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SAD- CENHI



sad-cenhi
Proyecto con número de referencia TSI-020602-2012-163 ha sido cofinanciado por el Ministerio de Industria, Energía y Turismo, dentro del Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica.


El proyecto planteado consiste en abordar el diseño y desarrollo de un primer prototipo de módulo avanzado de Sistema de Ayuda a la Decisión (SAD) orientado específicamente a la explotación de centrales hidroeléctricas.



¿Cuáles son los objetivos de este proyecto?

El prototipo de módulo de SAD a desarrollar, pretende dotar a los concesionarios hidroeléctricos de herramientas tecnológicas apropiadas que hagan posible conciliar la rentabilidad económica de las explotaciones y el fomento de la hidroelectricidad para incrementar la cuota de energías renovables – coherentemente con el espíritu de la Directiva RES y/o otras legislaciones análogas-con la consecución de los objetivos medioambientales derivados del cumplimiento de la Directiva Marco del Agua (DMA) y/o de otras legislaciones complementarias o similares en materia de aguas, particularizados desde las diferentes administraciones del agua competentes.

El tratamiento de la información que contenga la herramienta a desarrollarse efectuará conforme a la conocida como Directiva INSPIRE (Infrastucture for Spatial Information in Europe)

Duración: 2.1 años (2012-2014)
Convocatoria: Programa Avanza Competitividad (I+D+i) 2012. Ministerio de Industria, Energía y Turismo.
Presupuesto: 428.574 €
Web: www.inclam.com/sad_cenhi.php


Actividades que se han realizado en el proyecto SAD-CENHI

El proyecto consta de varias tareas, en concreto seis, de las cuales dos de ellas están terminadas y las otras cuatro están en desarrollo.
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1. Análisis de datos.
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La primera de ellas consta de un análisis de datos del sector en dos partes, por un lado una revisión de los estándares internacionales de interoperabilidad de sistemas (Directiva INSPIRE) y por otro el estado del arte de sistemas de homogeneización, normalización y validación de información hidrológica y meteorológica. En la primera parte definiremos una metodología de como diseminar la información, siguiendo todas las directrices que se van imponiendo desde la Unión Europea y utilizando todas las herramientas que permitan que sea de la manera más interoperable posible. Esta interoperabilidad se define como la habilidad de dos o más sistemas para intercambiar información y utilizar dicha información. Esto se debe a que uno de los grandes problemas referentes a datos hidrológicos es la necesidad de adecuar los datos obtenidos antes de su procesamiento porque no están en un mismo formato o no tienen la misma estructura.

Una vez que hemos podido comunicarnos entre los distintos sistemas lo que tenemos que comprobar que los datos tienen cierta calidad y cumplen determinadas necesidades. La información se recoge de diferentes bases de datos y de diferentes sensores por lo que tiene asociada una incertidumbre. Por lo tanto es muy recomendable antes de utilizar los datos obtenidos realizar un control de calidad y depurar estas series de datos
, porque no sabemos si están siendo generados adecuadamente o pueden tener fallos que nos pueden llevar a una decisión errónea. Hemos dado una serie de métodos para realizar este control de calidad en los datos necesarios para el desarrollo.


2. Metodología de control de explotación.

En la segunda tarea se describen varias metodologías que hemos desarrollado para el control de explotación. Las dos primeras estarían relacionadas con el tipo de central, si es fluyente o con regulación, la siguiente metodología estaría enfocada en el estudio de una red de centrales dependientes de los mismos flujos. La toma de decisiones de explotación es un problema de gran dificultad matemática y no se ha encontrado hasta la fecha un modelo completo que describa el problema.

Una de las principales dificultades de los modelos de explotación surge porque la producción de explotación de la central que depende de forma no lineal del caudal turbinado y del salto neto


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donde Q es el caudal de equipamiento en  m3/s, Hn la caída neta en metros y e el rendimiento de la central (factor de eficiencia de la central). A su vez el salto neto depende del nivel del agua en el embalse. Otra de las dificultades es el carácter discreto de algunas de las decisiones de explotación.

Existen diferentes formas de atacar el problema, en nuestro caso nos hemos basado en la programación no lineal con restricciones porque consideramos es el mejor método que se adapta al problema. Vamos a estudiar tres problemas diferentes que son para centrales fluyentes, centrales con regulación y a continuación para una red de centrales. Se puede ver que estos problemas los podemos escribir de forma vectorial como

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La complejidad de resolver este problema reside en la convexidad de la función objetivo cuadrática. Si la matriz Hessiana, H, es semidefinida positiva entonces el problema es convexo y en ese caso la solución local del problema es también solución global. Por otro lado, si H es indefinida el problema es no convexo lo que conlleva que estamos ante un problema NP-Completo para el cálculo de un mínimo local.

3. Metodología de cálculo de incertidumbre.

El resto de tareas se encuentran en fase de desarrollo. La tercera tarea se encarga de la metodología de calculo de incertidumbre. Como hemos comentado anteriormente los datos que necesitamos para el calculo tienen cierta incertidumbre porque provienen de sitios diversos, esto implica que los resultados heredarán esa incertidumbre. Además se añade el problema de la incertidumbre asociada con el mercado del precio y demanda de energía eléctrica. Si queremos hacer una metodología de control a futuro deberemos utilizar un modelo de predicción que nos proporcionen buenos datos para utilizar en nuestro modelo.



4. Diseño de alarmas y umbrales.

La cuarta tarea consta del diseño de alarmas y umbrales por el incumplimiento de los estándares permitidos en la operación de la central. A la hora de realizar el control de explotación hay que definir una serie de condiciones y márgenes de cumplimiento como por ejemplo caudales de mantenimiento, rendimiento mínimo deseado, etc. Por lo tanto estamos definiendo los posibles criterios de alarma a aplicar para aplicar las acciones correctivas con la mayor antelación posible y garantizar una explotación eficiente.


5. Desarrollo del prototipo.

La quinta tarea sería el desarrollo del prototipo del sistema de ayuda a la decisión (SAD), se realizarán dos prototipos uno como aplicación web y otro de una app móvil. De los resultados obtenidos en la investigación se diseñará una arquitectura modular y abierta para los dos prototipos, así como la comunicación para que cumpla los estándares internacionales de interoperabilidad.


6. Difusión y comunicación.

La sexta y última tarea es la difusión de los datos del proyecto.






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