Despacho económico de centrales térmicas utilizando el método de los coeficientes de pérdidas

Abstract

La crisis energética que en el mundo tuvo su punto culminante en 1974. En deja profundas huellas notorias sobre todo en países como el nuestro altamente dependientes, con una economía deficiente orientada hacia una política de exportación, antes que a la satisfacción del mercado interno. A pesar de las posibilidades ciertamente limitadas de explotación petrolífera, es claramente sensible que nuestro país está muy afectado por esta crisis, y que debe trabajarse denodadamente para contrarrestarla. En el campo energético una de las políticas acertadas para hacerlo, consiste en impulsar y desarrollar proyectos hidroeléctricos de objetivos múltiples, que implican irrigación y generación de energía eléctrica, dado su alto potencial en nuestra accidentada geografía. Pero si bien es cierto que posiblemente toda la demanda de energía eléctrica del país pudiera ser satisfecha con centrales hidráulicas, es no menos cierto que todo proyecto de este tipo trae consigo engorrosos problemas de empréstitos, debido a los ingentes volúmenes de capital inicial que requieren y que nuestro país no está en condiciones de aportar. A la par de esta situación, año a año el país requiere gran cantidad de divisas para importar todo el petróleo que no alcanza a producir, y que es de vital importancia para el desarrollo de industrias de todo tipo. Una parte significativa del volumen total requerido, la constituye el petróleo necesario para el funcionamiento de las centrales termoeléctricas diseminadas en todo el país, y que en 1975 conformaban el 40.77 % de la potencia instalada nacional. Teniendo en cuenta que el porcentaje mencionado cobra mayor importancia si no se consideran los sistemas de Mantaro y Electrolima, resultan más apremiantes todos los esfuerzos tendientes a la búsqueda de un mejor aprovechamiento de los recursos de tipo térmico. Otro criterio importante para emprender estas tareas de optimización reside en que la existencia a nivel mundial de estos recursos no recuperables es limitada, por lo cual su uso se hace cada vez ras oneroso y con menos ventajas si su explotación no se realiza con el máximo de eficiencia. El objetivo del presente trabajo es desarrollar e implementar un programa para computadora digital, destinado a optimizar el costo de producción de energía eléctrica en un sistema de potencia conformado por varias centrales térmicas interconectadas. Tal proceso, denominado despacho económico, es una consecuencia del método de flujo de carga o flujo de potencia, para el cual dadas ciertas condiciones de estado en las barras del sistema, asignando una conformación de las unidades de generación relativamente independiente de las características económicas de las mismas, se busca cumplir un conjunto de restricciones de operación definidas por los límites de operación de las máquinas, el nivel de tensiones de las barras, límites de capacidad de líneas de transmisión, y de estabilidad del sistema entre otras. El despacho económico va más allá, dado que determina la estructura de la generación que, satisfaciendo las restricciones del sistema, minimice el costo total de producción de la energía considerando en el proceso las pérdidas de transmisión originadas. Si bien el despacho económico puede aplicarse a un sistema conformado por una sola barra de generación con varios grupos a ella conectados, alcanza una real importancia cuando es aplicado a un sistema interconectado, el cual presenta indiscutibles ventajas frente a sistemas de generación aislados, tales como mayor confiabilidad de servicio, economía de escala y limitación de la potencia de reserva del sistema, entre otros. El despacho económico tiene además proyecciones importantes en lo referente al planeamiento de sistemas eléctricos, pues permite simular nuevos elementos e implementar así un equipamiento optimo, adecuado para la satisfacción de la demanda del sistema. En las primeras fases de su desarrollo, el despacho constituía en determinar la estructura de generación más adecuada para satisfacer un periodo del diagrama de carga del sistema total. Posteriormente con los beneficios de la telemedición y el telemando, se ha progresado tanto hacia la operación inmediata de acuerdo con la situación actual del sistema (operación en tiempo real), como hacia la operación teniendo en cuenta contingencias en el mismo, y en coordinación con sistemas de control de potencia - frecuencia. Pero dado que el presente trabajo debe responder a una realidad concreta, condición física para su validez, la limitada capacidad tecnológica de nuestro país condiciona los alcances de este. El estudio por realizar se espera que constituya el punto de partida para otros trabajos sobre el tema, que pueden ser profundizados de acuerdo con los avances que se vayan dando en ‘Los sistemas de potencia existentes en el país. Por el momento se plantea este trabajo, en términos de una optimización en el despacho de potencia activa en sistemas técnicos interconectados, lo cual puede en un tiempo no muy lejano tener una aplicación concreta, por ejemplo, en los sistemas existentes en el departamento de Piura y en la ciudad de Iquitos. Si bien es cierto que existen en el Perú sistemas de potencia completos y sofisticados que los mencionados, son en su mayoría predominantemente de tipo hidroeléctrico. Implica un análisis dinámico del problema, y su aplicación concreta requeriría la existencia de un centro de despacho, un completo sistema de telemedición y telemando e ingentes facilidades de computación (flujos de potencia en tiempo real, análisis de contingencias, etc.), mucho de lo cual no es justificable económicamente en la actualidad. A lo largo del presente trabajo el autor se va a tener que referir al termino potencia en sus diferentes formas, tales como activa, reactiva, mecánica, etc., usuales en este tipo de tema. Sin embargo, lo que interesa en el desarrollo de este como se ha mencionado párrafos antes, es el despacho de potencia o las perdidas activas de transmisión del sistema. Obedeciendo a criterios de simplicidad, en el futuro cuando se exprese "potencia" únicamente, se entiende que está refiriéndose a potencia activa, usándose la explicitación correspondiente como forma de reforzar el concepto, o para referirse a otro tipo de potencia. El primer capítulo del trabajo formula los conceptos básicos que deben tomarse en cuenta en el proceso de despacho. Se analiza primeramente el criterio de igualdad de costos incrementales, y a continuación se considera la existencia de un sistema de transmisión-transformación y las pérdidas que involucra. Bajo este aspecto se desarrolla en forma breve algunos de los principales métodos empleados para resolver el despacho económico del sistema, analizando sus - ventajas, desventajas y posibilidad de aplicación. Finalmente, se mencionan los criterios fundamentales para tener en cuenta en un proceso de Participación de Unidades ("Unit - Cotment"), y métodos empleados en su implementación. En el siguiente capítulo, se centra la teoría mencionada anteriormente, en el desarrollo del Método de los Coeficientes de Perdidas. Se dedica gran parte del capítulo a explicar el proceso de obtención de la Matriz de Coeficientes.