Este artículo propone una metodología de optimización para abordar la colocación conjunta, así como el diseño de capacidad de unidades de PV y D-STATCOM dentro de sistemas de distribución trifásicos desequilibrados. El modelo propuesto adopta una estructura de programación no lineal entera mixta utilizando variables complejas, con el objetivo de minimizar el costo anual total, incluida la inversión, el mantenimiento y las compras de energía. Se adopta un marco de optimización líder-seguidor, donde la etapa líder utiliza el algoritmo de Optimización de Distribución Normal Generalizada (GNDO) para generar soluciones candidatas, mientras que la etapa seguidora realiza cálculos de flujo de potencia a través de aproximaciones sucesivas para evaluar el valor objetivo. El enfoque propuesto se prueba en alimentadores de 25 y 37 nodos y se compara con tres algoritmos metaheurísticos ampliamente utilizados: el Algoritmo Genético de Chu y Beasley, la Optimización por Enjambre de Partículas y el Algoritmo de Búsqueda de Vórtices. Los resultados indican que la estrategia propuesta logra consistentemente resultados altamente eficientes en costos. Para el sistema de 25 nodos, el costo se reduce de USD 2,715,619.98 a USD 2,221,831.66 (18.18%), y para el sistema de 37 nodos, de USD 2,927,715.61 a USD 2,385,465.29 (18.52%). GNDO también superó a los algoritmos alternativos en cuanto a precisión de solución, robustez y dispersión estadística en 100 ejecuciones. Todas las simulaciones numéricas se realizaron utilizando MATLAB R2024a. Estos hallazgos confirman la escalabilidad y confiabilidad del método propuesto, posicionándolo como una herramienta efectiva para planificar la integración de energía distribuida en redes desequilibradas prácticas.