Optimización de la capacidad de carga en microrredes (Smart Grid) usando programación lineal.

Resumen

Este trabajo presenta el diseño, formulación e implementación de un modelo de optimización energética basado en programación lineal mixta entera, aplicado a la operación anual de una microrred residencial con generación fotovoltaica, almacenamiento en baterías y conexión a la red eléctrica. La metodología empleada se fundamentó en la formulación matemática del problema de despacho energético horario, incorporando restricciones técnicas asociadas al balance de energía, la dinámica del estado de carga de la batería, los límites de potencia y la no simultaneidad de carga y descarga. El modelo fue implementado en el entorno de código abierto Pyomo, utilizando Python y un solver lineal de libre acceso, lo que garantiza su reproducibilidad y adaptabilidad a distintos contextos. Para evaluar el desempeño del enfoque propuesto, los resultados obtenidos se compararon con los de una estrategia heurística anual basada en reglas secuenciales de despacho. Los resultados muestran que el modelo de programación matemática permite reducir el costo anual de operación entre un 2 % y un 3 %, incrementar significativamente el aprovechamiento de la energía fotovoltaica y disminuir la energía comprada a la red entre un 30 % y un 40 %, manteniendo en todos los casos una cobertura del 100 % de la demanda. El estudio confirmó la viabilidad y el potencial de las técnicas de optimización matemática como herramientas de apoyo para la gestión eficiente y sostenible de microrredes eléctricas en entornos residenciales.