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oai:riubu.ubu.es:10259/110842025-11-22T23:00:53Zcom_10259_2699col_10259_5732

Izquierdo Millán, Luis Rodrigo 299 600 0000-0003-1057-4465 Sedano Franco, Javier b7930d91-22c9-4a22-b7a4-8917fae30bc8 600 González Asenjo, David 607681ed-1ced-4176-9e88-d221591d4bf8 600 Universidad de Burgos. Departamento de Ingeniería de Organización d6d513e0-843f-4a12-817e-59f44181b1bf 400 2025-11-20T12:42:54Z 2025-11-20T12:42:54Z 2025 2025-10-09 https://hdl.handle.net/10259/11084 10.36443/10259/11084 The energy transition, driven by pressure from climate change, dependence on fossil fuels, and a growing social awareness of environmental sustainability, places Energy Communities (ECs) as a key vehicle to democratise the energy system and accelerate this transformation. ECs enable groups of prosumers to cooperate in local energy exchange, generating added economic value in the process. However, their successful implementation faces several challenges, such as the fair and efficient allocation of the costs and benefits generated by that cooperation. The scientific literature has explored various cost allocation methods. However, there is a lack of a unified framework to evaluate and compare them systematically. Concepts like fairness, efficiency, and stability are fundamental for the social acceptance and long-term sustainability of ECs, but their definitions in the literature often lack precision and objectivity. The main objective of this thesis is to design and validate a methodological framework for evaluating cost-allocation methods within Energy Communities. Our working methodology adopts a dual approach, combining rigorous theoretical analysis with data-driven simulations. We define an EC archetype that leads to the formalisation of a local energy-market (LEM) economic model based on a market clearing algorithm and a cost/benefit allocation algorithm within the community. We evaluate several families of cost-allocation methods: Price-Based (PB), RuleBased (RB), Surplus-Based (SB), and Game-Theoretic (GT). To overcome the subjectivity of traditional principles, we establish a set of eight desirable properties with precise, objective mathematical formulations: parity among equals, disparity among unequals, pareto efficiency, beneficial individual participation, rank correlation between costs and overconsumption, smoothness, environmental friendliness, and beneficial group participation (stability). La transición energética, impulsada por la presión del cambio climático, la dependencia de los combustibles fósiles y una creciente conciencia social sobre la sostenibilidad ambiental, coloca a las Comunidades Energéticas (CEs) como un vehículo clave para democratizar el sistema energético y acelerar esta transición Las CEs permiten a grupos de prosumidores cooperar en el intercambio local de energía, generando un valor económico añadido en el proceso. No obstante, su implementación exitosa enfrenta varios desafíos, tales como la asignación justa y eficiente de los costes y beneficios generados por dicha cooperación. La literatura científica ha explorado diversos métodos de asignación de costes, sin embargo, no existe un marco unificado para evaluarlos y compararlos sistemáticamente. Conceptos como justicia, eficiencia y estabilidad son fundamentales para la aceptación social y la sostenibilidad a largo plazo de las CE, pero sus definiciones en la literatura a menudo carecen de precisión y objetividad. El objetivo principal de esta tesis es diseñar y validar un marco metodológico para evaluar métodos de asignación de costes dentro de Comunidades Energéticas. La metodología de trabajo adopta un enfoque dual, combinando el análisis teórico riguroso con simulaciones basadas en datos. Se define un arquetipo de CE que deriva en la formalización de un modelo económico de mercado local de energía (LEM) basado en un algoritmo de vaciado de mercado y un algoritmo de asignación de costes y beneficios dentro de la comunidad Se evalúan varias familias de métodos de asignación de costes: Price-Based (PB), Rule-Based (RB), Surplus-Based (SB) y Game-Theoretic (GT). Para superar la subjetividad de los principios tradicionales, se define un conjunto de ocho propiedades deseables con formulaciones matemáticas precisas y objetivas, permitiendo una evaluación replicable. Estas propiedades incluyen: paridad entre iguales, disparidad entre desiguales, eficiencia de Pareto, participación individual beneficiosa, correlación de ranking entre costes y sobreconsumo, suavidad, respeto al medio ambiente y participación grupal beneficiosa (estabilidad). Doctorado en Ingeniería y Tecnologías Industrial, Informática y Civil application/pdf eng Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ info:eu-repo/semantics/openAccess Energy Communities Cost Allocation Fairness Efficiency Local Energy Market Game Theory Comunidades Energéticas Asignación de Costes Justicia Eficiencia Mercado Energético Local Teoría de Juegos Transición energética Energy transition 5312.05 Energía 1203.26 Simulación 1207.06 Teoría de Juegos 3322.01 Distribución de la Energía Evaluating Cost Allocation Methods in Energy Communities: an assessment framework based on Fairness and Efficiency info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:eu-repo/semantics/publishedVersion THUMBNAIL Gonzalez_Asenjo_David-Tesis.pdf.jpg Gonzalez_Asenjo_David-Tesis.pdf.jpg IM Thumbnail image/jpeg 5193 https://riubu.ubu.es/bitstream/10259/11084/4/Gonzalez_Asenjo_David-Tesis.pdf.jpg 0b3c033459418920598eecd823b6df7f MD5 4 LICENSE license.txt license.txt text/plain; charset=utf-8 1362 https://riubu.ubu.es/bitstream/10259/11084/3/license.txt 5d013bfa6e473ff0db22cd82a4d71a70 MD5 3 CC-LICENSE license_rdf license_rdf application/rdf+xml; charset=utf-8 805 https://riubu.ubu.es/bitstream/10259/11084/2/license_rdf 4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347 MD5 2 ORIGINAL Gonzalez_Asenjo_David-Tesis.pdf Gonzalez_Asenjo_David-Tesis.pdf application/pdf 15063274 https://riubu.ubu.es/bitstream/10259/11084/1/Gonzalez_Asenjo_David-Tesis.pdf 374a02741b92b99e7e1dab07cd48e80a MD5 1 10259/11084 oai:riubu.ubu.es:10259/11084 2025-11-23 00:00:53.788 Repositorio Institucional de la Universidad de Burgos bubrep@ubu.es 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