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Optimización Multi-Objetivo para la Distribución Económica y Ambiental en Redes de Corriente Continua: Una Reformulación Convexa a través de una Aproximación Cónica

Autores: Bernal-Carvajal, Nestor Julian; Mora-Peña, Carlos Arturo; Montoya, Oscar Danilo

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Optimización Multi-Objetivo para la Distribución Económica y Ambiental en Redes de Corriente Continua: Una Reformulación Convexa a través de una Aproximación Cónica


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Despacho económico
Ambiental
Redes de corriente continua
Generación fotovoltaica
Optimización multiobjetivo
Metodología basada en SOCP

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento aborda el problema de despacho económico-ambiental (EED) en redes de energía de corriente continua (DC) que integran generación termoeléctrica y fotovoltaica. Se desarrolla un modelo de optimización multiobjetivo para minimizar tanto los costos de combustible como las emisiones de CO, considerando el balance de potencia, las restricciones de voltaje, los límites de generación y las capacidades térmicas de las líneas. Para superar la no convexidad introducida por los productos cuadráticos de voltaje en las ecuaciones de flujo de potencia, se propone una reformulación convexa utilizando programación de conos de segundo orden (SOCP) con variables auxiliares. Esta reformulación garantiza la optimalidad global y mejora la eficiencia computacional. Se utilizan dos sistemas de prueba para la validación: una red DC de 6 nodos y una red de 11 nodos que incorpora generación fotovoltaica horaria. Los análisis comparativos muestran que el modelo convexo logra valores objetivos con errores por debajo del 0.01% en comparación con la formulación no convexa original. Para el sistema de 11 nodos, la integración de la generación fotovoltaica condujo a una reducción del 24.34% en los costos operativos (de 10.45 millones de USD a 7.91 millones de USD) y una disminución del 27.27% en las emisiones de CO (de 9.14 millones de kg a 6.64 millones de kg) durante un período de 24 horas. Estos resultados confirman la efectividad de la metodología propuesta basada en SOCP y demuestran los beneficios ambientales y económicos de la integración de energías renovables en redes DC.

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