Modelo de optimización del despacho en estiaje de una central hidroeléctrica con embalse de regulación para el mercado de corto plazo mediante programación no lineal entera mixta

Abstract

El despacho en estiaje de una central hidroeléctrica con embalse de regulación en el mercado de corto plazo del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN), resulta ser un problema complejo cuando se considera por separado sus unidades de generación y el comportamiento no lineal del embalse regulador. En esta tesis se desarrolla un modelo de optimización del despacho en estiaje de una central hidroeléctrica con embalse de regulación con programación no lineal entera mixta (PNLEM). El modelo desarrollado permite optimizar el recurso hídrico de acuerdo con las características de eficiencia de cada unidad generadora y las variaciones de nivel (volumen) del embalse regulador, además del número de arranques y paradas de cada unidad de generación. Los solucionadores de optimización utilizados son el BONMIN y COUENNE que implementan el algoritmo Branch and Bound. Para validar y comprobar el modelo propuesto, se realizaron simulaciones de despacho bajo distintas condiciones de operación a dos centrales hidroeléctricas típicas representativas del parque hidroeléctrico interconectado nacional peruano, el primero con turbinas francis y gran embalse regulador y el segundo con turbinas pelton y pequeño embalse regulador, ambas centrales se encuentran en operación comercial en el SEIN. En el primer caso se aplicó a la C.H. Chaglla que obtuvo un incremento de producción de hasta 4.81% y en el segundo caso se aplicó a la C.H. San Gabán II que obtuvo un incremento de producción de hasta 10.3%.

The discharging of a hydroelectric plant with regulation reservoir in the short-term market of the National Interconnected Electricity System (SEIN) turns out to be a complex problem when considering its generation units and the non-linear behavior of the regulatory reservoir. In this thesis a model of optimization of the dispatch in the drainage of a hydroelectric power plant with regulation reservoir with mixed integer nonlinear programming (PNLEM) is developed. The developed model allows to optimize the water resource according to the efficiency characteristics of each generating unit and the variations in level (volume) of the regulatory reservoir, in addition to the number of starts and stops of each generation unit. The optimization solvers used are the BONMIN and COUENNE that implement the Branch and Bound algorithm. To validate and verify the proposed model, dispatch simulations were carried out under different operating conditions at two typical hydroelectric plants representative of the Peruvian national interconnected hydroelectric park, the first with Francis turbines and large regulatory reservoir and the second with Pelton turbines and small regulatory reservoir , both plants are in commercial operation in the SEIN. In the first case it was applied to C.H. Chaglla that obtained a production increase of up to 4.81% and in the second case it was applied to C.H. San Gabán II that obtained a production increase of up to 10.3%.