Metodologia Del Metodo Perseo - Resumen

METODOLOGIA DEL MODELO PERSEO

“OPERACIÓN DE SISTEMAS TÉRMICOS PUROS”

Un sistema eléctrico térmico puro, está compuesto de un conjunto finito de plantas, las cuales deben operar en un régimen de competencia para abastecer el mercado eléctrico. Para fines de simplificación, se considera que toda la oferta y la demanda están concentradas en una sola barra.

1. DESPACHO ECONÓMICO EN SISTEMAS TÉRMICOS:

El Despacho Económico de sistemas eléctricos, en general, tiene como objetivo minimizar el costo total de producción para el sistema, y consecuentemente la menor tarifa de corto plazo para el consumidor. Determina, entre otros, la magnitud de la generación (potencia y energía) de cada grupo térmico en cada una de las etapas del horizonte de estudio.

El costo de producción está compuesto de los costos de operación de los grupos térmicos y del costo de déficit (falla en el abastecimiento de la demanda). Los costos de operación de una planta térmica se compone de: costos combustibles, los cuales representan más de la mitad del costo total de operación y son determinados en base del consumo específico, del poder calorífico, del precio de los combustibles y de la generación neta de la planta; y costos no combustibles que corresponden a los gastos

2. FORMULACIÓN MATEMÁTICA DEL DESPACHO TÉRMICO

La formulación típica del despacho económico considera al déficit como una planta adicional de generación térmica con un altísimo costo de operación (costo de falla). En programación lineal, generalmente se usa el siguiente modelo:

Dónde:

 J = índice de las plantas de generación térmica

 t = índice de las etapas

 NJ = número de plantas de generación térmica

 NT = número de etapas del horizonte de estudio

 coj,t = costo de operación de la j-ésima planta térmica en la etapa t

 gtj,t = generación de la j-ésima planta térmica en la etapa t

 j t gt =capacidad disponible de generación de la j-ésima planta térmica en la etapa t

 dt = demanda del mercado de energía en la etapa t

 Además:

 p cpdt = multiplicador dual que expresa la sensibilidad del costo de producción a la variación de la demanda en la etapa t

 p cpgt j,t = multiplicador dual que expresa la sensibilidad del costo de producción a la variación de la capacidad disponible de generación de la -j- ésima planta térmica.

Estas sensibilidades representan los costos marginales de corto plazo y se usan en la elaboración de estructuras tarifarias de los sistemas eléctricos.

La solución del Despacho Térmico y consecuentemente la derivación de las sensibilidades asociadas al problema matemático es simple y por lo general no requiere de procesos sofisticados de optimización. El método más conocido es el denominado “Orden de Prioridades” o “Lista de Mérito”, que consiste en cargar las plantas térmicas por costo creciente de operación hasta completar atender la demanda del total del mercado.

3. OPERACIÓN DE SISTEMAS HIDROTÉRMICOS

En un sistema hidrotérmico, los suministradores de energía eléctrica son: las plantas termoeléctricas e hidroeléctricas. El consumidor se representa por la demanda del total del mercado eléctrico. Las plantas hidroeléctricas turbinan el agua regulada por uno o más embalses dispuestos o no en cascada a lo largo de una o más cuencas hidrográficas.

La característica más importante en la operación de los sistemas hidrotérmicos lo constituye el manejo de la energía hídrica almacenada en los embalses del sistema, buscando evitar así los gastos de combustible que ocasionaría la generación térmica.

Si bien es cierto que el agua embalsada no tiene un precio directo, la disponibilidad de esta energía gratuita está restringida por la capacidad de almacenamiento de los embalses y por la incertidumbre de los caudales afluentes al sistema, introduciéndose entonces una dependencia entre la decisión operativa presente y los costos operativos futuros. En otras palabras si se utilizan las reservas de agua para evitar costos por generación térmica en la actualidad y en el futuro ocurriese una sequía, podrían ocurrir costos por racionamiento muy elevados. Si por otro lado, se decide almacenar agua incurriendo en un mayor uso de generación térmica en la actualidad y ocurre una afluencia futura elevada, ocurrirán vertimientos en los embalses con el consiguiente desperdicio de energía y ocasionando un aumento de los costos operativos.

Como consecuencia para determinar una política de operación confiable es necesario considerar múltiples escenarios de afluencia hidrológica, y considerar como política optima los valores de operación más probables, es decir el promedio de todos los escenarios hidrológicos que se consideren.

El beneficio que produce el correcto manejo de la operación de los embalses de un sistema eléctrico hidrotérmico, se mide mediante la función de costo total, es decir, como la suma de la función de costo inmediato FCI (asociado a los costos de producción de energía térmica en la etapa actual) y de la función de costo futuro FCF (asociado a los costos operativos esperados por generación térmica y los costos de déficit, en etapas posteriores) en que se incurre de acuerdo a las decisiones operativas adoptadas por los embales del sistema.

La operación optima a mínimo costo total del sistema hidrotérmico corresponde al punto en el cual las derivadas de las funciones de costo inmediato y futuro son iguales.

Estas derivadas de las curvas de costos son conocidas como valores del agua, y están asociadas a la economía de la totalidad de combustible desplazado en la actualidad y en el futuro. Como consecuencia el valor de la energía producida por los grupos hidroeléctricos asociados a los embalses, si bien no tiene un costo directo como en el caso de las unidades térmicas, tiene un valor indirecto que depende de la política de manejo de la energía hídrica. La determinación correcta del valor del agua tiene gran importancia ya que a diferencia de en los sistemas térmicos, donde el cálculo del costo marginal y su interpretación son directos (pues corresponde al costo de producción de la unidad de mayor costo variable que despacha), los costos marginales que se calculan en sistemas hidrotérmicos son difícilmente explicables y verificables, pues reflejan el valor esperado de los costos de oportunidad de las hidroeléctricas a lo largo de los años y múltiples escenarios hidrológicos.

De todo lo anterior se concluye que el problema de la operación de sistemas hidrotérmicos es:

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