El elevado coste de la energía, la inestabilidad geopolítica y las diferentes líneas de subvención por parte de los gobiernos han disparado el interés por la autosuficiencia energética mediante fuentes de energía renovable, tanto en el ámbito doméstico como en el industrial. Esta creciente tendencia ha impulsado una transformación significativa en los sistemas eléctricos tradicionales, con una integración cada vez mayor de la generación distribuida (en inglés Distributed Generation, DG), que permite una descentralización de la producción de energía. En este contexto, las microrredes (μredes) han surgido como una solución innovadora para integrar estas fuentes de energía distribuidas en el sistema de potencia. En esta tesis doctoral se aborda la problemática de flexibilizar la generación y la demanda de las μredes y se cuantifica la mejora que éstas podrían ofrecer en los sistemas eléctricos de distribución, a los cuales están conectadas. El objetivo principal es controlar elementos clave de las μredes, como las cargas termostáticas (TCL, de su denominación en inglés thermostatically controlled load) y las turbinas eólicas de pequeña escala, para mejorar su integración en los sistemas de distribución. Además, se optimizan los sistemas de distribución mediante la consideración de nudos flexibles de generación y demanda. Dado que estos sistemas de distribución en su mayoría tienen una configuración radial, también se propone la inserción de líneas adicionales para llegar a una configuración radial óptima. El estudio se organiza en cuatro bloques principales: la configuración y el control de las μredes con energía eólica de pequeña escala, la planificación y optimización de las TCL, la evaluación de flujos de cargas en redes radiales, y la optimización de sistemas de distribución mediante reconfiguraciones y nudos flexibles. Se presenta además la herramienta de software OPRERES para la reconfiguración óptima de sistemas radiales, que facilita la implementación práctica de uno de los enfoques optimizadores propuesto en la tesis.