Análisis operativo de la gestión de carga controlada en vehículos eléctricos: Coordinación centralizada y descentralizada

Abstract

La gestión de la carga controlada de vehículos eléctricos se aplica de forma centralizada y descentralizada. La coordinación estratégica entre ambas optimiza la eficiencia y equilibra la carga de los sistemas energéticos, promoviendo tanto la adopción de vehículos eléctricos, así como una sociedad sostenible y libre de emisiones. Los operadores de las redes de distribución (gestores de carga centralizada) deben controlar la descoordinación entre los agregadores de vehículos eléctricos (gestores descentralizados seleccionados para este estudio). El objetivo de gestión centralizada de esta investigación es acotar cada modelo de optimización descentralizada (caracterizado mediante simulación de Monte Carlo). La gestión descentralizada, se compara con la carga desregulada en el sistema de potencia IEEE de 14 barras para 3 escenarios de adopción de vehículos eléctricos (2000, 2500, 3750 vehículos eléctricos), requiriendo mejoras únicamente en el último escenario, al cual se le aplica la coordinación en gestión centralizada propuesta. La investigación modela las restricciones en la energía comercializada por cada agregador de vehículos eléctricos (uno por barra del sistema eléctrico con carga). Los resultados en transmisión se analizan, sintetizan y aplican al modelo de sistema de potencia de distribución IEEE de 13 barras. Los sistemas de transmisión y distribución de energía coordinan entre la gestión de carga centralizada y descentralizada mejoran las condiciones de operación en los sistemas de potencia sin requerir cambios en los patrones de manejo.//Electric vehicle (EV) charging management can be implemented through centralized or decentralized strategies. Strategic coordination between these approaches enhances system efficiency and balances energy loads, thereby supporting the widespread adoption of EVs and fostering a sustainable, emissions-free society. In this study, distribution network operators (DNOs), acting as centralized charging managers, are responsible for mitigating the lack of coordination among electric vehicle aggregators (EVAs), which represent decentralized managers. The primary objective of the centralized management in this research is to constrain each decentralized optimization model, characterized using Monte Carlo simulations. Three EV adoption scenarios–comprising 2,000, 2,500, and 3,750 vehicles–are evaluated by comparing decentralized charging management with an unregulated charging baseline in the IEEE 14-bus power system. Improvements are required only in the highest adoption scenario, where the proposed centralized coordination model is applied. The study models energy trading constraints for each EVA, assigning one aggregator per load-bearing bus in the system. Transmission-level results are analyzed and then synthesized for application in the IEEE 13-bus distribution power system. Findings demonstrate that coordinated centralized and decentralized charging management significantly improves operational conditions in both transmission and distribution networks without necessitating changes to travel behavior.