Godoy Inostroza, Matias Patricio2025-05-052025-05-052024-08-22https://repositorio.usm.cl/handle/123456789/74732El aumento en las concentraciones de CO2 en el mundo, atribuido principalmente a las emisiones asociadas a la generación de energía, ha motivado a los sistemas de potencia a buscar alternativas para reducir sus niveles de emisiones. Iniciativas como la integración de fuentes de generación renovables, centrales eólicas, son respuestas a este desafío. La incorporación de grandes niveles de energía renovable viene acompañada de nuevos y significativos desafíos, principalmente en la planificación y operación, debido principalmente a la variabilidad e incertidumbre asociada a la energía eólica, reflejándose en el aumento de la variabilidad de los patrones de demanda neta del sistema. Es necesario contar con nuevas herramientas para evaluar el impacto de la incorporación de energía eólica en grandes niveles, así como proponer métodos eficientes de planificación y control operacional para garantizar la operación y confiabilidad de los sistemas de potencia, incorporando estos nuevos desafíos relacionados con la incertidumbre y variabilidad. Se deben proponer nuevos métodos que permitan evaluar la capacidad del sistema para ajustar la generación convencional y adaptarse a patrones de demanda inciertos, garantizando la confiabilidad y a su vez aprovechando los beneficios ambientales de las energías renovables. Estos métodos se convertirán en herramientas de diagnóstico y evaluación de los sistemas y sus componentes. En base a lo descrito, el objetivo de este trabajo es desarrollar y proponer un marco metodológico integrado que represente matemáticamente la operación de un sistema de potencia con alta integración de energía renovable, el cual genere una frontera de Pareto óptima que permita a los tomadores de decisiones definir calendarios de operación equilibrando costos operacionales y eficiencia en la utilización de energías renovables, en la búsqueda de beneficios medioambientales. Además, complementándolo con la propuesta de un nuevo indicador para asegurar la utilización eficiente de los recursos renovables disponibles (ETAD). El marco metodológico es aplicado al sistema modificado IEEE-39 bus, abordando las condiciones operativas de sistemas de potencia con alta integración de energía renovable. Los resultados confirman la eficacia del marco al generar una frontera de Pareto clara, para los tomadores de decisiones, destacando el nuevo objetivo, ETAD, que impulsa la utilización de energía eólica, contraponiéndose a objetivos de costos, y generando un punto de compromiso muy eficaz y atractivo que equilibra ambos aspectos. Además, se analiza la capacidad flexible de las soluciones y su adaptabilidad a fluctuaciones, confirmado que la incorporación de este nuevo objetivo efectivamente ayuda en la obtención de soluciones con mayor capacidad flexible. Por otro lado, al evaluar emisiones de gases de efecto invernadero, sorprendentemente, el aumento en la utilización eólica no reduce, sino que aumenta las emisiones de CO2, contradiciendo la intuición. Por lo que, se exploran los resultados para generar estrategias de reducción de las emisiones de CO2 mediante la sensibiUniversidad Técnica Federico Santa María, Departamento de Industrias ii lización del impuesto a las emisiones, obteniendo análisis e información muy útil en este ámbito. En resumen, el marco metodológico propuesto demuestra su capacidad para representar sistemas de potencia con alta penetración de energía renovable, generando una frontera de Pareto y un punto de compromiso acorde con los objetivos. El indicador ETAD destaca como una buena alternativa en la búsqueda de mejorar la utilización de energías renovables y la generación de soluciones con mayor capacidad flexible. Adicionalmente, se destaca la lección clave de no asumir que al incorporar fuentes de energía renovable en un sistema de potencia siempre trae beneficios ambientales. La intuición sugiere que el aumento de emisiones puede vincularse a la falta de priorización en el despliegue de recursos flexibles, levantando la importancia de considerar el potencial contaminante dentro de la toma de decisiones. Para futuras investigaciones, se sugiere la integración de los niveles de emisiones de CO2 en el modelo, equilibrando costos, eficiencia y beneficios medioambientales. El experimento de sensibilidad respalda la viabilidad de estas modificaciones, abriendo nuevas perspectivas para una evaluación más completa para incorporar energías renovables en sistemas de potencia.99 páginas.esEnergía EólicaProgramación EstocásticaOptimización3560903501872