Generacion termica

PROBLEMA:

El objetivo del ejercicio es  obtener una curva agregada de costo de producción por hora (AHPCC) de la generación térmica del sistema de potencia seleccionado por los estudiantes, mediante el uso de técnicas de programación matemática.

Por razones prácticas, sólo una curva de costos se utilizará para cada tecnología de generación térmica, en el supuesto de que todas las centrales de una tecnología específica se agregan en una planta de energía térmica equivalente (ETPP); la potencia máxima de cada ETPP será igual a la capacidad total instalada de la tecnología correspondiente y la potencia mínima se presupone igual al 40% de la primera.

Las siguientes curvas de costos de producción por hora se utilizarán para:

En el caso de que hay algunas plantas de energía nuclear en el sistema de potencia seleccionado, se supone que operara a plena carga continua y un costo de producción es 14 €/ MWh será tomada como referencia.

Con el fin de obtener el AHPCC, de 10 o más puntos de la curva se calcularán, que corresponden a diferentes niveles de la demanda de energía por hora del mínimo al máximo los niveles de demanda del sistema.

Los problemas económicos del despacho correspondientes a cada punto de la AHPCC serán resueltos con la ayuda del Solver (MS Excel add-in). Uno de los problemas que se calculará mediante la aplicación directa de las condiciones Karush-Kuhn-Tucker.

Los estudiantes deben presentar un informe a través de Moodle breve (hasta 3 páginas) en el que el trabajo llevado a cabo para lograr el objetivo del ejercicio (recopilación de datos, la formulación de problemas, etc.) deben ser descritos con claridad, y en la que los resultados de la ejercicio (AHPCC) debe ser presentada en un formato comprensible.

DESARROLLO DEL PROBLEMA

Hemos escogido la generación eléctrica de Bélgica, lo primero que hemos hecho es determinar la demanda máxima y mínima del país, esto se lo ha hecho con la información encontrada en la tabla del “Highest and lowest hourly load values of each country 2014”

[pic 1][pic 2]

La demanda máxima y mínima es:

Dmax= 13 110 MW

Dmin= 6 623 MW

Por otra para determinar la capacidad de potencia instalada en las diferentes tecnologías de generación y la demanda máxima y mínima de la  potencia eléctrica en MW, utilizamos la información proporcionada por el “Eurelectric, Power Statistics and Trend 2015”, como se ve a continuación:

[pic 3]

De esa tabla se determinó que la capacidad de potencia máxima instalada de 6 tecnologías que posee la generación térmica de Bélgica.

Mientras tanto la potencia mínima puede varía de acuerdo como va trabajar el sistema, es decir puede que las tecnologías Fuel Oil, Diesel Oil, Open Gas Cycle, Combined Cycle y Coal pueden tener una potencia mínima de 0 MW o pueden ser el 40% de la potencia máxima, esto no sucede con la menos en la tecnología nuclear que debido a que trabajara al 100% su potencia mínima es 4 999 MW.

Las potencias máximas de las tecnologías son:

Los valores de demanda máxima y mínima deberán ser cubiertos por el conjunto de generación, por lo que existirán varias combinaciones de producción para las diferentes puntos de demanda, en donde la diferencia será dada por el precio. Por esta razón la combinación de cobertura de demanda será aquella que otorgue el menor precio de generación.  

A continuación se da un resumen del problema para resolverlo con la herramienta:

Datos:

i= tipo de tecnología (Gasolina, Combustible, Ciclo de gas abierto, Ciclo combinado, Carbón, Nuclear)

= potencia máxima instalada en cada tecnología i[pic 4]

= potencia mínima instalada en cada tecnología i[pic 5]

= demanda máxima total[pic 6]

= demanda mínima total[pic 7]

Variable intermedia:

= costo por MWh de cada tecnología Pvi[pic 8]

Variable:

= producción de cada tecnología i[pic 9]

Restricciones:

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

En el caso de Bélgica, debido a que la potencia instalada es mayor a la demanda máxima, entonces sobre la restricción de las sumas de las Pvi debe ser menor a la demanda máxima. Y por el contrataría en el caso de la demanda mínima, su valor es menor al 40% de la potencia instalada, por lo que la restricción sobre los Pvi debe ser mayor a la demanda mínima.

[pic 13]

[pic 14]

Función Objetivo:

        Minimizar          NONLINEAR PROGRAMMING [pic 15]

Para hacer la curva del costo de producción por hora es necesario la demanda (AHPCC) y el precio de generación. El precio es diferente para cada tipo de producción y está dada por las ecuaciones por cada tipo de tecnología, por otra parte el costo está relacionado con la demanda, es por esta razón que la combinación de cobertura de demanda será aquella que otorgue el menor precio de generación.

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