[en] The growing concerns regarding the lack of fossil fuels, their costs, and their impact on the environment have led governmental institutions to launch energy policies that promote the increasing installation of technologies that use renewable energy sources to generate energy. The increasing penetration of renewable energy sources brings a great fluctuation on the generation side, which strongly affects the power and energy system management. The control of this system is moving from hierarchical and central to a smart and distributed approach. The system operators are nowadays starting to consider the final end users (consumers and prosumers) as a part of the solution in power system operation activities. In this sense, the end-users are changing their behavior from passive to active players. The role of aggregators is essential in order to empower the end-users, also contributing to those behavior changes. Although in several countries aggregators are legally recognized as an entity of the power and energy system, its role being mainly centered on representing end-users in wholesale market participation. This work contributes to the advancement of the state-of-the-art with models that enable the active involvement of the end-users in electricity markets in order to become key participants in the management of power and energy systems. Aggregators are expected to play an essential role in these models, making the connection between the residential end-users, electricity markets, and network operators. Thus, this work focuses on providing solutions to a wide variety of challenges faced by aggregators. The main results of this work include the developed models to enable consumers and prosumers participation in electricity markets and power and energy systems management. The proposed decision support models consider demand-side management applications, local electricity market models, electricity portfolio management, and local ancillary services. The proposed models are validated through case studies based on real data. The used scenarios allow a comprehensive validation of the models from different perspectives, namely end-users, aggregators, and network operators. The considered case studies were carefully selected to demonstrate the characteristics of each model, and to demonstrate how each of them contributes to answering the research questions defined to this work.

[es] La creciente preocupaci?n por la escasez de combustibles f?siles, sus costos y su impacto en el medio ambiente ha llevado a las instituciones gubernamentales a lanzar pol?ticas energ?ticas que promuevan la creciente instalaci?n de tecnolog?as que utilizan fuentes de energ?a renovables para generar energ?a. La creciente penetraci?n de las fuentes de energ?a renovable trae consigo una gran fluctuaci?n en el lado de la generaci?n, lo que afecta fuertemente la gesti?n del sistema de potencia y energ?a. El control de este sistema est? pasando de un enfoque jer?rquico y central a un enfoque inteligente y distribuido. Actualmente, los operadores del sistema est?n comenzando a considerar a los usuarios finales (consumidores y prosumidores) como parte de la soluci?n en las actividades de operaci?n del sistema el?ctrico. En este sentido, los usuarios finales est?n cambiando su comportamiento de jugadores pasivos a jugadores activos. El papel de los agregadores es esencial para empoderar a los usuarios finales, contribuyendo tambi?n a esos cambios de comportamiento. Aunque en varios pa?ses los agregadores est?n legalmente reconocidos como una entidad del sistema el?ctrico y energ?tico, su papel se centra principalmente en representar a los usuarios finales en la participaci?n del mercado mayorista. Este trabajo contribuye al avance del estado del arte con modelos que permiten la participaci?n activa de los usuarios finales en los mercados el?ctricos para convertirse en participantes clave en la gesti?n de los sistemas de potencia y energ?a. Se espera que los agregadores desempe?en un papel esencial en estos modelos, haciendo la conexi?n entre los usuarios finales residenciales, los mercados de electricidad y los operadores de red. Por lo tanto, este trabajo se enfoca en brindar soluciones a una amplia variedad de desaf?os que enfrentan los agregadores. Los principales resultados de este trabajo incluyen los modelos desarrollados para permitir la participaci?n de los consumidores y prosumidores en los mercados el?ctricos y la gesti?n de los sistemas de potencia y energ?a. Los modelos de soporte de decisiones propuestos consideran aplicaciones de gesti?n del lado de la demanda, modelos de mercado el?ctrico local, gesti?n de cartera de electricidad y servicios auxiliares locales. Los modelos propuestos son validan mediante estudios de casos basados en datos reales. Los escenarios utilizados permiten una validaci?n integral de los modelos desde diferentes perspectivas, a saber, usuarios finales, agregadores y operadores de red. Los casos de estudio considerados fueron cuidadosamente seleccionados para demostrar las caracter?sticas de cada modelo y demostrar c?mo cada uno de ellos contribuye a responder las preguntas de investigaci?n definidas para este trabajo.