta àrea està principalment composta per consumidors residencials i comercials, i presenta unes necessitats d'aire condicionat elevades, la qual cosa caracteritza fonamentalment el comportament de la demanda elèctrica de aquesta zona. Com a resultat d'aquesta aplicació, s'ha pogut comprovar que per mitjà de la utilització dels programes de resposta de la demanda es podrien reduir els costos d'inversió a mitjà termini. / Pesantez Sarmiento, PA. (2018). Planificación Eficiente de Redes Inteligentes (Smartgrids) Incluyendo la Gestión Activa de la Demanda: Aplicación a Ecuador [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/103684