Flower greenhouse energy management to offer local flexibility markets

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Date
2023-09-15Publisher
Pontificia Universidad Javeriana
Faculty
Facultad de Ingeniería
Program
Doctorado en Ingeniería
Obtained title
Doctor en Ingeniería
Type
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
COAR
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English Title
Flower Greenhouse Energy Management to Offer Local Flexibility MarketsResumen
El objetivo del mercado de la electricidad es suministrar electricidad y al mismo tiempo satisfacer eficientemente la demanda de los consumidores. Gracias a los avances tecnológicos y la introducción de nuevos actores en el mercado eléctrico, el precio de las fuentes de energía renovables ha disminuido sustancialmente. La distribución de recursos energéticos distribuidos (DER) a lo largo de la red de distribución transforma la red eléctrica tradicional de un flujo unidireccional altamente centralizado a uno bidireccional y descentralizado. La capacidad del sistema, la naturaleza intermitente de los DER y la congestión de la red son los nuevos desafíos que enfrenta el sector eléctrico.
Este estudio aborda el tema de los mercados energéticos locales y la flexibilidad con alta penetración de Fuentes de Energía Renovables No Convencionales (FNCRE) como eje fundamental de la descarbonización. En consecuencia, esta investigación propone temas que consideran el estudio de carga, modelación, control y diseño de mercados energéticos locales. En relación con el diseño del mercado de flexibilidad, se utiliza un invernadero de flores en el estado colombiano de Boyacá. Sin embargo, el estudio se puede ampliar a otros ámbitos, como la industria de vehículos eléctricos agrícolas. El estudio analiza la flexibilidad del invernadero bajo el concepto de ofrecer servicios flexibles a la comunidad energética local en el marco de un mercado energético local.
En consecuencia, la integración de los DER requiere nuevos modelos de gestión para brindar servicios a las partes interesadas a través del empoderamiento de los usuarios. Actualmente, a los usuarios que incluyen la autogeneración de energía se les conoce como prosumidores. Las nuevas tendencias consideran que el papel activo de los usuarios no sólo se limita a su capacidad de autogeneración sino también a su voluntad de ser flexibles en su consumo, lo que también se conoce como flexumers. El usuario activo (prosumidor o flexumer) participa ayudando al mercado a mejorar los bienes y servicios. Sin embargo, la integración estratégica de los usuarios (prosumidores, flexumers, etc.) a la infraestructura energética es un desafío.
En este nuevo paradigma energético, las comunidades energéticas locales (LEC) han evolucionado para ofrecer soluciones que incorporan la participación de los usuarios. Estos nuevos personajes permiten el desarrollo de modelos de negocio innovadores, como los mercados locales de electricidad. Actualmente no se están construyendo volúmenes importantes de generación de electricidad; por el contrario, los países están en camino de descarbonizar las fuentes de generación de energía. Por tanto, es necesario recurrir a diferentes alternativas que ayuden a esta descarbonización, incluidas las renovables y herramientas como la flexibilidad del sistema eléctrico, para mantener el equilibrio entre producción y consumo.
Abstract
The goal of the electricity market is to supply electricity while efficiently meeting con- sumer demand. Thanks to technological advances and the introduction of new players in the electricity market, the price of renewable energy sources has decreased substan- tially. The distribution of distributed energy resources (DER) along the distribution grid transforms the traditional power grid from a highly centralized, unidirectional flow to a bidirectional, decentralized one. System capacity, the intermittent nature of DERs, and grid congestion are the new challenges facing the electricity sector.
This study addresses the issue of local energy and flexibility markets with high pen- etration of Non-Conventional Renewable Energy Sources (NCREF) as a fundamental axis of decarbonization. Consequently, this research proposes topics that consider load study, modeling, control, and design of local energy markets. In relation to the design of the flex- ibility market, a flower greenhouse in the Colombian state of Boyacá is used. However, the study can be extended to other areas, such as the agricultural electric vehicle industry. The study analyzes the flexibility of the greenhouse under the concept of offering flexible services to the local energy community in the framework of a local energy market.
Accordingly, the integration of DERs requires new management models to provide services to stakeholders through the empowerment of users. Currently, users that include self-generation of energy are known as prosumers. New trends consider that the active role of users is not only limited to their self-generation capacity but also to their willing- ness to be flexible in their consumption, which is also known as flexumers. The active user (prosumer or flexumer) participates by helping the market improve goods and ser- vices. However, the strategic integration of users (prosumers, flexumers, etc.) into the energy infrastructure is a challenge.
In this new energy paradigm, local energy communities (LECs) have evolved to of- fer solutions that incorporate user participation. These new personas enable the develop- ment of innovative business models, such as local electricity markets. Significant volumes of electricity generation are not currently being built; on the contrary, countries are on the way to decarbonizing power generation sources. Therefore, it is necessary to resort to different alternatives that help this decarbonization, including renewables and tools such as the flexibility of the electricity system, to maintain the balance between production and consumption.
Keywords
Mercado local de energíaFlexibilidad
Respuesta de la demanda
Tarifas diferenciadas
Climatización
Bi-MIP
Esquema de precios
Keywords
Local energy marketFlexibility
Demand response
Differentiated tariffs
HVAC
Bi-MIP
Pricing scheme
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