Decision making under deep uncertainty integration into long-term power systems planning

Abstract

Las Transiciones Energéticas Sostenibles (SET) son procesos complejos, de largo plazo, y sujetos a distintos niveles de incertidumbre, siendo la incertidumbre profunda la más severa. Aunque el enfoque de Toma de Decisión bajo Incertidumbre Profunda (DMDU) ofrece metodologías para resolver problemas bajo condiciones de incertidumbre profunda, su integración en la planificación de sistemas eléctricos de potencia (SEP) sigue siendo limitada. Más aún, el enfoque de DMDU suele pasar por alto los contextos organizacionales, dificultando su aplicabilidad. Considerando estos desafíos, el objetivo general de esta tesis es contribuir a los procesos de toma de decisiones en SET proporcionando una guía exhaustiva para la integración eficaz de DMDU en instituciones incumbentes, lo cual se desarrolló mediante tres paquetes de trabajo cuyas contribuciones se indican a continuación. El primer paquete de trabajo introduce la primera revisión exhaustiva del enfoque de DMDU en el contexto de SET basadas en modelos, como la planificación de largo plazo de los SEP. De este modo, esta investigación proporciona una guía exhaustiva para la identificación de fuentes de incertidumbre profunda que afectan las dimensiones tecno-económicas, políticas y sociotécnicas de las SET, y analiza los métodos de DMDU para hacer frente a las características específicas de las transiciones energéticas basadas en modelos. El segundo paquete de trabajo introduce un marco novedoso para seleccionar el método de DMDU más adecuado para ser integrado en instituciones que desarrollan planificación de SEP. Este marco se aplica al contexto del Coordinador Eléctrico Nacional de Chile, emergiendo la Toma de Decisiones Robusta (RDM) como el método más adecuado para ser integrado. Esta aplicación se realiza mediante un modelo de expansión de SEP generado para este propósito, e introduciendo una novedosa visualización para el descubrimiento de escenarios. Por último, se discuten las ventajas de integrar DMDU a partir de los planes resultantes. El tercer paquete de trabajo presenta el primer estudio sobre el desarrollo de hidrógeno verde en la planificación de SEP bajo incertidumbre profunda. Basándose en el modelo de optimización del segundo paquete de trabajo, así como en la metodología RDM, esta investigación se centra en el dimensionamiento y operación flexible de electrolizadores para suplir las metas de anuales de hidrógeno y amoniaco verdes de Chile, a la vez que se realiza la planificación del Sistema Eléctrico Nacional de Chile. Finalmente, mediante un conjunto de recomendaciones, esta tesis amplía el espectro de metodologías de toma de decisión aplicables a la planificación de SEP, ofreciendo una guía exhaustiva para integrar la incertidumbre profunda a esquemas tradicionales de toma de decisión, utilizando ejemplos del caso chileno para ilustrar los beneficios de esta integración.