Modelo estocástico de despacho hidrotérmico con incorporación de sistemas de almacenamiento

Abstract

El problema de despacho hidrotérmico supone un gran desafío matemático y computacional, pues dependiendo de lo que se quiera modelar, el número de variables y restricciones puede crecer hasta conllevar tiempos de simulación que a veces son impracticables, situación que ha sido ampliamente discutida en la literatura. Este problema se pregunta cuánta energía deben entregar las unidades generadoras de un sistema eléctrico y cómo debe administrarse el agua para satisfacer la demanda eléctrica frente a múltiples escenarios estocásticos de disponibilidad hídrica (hidrologías). El desarrollo de este problema cobra especial relevancia en Chile, debido a la escasez hídrica presente en el país. Las energías renovables no convencionales permiten abaratar los costos de operación del sistema eléctrico y son la promesa de las matrices energéticas sustentables y libres de emisiones de gases de efecto invernadero. Actualmente, Chile tiene una posición privilegiada en esta materia, debido a la gran disponibilidad de recursos renovables en sus amplios desiertos y abundantes ríos y lagos. Concretamente, más del 50% de su capacidad instalada está basada en recursos renovables (22,93% por hidroeléctricas convencionales y 30,39% por las ERNC). El desafío que presentan estas tecnologías (principalmente las ERNC) en el problema de despacho es su intermitencia de generación, por lo que se deben buscar maneras de dar flexibilidad al sistema. Afortunadamente, las centrales de embalse y los sistemas de baterías son tecnologías maduras capaces de almacenar energía para despacharla en otros momentos, por lo que pueden compensar estas intermitencias. Este trabajo busca resolver un modelo de despacho hidrotérmico que simule la operación del Sistema Eléctrico Nacional, mediante la incorporación de incertidumbre en los afluentes de los embalses y la inclusión de sistemas de baterías de larga duración, lo cual permitirá dilucidar cómo irán evolucionando los costos de este en vista del cierre inminente de las centrales a carbón en el corto plazo. En este trabajo se ha realizado una representación del tiempo en bloques, con la cual se ha logrado observar una disminución de la complejidad del problema a costa de una subestimación del valor real de la función objetivo de este mismo, mediante la imprecisión en la representación de los momentos valle y punta de la demanda, respecto al caso sin bloques. Finalmente, en este problema se ha logrado observar el aporte de las baterías y las centrales de embalse en el abaratamiento de los costos del sistema y la flexibilidad del sistema en las horas de noche. Así también, un incremento significativo en el corto plazo de los costos marginales del sistema, producto del plan de descarbonización vigente en el país.