Thesis:

Diseño de un modelo para definir planes de obras óptimos de generación que involucren ERNC y el sistema de transmisión

En este trabajo presenta el desarrollo de un modelo de optimización para definir planes de obras óptimos de generación eléctrica que integren energías renovables no convencionales (ERNC) y el sistema de transmisión. Se implementa una herramienta computacional capaz de optimizar inversiones desde una perspectiva social (óptimo económico) y privada (rentabilidad), evaluando distintos escenarios de expansión del sistema de transmisión para identificar decisiones robustas en generación. El modelo de planificación se descompone en dos subproblemas: optimización de inversiones y optimización de la operación de un sistema eléctrico multinodal-multiembalse. La solución se alcanza mediante un esquema iterativo basado en la teoría de descomposición de Benders, incorporando una variante que utiliza multiplicadores de Lagrange. Además, el submodelo de operación se descompone mediante programación dinámica dual determinística. Los resultados muestran que el modelo asegura convergencia al óptimo global, y que su eficiencia supera a modelos completos cuando se trata de problemas complejos o altamente hidro-térmicos. Se concluye que la expansión de la red de transmisión influye significativamente en las decisiones de inversión en generación y que los planes óptimos contribuyen a estabilizar y reducir los precios de nudo en el largo plazo.

This work presents the development of an optimization model to define optimal generation infrastructure plans that integrate non-conventional renewable energies (NCRE) and the transmission system. A computational tool is implemented to optimize investments both from a social perspective (economic optimum) and a private one (profitability), considering various transmission expansion scenarios to identify robust generation investment decisions. The general expansion planning problem is decomposed into two sub-problems: investment optimization and the operation optimization of a multi-node, multi-reservoir power system. The solution is achieved through an iterative scheme based on Benders decomposition theory, with a proposed variant that uses Lagrange multipliers associated with specific operational constraints to define Benders cuts. The operational model is further decomposed using deterministic dual dynamic programming. Results show that the model ensures convergence to the global optimum and outperforms full optimization models when dealing with complex or hydrothermal systems. The findings confirm that transmission network expansion significantly influences generation investment decisions and that the resulting optimal plans contribute to stabilizing and reducing nodal prices over the planning horizon.