Objetivos de la operación económica de sistemas de potencia

La operación de un sistema de potencia abarca diferente disciplinas: análisis de estado estable, estabilidad transitoria y dinámica, transitorios electromagnéticos, etc. Dentro de los estudios en estado estable y la planificación a corto plazo de la operación económica de sistemas de potencia.

Las crisis económicas, petroleras y las de sus derivados alrededor del mundo han obligado a países y comunidades a cuidar y ahorrar sus recursos y tanto monetarios como energéticos. Lo anterior hace que se establezcan como estrategias para la campañas de suministro eléctrico el evaluar y el optimizar la operación de sus sistemas eléctricos. Para analizar la operación económica de un sistema de potencia se plantea la optimización de los costos de producción y de operación cumpliendo con las normas operativas del sistema de potencia.

Con el objetivo anterior y el auge de las técnicas matemáticas de optimización de los años cincuenta e dan las primeras formulaciones y programas de computadora enfocados la optimización de los sistemas de potencia. Estos primeros trabajos se orientaban a encontrar el punto óptimo de cargabilidad de los generadores y posteriormente Kirchmayer incluye funciones de pérdidas de transmisión.

En apariencia la economía en un sistema de potencia pudiera contraponerse a los márgenes de seguridad y calidad mencionados debido a que para economizar recursos energéticos se tendrán niveles de seguridad y continuidad bajos; sin embargo la economía no debe oponerse a la seguridad y la continuidad del servicio sino complementarla. La manera en que es evaluada la operación de un sistema de potencia y los componentes de este análisis se representa en la Figura 2.1.

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2.1.2 Horizonte de Estudio y Programas de Aplicación

En el análisis de la operación económica de los sistemas de potenciase tiene como objetivo principal el optimizarlos recursos energéticos disponibles. Es importante identificarlos tipos de estudios, la cantidad de datos que son necesarios, el horizonte de tiempo y los resultados esperados de cada estudio. Para entender mejor esto la Figura 2.2 se presenta un panorama de los tipos de estudios y las variables que se involucran, con ello se pretende identificar los límites y alcances de cada estudio y los requerimientos de información para cada uno de los casos así como el personal que elabora cada una de las disciplinas.

Fig. 2.2 Programas de estudio y horizonte de tiempo

En la producción de energía eléctrica se utilizan dos tipos de fuentes de energía primaria: los recursos renovables y lo son-renovables. Como no-renovables se encuantran los combustibles de origén fósil: gas natural, combustoleo, hidrocarburos, y otros como el carbón y el combustible nuclear. Entre los recursos renovables se pueden mencionar: la energía hidráulica y aún en fase experimental a la energía solar, eólica y a la proveniente de las mareas.

El objetivo principal de este capítulo es el de presentar dentro de una gran variedad de metodologías, las que cumplan con el propósito de eveluar y

Flujos Optimos Control de Frecuencia Puntos Base Despacho Económico Configurador de Redes Procesador de Información en Tiempo Real Asignación de Unidades Coordinación Hidrotérmica Anual Pronóstico de Escurrimientos y Lluvias Datos en Tiempo Real Pronóstico de Carga a Mediano Plazo Pronóstico del Clima

Pronóstico de Carga a Mediano Plazo Pronóstico del Clima

Coordinación Hidrotérmica a Corto Plazo Programación de Mantenimientos Programación de Consumos de Combustibles Inventarios de Combustibles Unidades Disponibles Contratos de Combustibles Datos de Salidas Forzadas Datos de Lluvias Escurrimientos y Embalses Agua Disponible Restricciones Operativas Generación Hidraúlica Disponible Unidades Térmicas

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optimizar en el horizonte de tiempo seleccionando los recursos energéticos, las alternativas de solución y los diferentes esquemas de generación.

De la Figura 2.2 se deduce que para cada estudio es preciso utilizar diferentes niveles de optimización, es decir, para los primeros niveles, minutos y horas se preocede con la optimización estática del sitemas y con variables determínisticas. El objetivo es minimizar los costos de producción por consumos de combuistibles sujetos a diferentes restricciones para cada uno o varios niveles de demanda. Para estos estudios de semanas y meses se utiliza optimización dinámica, estableciendo que el horizonte de tiempo en el que se realiza el análisis es importante en la técnica de optimización seleccionada y el resultado esperado; a medida que seincrementa el horizonte de estudio,crece la incertidumbre sobre las variables involucradas y se procede a tratar las variables involucradas como variables aleatorias, Tabla 2.1.

Tabla 2.1. Horizonte de Estudio, Proceso de Control y Función Objetivo

Tiempo Proceso de _Control Función Objetivo

Segundos automático de Control

generación Minimizar el error de control Minutos o

Segundos Flujo Óptimos

Minimizar el costo instantáneo de operaciones sujetas a restricciones operativas

Minutos _económico Despacho Minimizar el costo de operación Horas Asignación de _unidades Minimizar el costo esperado de _{operación y otros límites} Días o Semanas Coordinación _{hidrotérmica} Minimizar el costo esperado de operación y optimiza el uso del Agua

disponible Meses Programación de mantenimiento y compra/venta de energía

Minimizar el costo operacional sujeto a restricciones de confiabilidad

Años Planeación de _{la generación} Minimizar el costo de operación e inversión sujeto a restricciones de confiabilidad

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Cuando se analiza la operación ecónomica de sistemas de potencia se estudian los primeros cuatro pasos de la tabla anterior hasta dias y semanas donde se considera que no presentan grandes cambios en las variables y se tiene una gran certidumbre en los pronósticos de demanda. Existen otra variedad de estudios que dan seguimiento a la planación de la operación y consisten en análisis a posterior, es decir, examinan las desviaciones que se presentaron entre lo planeado y como realmente sucedió, para efectuar correcciones y medir su impacto económico.