Simulaciones más rápidas que el tiempo real usando modelos reducidos basados en datos para evaluaciones dinámicas de seguridad en línea
Director del proyecto
Dr. Héctor Chávez, Académico e investigador del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Facultad de Ingeniería Usach.
Contexto
El cambio climático ha generado una transformación profunda en los sistemas eléctricos: la generación basada en combustibles fósiles está siendo reemplazada por fuentes carbono-neutrales como la eólica, solar y marina, mientras que sectores como transporte, calefacción y refrigeración migran a soluciones eléctricas. Esto aumenta significativamente la complejidad, variabilidad e incertidumbre en la operación del sistema eléctrico. Además, el propio cambio climático genera condiciones meteorológicas más extremas e impredecibles, afectando patrones de consumo y poniendo bajo presión la infraestructura eléctrica.
Problema
Los métodos tradicionales para garantizar la seguridad dinámica de los sistemas eléctricos ya no son suficientes. Los modelos físicos detallados, que antes permitían evaluar escenarios uno a uno mediante simulaciones previas a la operación, se vuelven ineficaces frente al aumento de escenarios plausibles y a la mayor granularidad requerida por las tecnologías modernas basadas en electrónica de potencia. Esto hace inabordable la evaluación anticipada de seguridad bajo los paradigmas actuales.
Solución
El proyecto propone desarrollar un marco de simulación más rápido que el tiempo real, basado en modelos reducidos del sistema eléctrico alimentados por algoritmos de análisis de datos. Este marco permitirá evaluar múltiples escenarios y eventos dinámicos relevantes antes de la operación en línea, anticipando condiciones inseguras y adaptándose a la nueva complejidad del sistema.
Objetivos
1. Desarrollar técnicas matemáticas específicas para construir modelos reducidos, basados en datos, que representen el comportamiento dinámico y variable del sistema eléctrico.
2. Definir un conjunto de eventos dinámicos operativos relevantes y escenarios plausibles para el caso chileno.
3. Implementar simulaciones más rápidas que el tiempo real para identificar condiciones de inseguridad antes de la operación.
4. Validar la hipótesis del proyecto mediante un simulador de sistemas eléctricos en tiempo real.
5. Difundir los resultados en eventos internacionales, congresos científicos y publicaciones indexadas, además de contribuir a la formación de capital humano con la participación de estudiantes de pregrado, magíster y doctorado.
Beneficios
El proyecto permitirá anticipar de mejor forma los riesgos dinámicos en sistemas eléctricos carbono-neutrales, mejorando así la capacidad de operación segura frente a la creciente variabilidad e incertidumbre del sistema. Además, reducirá los costos computacionales al emplear modelos reducidos y simulaciones eficientes, optimizando recursos y tiempos. A nivel nacional, fortalecerá la infraestructura eléctrica en Chile para enfrentar los desafíos que impone la transición energética. Finalmente, promoverá el desarrollo de capital humano interdisciplinario, combinando los campos de la ingeniería eléctrica y las ciencias de datos, lo que aportará a la formación de profesionales especializados y al avance del conocimiento en estas áreas.
