Tesis/Trabajos de Grado

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    Dimensionamiento de la reserva rodante en presencia de fuentes no convencionales de energía renovable con el uso de criterios probabilísticos
    (Universidad de los Andes, 2024-01-15) Reyes Rodríguez, Isabella
    La creciente integración de Fuentes No Convencionales de Energía Renovable (FNCER) en los sistemas energéticos, ha ocasionado un aumento en la periodicidad de activación de la reserva rodante del sistema, debido al alto rendimiento e incertidumbre de los sistemas eólicos y fotovoltaicos. Este fenómeno, asociado al crecimiento inusual de la capacidad instalada del sistema, ha generado un incremento constante de la necesidad de la reserva rodante de potencia del sistema para contribuir en la regulación de frecuencia posterior a un desequilibrio entre la oferta y la demanda. Esta tesis busca contribuir al desarrollo de soluciones y estrategias que permitan a los operadores de red abordar de manera efectiva los desafíos asociados con la alta participación de FNCER en los sistemas de transmisión. Donde específicamente se busca crear una metodología que permita dimensionar la reserva rodante que se requiere en diferentes escenarios de contingencia y despacho, apoyándose de un planteamiento propuesto con criterios técnicos de flexibilidad.
  • ÍtemAcceso abierto
    Optimize sizing of supercapacitor and BESS for peak shaving applications
    (Universidad de los Andes, 2024-01-15) Tovar Ruiz, Julián Andrés
    The proposed methodology leverages a genetic algorithm to identify the optimal combination of ESS and calculate their respective operating points, thus pinpointing the configuration with the highest economic potential. The results of the methodology include the recommended values of BESS and supercapacitors (in kWh) that the consumer should purchase to maximize their rate of return. The results highlight that, depending on the load profile analyzed, the integration of various ESS technologies can yield greater economic benefits than reliance on a single technology. This research contributes to the advancement of optimization techniques for ESS sizing, especially in the context of maximizing economic profitability in the energy sector.
  • ÍtemAcceso abierto
    Caso de negocio de una red de hidrogeneras en Colombia
    (Universidad de los Andes, 2023-12-12) Mata Chirinos, Paola Andreina
    Considerando el aporte que tiene el sector de transporte a la emisión de gases de efecto invernadero, el uso de hidrógeno verde como combustible ha ganado interés por parte de diferentes entes. Este documento presenta un caso de negocio para analizar los beneficios y viabilidad de construir una red de hidrogeneras en Colombia con el fin de abastecer camiones de carga destinados al transporte entre las principales ciudades del país. A través de la identificación de corredores principales de transporte, ubicación estratégica y dimensionamiento de la demanda, se simulan los diferentes casos de estudio planteados y se analizan los indicadores técnicos y económicos obtenidos. Se determina que, por el momento, el hidrógeno verde no sería económicamente competitivo como combustible en el país. Por ende, es necesario que se reduzcan los costos de compra de electricidad y que la eficiencia energética de la tecnología requerida para este tipo de proyectos aumente.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Herramientas de selección de proyectos de energías renovables: análisis de datos y árboles de decisión como guías estratégicas
    (Universidad de los Andes, 2023-06) Armenta Martin, Santiago
    Este documento presenta la metodología empleada en la creación de árboles de decisión utilizando aprendizaje automático para la selección de proyectos de energías alternativas en 123 municipios de Colombia. Esta metodología propuesta consiste en utilizar lógica difusa para obtener puntajes para elegir departamentos basados en distintos criterios físicos y socioeconómicos, luego de elegir los departamentos se realiza una clasificación puntal de los municipios según el tipo de proyecto que es apto para cada uno de estos. Como paso final se ingresan estos resultados a un modelo supervisado de Machine Learning donde se dividieron los datos como 70% para el entrenamiento del modelo y 30% para pruebas de este, arboles de decisión para observar si se logra replicar el procedimiento realizado de forma manual. Se comparan los árboles de decisión obtenidos con el flujo de decisiones seguido por expertos en energías renovables. A partir de los resultados obtenidos, es posible llegar a las siguientes conclusiones, los árboles de decisión si funcionas como herramientas de apoyo al momento de la selección de proyectos de energía renovables, pero debido a la falta de datos se obtuvo un desbalance en estos, obteniendo así arboles precisos pero no replicando los comportamiento de los expertos, como ejemplo se obtuvo una precisión del 0.95 para proyectos eólicos pero al observar el árbol de decisión las decisiones realizadas no son consecuentes con lo dicho por el experto, debido a que los datos para energía eólica estaban desbalanceados, por otra parte los datos para energía solar donde los datos no estaban desbalanceados se obtuvo una precisión del 0.97 y los árboles si concuerdan con el experto.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Edge AI for real-time anomaly classification in solar photovoltaic systems
    (Universidad de los Andes, 2023-06-30) Robinson Luque, Christian Edward
    This study details the development and deployment of a real-time anomaly classification system on edge AI devices for solar systems. We used a neural network model, fine-tuned using the keras-tuner library, resulting in an average accuracy of 97.95%. Our optimal model demonstrated a robust performance with an accuracy of 97.84% and a small size (31.531 kB). We applied quantization as a model reduction technique, substantially decreasing the model size to 7.455 kB while maintaining similar accuracy. The reduced model was successfully implemented on various edge AI platforms, with STM32F767 Nucleo-144 proving to be the most cost-effective and energy-efficient. The study suggests further research on different solar systems and a comprehensive cost-effectiveness analysis for large-scale deployment.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Índice de pobreza energética en Colombia
    (Universidad de los Andes, 2023-08-02) Villamizar Villamizar, Jesus David
    La energía es necesaria para proveer servicios como cocción de alimentos, temperaturas confortables, iluminación, salud, educación, entre otros, los cuales permiten alcanzar el bienestar humano y el desarrollo socio económico (Hernández, et al, 2018), en el que garantizar el acceso a una energía asequible, segura y sostenible para todas las personas es un pilar de los objetivos de desarrollo sostenible (CEPAL, 2021). Cuando la sociedad presenta carencia de servicios energéticos se enfrenta a dificultades y a condiciones de acceso desigual que afectan su bienestar. Por ejemplo, no pueden disponer de una adecuada iluminación para sus hogares, para la cocción de alimentos no pueden sustituir energéticos contaminantes por energía eléctrica o gas natural, entre otros. Por lo tanto, surge el concepto de pobreza energética con el fin de abordar los problemas relacionados ante la falta de servicios energéticos. Aunque, de acuerdo con Hernández, no se reconozca una definición única y aceptada, las consecuencias de la pobreza energética si están claramente definidas. Debido a que la pobreza energética ha venido aumentando en los últimos años y que se está en la necesidad de que todos los individuos tengan acceso equitativo a energía y a servicios energéticos de calidad, es necesario desarrollar definiciones de pobreza energética adaptadas a las condiciones de cada país (Martínez, 2021), así como desarrollar y cuantificar índices que permitan tomar acciones de política pública en las regiones que más lo requieren. Adicionalmente, es importante afrontar la pobreza energética debido a que se está en "la necesidad de responder a los efectos nocivos que este fenómeno tiene sobre el bienestar y las oportunidades de desarrollo de las personas, así como garantizar que los procesos de transición energética y descarbonización no generen o profundicen condiciones de desigualdad social" (CEPAL, 2021) Con respecto a Colombia, las metodologías utilizadas en los diferentes estudios no permiten obtener resultados robustos, en los que se tenga en cuenta la calidad y confiabilidad de la prestación del servicio de energía eléctrica, la distribución interna de la pobreza dentro del grupo de pobres, el costo de los servicios energéticos y la capacidad de pago de los individuos. Por ejemplo, la UPME en el PEN 2020-2050 menciona que es necesario migrar hacia una medida de pobreza energética que permita tener en cuenta variables como el ingreso, la disponibilidad de energéticos locales, el confort térmico, entre otros (UPME, 2021). Por lo anterior, es necesario que Colombia desarrolle índices de pobreza energética en los que se amplie la mirada más allá de la electrificación y permita evidenciar las formas de privación del acceso equitativo a energía de calidad y los impactos que esto tiene en los hogares.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Modelo de coordinación hidrotérmica multinodal del sistema eléctrico colombiano
    (Universidad de los Andes, 2022-06-24) Guatame Camelo, Daniel Alberto
    En este documento se presenta el análisis, modelación y resultados de la implementación de un mecanismo de precios nodales en Colombia, así como la revisión de los posibles impactos de este mecanismo en la planeación y operación del sistema eléctrico. Para la modelación y simulación del sistema se empleó el Modelo PLP, el cual es utilizado por el CDEC-SIC de Chile (Centro de Despacho Económico de Carga del Sistema Interconectado Central) dentro de sus procesos de planificación de la operación. Este estudio es relevante debido a las iniciativas de política pública que se han presentado en el marco de la transformación y modernización del sector energético del país. Los resultados de este estudio serán un insumo meritorio para determinar los posibles impactos de la implementación del sistema de precios nodales en el mercado eléctrico colombiano.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Propuesta metodológica para planeación y diseño de microrredes aplicada a la electrificación rural
    (Universidad de los Andes, 2018-12-03) Vives Serrano, Maria Victoria
    El proyecto de grado propone una metodología para la planificación y diseño de microrredes aplicada a la electrificación rural. El objetivo principal es cuantificar la factibilidad técnica, económica y social de una microrred, priorizando las localidades aisladas y seleccionando las comunidades adecuadas para su implementación. La principal conclusión es que es necesario involucrar a la comunidad en la toma de decisiones y en la gestión del sistema de energía, para asegurar su sostenibilidad a largo plazo.
  • PublicaciónRestringido
    Low carbon scheduling model for integrated electricity and natural gas systems with power to gas
    (Universidad de los Andes, 2022-02-02) Sáenz Díaz, Carlos Salomón
    Esta tesis presenta un modelo de planificación del dia siguiente (day ahead) para la operación de sistemas combinados de energía eléctrica y gas natural, centrándose en el papel de Power to Gas (PtG) y su impacto en los costos y emisiones netas de CO2 del sistema. Se modela el sistema eléctrico con in modelo DC de unitcommitment, y se utiliza un modelo hidráulico transitorio para el sistema de gas natural con flujos de gas almacenado en tuberia (linepack) y flujos bidireccionales en las tuberías. El objetivo es medir la influencia de Power to Gas en la consecución de una operación de neutralidad de carbono, aumentando el uso de energía renovable y maximizando la producción de gas natural sintético. Se evalúa el valor de la co-optimizacion diaria entre la gestión de las redes de energía eléctrica y gas natural, y se destaca la importancia de tener en cuenta las limitaciones de las tuberías de gas al analizar sistemas con una alta producción de gas natural y fuentes intermitentes de energía renovable. Los resultados demuestran que la optimización de la combinación de gas y electricidad puede minimizar la restricción de la energía renovable excedente, utilizándola para producir gas sintético. Se proponen tres casos de estudio con diferentes mezclas energéticas, que muestran que Power to Gas permite maximizar el uso de energía renovable y reducir las emisiones de CO2.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Evaluación de impactos ante la agregación de generación distribuida en una red de distribución, desde la perspectiva de los servicios de flexibilidad
    (Universidad de los Andes, 2023-01-31) Pulido Pérez, Jorge Arturo
    Los sistemas de distribución con alta penetración de generación distribuida han representado varios desafíos respecto a la evaluación de impactos operativos que estos pueden traer a la red. Estos impactos pueden variar entre beneficios y efectos no deseados dependiendo de la planeación de la ubicación y la capacidad asociada a la agregación de la generación distribuida. En este trabajo se abordan dichos desafíos al identificar hasta qué punto la integración de sistemas solares fotovoltaicos no conlleva a problemas operativos, así como las condiciones en las que dicha integración pueda ofrecer potenciales beneficios, en el marco de los denominados servicios de flexibilidad. Se propone un análisis de capacidad de alojamiento complementado con indicadores relacionados a potenciales servicios de flexibilidad con el fin de determinar un índice de flexibilidad. Todo lo anterior, aporta a establecer una estrategia de agregación de generación distribuida cuya utilidad resulta de interés para el operador de red y para agregadores de recursos distribuidos ante un eventual mercado local de flexibilidad o de planeación de integración de generación distribuida.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Propuesta para la integración de fuentes alternas de energía en plataformas petrolíferas offshore
    (Universidad de los Andes, 2023-01) Hernández Ortiz, Edgar Jesús
    La industria petrolera a nivel mundial corresponde a gran parte del desarrollo de nuevas tecnologías y al mismo tiempo la necesidad de cubrir de manera estable y confiable la demanda del uso de los recursos fósiles. Las principales fuentes de recursos petrolíferos y de gas son extraídos de pozos hallados en tierra. Sin embargo, la necesidad de cubrir la demanda acelerada de productos y tecnologías dependiente de los recursos fósiles, ha permitido experimentar nuevos hallazgos en los océanos sobre plataformas offshore. Esto conlleva la solución de nuevos retos, por la complejidad que tiene este tipo de estructuras de ser construida en mar adentro y ser pensadas para soportar la fuerza de la naturaleza en sitios vulnerables. Uno de los primeros retos consiste inevitablemente con el suministro de energía eléctrica. El suministro de energía eléctrica, en su mayoría, consiste en la implementación de sistemas de generación IN SITU, donde la generación de energía eléctrica es llevada a cabo en la misma plataforma con motores Diesel, turbogeneradores a gas, entre otros. El presente proyecto pretende evaluar la viabilidad técnica y financiera para la implementación de varias tecnologías renovables entre las cuales se encuentran energía solar y energía eólica, con un punto en tierra firme, el cual serán simulados por medio del software Home Energy, para resaltar de manera óptima la combinación más idónea y entregar como resultado final, una propuesta donde se clarifique y se sustente las capacidades en potencia, costos aproximados de cada tecnología.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Findings in the response of traditional line distance protection Mho characteristic in IBR-based power systems
    (Universidad de los Andes, 2023-01-13) Quintero Veliz, Andrés Eduardo
    With the increasing penetration of inverter-based resources on the power grids, there have been different challenges to face: viability, stability concerns, integration of the energy through long distances, etc., however, there exists one that needs to be studied, comprehended, and faced: affectation of already-installed protection schemes. Nowadays, conventional protection systems consist of the calculation of approximate electrical quantities and making binary decisions based on this, this information comes from the physical electrical quantities present in the protected element; given the case, this information is misleading or is no longer capable of providing a certain type of quantities required by the protection, then it would be leading to incorrect operations or lose of selectivity. This is demonstrated here; distance algorithms could fail under such conditions. Evolving power systems will need to face these challenges, overcoming changes in power flow direction and different levels of short circuit currents that are now provided by renewable-sources fed inverters.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Metodología para la evaluación de tensiones inducidas en tuberías, ocasionadas por la interacción con líneas aéreas de transmisión de alta y extra alta tensión (HVAC, HVDC y corredores híbridos)
    (Universidad de los Andes, 2022-12-19) Rodríguez Castañeda, Néstor Genaro
    El presente trabajo, tiene como alcance desarrollar una metodología integral para el tratamiento de inducciones generadas y ocasionadas por líneas de transmisión aéreas de alta tensión (HVAC y HVDC), en infraestructura (principalmente en tuberías oil and gas, aunque el fundamento y análisis puede ser extendido para ser usado en otro tipo de infraestructura); este tipo de cruces es el más común y se presenta a menudo en la evaluación de coexistencia entre proyectos.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Modelo de optimización con prospectiva estratégica para la aplicación de una oportunidad de inversión enfocada en el aprovechamiento del hidrógeno teniendo en cuenta la matriz energética del sector eléctrico actual
    (Universidad de los Andes, 2022-08-12) Corredor Calderón, Juan Diego
    El presente documento tiene como finalidad proporcionar al lector una investigación detallada relacionada con el estado actual del concepto del hidrógeno en el país, identificando así los distintos procesos de producción del mismo; con lo que se plantea lograr una propuesta de un proyecto de inversión enfocada en el aprovechamiento y adaptación del hidrógeno en la matriz energética actual del sector eléctrico de Colombia. Partiremos principalmente del análisis del concepto del hidrógeno, principales retos que tiene dentro del país, su evolución, la experiencia adquirida en otros países y las distintas tecnologías fundamentadas en la obtención y/o producción de hidrógeno, contemplando que gran parte de la producción de hidrógeno (H2), se realiza actualmente en base a los combustibles fósiles, con los cuales se termina generando emisiones de gases de efecto invernadero. Se evaluará la posibilidad de identificar y proponer la tecnología más eficiente desde una perspectiva técnica y económica de forma tal que esta sea amigable con el medio ambiente, logrando así su implementación y uso dentro del mercado de energía nacional, donde se observe una prospectiva de consumo por el mismo mercado de forma que sea perdurable a nivel energético, generando así una visión más profunda de lo que podría llegar a ser una propuesta de inversión en el sector energético de Colombia. El resultado de esta revisión y análisis es la identificación de las diferencias que se tienen entre la situación actual y la futura de generación de hidrógeno (H2), diferencias que son variables que permitirán establecer los lineamientos de construcción de una matriz DOFA, que evaluara las debilidades, oportunidades, fortalezas y amenazas de las distintas tecnologías analizadas, por lo que se complementara con el respectivo acoplamiento de variables que permita implementar un modelo de optimización con prospectiva estratégica para la aplicación de esta nueva oportunidad de generación de hidrógeno en este caso hidrógeno verde, que garantice la proporcionalidad de los recursos y obtención de la tecnología más optima, en función de verificar su viabilidad a través del modelo de negocio de inversión que potencialice esta fuente de energía en el país, seleccionandocon esto los escenarios de inversión bajo condiciones de incertidumbre, maximizando así el EBITDA de estos escenarios.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Desarrollo de un nodo sensorial para cargabilidad dinámica en líneas de transmisión
    (Universidad de los Andes, 2019) Loaiza Delgado, Marco Andres
    In this document, a project is developed which seeks to apply the methodology of dynamic load rate to transmission lines, during the execution of it a sensorial node is constructed to measure climatic and thermal variables of the object (cable) at the cable level, develops a drone for the installation of the sensor and a measurement is made for 24 hours.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Modelo de optimización multiobjetivo para la planeación de la expansión de sistemas de distribución en zonas interconectables
    (Universidad de los Andes, 2014) Villota Revelo, Jonathan Alirio
    En este trabajo se presenta una metodología y se desarrolla un modelo para la solución del problema del planeamiento de la expansión y operación de los sistemas de distribución primaria, en zonas interconectables. Se plantea un problema de minimización de los costos de expansión y operación de la red, considerando los costos asociados de la energía no suministrada a los consumidores, con el fin de atender el crecimiento de la demanda en el tiempo. Se emplea como técnica de solución la programación dinámica multiobjetivo, con el fin de encontrar un conjunto de soluciones Pareto Eficientes y una topología radial optima de la red. El problema se formula como un modelo no lineal entero- mixto. Se realiza un análisis comparativo entre los resultados obtenidos con el algoritmo de programación dinámica multiobjetivo propuesto y un Algoritmo Evolutivo (NSGA-II). También se aplica la metodología propuesta a un sistema de distribución colombiano (Tumaco - Nariño). Vale la pena anotar que el modelo desarrollado puede ser utilizado para la expansión de la red de distribución de cualquier sistema. En este caso se consideró la aplicación para Zonas Interconectables (ZI) de las Zonas No Interconectables (ZNI) del país.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Análisis de contratos y metodología de valoración (pricing) de opciones plan vanilla, con subyacente precio Spot del mercado eléctrico colombiano
    (Universidad de los Andes, 2017) Rodríguez Rojas, Jairo Alejandro
    The incorporation of derivative instruments into the electricity market in Colombia allows this to be more liquid, in addition it would allow great flexibility to the agents to adjust their desired hedges with the instruments available in that market, the Colombian market only has a financial market of energy futures Which is in development. Looking at previous work, we found previous developments that demonstrate how a reduced amount of plain vanilla derivatives, if offered by the market, can meet the market coverage needs of any market participant, to evaluate the actual incorporation of these alternatives into market, isnecessary an appropriate valuation of the instruments to be offered in the market, traditional methodologies such as the Black-Sholes formula for example, do not allow direct application for the particularities of the commodity kWh, as its non-storability, for example, Obeys to a geometric Brownian movement, therefore we searched for methodologies more in line with these needs...
  • PublicaciónAcceso abierto
    Interconexión de sistemas eléctricos considerando tecnología HVDC y alternativas de generación
    (Universidad de los Andes, 2017) González Rodríguez, María Paula
    This thesis proposes a methodology of integrated generation-transmission planning of power systems (G&TEP), that considers the penetration of renewable generation sources and simultaneously the interconnection of independent AC systems by means of HVDC grids. The methodology makes use of differential evolution optimization algorithms to search the optimal solution of the configuration of the HVDC grid and the optimal balance between new generation sources. The methodology is tested on a proposed test system that interconnects IEEE-RTS system and the IEEE 39 bus system and two large generation sources, one a wind farm and the other one large hydroelectric source.
  • PublicaciónAcceso abierto
    Integración de elementos almacenadores de energía del tipo baterías al sistema interconectado colombiano
    (Universidad de los Andes, 2017) Zárate Herrera, Jhon Sebastián
    "Los elementos almacenadores de energía, más específicamente las baterías (BESS), son utilizados alrededor del mundo para aliviar requerimientos de un sistema eléctrico de potencia, además, permiten percibir un ingreso a través de transacciones en los mercados de energía... En este trabajo se plantean algunos elementos de política regulatoria, como resultado de un análisis de la experiencia internacional en el tema, el marco regulatorio vigente en Colombia y el análisis técnico y económico de dos alternativas de solución del tipo batería (casos de estudio) en el SIN. Los análisis técnicos se presentan de manera determinística con ayuda de un software de simulación de sistemas de potencia y las características propias del SIN (demanda, generación e infraestructura). En los análisis económicos se utiliza la herramienta de evaluación financiera de proyectos que valora la relación beneficio/costo con base al Valor Presente Neto (VPN)." -- Tomado del Formato de Documento de Grado.