En este curso se abordará el estudio de las técnicas de modelado, simulación, control y análisis de redes eléctricas inteligentes con generación eléctrica mediante energías renovables para la mejora del diseño, explotación y operación eficiente de dichas redes, con el objetivo de formar a doctorandos para el desarrollo de tesis doctorales en esta línea de investigación.

Esta propuesta formativa tiene como objetivo fundamental formar a los doctorandos para el desarrollo de tesis doctorales de alto impacto en esta línea de investigación. El resto de objetivos son:

• Comprender y desarrollar modelos estáticos y dinámicos equivalentes de los principales componentes de Comunidades energéticas y prosumidores (generación, almacenamiento y cargas flexibles).

• Asimilar la arquitectura de control jerárquico, dominando los fundamentos del control primario (nivel 1) y secundario (nivel 2) y diseñar e implementar Sistemas de Gestión Energética (EMS) (control terciario) para la optimización del sistema.

• Conocer el estado del arte tecnológico en plataformas de simulación Hardware-in-the-Loop (HIL) empleadas para la validación de algoritmos de control.

TEMA 1: MODELADO DE COMPONENTES EN COMUNIDADES ENERGÉTICAS Y PROSUMIDORES 

1.1. Introducción a la topología de las Comunidades Energéticas y el rol del prosumidor.

1.2. Modelos estáticos y dinámico de fuentes de generación renovable.

1.3. Modelado de sistemas de almacenamiento de energía.

1.4. Modelado de cargas flexibles y sistemas acoplados: Vehículo Eléctrico (V2G) y sistemas de producción de hidrógeno (electrolizadores).

TEMA 2: CONTROL LOCAL (NIVELES 1 Y 2) E INTRODUCCIÓN A LA GESTIÓN DE ENERGÍA

2.1. Arquitectura del control jerárquico integral en Comunidades Energéticas y Prosumidores.

2.2. Control Primario (Nivel 1): Controladores internos de corriente y tensión. Estrategias de reparto de potencia.

2.3. Control Secundario (Nivel 2): Restauración de niveles de tensión y frecuencia. Sincronización con la red eléctrica principal.

2.4. Transición al Nivel 3: Introducción a los Sistemas de Gestión de Energía. Objetivos principales.

TEMA 3: GESTIÓN AVANZADA DE ENERGÍA (EMS) Y VALIDACIÓN HIL 

3.1. Estrategias avanzadas para el EMS (Nivel 3): Algoritmos inteligentes, métodos heurísticos y fundamentos de Model Predictive Control. MPC.

3.2. Integración de la incertidumbre: previsiones meteorológicas y perfiles de demanda en el algoritmo de gestión.

3.3. Validación experimental: Concepto de simulación Hardware-in-the-Loop (HIL). Panorama de equipamiento comercial HIL (OPAL-RT, dSPACE, RTDS, Typhoon HIL): Arquitecturas, capacidades (CPU vs. FPGA) y criterios de selección para laboratorios de investigación.

Capacidad para aplicar técnicas de modelado, simulación, control y análisis en comunidades energéticas y prosumidores con generación eléctrica mediante energías renovables y sistemas de almacenamiento. 

Se emplearán metodologías activas de aprendizaje basadas en la investigación, en la resolución de problemas y de proyectos, mediante el estudio de casos, resolución de problemas y proyectos.

Sólo podrán realizar este curso aquellos doctorandos del Programa de Doctorado en Ingeniería Energética y Sostenible que vayan a realizar su tesis doctoral en las líneas de investigación del grupo de investigación Tecnologías Eléctricas Sostenibles y Renovables (PAIDI-TEP023).

El doctorando debe alcanzar las competencias establecidas para el curso como criterio general de evaluación.

Se plantearán diversas actividades relacionadas con los contenidos del temario que serán objeto de evaluació

- T. Ma, Ed., Energy Management of Microgrids. Elsevier, 2023.

- Ali Keyhani. "Design of Smart Power Grid Renewable Energy Systems", 2nd Edition. Ed. Wiley-IEEE Press. 2016.

- C. Bordons, A. J. del Real, and C. V. S. Carlos, Model Predictive Control of Microgrids. Springer Nature, 2020.

- U. Desideri and L. Tasselli, Eds., Small-scale Power Generation Handbook. Elsevier, 2021.

- A. Rezaee Jordehi, Ed., Smart Prosumers within Smart Grids. Elsevier, 2024.

- Catálogos y manuales técnicos de plataformas Hardware-in-the-Loop (OPAL-RT Technologies, Typhoon HIL).

- Artículos de revistas indexadas en IEEE Xplore y ScienceDirect.