El DESSEM es un modelo de optimización que adopta un solver de programación matemática para la resolución del problema de despacho

Para ofrecer al consumidor información exacta y en tiempo real sobre el consumo de energía, las utilities han tenido que invertir en nuevas tecnologías y adaptarse a los nuevos procedimientos de medición y lectura. Solo así podrían cumplir con la Resolución Normativa Aneel nº 863/19, en vigor desde enero de 2021.

Desde junio, la Cámara de Comercialización de Energía Eléctrica (CCEE) ha estado promoviendo el desarrollo e implementación en la Plataforma de Integración de una funcionalidad destinada a la recogida de datos de medición a través de la infraestructura propia de las distribuidoras.

El Centro de Investigaciones de Energía Eléctrica (CEPEL), que tiene entre sus actividades la concepción y el suministro de soluciones tecnológicas especialmente orientadas a la generación, transmisión, distribución y comercialización de energía eléctrica en Brasil, ha desarrollado y perfeccionado durante más de dos décadas un modelo de optimización para la programación diaria de la operación de sistemas eléctricos (DESSEM).

Las mejoras más recientes en el modelo, especialmente con la introducción de restricciones que involucran variables enteras, llevaron al Centro a buscar un solver de optimización que pudiera acoplarse al DESSEM, con el fin de hacer viable la resolución del complejo problema de optimización entera-mixta modelado por el programa. Tras evaluar algunas alternativas, el CEPEL optó por la solución de IBM denominada IBM ILOG CPLEX, cuya implementación en el modelo DESSEM fue apoyada por Scala, empresa del Grupo Stefanini.

El DESSEM es un modelo de optimización para la Programación Diaria de la Operación (PDO) de sistemas hidroterm-eólicos de energía eléctrica, que considera la modelización de las restricciones de unit commitment de las unidades termoeléctricas de ciclo simple o combinado, una modelización DC de la red eléctrica con restricciones de seguridad y una modelización detallada de las centrales hidroeléctricas en cascada.

Mediante el acoplamiento del IBM ILOG CPLEX, que utiliza algoritmos para solucionar problemas matemáticos, el modelo CEPEL fue capaz de resolver el problema de optimización entero-mixta en un tiempo computacional viable, permitiendo que el Operador Nacional del Sistema (ONS) utilizara la herramienta para el despacho oficial de la operación del sistema eléctrico brasileño, lo que ha estado ocurriendo desde enero de 2020. También ha posibilitado a la Cámara de Comercialización de Energía Eléctrica (CCEE) utilizar la herramienta para la determinación del precio horario, lo que ocurre desde enero de 2021. Como ambos procesos son realizados diariamente por las instituciones, se exige la adopción de soluciones con alta calidad y un tiempo computacional bastante reducido.

Ronda de Pruebas

Scala, una empresa especializada en Procesos, Analytics e Inteligencia Artificial aplicada a negocios, fue elegida para hacer viable este proyecto por alcanzar los mejores resultados en las rondas de pruebas. Con la solución contratada, que analiza más de 500.000 variables, el CEPEL consiguió un tiempo de procesamiento más rápido y la reproducibilidad, es decir, aseguró el mismo resultado en todas las rondas, un requisito indispensable para el modelo de negocio. De esta forma, garantizó la exactitud de las mediciones, que son capaces de estipular con precisión el valor hasta la 13ª cifra decimal.

«Se realizaron varias rondas de pruebas para perfeccionar cada vez más los resultados ofrecidos por CPLEX. Montamos un equipo de especialistas que apoyó las pruebas de homologación en la fuerza de tarea realizada por CEPEL, CCEE y el Operador Nacional del Sistema Eléctrico (ONS), para que el software cumpliera todos los requisitos previamente definidos (tiempo de ejecución y reproducibilidad), hasta que se encontró e implementó la solución ideal», destaca Cristiane de Oliveira Pinto, gerente de negocios de Scala.

La reproducibilidad se alcanzó a partir de una solución propuesta por la CCEE, la AVX, para la ejecución del DESSEM con CPLEX. André Diniz, jefe del Departamento de Optimización Energética (DEA) del CEPEL, que siguió todo el proceso de validación, adquisición e implementación de la herramienta, cuenta que el soporte técnico dado desde el inicio del proyecto fue un factor diferencial para la elección.

Técnicas Avanzadas

«Fue un largo proceso hasta que conseguimos llegar a los resultados que deseábamos con la adopción de un solver de programación entera-mixta, debido al elevado tamaño del problema resuelto por el modelo DESSEM. El CEPEL desarrolló una estrategia iterativa de resolución del problema, que incluye técnicas avanzadas de programación entera y que, unidas a la calidad del CPLEX y al esfuerzo en el ajuste de parámetros del paquete, resultó en la obtención de una solución bastante robusta. Scala se mostró dispuesta a dar el apoyo necesario en este último aspecto para hacer viable la utilización del solver CPLEX del DESSEM. Demostró la competencia del producto sin escatimar esfuerzos, con un equipo altamente especializado, lo cual fue importante en el proceso de adopción de la solución como el solver oficial del modelo DESSEM», dice Diniz.

El sector eléctrico cuenta con numerosos agentes (empresas generadoras, transmisoras y comercializadoras de energía eléctrica) interesados en utilizar el modelo DESSEM. El hecho de que el CPLEX haya sido adoptado por el CEPEL para la optimización matemática del modelo DESSEM hace que la mayoría de estas empresas adquieran la solución de IBM, comercializada por Scala, como requisito previo para el funcionamiento del modelo, que tiene como principio básico coordinar la operación de las centrales hidroeléctricas, termoeléctricas y eólicas, con el fin de producir una solución con menor coste de generación térmica y, principalmente, garantizando la seguridad operativa del sistema, desde los puntos de vista eléctrico y energético.

«Desde finales del año pasado, varios agentes del sistema están adquiriendo el modelo DESSEM. Todavía hay una serie de empresas interesadas, ya que la operación oficial del modelo comienza el 1 de enero de 2021. La tendencia es que tengamos una gran demanda de nuevas implementaciones a lo largo del tiempo», afirma José Carlos Pires, CEO de Scala.

Una vez que el CPLEX se acopla al DESSEM, ya no es necesario realizar nuevas parametrizaciones en las versiones más recientes del modelo, lo que simplifica las nuevas implementaciones. «Es esencial que las empresas busquen modelos de optimización rápidos que puedan aportar mejoras significativas y resultados al negocio», explica Fabricio Lira, Líder de Datos e Inteligencia Artificial de IBM. «Diversas industrias están pasando por la transformación digital y el sector energético no podía ser diferente. Estamos felices de ayudar al CEPEL en su andadura, en especial en este proyecto que traerá beneficios en última instancia, directamente al consumidor», concluye.