[ES] La demanda de energía en todo el planeta continúa incrementándose de manera acele-rada. Por otro lado, la electrificación de diferentes sectores ha hecho que la demanda de electricidad crezca a una tasa aún mayor. Las redes eléctricas han evolucionado tecnológicamente en muchos aspectos, uno de ellos se refiere a la disponibilidad de datos de la demanda en diferentes puntos y niveles de la red, como en redes de trans-misión, redes de distribución y en los grandes y pequeños consumidores. Estos datos suministrados por las nuevas redes eléctricas inteligentes constituyen información de partida esencial para la gestión y planificación de los sistemas eléctricos. Los datos proporcionados por los medidores inteligentes de las redes eléctricas no tienen ninguna utilidad si no se analizan adecuadamente. A más del procesamiento adecuado de esos datos, se requieren herramientas que permitan obtener información útil. Los sistemas de gestión de la demanda de energía asociados al reconocimiento de patrones actualmente se han estudiado de manera escasa. En esta área de estudio se han identificado algunas limitaciones. Por ejemplo, la caracterización de la demanda de electricidad mediante el reconocimiento de patrones no se ha utilizado para la identifi-cación y valoración de cambios en el consumo de energía y los sistemas de monitori-zación no identifican posibles causas de las anomalías detectadas en la demanda de energía eléctrica. La predicción de la demanda es también una herramienta eficaz en la gestión de los sistemas de suministro eléctrico. Actualmente, herramientas tales como las redes neu-ronales y el aprendizaje profundo son las preferidas para realizar esta labor. Sin em-bargo presentan algunos inconvenientes, tales como, la dificultad para cuantificar la incertidumbre, requieren un gasto computacional elevado y esfuerzo considerable para establecer la estructura de la red neuronal que proporcione resultados adecuados. Con base en las limitaciones detectadas, en esta tesis se propone una nueva metodolo-gía estadística para caracterizar el comportamiento de la demanda de energía de los consumidores y otros puntos de la red eléctrica mediante la identificación y obtención de patrones. La utilización de estos patrones permite valorar e identificar cambios en perfiles de carga de electricidad. Además, la valoración de los cambios en la demanda eléctrica permite asociar estos valores a posibles eventos en una instalación. Esta me-todología puede ser empleada para detectar anomalías y catalogar perfiles de carga de acuerdo al cambio que han tenido con respecto a su comportamiento habitual, lo que permite identificar modos de trabajo de los sistemas eléctricos. En cuanto a la predic-ción de la demanda, se propone una metodología de simple aplicación para afrontar las limitaciones detectadas en las herramientas derivadas de la inteligencia artificial, de tal manera que sea posible acotar la incertidumbre de las predicciones realizadas. Esta información resulta útil en la gestión, ya que es posible generar alarmas, reducir costos en el mantenimiento y aplicar medidas adecuadas de eficiencia energética. Por otro lado, se propone un método para tratar los datos proporcionados por los medidores inteligentes, de tal manera que se ajusten a una distribución de probabilidad conocida, facilitando su interpretación y validando el análisis estadístico. Para ello, se ha rela-cionado a la potencia eléctrica activa absorbida por un consumidor o un sistema en general con la teoría existente de las series temporales de datos. Finalmente, se evalúa la aplicación del método y la metodología propuesta en diversos casos de estudio reales en diferentes puntos y niveles de la red eléctrica, identificando los beneficios que pueden obtenerse en la gestión de cada uno de ellos. / [EN] The energy demand is increasing considerably every year worldwide. Moreover, the electrification of different sectors has caused the growth of electricity demand at an even higher rate. Thus, the electricity grids have technologically evolved in several aspects, one of them is the availability of demand data at different points and levels of the grid, such as in transmission and distribution systems, and large and small con-sumers. The data provided by the new smart grids are essential baseline information for the management and planning of electricity systems. The data provided by smart meters on electricity grids is worthless if it is not properly analysed. In addition to the appropriate processing of such data, tools are needed to obtain useful information. The energy demand management systems associated with pattern recognition have been scarcely studied at present. Some limitations have been identified in this area of study. For example, the characterization of electricity demand through pattern recognition has not been used to identify and evaluate changes in en-ergy consumption, whereas monitoring systems do not identify the possible causes of the anomalies detected in electricity demand. Demand forecasting is an effective tool in the management of electricity supply sys-tems. Currently, tools such as neural networks and deep learning are preferred for this purpose. However, they present remarkable drawbacks, such as the difficulty in quan-tifying uncertainties, the requirement of huge computational resources, and considera-ble effort to establish the structure of the neural network to provide adequate results. Based on the limitations detected, this thesis proposes a new statistical methodology to characterize the behaviour of the energy demand of consumers and other points of the electricity grid by identifying and obtaining patterns. The use of these patterns allows the assessment and identification of changes in electricity load profiles. Besides, the evaluation of changes in electricity demand allows these values to be associated with possible events in an installation. This methodology can be used to detect anomalies and to catalogue load profiles according to the changes they have had from their usual behaviour, which allows the identification of working modes of electrical systems. Concerning the prediction of demand, a simple application methodology is proposed to overcome the limitations detected in the instruments derived from artificial intelli-gence, which allows quantifying the uncertainty of the performed predictions. This information is useful for management since it is possible to generate alarms, reduce maintenance costs, and apply appropriate energy efficiency measures. On the other hand, a method is proposed for processing the data provided by the intelligent meters in order to adjust them to a known probability distribution, facilitating their interpre-tation and validating the statistical analysis. For this purpose, it has been related to the active electrical power absorbed by a consumer or a system in general with the exist-ing theory of time-series data. Finally, the application of the proposed methodologies is evaluated in several real case studies at different points and levels of the electricity grid, identifying the benefits that can be obtained in the management of each of these systems. / [CA] La demanda d'energia a tot el planeta continua incrementant-se de manera accelerada. D'altra banda, l'electrificació de diferents sectors ha fet que la demanda d'electricitat creixi a una taxa encara més gran. Les xarxes elèctriques han evolucionat tecnològica-ment en molts aspectes, un d'ells es refereix a la disponibilitat de dades de la demanda en diferents punts i nivells de la xarxa, com en les de transmissió, de distribució i en els grans i petits consumidors. Aquestes dades subministrades per les noves xarxes elèctriques intel¿ligents constitueixen informació de partida essencial per a la gestió i planificació dels sistemes elèctrics. Les dades proporcionades pels mesuradors intel¿ligents de les xarxes elèctriques no tenen cap utilitat si no s'analitzen adequadament. A més del processament adequat d'aquestes dades, es requereixen eines que permetin obtenir informació útil. Els siste-mes de gestió de la demanda d'energia associats al reconeixement de patrons actual-ment s'han estudiat de manera escassa. En aquesta àrea d'estudi s'han identificat algunes limitacions. Per exemple, la caracterització de la demanda d'electricitat mitjançant el reconeixement de patrons no s'ha utilitzat per a la identificació i valoració de canvis en el consum d'energia i els sistemes de monitorització no identifiquen possibles causes de les anomalies detectades en la demanda d'energia elèctrica. La predicció de la demanda és també una eina eficaç en la gestió dels sistemes de sub-ministrament elèctric. Actualment, eines com ara les xarxes neuronals i l'aprenentatge profund són les preferides per a realitzar aquesta tasca. Però presenten alguns inconve-nients, com ara, la dificultat per quantificar la incertesa, requereixen una despesa computacional elevada i un esforç considerable per a establir l'estructura de la xarxa neuronal que proporcioni resultats adequats. Amb base en les limitacions detectades, en aquesta tesi es proposa una nova metodolo-gia estadística per caracteritzar el comportament de la demanda d'energia dels consu-midors i altres punts de la xarxa elèctrica mitjançant la identificació i obtenció de patrons. La utilització d'aquests patrons permet valorar i identificar canvis en perfils de càrrega d'electricitat. A més, la valoració dels canvis en la demanda elèctrica permet associar aquests valors a possibles esdeveniments en una instal¿lació. Aquesta metodo-logia pot ser emprada per detectar anomalies i catalogar perfils de càrrega d'acord al canvi que han tingut pel que fa al seu comportament habitual, el que permet identifi-car maneres de utilització dels sistemes elèctrics. En quant a la predicció de la deman-da, es proposa una metodologia de simple aplicació per afrontar les limitacions detec-tades en les eines derivades de la intel¿ligència artificial, de tal manera que sigui pos-sible delimitar la incertesa de les prediccions realitzades. Aquesta informació és útil en la gestió, ja que és possible generar alarmes, reduir costos en el manteniment i aplicar mesures adequades d'eficiència energètica. D'altra banda, es proposa un mètode per a tractar les dades proporcionades pels mesuradors intel¿ligents, de tal manera que s'ajus-tin a una distribució de probabilitat coneguda, facilitant la seva interpretació i validant l'anàlisi estadístic. Per a la qual cosa, s'ha relacionat a la potència elèctrica activa ab-sorbida per un consumidor o un sistema en general amb la teoria existent de les sèries temporals de dades. Finalment, s'avalua l'aplicació del mètode i la metodologia proposada en diversos casos d'estudi reals en diferents punts i nivells de la xarxa elèctrica, identificant els beneficis que es poden obtenir a la gestió de cada un d'ells. / Serrano Guerrero, JX. (2020). Caracterización de la demanda de energía mediante patrones estocásticos en las Redes Eléctricas Inteligentes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/153810

[EN] Natural gas is not only the cleanest fossil fuel available today but, unlike other fossil fuels decline, still abundant in Europe and on other continents, so it is a vital component of the energy mix. The demand for energy continues to rise, so natural gas plays a crucial role in the current energy policy of the European Union (EU). Natural gas is a key player in the transition to a low carbon economy and a more sustainable energy system. The substitution of coal and oil to gas is necessary if we want to reduce emissions of greenhouse gases by 2030. In addition, the parallel development of techniques such as carbon capture and storage (CCS), will enable the gas to become a technology with carbon even lower in the near future. Moreover, the abundance of gas in their favor to complement renewables, covering their flashes that occur at sources such as wind or solar and allowing easy adaptation to peak demands. / [ES] El gas natural no solo es el combustible fósil más limpio disponible en la actualidad sino que, a diferencia de otros combustibles fósiles en declive, sigue siendo abundante tanto en Europa como en otros continentes, por lo que constituye un componente vital del mix energético. La demanda de energía sigue aumentando, por lo que gas natural juega un papel crucial en la política energética actual de la Unión Europea (UE). El gas natural es un actor clave en la transición hacia una economía baja en carbono y un sistema energético más sostenible. La sustitución del carbón y del petróleo por el gas es necesaria si queremos reducir las emisiones de gas de efecto invernadero de aquí a 2030. Además, el desarrollo paralelo de técnicas como la captura y almacenamiento de carbono (CCS) , harán posible que el gas se convierta en una tecnología con una emisión de carbono todavía más baja en un futuro próximo. Por otro lado, la abundancia del gas juega a su favor como complemento de las energías renovables, cubriendo las intermitencias que se producen en fuentes como la eólica o la solar y permitiendo una fácil adaptación a los picos de demanda. / [CA] El gas natural no sols és el combustible fòssil més net disponible en l'actualitat sino que, a diferència d'altres combustibles fòssils en declivi, segueix sent abundant tant en Europa com en altres continents, per la qual cosa constitueix un component vital del MIX ENERGÈTIC. La demanda d'energia segueix augmentant, per això gas natural juga un paper crucial en la política energètica actual de l'Unio Europea (UE). El gas natural és un actor clau en la transició cap a una economia baixa en carboni i un sistema ENERGÈTIC més sostenible. La Sustitució del carbó i del petroli pel gas és necessària si volem reduir les emissions de gas d'efecte hivernacle d'ací a 2030. A més, el desenvolupament paralel de tècniques com la captura i l'emmagatzematge de carboni (CCS) , faran possible que el gas es convertisca en una tecnologia amb una emissió de carboni encara més baixa en un futur pròxim. D'altra banda, l'abundància del gas juga al seu favor com a complement de les energies renovables, cobrint les intermitències que es produeixen en fonts com l'eòlica o la solar i permetent una fàcil adaptació als pics de demanda. / Lloret Bassecourt, P. (2015). ESTADO DE LA TECNOLOGÍA EN LA CADENA DE VALOR DEL GAS NATURAL: APLICACIONES A NUEVOS PRODUCTOS Y SERVICIOS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53239

En el contexto actual, donde el calentamiento climático es cada vez más importante, existe la necesidad de limitar el consumo de combustibles fósiles. De esta manera, el transporte es uno de los sectores en los que más se están generando cambios en cuanto a la sostenibilidad. El vehículo eléctrico aparece como una solución para este cambio paulatino ya que no contamina localmente y su balance energético es muy eficiente. Así, se han propuesto diferentes programas para el crecimiento del vehículo eléctrico en el parque automotor. Sin embargo, el cambio de vehículos de gasolina por vehículos eléctricos genera desafíos en varios aspectos, como el impacto que ocasiona en la red eléctrica una implantación masiva: caídas de tensión, pérdidas de potencia, problemas con la calidad de la electricidad, inversiones importantes, etc. Se han planteado algunas soluciones en la parte operativa, pero muchas de ellas no han tomado en cuenta la flexibilidad de los usuarios, lo cual es muy importante para la adopción de vehículos eléctricos. De igual manera, en muchas ocasiones, en la literatura se asumen valores para ciertas variables (estado de carga, recorrido, tipo de batería, etc) que pueden cambiar según el comportamiento de cada usuario, lo que modificaría las previsiones realizadas. Finalmente, pocos trabajos han estudiado el impacto de lo vehículos eléctricos en redes eléctricas cuya gestión energética es más complicada debido a su aislamiento de una macrored y con alta penetración de energías renovables, como lo son las microredes. En este marco, esta tesis propone un enfoque novedoso en cuanto a la participación de los usuarios de vehículos eléctricos en la operación y planificación de diferentes sistemas eléctricos de potencia. Esta trata de algunos aspectos principales: disminución de costos de carga, participación en servicios de regulación, aprovechamiento de energía renovable, así como la planificación de generación de una microred incorporando vehículos eléctricos. En una primera parte, se presenta un análisis del vehículo eléctrico y su interacción en sistemas de potencia. De igual manera, se presentan los trabajos de investigación relacionados sobre la temática. En base al análisis de dichos trabajos, esta tesis propone una nueva metodología para optimizar la carga de los vehículos eléctricos. Se propone la participación de un nuevo agente del mercado eléctrico, el Agregador de vehículos eléctricos. Tendrá que gestionar la carga de dichos vehículos en una importante zona, coordinar con el operador de la red para evitar fallos y minimizar los costos de carga. De igual manera, se considera la diferente flexibilidad de los usuarios ya qu podrán escoger una tarifa que se adapte a su disponibilidad en espera y pagar el precio por aquello. La metodología ha sido aplicada a un caso de estudio a la red de Quito, Ecuador. Se propone también la participación en servicios de regulación, necesitando esta vez de usuarios que sean más flexibles al dejar su vehículo conectado a la red. Se considera las tarifas de la parte anterior para realizar dicho estudio. De igual manera, se aplicó al caso de estudio de la red de Quito, Ecuador. Con el crecimiento de las energías renovables, como solar y eólica, la gestión de la electricidad se vuelve más compleja. Con vistas a utilizar el exceso de energía renovable, se propone una tarifa de electricidad que permita al agregador de cargar los diferentes vehículos, tomando en cuenta precios bajos en periodos en donde la energía renovable esté en exceso. Finalmente, se plantea a planificación de generación de una microred que incluya la introducción masiva de vehículos eléctricos. Se aplicó al caso de las islas de Santa Cruz y Baltra, Galápagos, Ecuador, estudiando el impacto en los costos y en el medio ambiente de nueva generación y considerando la variación del precio del diésel debido a su incertidumbre. / In the current context, where global warming is growing progressively, it is fundamental to limit fossil fuels consumption. Hence, transportation is one of the sectors in which several changes are occurring considering the sustainability. The Electric Vehicle appears as a new solution for this gradual change; it does not pollute locally and its energy's balance is very efficient. So, different programs have been proposed for the growth of electric vehicles in the automotive market. Nevertheless, the change from internal combustion vehicles to electric vehicles generates challenges in several aspects, such as the impact in the electric grid of a massive introduction of electric vehicles: voltage drops, power losses, quality of electricity issues, important investments, among others. Several solutions in operation have been formulated, but most of them do not consider the flexibility of users, which is a significant criterion for the electric vehicle acquisition. Moreover, in several works of the literature, many variables are assumed (stateof- charge, routes, type of battery, etc), which can vary significantly depending on the user, so also the results. Finally, few works have studied the impact of electric vehicles in very complex power systems, as the ones that are isolated from a macrogrid and because of significant penetration of renewable energy sources, such as microgrids. In this context, this thesis proposes a novel approach to the participation of the electric vehicle users in operation and planning of different electric power systems. This thesis is intended to cover various topics: charging costs decrease, regulation services participation, use of an excess of renewable energy, and the power generation planning of a microgrid considering the introduction of electric vehicles. In a first part, an analysis of the electric vehicle and its interaction with power systems is presented. Additionally, the principal works on the topic are summarized. Based on the analysis of these works, this thesis proposes a new methodology for optimizing the charge of electric vehicles. The participation of a new agent of the electricity market, the electric vehicle aggregator, is proposed. It has the ability to manage the charge of the electric vehicles in a zone with significant size, to coordinate with the grid operator in order to avoid troubles and to minimize charging costs. Furthermore, the different flexibility of electric vehicle users is considered because they will choose an EV customer choice product (CCP) that is adapted to their waiting needs and to the cost they can pay. The methodology has been applied to a case study in the grid of Quito, Ecuador. The participation in regulation services has been also considered to discuss this participation in Ancillary services. The CCPs from the part before are considered for performing such study but assuming more involvement from the electric vehicle users. The case study of Quito, Ecuador, was also studied. With the growth of renewable energies, such as solar and wind, the electricity management becomes more complicated. In order to use the excess of renewable energy, an EV charging mechanism for the aggregator is proposed, based on low prices when the renewable energy is in excess. Finally, a power generation planning for a microgrid is proposed, considering the massive introduction of electric vehicles. The case of the Santa Cruz and Baltra islands, Galapagos, Ecuador are studied to determine its costs and environmental impacts, based on diesel costs sensitivity studies to account for its uncertainty. / En el context actual, on l'escalfament climàtic és cada vegada més important, hi ha la necessitat de limitar el consum de combustibles fòssils. El transport és un dels sectors en els quals més s'estan generant canvis pel que fa a la sostenibilitat. El vehicle elèctric apareix com una solució per a aquest canvi gradual ja que no contamina localment i el seu balanç energètic és molt eficient. Així, s'han proposat diferents programes per al creixement del vehicle elèctric al parc automotor. No obstant això, el canvi de vehicles de gasolina per vehicles elèctrics generen desafiaments en diversos aspectes, com son l'impacte que ocasiona a la xarxa elèctrica una implantació massiva: caigudes de tensió, pèrdues de potència, problemes amb la qualitat de l'electricitat, inversions importants, disminució de la vida útil dels transformadors, etc. S'han plantejat algunes solucions a la part operativa, però moltes d'elles no han tingut en compte la flexibilitat dels usuaris, la qual cosa és molt important per a l'adopció de vehicles elèctrics. De la mateixa manera, en moltes ocasions, en la literatura s'assumeixen valors per certes variables (estat de càrrega, recorregut, tipus de bateria, etc.) que poden canviar segons el comportament de cada usuari, el que modificaria les previsions realitzades. Finalment indicar que pocs treballs han estudiat l'impacte del que vehicles elèctrics en xarxes elèctriques on la gestió energètica és més complicada a causa del seu aïllament d'una macroxarxa i amb alta penetració d'energies renovables, com ho són les microxarxes. En aquest marc, aquesta tesi proposa un enfocament nou pel que fa a la participació dels usuaris de vehicles elèctrics en l'operació i planificació de diferents sistemes elèctrics de potència. Aquesta tracta alguns aspectes principals: disminució de costos de càrrega, participació en serveis de regulació, aprofitament d'energia renovable, així com la planificació de generació d'una microxarxa incorporant vehicles elèctrics. En una primera part, es presenta una anàlisi del vehicle elèctric i la seva interacció en sistemes de potència. De la mateixa manera, es presenten els treballs de recerca relacionats sobre la temàtica. En base a l'anàlisi d'aquests treballs, aquesta tesi proposa una nova metodologia per optimitzar la càrrega dels vehicles elèctrics. Es proposa la participació d'un nou agent del mercat elèctric, el Agregador de vehicles elèctrics. Haurà de gestionar la càrrega d'aquests vehicles en una important zona, coordinar amb l'operador de la xarxa per evitar fallades i minimitzar els costos de càrrega. De la mateixa manera es considera la diferent flexibilitat dels usuaris ja que podran escollir una tarifa que s'adapti a la seva disponibilitat en espera i pagar el preu per allò. La metodologia ha estat aplicat a un cas d'estudi a la xarxa de Quito, Equador. Es proposa també la participació en serveis de regulació, necessitant aquest cop d'usuaris que siguin més flexibles en deixar el seu vehicle connectat a la xarxa. Es consideren les tarifes de la part anterior per a realitzar dit estudi. De la mateixa manera, es va aplicar al cas d'estudi de la xarxa de Quito, Equador. Amb el creixement de les energies renovables, com solar i eòlica, la gestió de l'electricitat es torna més complexa. Amb vista a utilitzar l'excés d'energia renovable, es proposa un tarifa d'electricitat que permeti a l'agregador de carregar els diferents vehicles, especialment en períodes on l'energia renovable estigui en excés. Finalment, es planteja la planificació de generació d'una microxarxa que inclogui la introducció massiva de vehicles elèctrics. En concret, es va aplicar al cas de la illes de Santa Cruz i Baltra, Galápagos, Equador, estudiant l'impacte de la nova generació en els costos i en el medi ambient i considerant la variació del preu del dièsel, causa de la seva incertesa. / Clairand Gómez, JM. (2018). New strategies for the massive introduction of electric vehicles in the operation and planning of Smart Power Systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/110971