Diseño de una Plataforma de Gestión de comunidades energéticas con Blockchain y Control Predictivo Distribuido

Abstract

Este Trabajo de Fin de Máster (TFM) se adentra en la comprensión y aplicación de la tecnología blockchain en microrredes o comunidades energéticas, con un enfoque particular en los conceptos fundamentales de esta tecnología y, específicamente, en la red de Ethereum, reconocida por su madurez en términos de contratos inteligentes. El objetivo principal es presentar y desarrollar los resultados expuestos en [67] en el contexto de comunidades energéticas gestionadas por un algoritmo Tree-based MPC (TBMPC) distribuido coordinado por un contrato inteligente. En contraste con otros enfoques que emplean TBMPC para abordar incertidumbres en contextos similares, este trabajo destaca por su enfoque distribuido, reemplazando la capa superior convencional, que suele implicar una autoridad central, por un contrato inteligente en Ethereum. Este cambio elimina la necesidad de terceros en la gestión de datos y aprovecha la plataforma OpenZeppelin Defender para supervisar eventos en blockchain y automatizar funciones de contratos inteligentes. En cuanto a la implementación distribuida, se ha optado por el algoritmo Feasible Cooperation-based MPC (FC-MPC), que presenta ventajas significativas en comparación con otros algoritmos utilizados en comunidades energéticas. A diferencia de métodos como ADMM, el FC-MPC garantiza que todas las soluciones intermedias sean factibles para el sistema en su conjunto, incluso si el algoritmo finaliza antes de alcanzar la convergencia. Esta característica, junto con su robustez y aplicabilidad a una variedad de problemas, destaca al FC-MPC como una elección eficaz para la gestión distribuida en comunidades energéticas. En resumen, este TFM profundiza en la aplicación de blockchain, especialmente en Ethereum, para gestionar comunidades energéticas mediante un enfoque distribuido con el uso innovador de contratos inteligentes y el algoritmo FC-MPC. Los resultados y enfoques presentados abren nuevas perspectivas para mejorar la eficiencia y la gestión descentralizada en el contexto de la energía.

This Master’s Thesis delves into the understanding and application of blockchain technology in microgrids or energy communities, with a specific focus on the fundamental concepts of this technology and, notably, the Ethereum network, renowned for its maturity in terms of smart contracts. The main objective is to present and develop the results outlined in [67] in the context of energy communities managed by a distributed TBMPC algorithm coordinated by a smart contract. In contrast to other approaches employing TBMPC to address uncertainties in similar contexts, this work stands out for its distributed approach, replacing the conventional upper layer, which usually involves a central authority, with a smart contract on Ethereum. This shift eliminates the need for third parties in data management and leverages the OpenZeppelin Defender platform to monitor events on the blockchain and automate smart contract functions. Regarding the distributed implementation, the Feasible Cooperation-based MPC (FC-MPC) algorithm has been chosen, offering significant advantages over other algorithms commonly used in energy communities. Unlike methods like ADMM, FC-MPC ensures that all intermediate solutions are feasible for the entire system, even if the algorithm terminates before reaching convergence. This feature, coupled with its robustness and applicability to a broader range of problems, positions FC-MPC as an effective choice for distributed management in energy communities. In summary, this thesis delves into the application of blockchain, particularly Ethereum, to manage energy communities through a distributed approach, employing innovative smart contract usage and the FC-MPC algorithm. The presented results and approaches open new perspectives for enhancing efficiency and decentralized management in the energy context.