Modelo de optimización del sistema integrado de electricidad y gas natural aplicado al sistema peruano

Abstract

Actualmente, la energía eléctrica producida mediante el turbinado de caudales y la combustión de gas natural representa el 95% de la producción de electricidad en el Perú; sin embargo, durante la planificación de la operación del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN) se siguen utilizando modelos que desarrollan de manera detallada la gestión del agua, pero con una representación simplificada de la disponibilidad de gas natural. Surge la interrogante de cuál sería el nivel de detalle que un modelo debe considerar para representar un sistema de gas natural y cómo se debería representar la interacción entre la operación de un sistema eléctrico y de gas natural. En el presente proyecto de tesis se desarrolla un modelo de optimización de la operación económica e integral de un sistema hidrotérmico y de gas natural con un nivel de detalle superior a los actuales modelos usados en el Perú. En primer lugar, se revisa la evolución del sistema eléctrico nacional y las principales características de los modelos de optimización aplicados en la planificación de su operación económica. Luego, se desarrolla el modelo matemático de un sistema de gas natural y se presentan métodos de solución aplicados en la optimización de su operación. En base a las metodologías expuestas, se selecciona la más adecuada y se procede a implementar el modelo en GAMS® seguido de un proceso de validación mediante la comparación de resultados obtenidos de aplicaciones con el modelo y resultados referenciales. Finalmente, se aplica el modelo al sistema nacional.

Nowadays, the electric power produced by the effect of the turbines of flow and the combustión of natural gas represents 95% of the production of electricity in Peru; however, during the planning of the operation of the National Interconnected Electric System (NIES), models are still being used that develop detailed water management, but with a simplified representation of the availability of natural gas. The question arises what would be the level of detail that a model should consider to represent a natural gas system and how the interaction between the operation of an electrical system and natural gas should be represented. In the present thesis project, a model of optimization of the economic and integral operation of a hydrothermal and natural gas system with a level of detail superior to the current models used in Peru is developed. First of all, the evolution of the national electricity system and the main characteristics of the optimization models applied in the planning of its economic operation are reviewed. Then, the mathematical model of a natural gas system is developed and solution methods are presented applied in the optimization of its operation. Based on the exposed methodologies, the most appropriate method is selected and the model is implemented in GAMS® followed by a validation process by comparing the results obtained from applications with the model and benchmark results. Finally, the model is applied to the national system.