Cátedra Endesa

Desarrollo de una Herramienta de Optimización Global de un Parque Eólico Mediante Algoritmos Evolutivos

Premio fin de carrera 2008, alumno premiado: Javier Serrano González

La finalidad de este proyecto es desarrollar una herramienta informática capaz de realizar de forma eficiente la Planificación Óptima de parques eólicos.

El proceso de cálculo de búsqueda del óptimo se basa en la implementación de dos Algoritmos Evolutivos enlazados entre sí, un algoritmo evolutivo principal para el cálculo de la disposición óptima de los aerogeneradores en el parque eólico, y otro algoritmo evolutivo cuyo objetivo es obtener la instalación eléctrica. La función objetivo que se establece es maximizar el Valor Actual Neto (VAN). Este criterio permite conocer si la inversión va a ser rentable o no considerando diversos factores económicos como la inversión inicial, el coste del dinero, el precio de la energía, la vida útil de la instalación, etc.

El algoritmo propuesto analiza además de su ubicación, otros parámetros como la marca, el modelo, la potencia, la altura de la torre y la instalación eléctrica de interconexión entre aerogeneradores y líneas de alta tensión.

Para la determinación de la solución óptima el programa procesa la siguiente información que es introducida como entrada:

• El terreno donde se va a implantar el parque eólico consiste en una región mallada que presenta una discretización de toda la extensión del territorio.
• Dicha superficie mallada abarca una representación fiel de la orografía de la zona, es decir, el problema tratado realiza un enfoque tridimensional de la superficie.
• En cuanto a la geografía del lugar, el algoritmo permite introducir zonas donde la ubicación de un aerogenerador está prohibida debido a múltiples motivos, como puede ser tratar una zona rocosa donde no sea posible instalar y montar el aerogenerador, o bien, la presencia de una zona pantanosa, o incluso cualquier otro accidente geográfico.
  Del mismo modo es posible introducir las zonas donde no se puede realizar la ejecución de la instalación eléctrica, éstas pueden ser distintas a aquellas donde no se puede ubicar un aerogenerador, ya que, por ejemplo, sobre un río no se puede instalar un aerogenerador, pero sí puede ser atravesado por un tendido eléctrico.
• El algoritmo tiene la capacidad de procesar la presencia de carreteras cercanas a la ubicación del parque, que pueden ser usadas para el traslado de aerogeneradores y de grúas en el proceso de montaje.
• En cuanto a la obra civil, se analizan dos términos principales los costes de cimentación y los costes de accesos. En cuanto a los costes de cimentación se tienen en cuenta tres factores principales la capacidad portante del terreno, la altura de la torre y la potencia de la máquina. En cuanto a los costes de acceso se analiza la distancia desde el camino principal a la ubicación del aerogenerador.
• Se dispone de los datos de viento de la región del terreno donde se desea implantar el parque eólico. Estos datos son los parámetros de forma y escala de la distribución Weibull que modela el viento, así como la rosa de los vientos.
• El programa considera el efecto de reducción en la producción de energía por proximidad de los aerogeneradores (efecto estela).
• Se dispone de una base de datos que cubre suficientemente la amplia variedad de aerogeneradores presentes en el mercado actual, no sólo en cuanto a niveles de potencia sino también a las distintas tecnologías, ya sean aerogeneradores de paso fijo o variable, para poder configurar el parque eólico.
• La restricción del número de aerogeneradores del parque puede ser fijada directamente mediante un número máxima, o mediante un valor de inversión máxima admisible en euros.
• Se consideran las líneas de alta tensión próximas al terreno del parque, así como la potencia que cada una de ellas es capaz de evacuar.

En definitiva, se acomete un problema de maximización del beneficio con restricciones, que ha sido resuelto mediante Algoritmos Evolutivos. El programa ha sido sometido a un conjunto de ensayos obteniéndose resultados que suponen una mejora sobre los métodos de resolución propuestos en la bibliografía.

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