Planeamiento multietapa a largo plazo de redes de transmisión considerando alternativas HVDC, pérdidas y contingencias

Abstract

En esta tesis de doctorado se propone un modelo matemático para el problema de planeamiento de la expansión de redes de transmisión de energía eléctrica que separa el horizonte de planeamiento en múltiples etapas coordinadas y que involucra en un único problema el efecto de las pérdidas técnicas, las contingencias simples y múltiples, y opciones de inversión en enlaces HVAC (high voltage alternating current) y HVDC (high voltage direct current). En el proceso se desarrollan, implementan y se prueban diversas versiones del modelo matemático para determinar el impacto de cada uno de los aspectos involucrados. Para esto se inicia desde el planeamiento estático tradicional que no considera pérdidas ni opciones HVDC hasta el planeamiento de redes multietapa coordinado con los aspectos mencionados. El problema de planeamiento de la expansión es un problema de optimización matemática clasificado como un problema no lineal entero-mixto ya que involucra variables operativas continuas y variables enteras de inversión. Para sistemas eléctricos de gran tamaño, con muchos nodos aislados y con muchas opciones de inversión, el problema resultante se encuentra en la categoría de los problemas NP-completos, es decir, problemas de difícil solución para los cuales no existen métodos de solución que los resuelvan en tiempos polinomiales. En la propuesta presentada, los modelos no lineales se transforman en problemas equivalentes de programación lineal entera mixta. La linealización se obtiene de dos formas: incluyendo restricciones disyuntivas, en la parte de inversión, y aplicando linealización por tramos en la parte operativa asociada a las pérdidas de energía.