Aplicaciones de optimización en el sector eléctrico. Por Jeremy Bloom, responsable de marketing de producto de ILOG

Por su decisivo papel en la emisión de dióxido de carbono a la atmósfera, las compañías eléctricas apoyan de forma creciente la inversión en energías renovables, plantas de generación de baja emisión y sustitución del transporte con combustibles fósiles por electricidad. Por otro lado, las liberalizaciones de los mercados en los últimos años han abierto los monopolios de suministro a nuevos competidores. La antigua planificación y control centrales de los sistemas se han rendido ante procesos e instituciones más descentralizados y orientados al mercado. Las compañías eléctricas se enfrentan a penalizaciones por no cumplir los objetivos de fiabilidad; deben incrementar la atención y el gasto en mantenimiento y crecen sus necesidades de inversión en sistemas de transmisión y distribución. Por último, el foco se ha trasladado desde el control y la conformidad normativa hacia la mejora de la gestión de los activos físicos.

La tecnología de optimización ayuda a las eléctricas a tomar mejores decisiones y más rápido. Los modelos de planificación de recursos garantizan que puedan satisfacer la demanda de sus clientes, tomando en cuenta desde la capacidad que debe ser instalada cada año a las reservas para servir los picos de demanda, los límites de emisiones o el combustible empleado.

Los modelos de entrega Unit Commitment, cada vez más utilizados en el proceso de puja, permiten programar la producción por horas de los generadores térmicos, con el objetivo de minimizar los costes a corto plazo. Los modelos de programación hídrica/térmica se utilizan para determinar el uso de los recursos en estos sistemas, donde la barata generación hídrica compensa la más costosa generación térmica, pero la energía está limitada por los flujos que llegan a los embalses, con notables variaciones estacionales. Por último, los modelos de entrega de flujo eléctrico óptimo (Optimal Power Flow, OPF) determinan la entrega óptima que satisface la demanda y los límites de transmisión en la red. Se utilizan para hacer más transparentes los mercados y fijar los precios.

La programación del mantenimiento, especialmente en plantas nucleares, es un proceso de alta complejidad ya que la planta no es accesible para los trabajadores durante la operación de reabastecimiento de combustible (cada 18 meses aproximadamente) debido a los altos niveles de radiación. Este período se aprovecha para realizar muchas otras tareas de mantenimiento, muy interdependientes y con complejas limitaciones de precedencia. Además, el tiempo es primordial debido al coste de las fuentes alternativas cuando la planta no está generando.

Por último, el modelado de simulación es un campo muy nuevo fruto de la reestructuración de la industria energética. El propósito de la simulación es estimar los efectos de las reglas de mercado para determinar su eficiencia, equilibrio y conformidad. Los resultados de la simulación se utilizan para informar a las autoridades e identificar comportamientos anómalos.

Algunos casos recientes de aplicación ilustran los beneficios de las tecnologías de optimización en la industria energética. Red Eléctrica de España ha utilizado la tecnología de optimización de ILOG en un nuevo modelo de unit commitment que usa los modelos matemáticos exactos (programación dinámica y programación entera-mixta) en sustitución de los métodos heurísticos de aproximación utilizados durante 20 años. Mustafa Pezic, el director del proyecto en REE, explica que la nueva la metodología "ha permitido simplificar todas las tareas de mantenimiento y cualquier cambio realizado en el modelo".

En Estados Unidos, la compañía DTE Energy ha utilizado la tecnología de optimización de ILOG para maximizar el impacto de mercado de su planta de surtidores, que almacena la energía cuando la demanda y los precios son bajos, y genera electricidad cuando la demanda y los precios son altos. Anteriormente, los operadores de la planta creaban calendarios operativos basándose en su experiencia pasada; sin embargo, no existía un modelo para apoyar sus decisiones, y cuando las autoridades reguladoras pedían desviarse de la programación original no contaban con herramientas para validar los costes. La nueva solución estandariza el proceso, proporcionándoles programaciones validadas matemáticamente. El modelo halla oportunidades, ayuda a los operadores a valorar el agua en reserva y tomar decisiones en tiempo real.

El valor de la tecnología de optimización se resume pues en: Mejores decisiones: La optimización halla soluciones no obvias que maximizan el valor o minimizan los costes, contemplando los numerosos requisitos y limitaciones complejas de los sistemas eléctricos. Los beneficios para el negocio son tangibles en menos de un año.

Decisiones más rápidas. La automatización de los procesos de decisión incrementa la velocidad de respuesta en el actual mercado, y permite que los operadores y planificadores se centren en las complejidades críticas en lugar de en las cuestiones rutinarias.

Menor y más rápido coste de desarrollo y mantenimiento. Utilizando las herramientas de modelado de alto nivel, los ingenieros pueden codificar y validar el modelo en menos tiempo y con menos esfuerzo. Al incrementar la transparencia del modelo, el mantenimiento y actualización del sistema es además más flexible y más fiable.

Convertir la información en acción. La tecnología de optimización aprovecha al máximo la inversión en tecnología de información en toda la empresa.