DESPACHO ECONOMICO - INFORME

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DESPACHO ECONOMICO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTINESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA

Contenido

1.FUNCIONAMIENTO ECONOMICO DE LA CENTRALES ELECTRICAS22.DESPACHO PTIMO DE GENERACIN43.OPTIMIZACIN DE UNA FUNCIN NO LINEAL.53.1.Optimizacin de parmetros Restringidos6a.Restricciones de Igualdad:63.2.Optimizacin de parmetros restringidos: Restricciones de desigualdad84.COSTO OPERATIVO DE UNA CENTRAL TRMICA:105.PROBLEMA DEL DESPACHO ECONMICO:126.SOLUCIN DEL DESPACHO ECONMICO SI CONSIDERAR LOS LMITES DEL GENERADOR NI LA PRDIDAS DE LNEA.137.EFECTO DE LAS RESTRICCIONES DE DESIGUALDAD:157.1.Solucin Del Despacho Econmico Incluyendo Lmites Del Generador:158.EFECTO DE LA PRDIDAS DE TRANSMISIN:16Ejemplo:20

DESPACHO ECONIMICO

1. FUNCIONAMIENTO ECONOMICO DE LA CENTRALES ELECTRICAS

Aunque ya se han explicado ampliamente las centrales convencionales y las centrales de energa renovables en los captulos precedentes, unas puntualizaciones sobre las centrales convencionales nos ayudara a entrar en la operacin econmica de los sistemas de potencia.

En una central trmica el generador elctrico convierte en energa elctrica la energa mecnica entregada por la turbina. El aporte de vapor a la turbina es suministrado de diferente forma segn se trate de una central trmica convencional (en tal caso el vapor ser generado en una caldera), o de una central trmica nuclear (el vapor ser generado en el reactor de fisin). Si la central es hidroelctrica ser la fuerza del agua la encargada de suministrar la energa mecnica que mueva los alabes de la turbina. Sea cual sea el sistema de generacin, una central generadora de energa elctrica, requiere una determinada potencia para atender servicios auxiliares, como el alumbrado de la propia central o el accionamiento de bombas y ventiladores. Debido al consumo que requieren estos servicios auxiliares, es necesario distinguir entre potencia bruta y potencia neta, siendo esta ltima la potencia disponible para el sistema elctrico al que est conectada la central.

Cada tipo de central se deber tratar de distinta forma, ya que distintos sern sus comportamientos en cuanto a consumos. En una central hidroelctrica, el problema lo representar la posibilidad de disponer de agua para accionar las turbinas, aunque s se dispone de ella, el precio de la materia primera (agua), ser insignificante. Por el contrario una central trmica convencional, no se tendr problemas en obtener su combustible, aunque para ello se pagar un alto precio. En el estudio del despacho econmico es fundamental el modelo de entrada-salida en cada unidad generadora. En el caso de una central trmica, la caracterstica de entrada puede ser la cantidad de combustible, medido en toneladas de carbn o en millones de m3 de fuel-oil por hora, necesarios para generar la potencia (medida en MW), que se toma como la caracterstica de salida. Si se multiplica la cantidad de combustible necesaria para obtener la potencia de salida por el coste de combustible, la caracterstica que se obtiene relaciona el coste de generacin, en ptas/h, con la potencia de salida. El coste calculado de esta forma es un coste variable, dependiente de la potencia generada; sin embargo, el coste total de la generacin de una central trmica ser la suma de costes fijos, que incluyen coste de mantenimiento, de personal y de amortizacin de las instalaciones, y de coste variables, siendo estos ltimos funcin de la potencia activa que entrega la central.

En la operacin de una central trmica (nuclear o convencional), es necesario considerar ciertas restricciones, ya que la potencia de salida puede variar entre un valor mximo y un valor mnimo. La existencia de un valor mximo es obvia ya que cualquier unidad dispone de una potencia nominal cuyo valor no conviene superar excepto en determinadas emergencias y por un corto perodo de operacin. El valor mnimo, en cambio, viene fijado por ciertas caractersticas del generador elctrico y por restricciones propias del generador de vapor.

Por su parte la potencia reactiva que entrega un generador elctrico a la red se puede regular mediante la excitacin del generador, no dependiendo su valor de la potencia mecnica que acciona la unidad generadora, o lo que es lo mismo, de la cantidad de combustible consumido. La incidencia del coste de la potencia reactiva sobre el coste de una central elctrica puede considerarse por tanto nulo.As es mucho ms prctico, para el estudio del despacho econmico, definir un coste incremental o marginal de una unidad trmica, que no contabilizndose de forma absoluta. Ese coste marginal se define como la relacin entre el aumento en el coste de combustible y el aumento que se origina en la potencia neta de salida.

Las centrales elctricas pueden clasificar en las cuatro categoras siguientes:

Centrales trmicas convencionales: son grandes centrales, las cuales entregan grandes cantidades de potencia. Estas centrales consumen combustibles de origen fsil, pudiendo distinguirse entre centrales que queman combustibles lquidos, slidos o de gas. Su misin dentro de un sistema de potencia es, generalmente, la de atender la carga de base, operando de forma continua. Tambin pueden funcionar con centrales de reserva; en este caso, la seleccin de unidades que han de atender los incrementos previstos en la demanda se realizar teniendo en cuenta la disponibilidad de unidades y los costes de puesta en marcha y parada de cada unidad generadora.

Centrales trmicas nucleares: son grandes centrales que entregan ingentes cantidades de potencia.

Las turbinas y generadores elctricos en este tipo de centrales son similares a los que existen en las centrales trmicas convencionales; sin embargo, presentan diferencias notables en el generador de vapor, mientras que las trmicas clsicas disponen de calderas, las nucleares utilizan reactores nucleares aptos para la fisin. La regulacin de potencia en una central nuclear es un proceso muy lento, por lo que su potencia de salida se mantiene prcticamente constante durante largos intervalos de tiempo. Las unidades de generacin con origen nuclear operan como centrales de base, es decir atendiendo la carga de base.

Centrales hidroelctricas: normalmente estas centrales generan cantidades de potencia menores que las anteriores, pero por el contrario son ms rpidas en ponerse en sincronismo con la red. Esto las hace situarse en una posicin intermedia, ya que an producen suficiente energa para alimentar extensas zonas y por otra parte son regulables, pudindose adaptar a las normales variaciones de la curva de la demanda de potencia. Las unidades de generacin con origen hidroelctrico operan como centrales para los excesos de carga, y en ocasiones como reserva para cubrir la carga base.

Centrales de gas: se entiende por centrales de gas, las pequeas centrales trmicas con potencias de unos pocos MW, pero que por el contra son muy rpidas en conectarse a la red (normalmente en pocos minutos). Su rapidez y el poco volumen de potencia generado, las restringe a operar como centrales para cubrir las horas punta, o situaciones con cargas variables e imprevistas.

2. DESPACHO PTIMO DE GENERACIN

Un tipo de barra del SEP es la barra de voltaje controlado, sonde se especifica la magnitud del voltaje y para ello la potencia real da la solucin de flujo de potencia da como resultado el ngulo de desfase y la potencia reactiva. En un sistema elctrico real, la generacin no est localizada en los centros d carga ni a distancias iguales, por lo que los costos de combustible son diferentes. Bajo condiciones normales de operacin la capacidad de generacin debe ser mayor a la demanda total de carga incluyendo las prdidas.Dado que existen diferentes centros de generacin que suministran al centro de carga existen varias opciones para programar la operacin. En un sistema interconectado el objetivo es encontrar la potencia activa y reactiva de cada planta de tal forma que los costos de operacin sean los mnimos. Es decir que la potencia real y reactiva de la generadora puede variar dentrote ciertos lmites, pero satisfaciendo una demanda total de carga especfica con el mnimo costo d combustible, flujo ptimo de potencia, optimiza la solucin del flujo de potencia. Esto se hace minimizando funcin objetivo solucionadas al mismo tiempo que manteniendo un funcionamiento del sistema.Las funciones objetivo son conocidas tambin como funciones de costo y muestra coso econmico, seguridad del sistema y otros objetivos, si la energa reactiva se planifica eficientemente entonces mejora la operacin econmica as como la seguridad del sistema. El OPF ha sido estudiado por muchos investigadores y se usan diferentes algoritmos y paquetes informticos. Nosotros limitaremos nuestro anlisis al despacho econmico de la generacin de potencia real.

3. OPTIMIZACIN DE UNA FUNCIN NO LINEAL.

Esta es una herramienta importante en el diseo asistido por computadora y est enmarcado dentro de la programacin lineal. El objetivo es la minimizacin de alguna funcin coste objetivo no lineal sujeta a restricciones de igualdad y desigualdad no lineales.S i tenemos una funcin costo dada por la condicin necesaria para minimizar sta funcin se obtiene la derivada de F respecto a las variables de equivalencia a cero.

Esta operacin es vector gradiente, luego los trminos asociados con la segunda derivada se define como:

H resulta una matriz simtrica denominada Hessiana de la funcin costo.Para que la funcin F tenga un mnimo la matriz Hessiana evaluada en x1, x2,xn deben ser una matriz definida positiva pero esto requiere que todos los valores propios de la matriz Hessiana evaluada en x1,x2,xn sean positivos.Es decir el mnimo si restricciones de una funcin se encuentra igualando a cero las derivadas parciales y resolviendo para valores de los parmetros. Entre los valores de los parmetros obtenidos de la matri