Este conjunto de herramientas se adapta a la representación en virtud de inseguridad de los sistemas energéticos integrados – La participación de múltiples tecnologías de generación y teniendo en cuenta la disponibilidad de recursos renovables, la disponibilidad de los combustibles, y las restricciones de transporte en líneas de transmisión y oleoductos. Los diversos modelos utilizan técnicas de optimización estocástica para resolver problemas operacionales y de planificación.

NetPlan – Modelo para la planificación de expansión de la transmisión

Descargas relacionadas

NETPLAN es un sistema integrado para análisis y planificación de redes de transmisión que incluye:

  • herramientas para manejo de datos (edición, importación de otras bases de datos etc.);
  • recur-sos para manejo de estudios (coherencia de datos y resultados, versiones, fechas, sensibilidades etc.);
  • herramientas para visualización de la red y de los resultados de los estudios (diagramas esquemáticos, flujos en los circuitos, indicación de sobrecargas, costos marginales por barra, “contour plots” etc.);
  • una interfaz gráfica que permite controlar la ejecución de un conjunto de herramientas analíticas para el análisis y la planificación de la expansión de la red de transmisión.

En la corriente versión están disponibles dos herramientas de planificación:

  • OPTNET, para análisis del desempeño y planificación de la expansión de redes de transmisión de alta voltaje (potencia activa);
  • OPTFLOW, para flujo de potencia óptimo AC y planificación de la expansión de fuentes de potencia reactiva (VaR).

Ambos modelos utilizan herramientas de optimización “state-of-the-art” capaces de analizar y planificar redes de transmisión de grande porte.

Add-int — TUOS (En Desarrollo)

El establecimiento de un ambiente competitivo en el área de generación se puede realizar de manera inmediata: los agentes deciden libremente con respecto a la construcción de usinas y compiten por contratos de venta de energía para distribuidores y consumidores libres. La decisión en relación con el tipo y el tamaño de la usina depende típicamente del costo de la inversión, combustible, tasa de disponibilidad, etc. Entretanto la decisión de la ubicación de la usina depende del costo de transmisión asociado a la transmisión de la energía hasta los centros de consumo. Por razones obvias no es factible ni es económica la construcción de sistemas de transmisión independientes para cada par generación-demanda.

Bajo la óptica de este ambiente la red de transmisión se transforma en un servicio compartido, en el cual todos los generadores y consumidores tienen libre acceso. Así, es necesario desarrollar reglas que permitan la formación de precios para la utilización compartida del sistema de transmisión. De esta manera el costo del “servicio” de transmisión se adjudica entre los agentes por medio de Tarifas de Uso del Sistema de Transmisión (TUST).

Las TUST tienen un importante papel por ser responsable por la adjudicación justa de los costos de transmisión y por proporcionar señales económicas eficientes que induzcan los agentes a la construcción de nuevos emprendimientos en lugares que estimulen el mejor uso global del sistema generación-transmisión. Las mismas señales son aplicables a la ubicación de actividades económicas que aumentan la carga del sistema, como industrias electro-intensivas.

PSR desarrolló el modelo computacional TUOS que ofrece diferentes metodologías para el problema de la adjudicación de los costos de transmisión. Cada esquema de adjudicación tiene características diferentes con relación a las señales económicas y pueden ser atractivos de acuerdo con el ambiente de transmisión en cuestión. El TUOS incluye cinco metodologías diferentes de formación de precios del servicio de transmisión, clasificadas en categorías con la ampliamente conocida tarifación marginal, además de metodologías basadas en la utilización del sistema de transmisión.

Add-in — OptNet

Modelo de planificación de la expansión de la red de transmisión.

Objetivo

OptNet es una herramienta computacional que determina los refuerzos de mínimo costo de la red de transmisión necesarios para asegurar el suministro de la demanda prevista a lo largo del horizonte de estudio, tomando en cuenta el criterio de seguridad N-1 (suministro adecuado para cualquier salida sencilla de circuito). Uma función objetivo alternativa es minimizar la suma de los costos de inversión más el costo del valor esperado de la energía no suministrada debido a las salidas de circuitos (criterio de valor de la confiabilidad). Es posible representar varios escenarios de despacho de generación para cada escenario de demanda (debido, por ejemplo, a la existencia de fuentes renovables tales como hidroeléctrica y eólica). Esto permite obtener un plan de expansión más robusto y un mejor “tradeoff” entre los costos de inversión y la confiabilidad de suministro. La red de transmisión se representa por un modelo de flujo de potencia linealizado; se puede usar diferentes límites de flujo para el caso base y para las situaciones post-contingencia. La planificación se puede realizar tanto de manera secuencial para cada etapa en el tiempo (planificación “forward”) o a través de la determinación del plan óptimo de expansión para el año final, siguiendo en sentido inverso del tiempo para determinar la etapa óptima para la construcción de cada refuerzo (planificación de “año horizonte”).

Características del sistema

  • Ejecución a través de una interfaz gráfica amigable con recursos para la visualización de la red;
  • Visualización de los resultados en “spreadsheets”
  • Se puede importar los datos de la red de transmisión y de los escenarios de demanda y despacho de generación a partir del modelo de despacho con restricciones de transmisión SDDP, desarrollado por la PSR;
  • Ordenación de los refuerzos candidatos por índices de costo-beneficio;
  • Análisis detallada del desempeño de un plan de expansión informado por el usuario.

Metodología de solución

Se usan técnicas avanzadas de optimización para resolver el problema de planificación de la transmisión. Una dificultad importante es que, debido a la segunda ley de Kirchhoff, el problema tiene que plantearse como un modelo de programación no lineal entera mixta. Inicialmente, se remueve las no-linealidades a través del uso de una nueva formulación disyuntiva desarrollada por PSR. Se introduce restricciones lógicas para los circuitos candidatos en paralelo y restricciones topológicas en una fase de preprocesamiento, para reducir el esfuerzo computacional. Finalmente, existe la opción de se usar estrategias de refuerzo incremental, donde se ordena los circuitos candidatos por índices costo-beneficio relacionados a la eficacia en la reducción de los cortes de carga debido a las sobrecargas tanto en el caso base como en las situaciones post-contingencia.

Algunas aplicaciones recientes

El modelo OptNet ha sido aplicado recientemente en los siguientes estudios:

  • Plan de transmisión de cinco años para El Salvador (34 contingencias, 200 escenarios de despacho mensual, 47 circuitos candidatos);
  • Plan de transmisión de cinco años para Venezuela (36 contingencias y 125 circuitos candidatos).

Add-in — OptFlow (En Desarrollo)

Esta herramienta determina la operación óptima de un sistema de generación/transmisión, representando de una forma integrada las restricciones de la red AC (límites de voltaje en las barras, límites de generación de reactivo, etc.) y el modelado del sistema de generación hidrotérmico (balance de agua de las plantas en cascada, límites de turbinado, límites de generación térmica, etc.)

El OptFlow se puede usar en los estudios de planificación de la operación de corto y mediano plazo; en la optimización de fuentes de potencia reactiva (por ejemplo, para el dimensionamiento y la ubicación de condensadores); y en la determinación de las tarifas de servicios auxiliares como el soporte de reactivo y otros.

En el OptFlow el problema se plantea como un modelo de optimización no-lineal cuyas restricciones comprenden:

  • Leyes de Kirchoff: ecuaciones no lineales de balance de potencia activa y reactiva para cada barra de la red eléctrica;
  • Límites operativos de la red: voltaje en las barras, flujo de potencia activa y reactiva en los circuitos, “taps” de transformadores y otros;
  • Restricciones asociadas al sistema de generación hidrotérmico.

De acuerdo con el tipo de aplicación se pueden especificar distintos tipos de función objetivo:

  • Problema de despacho de corto plazo: minimizar el costo de generación, que incluye el costo variable de operación de las plantas térmicas y el costo de oportunidad del agua para las plantas hidroeléctricas, obtenidos a partir de un modelo de despacho de mediano plazo;
  • Estudios de planificación de la operación: maximizar la demanda para un conjunto de barra (estudios de colapso de voltaje); maximizar la transferencia de potencia activa entre áreas; minimizar las pérdidas activas a través del ajuste de os controles asociados a la potencia reactiva; minimizar el corte de carta, etc;
  • Estudios de planificación de soporte de reactivo: minimizar la inyección de potencia reactiva.

Se pueden especificar las siguientes variables de decisión:

  • Generación de potencia activa en las unidades de generación;
  • voltaje terminal en cada unidad de generación, compensador síncrono y estático;
  • control de los “taps” de los transformadores controlables;
  • conmutación de bancos de reactores/ condensadores, etc.

Como salida el OptFlow puede ofrecer:

  • Generación activa/reactiva en cada unidad de generación
  • Flujo de potencia activa/reactiva en cada circuito
  • Nivel de voltaje en las barras
  • “Tap” del transformador para cada transformador controlable
  • Nivel de pérdidas
  • Nivel de transferencia de potencia activa entre áreas
  • Costos marginales asociados a la potencia activa/reactiva en las barras y a los límites de flujos en los circuitos
  • Dependiendo de la función objetivo, nivel de corte de carga, carga final en la barra, etc

Metodología de solución

El problema de optimización no-lineal que se resuelve a través de un método de puntos interiores