Renewable‐driven microgrids in isolated communities

Abstract

This thesis presents design and planning methods for the development of microgrids in remote communities using renewable energy resources. The analysis is not only limited to the economic point of view, but also covers the social and regulatory impacts. Literature shows that the optimal sizing and location of distributed energy resources (DER) is critical for the correct operation of a microgrid. A multi-objective evolutionary optimization algorithm (MOEA) was developed for these purposes. In order to show the flexibility and applicability of the algorithm, a case study is presented. The development of microgrid brings a new paradigm in energy consumption of end-users, thus it is required to build a strong social agreement between the microgrids’ stakeholders. Consequences and possible scenarios for stakeholder engagement are discussed. This thesis has two main contributions, first, the incorporation of optimization models based in MOEA to solve microgrids’ planning and design problems. A second contribution is a link between the technical and the social aspects using a sustainability framework.

Esta tesis presenta métodos de diseño y planificación para el desarrollo de micro-redes en comunidades remotas usando recursos de energía renovable. El análisis no solamente se limita al punto de vista económico, sino que también cubre los impactos sociales y regulatorios. La literatura indica que la óptima localización y dimensionamiento de recursos distribuidos es crítica para la correcta operación de un micro-red. Un algoritmo evolutivo de optimización multi-objetivo (MOEA) fue desarrollado para estos propósitos. Con los fines de mostrar la flexibilidad y aplicación del algoritmo, un caso de estudio es presentado. El desarrollo de micro-redes trae un nuevo paradigma en el consumo de energía para usuarios finales, por lo tanto, para su correcto funcionamiento es necesario crear un fuerte acuerdo social entre estos. Consecuencias y posibles escenarios para la compenetración de estos actores son discutidos. Esta trabajo tiene dos contribuciones principales, primero, la incorporación de métodos de optimización basados en MOEA para resolver problemas de planificación y diseño de micro-redes. Una segunda contribución es la construcción de un vínculo entre aspectos técnicos y sociales bajo el concepto de sostenibilidad.