Modelo de optimización para la gestión eficiente de flujos de energías eléctrica y térmica: resolución mediante la aplicación GUROBI

Abstract

En el presente Trabajo Fin de Grado se va a desarrollar un modelo matemático de optimización para la gestión eficiente de los flujos de energías eléctrica y térmica existentes en un sistema energético descentralizado, donde se requiere que toda la demanda sea satisfecha. En primer lugar, se va a presentar la situación energética actual, así como algunos datos concretos sobre el uso de las fuentes de energía disponibles o la creciente demanda energética. En segundo lugar, se van a mostrar nuevos enfoques para la mejora de la eficiencia energética, los cuales se están desarrollando y potenciando en los últimos años. Se va a incorporar el concepto de generación distribuida o modelo descentralizado al sistema energético que va a ser considerado para el desarrollo del modelo matemático. A continuación, se desarrollará el modelo de optimización, que trasladará los requisitos de la instalación en una serie de ecuaciones matemáticas. Este modelo proporcionará el mínimo coste de satisfacer toda la demanda de energía eléctrica y térmica, teniendo en cuenta todas las restricciones técnicas y ecuaciones de balance existentes. Posteriormente, se ‘traducirá’ este modelo matemático al lenguaje de programación Python y se utilizará el software comercial Gurobi para resolverlo. Finalmente, se aplicará dicho modelo a una serie de escenarios en los que se analizarán distintos aspectos del sistema energético considerado.

In the current Final Degree Project, a mathematical optimization model Will be developed for the efficient management of the electrical and thermal energy flows existing in a decentralized energy system, where all the demand is required to be satisfied. On the one hand, the current energy situation will be presented, as well as some data related to the use of available energy sources or the increasing energy demand. On the other hand, new approaches to improve energy efficiency will be shown, which are being developed in recent years. The concept of distributed generation or descentralized model will be incorporated to the system that will be considered for the development of the mathematical model. Then, the optimization model will be developed, and it will translate the requirements of the installation into several mathematical equations. This model will provide the minimum cost of satisfying the amount of electrical and termal energy, taking into account all the technocal constraints and balance equations. Subsequently, this mathematical model will be translated into Python programming language, and Gurobi comercial software will be used to solve it. Finally, the model will be applied to several scenarios in which different aspects of the energy system that has been considered will be analyzed.