Modelos espaciales para la optimización de trazados de líneas eléctricas mediante sistemas de información geográfica

Resumen

En este trabajo de investigación se presentan distintos modelos espaciales, principalmente dedicados a la optimización de trazados de líneas eléctricas de alta tensión, utilizando Sistemas de Información Geográfica (GIS). Los modelos desarrollados se han implementado sobre un sistema GIS que permite utilizar variedad de estructuras de datos para almacenar, analizar, calcular y presentar resultados, adaptándose a las características geoespaciales de la optimización del trazado de líneas. En primer lugar se desarrolla un nuevo modelo espacial de optimización, basado en un algoritmo iterativo mediante programación dinámica sobre un sistema GIS, para obtener automáticamente el trazado óptimo de construcción de una nueva línea eléctrica, que corresponde al mínimo coste económico global de la misma, con objeto de conectar un punto origen con un punto destino en el área geográfica en estudio. El modelo evalúa detalladamente los componentes de los costes económicos de la línea, considerando diferentes aspectos geográficos del área que afectan a la construcción de la línea. Así mismo se desarrolla otro modelo espacial, integrando una nueva formulación "bidireccional" desde el punto origen al punto destino, que permite determinar el corredor económico, (zona geográfica relativamente cercana al trazado óptimo de la línea), donde el coste económico de construcción de la nueva línea eléctrica es menor que un valor de coste previamente especificado. La diferencia entre el coste de una línea perteneciente al corredor económico y el coste asociado al trazado óptimo ofrece una medida de la "lejanía" de aquella línea respecto al trazado óptimo. Un corredor económico incluye diversas alternativas del trazado de la nueva línea. Adicionalmente se puede llegar a analizar la sensibilidad de los costes y de las alternativas del trazado de la nueva línea respecto a las características geográficas de la zona. Posteriormente se desarrolla un modelo espacial, sobre un sistema GIS, que obtiene el coste incremental acumulado para suministro eléctrico a una nueva demanda, situada en cualquier lugar de una zona geográfica, mediante la construcción de una nueva línea eléctrica sobre su trazado óptimo hasta la red eléctrica existente. Dicho modelo determina además el valor del "coste nivelado de electricidad", LEC, correspondiente a dicho coste incremental; y permite compararlo con el valor LEC correspondiente al suministro eléctrico desde una nueva instalación de generación distribuida (DG) aislada de la red. Esto determina las superficies en las que el suministro eléctrico mediante una nueva línea, alimentada desde esa red existente, resulta económicamente preferible frente al suministro desde una nueva instalación DG aislada. Por último se desarrolla un novedoso sistema de ayuda a la decisión (DAS) multicriterio, con objeto de obtener trazados "eficientes", (según el criterio de optimalidad de Pareto), para la construcción de una nueva línea eléctrica, considerando simultáneamente diversos intereses socioeconómicos de los grupos implicados en la planificación de esa línea, como pueden ser compañías eléctricas y grupos medioambientales. En base al corredor económico y al corredor medioambiental de la línea eléctrica, (que representan aquellos intereses socioeconómicos), el sistema DAS obtiene, usando un algoritmo geoespacial de programación dinámica, un número acotado de trazados "eficientes", de entre un gran número de posibles trazados, desde un punto origen hasta un punto destino. Estos trazados "eficientes" atienden satisfactoriamente a los intereses de los grupos. Después, éstos inician un proceso de negociación, que conlleva el análisis visual de los trazados "eficientes" para llegar a seleccionar consensuadamente el trazado final de construcción de la línea. Los modelos espaciales desarrollados se han aplicado satisfactoriamente a casos de estudio de trazados óptimos de líneas eléctricas de alta tensión en La Rioja. Aunque dichos modelos se han utilizado en el trazado óptimo de líneas aéreas, son igualmente aplicables al de líneas eléctricas de cable aislado, o incluso al trazado óptimo de conducciones de gas. Los modelos y resultados obtenidos en este trabajo de investigación se recogen en los artículos científicos que forman el compendio de publicaciones.