I&D
Optimización de sistemas y cadenas de suministro
PSR desarrolla algoritmos para maximizar la eficiencia y reducir los costos.
Proyectos realizados
Combinamos la investigación operativa y el modelado matemático para aportar más inteligencia y eficiencia a los sistemas y cadenas de suministro. Los siguientes proyectos son ejemplos prácticos de cómo aplicamos la optimización para aumentar la eficiencia, mejorar la planificación y maximizar los resultados para nuestros clientes. Explore cada caso para conocer las soluciones desarrolladas.
UK Pact – Transición Energética y Descarbonización Industrial en Brasil – Apoyo a la Industria del Acero para Alcanzar Metas Sectoriales de Mitigación
El Modelo CarbSteeler constituye un modelo matemático de optimización de costos para evaluar las distintas rutas de descarbonización del sector siderúrgico brasileño. Integra recursos y factores locales, abarcando tecnologías, procesos y aspectos económicos, como economías de escala y sinergias potenciales con otras industrias a través del intercambio de recursos en clústeres geográficos. Los principales recursos analizados incluyen biomasa, biocarbón, biometano, hidrógeno, gas natural, coque, electricidad, chatarra, mineral de hierro y agua. Los procesos contemplados en el modelo incluyen la producción de hidrógeno verde, biocarbón, arrabio, hierro briqueteado en caliente (HBI) y acero, tanto por Horno de Arco Eléctrico (HAE) como por Horno Básico de Oxígeno (HBO). El modelo opera bajo restricciones como balances de energía y masa entre procesos, requisitos regulatorios (incluida la certificación verde), volúmenes de producción anual de acero para simular escenarios actuales y futuros, y un presupuesto anual de emisiones. Estas restricciones garantizan que el modelo considere las realidades operativas y regulatorias. La función objetivo y las restricciones del modelo son flexibles, permitiendo, por ejemplo, maximizar la producción de acero de bajo carbono dentro de un presupuesto de emisiones establecido, o minimizar las emisiones para una demanda de producción de acero específica. Además, el modelo incluye costos de inversión y de Operación y Mantenimiento (O&M), ajustados según la escala.
Sistemática de Subasta Combinatoria para los Productos de Capacidad y Energía en el Sector Eléctrico Brasileño
Este proyecto de I+D tiene como objetivo proponer una nueva sistemática de subastas que permita la contratación eficiente de los atributos necesarios para el Sistema Eléctrico Brasileño (SEB) – en especial energía y respaldo de producción, para garantizar la adecuación del suministro y permitir la participación de los diferentes recursos de generación, sistemas de almacenamiento y respuesta por la demanda. El proyecto se divide en cinco etapas: (i) Revisión de la literatura, incluyendo el análisis de experiencias internacionales relacionadas con subastas multiproducto, específicamente dirigidas a la comercialización de energía eléctrica y productos relacionados con la seguridad del suministro; (ii) Propuesta de una sistemática para subasta combinatoria, que incluye la elaboración del diseño, algoritmo y sistemática de subastas combinatorias, basándose en el nuevo diseño de mercado propuesto para el Sector Eléctrico Brasileño; (iii) Desarrollo de la herramienta computacional, que incluye el desarrollo de una herramienta para resolver el problema de optimización definido en la etapa anterior; (iv) Talleres, que incluyen la realización de tres talleres con el objetivo de difundir el conocimiento a públicos internos y externos, así como recopilar nuevas visiones sobre los temas; y (v) Informe Técnico y propuesta para la implementación de las Subastas Combinatorias, que incluye la consolidación de sugerencias de mejoras recibidas en los talleres sobre el diseño propuesto y las necesidades de ajuste regulatorio para la adaptación a los cambios propuestos en el nuevo diseño de subastas.
Sistema de Optimización del Suministro de Carbón Mineral para Centrales Termoeléctricas (MOCCA)
El proyecto tiene como objetivo el desarrollo del MOCCA (Modelo de Optimización de Contratación de Carbón), un sistema que optimiza la estrategia de contratación y la programación del transporte de carbón mineral para centrales termoeléctricas. Las actividades del proyecto incluyen: (i) Formulación matemática del modelo de optimización de la adquisición de carbón; (ii) Especificación del sistema de optimización; (iii) Implementación del modelo de optimización; (iv) Implementación de las interfaces de gestión de datos; y (v) Implementación de modelos auxiliares para el análisis de resultados.
Sistema de Evaluación de Generación (Genesys) – Redesarrollo del Software
Este proyecto tiene como objetivo proporcionar un software de modelado que actualice y mejore el modelo GENESYS utilizado por el cliente para comprender mejor los impactos de los cambios en la operación del sistema hidroeléctrico en el sistema de energía regional y desarrollar su plan de energía regional. El software de modelado rediseñado tiene las siguientes características: (i) Mejorar la simulación horaria del software de la operación de recursos de generación (manteniendo el método Monte Carlo); (ii) Permitir la inclusión de variables aleatorias adicionales para la simulación de Monte Carlo; (iii) Evaluar otras posibles medidas de adecuación; (iv) Incorporar reservas en un despacho optimizado; (v) Mejorar la representación del mercado; (vi) Incluir contabilidad de combustible y error de previsión; (vii) Modelar recursos de generación variable, como eólicos y solares. El proyecto también incluye una capacitación para los empleados del cliente en el modelo desarrollado.
Propuestas de Metodologías para la Formación de Precios por Oferta en Brasil
El proyecto tiene como objetivo investigar alternativas metodológicas y proponer un mecanismo de despacho y formación de los precios a corto plazo a partir de ofertas realizadas por los agentes que concilie las características del Sistema Eléctrico Brasileño (SEB), como la garantía de coordinación hidrotérmica cuando diferentes empresas son propietarias de centrales hidroeléctricas en la misma cascada y el intercambio del riesgo hidrológico sistémico. El proyecto se compone de 3 fases: (i) Diseño conceptual, (ii) Diseño detallado con una propuesta concreta de implementación de oferta de precios en Brasil, y (iii) Modelado computacional de herramientas analíticas que permitan que otros agentes e investigadores realicen ejercicios cuantitativos similares y exploraciones adicionales.
Operación Estocástica Horaria y Reserva de Potencia para el SIN con Incertidumbres de Fuentes Renovables
Una nueva metodología y un modelo matemático computacional que contempla el resultado del DESSEM, pero con resolución horaria, representando la operación bajo la incertidumbre de la demanda y la producción cada vez más intermitente, co-optimizando la reserva de potencia operativa a corto plazo de manera probabilística.
El número de restricciones del problema de despacho estocástico se reduce debido a la técnica de ‘affine rules’. El primer conjunto de ecuaciones y restricciones del modelo representa una ‘trayectoria operativa de referencia’, dada por la estimación de máxima verosimilitud de los escenarios ponderados de demanda, renovables, etc. Un segundo conjunto adicional de ecuaciones y restricciones representa el hecho de que los valores realizados de producción renovable y demanda, en cada hora, son diferentes de las previsiones. Como consecuencia, es necesario realizar un ajuste operativo (desviación con respecto a la trayectoria de referencia). Las variables de decisión del problema de optimización bajo incertidumbre son los coeficientes de ajuste de cada generador (similar al Control Automático de Generación), conocidos en la literatura como ‘affine decision rules’. El problema final corresponde a un modelo de programación entera mixta (MIP) de gran escala. Un resultado adicional del modelo es la reserva de generación dinámica.
Planificación Integrada y Flexible de Sistemas de Transmisión
Este Proyecto de Investigación y Desarrollo tiene como objetivo: (i) desarrollar metodologías para determinar la cartera más adecuada de equipos y procedimientos operativos que maximicen la flexibilidad y confiabilidad del sistema de transmisión; (ii) desarrollar modelos computacionales para la simulación de sistemas de transmisión flexibles; y (iii) diseñar propuestas de un marco regulatorio que incentive la adopción de la cartera más eficiente y asegure la remuneración de las inversiones.
Modelo Económico y Socioambiental de la Producción de Hidrógeno y Productos de Bajo Carbono en la Industria de la Caña de Azúcar
El objetivo de este proyecto fue analizar los energéticos de bajo carbono que pueden producirse a partir de la caña de azúcar, incluyendo hidrógeno, biogás, etanol y SAF, con el foco en verificar su potencial de producción y competitividad frente a otras rutas. Para ello, se realizó un análisis de mercado existente y futuro de cada uno de estos productos y se desarrolló la herramienta computacional OptBio capaz de optimizar el uso de la caña para obtener el mayor retorno con la actividad productiva.
Modelado de Termoeléctricas y Terminal de Regasificación para la Nominación de Cargas de GNL bajo Incertidumbres Operativas
Este proyecto resultó en el desarrollo del software GNoMo, enfocado en el modelado y optimización de la operación de termoeléctricas integradas con terminales de regasificación. La operación gestiona la adquisición de Gas Natural Licuado (GNL) en un escenario complejo que involucra transporte marítimo, almacenamiento flotante (FSRU) e incertidumbres en el despacho energético. Para enfrentar desafíos como condiciones climáticas adversas, retrasos logísticos y volatilidad de precios, la herramienta utiliza técnicas avanzadas de optimización estocástica, minimizando costos operativos y mitigando riesgos de exposición financiera. Además de la operación diaria, el software habilita el análisis de inversiones, simulando escenarios de expansión como nuevas unidades de almacenamiento y la integración con la red de gas.
Metodología para la determinación de la estrategia de contratación del MUSD
Metodología y herramienta computacional para la determinación del MUSD (Máxima Demanda Contratada) óptimo a ser contratado en los puntos de conexión entre la red de la distribuidora y las Empresas Suministradoras, basada en simulaciones que capturan las incertidumbres relativas a la generación distribuida, la demanda y la disponibilidad de equipos.
La técnica empleada se basa en:
Enfoque estocástico: creación de escenarios temporal y espacialmente coherentes de generación y carga del sistema interno de la distribuidora y del resto del SIN (Sistema Interconectado Nacional).
Muestreo: para el muestreo de los escenarios de generación y carga se utilizan tanto técnicas de series temporales como de muestreo no paramétrico.
Integración: el sistema interno de la distribuidora y sus relaciones con el SIN se integran para la creación de escenarios de carga y generación.
Horizonte de simulación: el horizonte de simulación multianual (4 años) se discretiza en intervalos de tiempo de 15 minutos, y se realizan simulaciones de flujo de potencia para cada discretización temporal.
Análisis: en primer lugar, se sondean todos los casos correspondientes a discretizaciones temporales de 15 minutos mediante flujo de potencia linealizado sin pérdidas, y luego se realizan simulaciones de los casos más severos en los puntos de conexión, con representación de pérdidas.
Contratación integrada: la contratación del MUSD/MUST (Máxima Demanda Contratada/Máxima Energía Contratada) se realiza bajo un criterio de riesgo utilizando un enfoque de programación matemática clásica.
Integración de Almacenamiento para Soporte a la Generación Eólica
El estudio tiene las siguientes actividades: (i) aplicar sistemas de almacenamiento para apoyar la operación de centrales eólicas; (ii) desarrollar una metodología que proporcione el correcto dimensionamiento y la ubicación más apropiada para dichos sistemas; (iii) análisis internacionales; (iv) evaluación de los beneficios de los sistemas de almacenamiento para el sistema interconectado; (v) evaluar los posibles modelos de mercado; y (vi) analizar las dificultades actuales para la implementación de estos sistemas.
Ampliación de las Subastas de Expansión en el Modelo Institucional del Sector Eléctrico
Este proyecto tiene como objetivo desarrollar estudios que lleven a la mejora, formato y difusión de subastas regionales de energía eléctrica orientadas al mercado libre y al desarrollo y operacionalización de subastas de expansión para añadir capacidad de atención a la punta de carga del sistema eléctrico nacional.
Aerogenerador Integrado a Fuentes de Energía Solar, Almacenamiento e Hidráulica como Plataforma de Desarrollo
Este proyecto desarrolla un sistema inteligente de generación híbrida para I+D+i, enfocado en un control apto para la operación y mantenimiento estable y optimizado. El pilar central de esta innovación es el desarrollo del modelo STORM (Stochastic Optimization for Renewable Energy Management), que utiliza simuladores en tiempo real y algoritmos de optimización estocástica para garantizar un desempeño calificado basado en predicciones temporales en escala de horas, días y meses.
La intermitencia solar y eólica en centrales eléctricas puede causar inestabilidades en todo el sistema eléctrico y en la red local. Soluciones tecnológicas recientes apuntan al uso integrado de plantas eólicas y solares en un mismo lugar. Este proyecto, por medio de la inteligencia del modelo STORM, contribuyó a una integración más inteligente del sistema nacional de energía y más adecuado a las características locales, teniendo como base la energía eólica integrada a otros procesos de conversión de energía. Se introducen equipos y sistemas que representan una alternativa innovadora para la mejora de la calidad, eficiencia y confiabilidad del sistema de generación de energía eléctrica. El proyecto se configura así como una plataforma para el desarrollo de soluciones para la mejora de la operación, supervisión y control inteligentes e integrados, poniendo a disposición las mejores tecnologías emergentes para el sector eléctrico.
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