Esquemes de repartició de beneficis entre els participants en microxarxes cooperatives amb generació renovable

Abstract

L’objectiu principal d’aquest treball és crear un model de programació lineal sencera mixt (en anglès, MILP: Mixed Integer Lineal Programming) que optimitzi la generació d’energia d’una microxarxa composta per tres edificis amb perfils de consum energètic diferents. Per cada cas s’obtindrà quina és la distribució de potències instal·lades i la distribució de generació d’energia que minimitzen el cost total. Un cop creat el cas base on els tres edificis produeixen energia de forma independent s’incorporarà la possibilitat de compartir energia tèrmica mitjançant un sistema de canalitzacions. S’estudiaran quatre casos de cooperació diferents, tres casos on els edificis cooperaran per parelles (subcoalicions) i un on cooperaran conjuntament (gran coalició). Una vegada establerts quins són els costos anuals relatius a la producció d’energia per cada edifici i per cada cas, s’utilitzaran diversos mètodes de repartició de beneficis basats en principis de la teoria de jocs. Per trobar quin dels mètodes de repartició utilitzats és millor es compararan l’estabilitat i l’equitat de cada assignació obtinguda.

El objetivo principal de este trabajo es crear un modelo de programación entera mixta lineal (en inglés, MILP: Mixed Integer Lineal Programming) que optimice la generación de energía de una microred compuesta por tres edificios con perfiles de consumo energético diferentes. Para cada caso se obtendrá cual es la distribución de potencias instaladas y la distribución de la generación de energía que minimizan el coste total Una vez creado el caso base donde los tres edificios producen energía de forma independiente se incorporará la posibilidad de compartir energía térmica mediante un sistema de canalizaciones. Se estudiarán cuatro posibles esquemas de cooperación, tres donde los edificios cooperaran por parejas (subcoaliciones) y uno donde cooperaran conjuntamente (gran coalición). Después de establecer cuáles son los costes anuales relativos a la producción de energía para cada edificio y para cada caso, se utilizarán varios métodos de reparto de beneficios basados en principios de la teoría de juegos. Para encontrar cuál de los métodos de reparto utilizados es mejor se compararán la estabilidad y la equidad de cada asignación obtenida.

The main objective of this thesis is to create a mixed-integer linear programming (MILP) model that optimizesthe energy generation of a microgrid by three different buildings with different consumption profiles. For each scenario the distribution of installed power and power generation that minimizes the total cost will be obtained. After the base scenario has been defined, where the three buildings will produce their energy independently, the possibility of sharing thermal energy will be included. Four cooperation scenarios will be studied, three scenarios where the participants will cooperate in pairs (subcoalition) and one where all the participants will cooperate together (grand coalition). Once the annual costs related with the energy production for each case are established, various allocations methods based on game theory will be used. To find out which of the different allocation methods is the best one, the stability and fairness of each allocation will be compared.