Planificación de la expansión en sistemas eléctricos de generación y transmisión de energía eléctrica: modelado matemático y optimización

EnergíaImportancia – El abastecimiento eficiente de energía eléctrica es una problemática económica crucial para países desarrollados o en desarrollo.

Los países afrontan el desafío de planear políticas energéticas que definan la expansión de su sistema eléctrico, considerando la instalación de nuevos parques o plantas generadoras, incorporando sistemas de almacenamiento de energía, ampliando la red de transmisión y optimizando la operación de las instalaciones existentes; con el objeto de asegurar el abastecimiento de la demanda de energía proyectada a futuro, considerando los costos de inversión y operación, los impactos ambientales de los métodos de generación usados, y preservando los recursos no renovables a través de la participación preponderante de la generación con recursos renovables.

Problemática – El abastecimiento eléctrico es un problema de suma importancia y en particular, éste es un momento de constante adaptación en la industria de la energía eléctrica. Los tres principales factores que llaman la atención y requieren una intervención activa son: la existencia de una amplia variedad de fuentes primarias y consecuentemente potenciales formas de generación de energía; el aumento de la demanda, que supera en gran parte de los casos las previsiones a largo plazo; y las preocupaciones ambientales que buscan principalmente mitigar las emisiones de CO2 y preservar los recursos no renovables. Además, varias componentes que intervienen en el sistema de energía introducen incertidumbre. Los precios de los combustibles, la demanda a satisfacer, las fluctuaciones en la generación de algunos métodos basados en recursos renovables, las eventuales congestiones en la red de transmisión; y el comportamiento impredecible de algunos de los participantes del mercado constituyen factores a considerar.

En este contexto, la planificación de la expansión de un sistema eléctrico es un problema complejo y en virtud de su relevancia requiere un abordaje riguroso, puesto que esta planificación impacta directamente en la economía y en la sociedad.

Objetivos – El objetivo general del plan de investigación es contribuir a una planificación óptima de la expansión de un sistema eléctrico dado, considerando un parque generador integrado por centrales eléctricas de distintos tipos de generación, principalmente: térmicas, hidráulicas, nucleares, solares y eólicas; y una red de transmisión dada con posibilidades de ampliación. Se pretende aportar herramientas que asistirían a las decisiones en la planificación de la expansión del sistema, considerando criterios tanto económicos como ambientales.

Con este fin, se estudiarán las distintas componentes de un sistema eléctrico para su parte de generación y transmisión. Se desarrollará un moldeo de programación matemática que permita analizar la planificación de la expansión de un sistema eléctrico dado, en base a potenciales ampliaciones resultantes de estudios de factibilidad. Se desarrollarán y evaluarán distintos criterios de optimización de la planificación estudiada, considerando objetivos como: minimizar el costo de instalación y operación; minimizar las emisiones de CO2; minimizar el uso de recursos no renovables; maximizar la resiliencia que representa la capacidad del sistema para reponerse de fallas o daños. Se estudiarán y aplicarán técnicas de optimización multiobjetivo para abordar los distintos criterios a optimizar. Los modelos desarrollados deberán considerar la incertidumbre introducida por distintos factores intervinientes en el problema. Por lo que se estudiarán y aplicarán técnicas de optimización bajo incertidumbre. Finalmente, se resolverán diferentes casos de estudios, analizando el alcance y la aplicabilidad de los modelos y técnicas desarrolladas.

Contacto: Dra. Marian G. Marcovecchio, Dr. Pío A. Aguirre (ra.vo1561030132g.tec1561030132inoc-1561030132efatn1561030132as@ra1561030132gnIsa1561030132ceb1561030132)