MEEDS-07-M2-R3

La operación de sistemas eléctricos y el Despacho

Mercado Eléctrico para la Transición Energética Maestría en Economía de la Energía y Desarrollo Sustentable

Operación del Sistema Eléctrico y el Despacho

Operación del Sistema.La Operación del Sistema de energía eléctrica se refiere a la operación de los sistemas de generación, transmisión y distribución de la manera más económica posible con el objetivo de lograr un equilibrio instantáneo de generación y carga.

Para lograr ambos objetivos, las responsabilidades esenciales del Operador del Sistema (ISO) son:

• Operar el sistema en las mejores condiciones de calidad y seguridad
• Administrar los recursos de generación para que el costo de generación a nivel sistema sea mínimo

Para lograr este balance el operador debe cumplir las siguientes tareas:

• Asignación de unidades de generación
• Despacho económico
• Flujos óptimos de potencia

Asignación de unidades (predespacho) - Unit Commitment

Planeación OperativaDurante la planeación operativa, generalmente una semana antes de la operación real del sistema, se deben tomar decisiones sobre qué unidad de generación debe estar en servicio (disponibilidad) y la cantidad de energía activa que deben proporcionar (programación). El horizonte temporal para la programación de la generación puede extenderse desde las 24 horas del día como en una operación casi en tiempo real, hasta varios años durante los estudios de planificación.

Turbinas hidráulicas tipo Pelton, Francis y Kaplan.

Definición del problema: Considerando un conjunto de unidades de generación disponibles y un perfil de demanda predefinido para un período de programación particular, se trata de encontrar para cada intervalo de tiempo, el subconjunto de capacidad de generación (unidades de generación) que satisfaga la demanda requerida a un costo operativo mínimo y sujeto a restricciones operativas (límites de potencia mínima y máxima, capacidad de las líneas de transmisión, condiciones de estabilidad). Matemáticamente es un problema de optimización dinámica que establece la política óptima de operación con una programación horizonte. Elementos a considerar:

• Costos de generación
• Costos de arranque y parada
• Costos de oportunidad

Despacho Económico

Despacho EconómicoEs el corazón de la operación económica el sistema. Permite satisfacer el pronóstico de carga al menor costo posible y al mismo tiempo mantener la confiabilidad del sistema (Se hace después de la asignación de unidades). El problema del despacho económico (ED): Determina la programación del despacho de generación de las unidades generadoras comprometidas para satisfacer la demanda de carga requerida al menor costo posible considerando los límites de cada unidad de generación. Usa diversos algoritmos para la minimización de los costos totales de producción. La función objetivo del proceso de optimización es minimizar la sumatoria de los costos manteniendo el balance entre generación y carga (incluyendo las pérdidas). El mínimo de la sumatoria no equivale a la sumatoria de los mínimos.

Energy Management Systems (EMS)

Las aplicaciones EMS incluyen el despacho de unidades a través del control automático de generación (AGC) y evaluación y control de seguridad. También incluye herramientas utilizadas tales como:

• Análisis topológico.
• Pronóstico de carga.
• Análisis de flujo de potencia.
• Estimación de estado.

https://global.kawasaki.com/en/energy/solutions/management/energy_management_system.htm

El propósito del despacho de unidades dentro de un sistema de energía tradicional es decidir cuántos generadores se deben usar y asignar la secuencia de encendido y apagado de los mismos. Las entradas de la aplicación de despacho incluyen los registros de la demanda de carga, costos de generación, control y registro de emisiones, y pronósticos de carga precisos. Sin embargo, en varios países, el mercado de energía eléctrica basado en el reglas de mercado ha reemplazado el despacho clásico de unidades.

En un sistema eléctrico de potencia, el AGC lleva a cabo el control de frecuencia y de carga, así como el despacho económico. El control de frecuencia debe lograr tres objetivos principales para mantener:

• La frecuencia del sistema
• Intercambios de potencia con áreas de control vecinas
• Asignación de potencia entre generadores en el óptimo económico

El AGC también realiza funciones tales como administración dereservas(mantener suficiente reserva en el sistema) y monitoreo/registro del rendimiento del sistema. En un sistema de energía desregulado, muchas de estas funciones se gestionan a través de los mercados en lugar de directamente por el operador del sistema a través de un AGC.

https://global.kawasaki.com/en/energy/solutions/management/energy_management_system.htm

https://global.kawasaki.com/en/energy/solutions/management/energy_management_system.htm

Despacho Económico – temas complementarios

Para asegurar el balance entre generación y carga y tener control de la frecuencia, es necesario mantener niveles de reserva en las unidades de generación.Reserva Operativa: Capacidad en MW de Centrales Eléctricas o Recursos de Demanda Controlable para incrementar su generación o consumo dentro de un lapso establecido, que combina Reserva Rodante y Reserva No Rodante. Reserva Rodante: Capacidad en MW de Centrales Eléctricas o Recursos de Demanda Controlable sincronizados a la red eléctrica para incrementar su generación o reducir su consumo dentro de un lapso establecido.

Reserva No Rodante: Capacidad en MW de Centrales Eléctricas o Recursos de Demanda Controlable desconectados de la red eléctrica, que puedan sincronizar y entregar su potencia disponible dentro de un lapso establecido. Reserva de Regulación Secundaria: Capacidad en MW disponible en las centrales de generación para modificar su producción a partir de una condición inicial, con el objetivo de ajustar la frecuencia y llevarla a su valor nominal.