Proyectos de I+D+i
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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.
Ampliación de las Subastas de Expansión en el Modelo Institucional del Sector Eléctrico
Análisis para el Perfeccionamiento de las Señales Horosezonales
La propuesta parte de las principales causas potenciales de diferencias de costos de producción en las diferentes horas del día y meses del año: variación de los costos marginales a corto plazo, diferencias en los índices de pérdidas, elevación del canal de fuga de las centrales hidroeléctricas, y producción inflexible durante la madrugada. En esta etapa, se estima el impacto potencial de cada una de estas posibles fuentes de variaciones de costos.
A continuación, se desarrolla una metodología de aplicación para herramientas existentes con el fin de obtener señales horarias y estacionales para la energía, basadas en costos marginales, incorporando todos los elementos identificados como relevantes en la primera etapa que son susceptibles de ser considerados dentro de las posibilidades actuales de modelado del sistema. La metodología está siendo evaluada con miras a su posible incorporación en el proceso de realineación tarifaria en el ámbito de la revisión tarifaria periódica.
Cálculo y Revisión de Certificados de Garantía Física en Brasil
En líneas generales, el proyecto de I+D propone que la distribución del bloque hidráulico entre las centrales hidroeléctricas se realice con base en el ingreso ‘spot’ de cada central (metodología conocida como Beneficio Marginal), considerando un ajuste para calcular correctamente el beneficio aguas abajo de la existencia de embalses. Como resultado, se observa que la nueva metodología de distribución resulta en una asignación más justa de la GF, aumentando el valor para las centrales con embalse.
Captura de carbono en plantas de bioelectricidad
– Identificación de las biomasas con potencial de aprovechamiento para la generación de energía eléctrica a gran escala
– Examen conceptual de los rendimientos técnicos de conversión de estas biomasas en electricidad
– Construcción de un panorama tecnológico para la captura de carbono en plantas industriales
– Realización de una prueba de concepto de la captura de carbono
– Modelado financiero del negocio con análisis de riesgos
– Elaboración de un caso de negocio
Desarrollo de Plataforma para la Gestión de Riesgos de Disponibilidad y Comercialización de Generación
Para adecuar la herramienta a la realidad de la empresa y al ambiente real al que está sujeta, se mapean y modelan los factores latentes de riesgo que se integran en la plataforma para considerarlos al trazar nuevas estrategias y en los análisis realizados.
La plataforma se elabora para ser compatible con una política global de gestión de riesgo de la empresa. En otras palabras, este ambiente es capaz de incorporar las restricciones y objetivos especificados para el sector de generación, provenientes de una política de riesgo corporativa adoptada por la empresa en su conjunto, y de suministrarle los resultados obtenidos tanto a través de indicadores de desempeño como con escenarios de resultados. En este sentido, se investigan medidas de riesgo y sus aplicabilidades en contextos realistas, con el fin de proporcionar indicadores de riesgo de fácil interpretación financiera y de gran poder sobre el control de los riesgos modelados.
Para ello, se imparten cursos de formación en gestión de riesgo y en la utilización práctica de esta plataforma, con el objetivo de dotar a los tomadores de decisiones de conocimiento e intuición sobre los modelos y las técnicas que la empresa tiene a su disposición.
Desarrollo del Mercado de Gas Natural en Brasil para la Generación de Energía Eléctrica
Estudio de Caso: Modelado de Acero, Descarbonización, Opciones en Brasil
Evaluación del Ciclo de Vida en la Generación y Almacenamiento de Energía Eléctrica en Brasil: Un Enfoque Socioambiental y Energético
Se evalúan los siguientes sistemas de generación y almacenamiento de energía eléctrica: (i) Centrales hidroeléctricas; (ii) Centrales termoeléctricas a gas natural; (iii) Centrales de generación a biomasa de caña de azúcar; (iv) Centrales solares fotovoltaicas; (v) Centrales eólicas; (vi) Centrales reversibles; (vii) Baterías de iones de litio.
Al final, se construye una herramienta computacional para apoyar las decisiones sobre la expansión de la generación de energía eléctrica en Brasil.
Incentivos Regulatorios para Soluciones Digitales para el Rendimiento de la Generación Hidroeléctrica
Inserción de Sistemas de Almacenamiento por Baterías en la Red Eléctrica Principal
Inserción Técnico-Comercial de Generación Solar Fotovoltaica en la Red de Distribución
Integración de Almacenamiento para Soporte a la Generación Eólica
Investigación de los factores que interfieren en el rendimiento del MRE
Metodología de Huella de Carbono para Sistemas de Generación y Distribución
El desarrollo de una metodología para la Huella de Carbono sigue el mismo proceso, independientemente de la naturaleza de la empresa de energía (distribuidora o generadora). Las diferencias están en los resultados de cada una de las etapas descritas a continuación. Variables como el tamaño de la empresa, la dispersión geográfica o la complejidad de las operaciones alteran la necesidad de horas trabajadas y recursos disponibles.
Metodología para la determinación de la estrategia de contratación del MUSD
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.
Metodología para la Selección de Ubicaciones para la Implementación de Centrales Hidroeléctricas Reversibles
Modelado de Termoeléctricas y Terminal de Regasificación para la Nominación de Cargas de GNL bajo Incertidumbres Operativas
Modelo de Evaluación de Flujo de Caja para Proyectos de Generación con Fuentes Alternativas
Inicialmente, se realiza un mapeo de factores de riesgo y precios de proyectos: en esta etapa se identifican los principales factores de riesgo de cada tecnología de generación, como el riesgo hidrológico, el riesgo ambiental, el riesgo de construcción, tecnológico, de tipo de cambio y de combustible. Para cada uno de estos elementos, se propone traducir los factores de riesgo en escenarios con sus respectivas probabilidades de ocurrencia. De esta manera, el sistema permite al usuario modelar la incertidumbre del costo de inversión a través de escenarios con diferentes valores de costo de inversión, cada uno de ellos asociado a diferentes valores de probabilidad. Además, el usuario puede generar diferentes escenarios de evolución de los indexadores, para captar el riesgo de la indexación de la inversión y combinarlo con otros riesgos también modelados. La entidad reguladora (en el caso brasileño, ANEEL) establece una serie de estrictas penalidades financieras en caso de retraso en la entrada en operación de la central. El modelado de estas penalidades y la simulación de posibles escenarios de retraso están incluidos en este sistema. El usuario puede modelar la incertidumbre en la fecha de entrada en operación de la central a través de escenarios con diferentes períodos de retraso y diferentes costos asociados a este retraso (pudiendo este costo incluso estar vinculado al PLD), cada uno de ellos asociado a diferentes valores de probabilidad. Con esto, el usuario puede simular el impacto en la rentabilidad del proyecto de estos posibles retrasos, combinando este riesgo con otros riesgos también modelados. A continuación, se propone un modelo de evaluación de inversiones bajo incertidumbre, que determina la competitividad de un proyecto de generación considerando sus riesgos, incertidumbres y de acuerdo con el grado de aversión al riesgo del emprendedor. Finalmente, la última parte propone una metodología para comparar distintas tecnologías de inversión en generación considerando sus incertidumbres y riesgos intrínsecos, ilustrando cómo calcular la prima de riesgo de cada alternativa de inversión y verificando el impacto de cada incertidumbre intrínseca del proyecto en la varianza de su retorno esperado. La metodología también puede extenderse para analizar una cartera de proyectos, determinando la ganancia de la combinación en una misma cartera de las diferentes inversiones en activos de generación frente a los proyectos candidatos individualmente.
Modelo Económico y Socioambiental de la Producción de Hidrógeno y Productos de Bajo Carbono en la Industria de la Caña de Azúcar
Modernización de las Tarifas de Distribución de Energía Eléctrica
El proyecto Tarifa Moderna fue concebido con el objetivo de analizar diferentes metodologías de tarificación para el segmento de Distribución con la proposición de metodologías adecuadas para el caso brasileño. Estas nuevas metodologías son capaces de hacer frente a los desafíos que enfrenta el sector en el contexto de la transición tecnológica y de cambio en el comportamiento del consumidor. Así, el proyecto se pone en práctica a través de 3 subproyectos.
El Subproyecto 1 – Visión Estratégica Sectorial se centra en realizar una mirada estratégica sobre los cambios que están ocurriendo en el sector eléctrico en el contexto internacional para observar las principales tendencias y desafíos del sector en el mundo. A partir de esta visión internacional, el Subproyecto 1 busca traducir dichas tendencias al contexto del segmento de Distribución del Sector Eléctrico Brasileño (SEB), resultando en escenarios de difusión de los recursos energéticos distribuidos.
A partir del escenario estratégico analizado, el Subproyecto 2 – Metodologías de diseño de tarifa para el servicio ‘fio’ y desafíos de implementación tiene como objetivo evaluar metodologías existentes de diseño de tarifa para la proposición de nuevas modalidades tarifarias para el SEB, considerando los escenarios de difusión de los recursos distribuidos. Dada su importancia y complejidad, el alcance del Subproyecto 2 es abordado por dos ejecutores: uno tratando las propuestas tarifarias a corto plazo y otro para la elaboración de las propuestas tarifarias a largo plazo. En este sentido, se simulan diversas propuestas de metodología de tarifa ‘fio’ utilizando datos reales del contexto brasileño. Además, en este subproyecto, se generan herramientas de simulación con el objetivo de facilitar el análisis de las propuestas por parte de los agentes del sector y difundir el conocimiento. Aún en el ámbito del Subproyecto 2, se realiza una investigación de muestra con consumidores residenciales y comerciales de baja tensión, en áreas urbanas y rurales, con cobertura geográfica nacional. La investigación permite evaluar la comprensión del consumidor sobre su tarifa y factura, así como la aceptación del consumidor en relación con nuevas formas de tarificación.
Finalmente, el Subproyecto 3 – Análisis de Impacto Regulatorio evalúa de forma cualitativa y cuantitativa los impactos de cada propuesta de modalidad tarifaria resultante del Subproyecto 2 en agentes de los segmentos de consumo, generación y distribución. El análisis de los impactos considera aspectos técnicos y regulatorios del sector eléctrico brasileño y el desarrollo del software para la evaluación del comportamiento del consumidor frente a la posibilidad de atender la respuesta de la demanda o insertar generación y almacenamiento distribuido en su residencia.
Nuevos modelos regulatorios de remuneración para las distribuidoras del futuro
Esto implica el mapeo y análisis de experiencias internacionales en la regulación de la distribución de energía eléctrica con el objetivo de insertar REDs y plataformas de servicios distribuidos, seguido de un diagnóstico de la regulación vigente en Brasil frente a la experiencia internacional. Con estos insumos, y considerando un análisis de las tendencias e impactos de los Recursos Energéticos Distribuidos en el sector eléctrico (y, en particular, en la actividad de distribución de energía) y de las plataformas de servicios distribuidos, se construye una propuesta inicial de mejora en la regulación vigente de la distribución de energía, la cual se somete a un análisis cualitativo (a través de matrices FODA) y cuantitativo (con los dos modelos de simulación construidos en el proyecto). Los resultados de estos análisis conducen a la consolidación de la versión final de la propuesta de mejora de la regulación de la distribución.
Operación Estocástica Horaria y Reserva de Potencia para el SIN con Incertidumbres de Fuentes Renovables
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 de la Expansión Generación-Transmisión con Centrales Hidroeléctricas Reversibles
Planificación Integrada y Flexible de Sistemas de Transmisión
Previsión de Demanda, Precios y Respaldo para Mercados de Energía
El modelo está estructurado en Julia. Para restablecer la dinámica entre el mercado regulado y el mercado libre, se utiliza el equilibrio de mercado estocástico, que integra la optimización estocástica multi-etapa y la teoría de juegos. Para el modelado de los agentes, se considera que cada uno de ellos busca maximizar su expectativa de ingresos ajustada al riesgo, utilizando la métrica CVaR. Para establecer el equilibrio, se utiliza la maximización del ‘Welfare’ (bienestar), es decir, maximizar la suma de las funciones objetivo de todos los agentes, respetando el perfil de riesgo de cada uno de ellos, y se utiliza MOPED para el modelado de las restricciones. Además, el modelo desarrollado se integra con los modelos OptGen (optimización de la expansión) y OptFolio (optimización de la contratación desde la perspectiva del agente), para evaluar cómo la perspectiva del generador difiere de la visión del planificador centralizado en cuanto a la viabilidad de construir nueva capacidad de generación, y para determinar cuál es la expansión de menor costo sistémico.
Propuestas de Metodologías para la Formación de Precios por Oferta en Brasil
Proyecto META II – Formación de precios
Sistema de Evaluación de Generación (Genesys) – Redesarrollo del Software
Sistema de Optimización del Suministro de Carbón Mineral para Centrales Termoeléctricas (MOCCA)
Sistemática de Subasta Combinatoria para los Productos de Capacidad y Energía en el Sector Eléctrico Brasileño
Software para la Evaluación del Potencial Hidroeléctrico y la División de Caídas
La función objetivo del modelo maximiza los beneficios económicos del desarrollo energético de la cuenca hidrográfica considerando los costos de obras civiles, equipos electromecánicos y socioambientales de los proyectos candidatos. La formulación de este problema matemático y la búsqueda de métodos de solución es, sin duda, el aspecto más original de este proyecto. También existen otros aspectos originales, como: (i) El desarrollo de una arquitectura computacional para la ejecución distribuida (en la nube) durante la fase de construcción de los proyectos candidatos, que requiere un intenso procesamiento computacional para ejecutar funciones del Sistema de Información Georreferenciada (SIG); y (ii) La generación automática de presupuestos de los proyectos a través de costos unitarios (informados por el usuario) y cantidades de las diferentes estructuras de los proyectos candidatos (es decir, presas, vertederos, turbinas, etc.) que se dimensionan según el Manual de Inventario de Eletrobrás.
UK Pact – Transición Energética y Descarbonización Industrial en Brasil – Apoyo a la Industria del Acero para Alcanzar Metas Sectoriales de Mitigación