Dr. Andrés Ramos Galán

Andrés Ramos Galán es ingeniero industrial con una especialidad en electricidad por la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad Pontificia Comillas. Obtuvo su grado de doctor ingeniero industrial por la Universidad Politécnica de Madrid en 1990. Actualmente es profesor ordinario de la Escuela Técnica Superior (ICAI) en el Departamento de Organización Industrial y en el Instituto de Investigación Tecnológica, donde funge como director. Dentro de sus intereses de investigación se encuentran el modelado de sistemas complejos, técnicas de optimización de gran escala, optimización estocástica, planificación y operación de sistemas eléctricos, entre otros.

Implantación de un modelo eficiente de programación diaria

 20/agosto/2021  Seminario PISIS-UANL 2021      Asistencia : 25

Introducción

La planificación de la operación de un sistema eléctrico es un problema complejo debido a la dimensión de la red eléctrica y a las numerosas restricciones técnicas y operativas de los generadores; hacerlo de manera ineficiente puede traer consecuencias negativas de gran impacto económico y social. En esta presentación se muestran aspectos relevantes para la implantación de un modelo eficiente de programación diaria que puede ser utilizado para la gestión real de un sistema eléctrico de gran tamaño.

Resumen

En su charla el Dr. Andrés Ramos comienza exponiendo los cuatro aspectos principales para desarrollar un modelo eficiente de programación horaria. En primer lugar, se consideran las características relevantes que se tomarán en cuenta al modelar. En segundo lugar, elegir una formulación fuerte y compacta que sea más eficiente desde el punto de vista matemático, es decir, que la diferencia entre la solución del problema relajado y el problema binario sean muy cercanas. En tercer lugar, su implementación a través de un lenguaje de programación o bien en un lenguaje legible para herramientas de optimización y, por último, la selección del optimizador y sus parámetros adecuados.
Otros tipos de modelos de programación horaria, el network-constrained Unit Commitment (UC) considera la red de transporte/transmisión de la energía desde los generadores a los centros de consumo; el security-constrained UC añade al problema anterior las contingencias habituales, es decir, que puede fallar un elemento relevante del sistema, generador o línea, y el sistema debe seguir funcionando adecuadamente; el stochastic/robust UC en el cual se considera incertidumbre en los parámetros y suponemos una distribución de probabilidad, como por ejemplo, la demanda.
Dentro de las características principales que se deben considerar en un modelo de programación horaria tenemos: el alcance y periodo a representar en el modelo, alcance de uno a siete días, típicamente con periodos de una hora o incluso menor; otra característica son las unidades generadoras que el sistema tendrá, las cuales pueden ser térmicas (nuclear, carbón, ciclos combinados), hidráulicas y renovables (principalmente solar y/o eólica).
Las decisiones principales sobre los generadores son: el arranque, paro, cantidad de potencia, y el acoplamiento de éstos en paquetes de ciclos combinados. Las restricciones más habituales son: el balance entre la generación y la demanda, reservas de operación (potencia adicional de los generadores usada para contingencias), rampas de incremento de potencia de generadores térmicos por unidad de tiempo, tiempos mínimos de estar acopladas y desacopladas los generadores al sistema, el costo variable de arranque generador térmico dependiendo de cuánto tiempo lleva desconectado, es decir, arranques en frío, tibio o caliente, y por último los límites de generación de potencia.
Por último, se habló sobre la manera de implementar el modelo en un software. Es importante que el modelo sea fuerte, es decir que acote mejor el espacio de solución sin perder soluciones factibles, así como compacto, es decir, reduzca en lo posible el número de variables y restricciones. Además, escalar todas las variables y ecuaciones alrededor de uno por estabilidad numérica para evitar grandes perturbaciones por pequeños cambios en los datos de entrada.

Conclusiones

La planificación de la operación de un sistema eléctrico se sustenta en un modelo de programación horaria donde se tiene en cuenta la red de transmisión de energía eléctrica. Se deben considerar las características relevantes, elegir la formulación cuya diferencia entre la solución del problema relajado y el problema binario sean muy cercanas, es decir una formulación fuerte. Además, la implementación requiere que el modelo sea compacto, es decir, que la formulación use un menor número de variables y restricciones. Por último, la selección del optimizador y sus parámetros adecuados. El modelo basado en UC se utiliza para la planeación diaria de los sistemas eléctricos en todo el mundo, incluso las formulaciones de UC también son aplicadas a modelos de más largo y mediano plazo donde implícitamente está este tipo de algoritmo.