Expansión óptima de la expansión del sistema de transmisión

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

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MAESTRÍA EN GERENCIA E INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO

SISTEMAS DE MANTENIMIENTO

OPTIMIZACIÓN DEL DESPACHO DE LA GENERACIÓN Y DE LA EXPANSIÓN DE LA TRANSMISIÓN DE 60 KV DE LIMA ESTE

Elaborado por        :        HUGO ACOSTA TORRES

Profesor        :        DSC.  LÁZARO DANTE

Lima – Perú

Mayo, 2019

ÍnDICE

ÍnDICE        ii

1.        RESUMEN        3

2.        Introducción        3

3.        OBJETIVO        4

4.        ALCANCE        5

5.        HIPÓTESIS        6

6.        VARIABLES        6

7.        MÉTODO        6

8.        formulación matemática del problema        7

9.        Conclusiones        16

10.        REFERENCIAS        17

1. RESUMEN

El presente trabajo tiene como objetivo resolver el problema de congestión que se tiene en el sistema de transmisión de 60 kV de la zona este de Lima, donde principalmente se encuentran centrales de generación hidráulica Andean Power, Callahuanca, Moyopampa y Huampaní y las cargas de Chosica, Gloria, MEPSA, Huachipa, Santa Clara y Lima. Como se puede apreciar los generadores de energía eléctrica; así como, las demandas están localizadas en distintas barras del sistema eléctrico de potencia.

Para ello, procederemos a modelar dicho sistema eléctrico de potencia mediante un modelo simplificado equivalente; determinar el despacho económico (óptimo) de las centrales en mención, que consiste en calcular usando el método Simplex, para un instante determinado, la potencia que hade producir cada central de generación de modo que satisfaga la demanda a un costo mínimo, cumpliendo las distintas restricciones técnicas del sistema eléctrico de potencia; luego utilizando el método de transporte se determinará la expansión del sistema de transmisión para resolver el problema de congestión existente, de manera que las centrales de generación puedan despachar en función a sus costos sin limitaciones del sistema de transmisión.

1. Introducción

La industria eléctrica se configura en diversos segmentos, siendo los principales: (i) generación, (ii) transmisión y (iii) distribución. Las actividades relacionadas a dichos segmentos pueden ser prestadas por personas naturales o jurídicas, nacionales o extranjeras.

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Figura 1 Actividades del Sectro Eléctrico. Fuente: Mi Blog de Energía

La actividad de transmisión eléctrica se realiza a través de un sistema que se encuentra compuesto por líneas de transmisión y subestaciones. Las líneas de transmisión (torres y cables) permiten el transporte de electricidad entre los diferentes tramos del SEIN, es decir, entre (i) una central de generación y una subestación, (ii) dos subestaciones diferentes, (iii) una subestación y un sistema de distribución, y (iv) una subestación y un Usuario Libre.

A este conjunto de instalaciones se les denomina Sistema Eléctrico de Potencia y tiene por finalidad atender la demanda de electricidad en forma continua, con calidad, seguridad y economía, para atender el desarrollo de un país o una región. El Perú viene creciendo sostenidamente en los últimos años, y en consecuencia también crece la demanda de electricidad, lo cual origina la necesidad de mayores inversiones en el sistema eléctrico de potencia y en este caso en particular en el sistema de transmisión de energía eléctrica.

Las empresas de transmisión operan y mantienen su sistema de transmisión recibido en concesión con el objetivo de transmitir la energía eléctrica producida por las empresas de generación hacia los centros de carga, manteniendo altos niveles de calidad y seguridad del servicio, manteniendo un manejo óptimo de sus activos, de su desempeño, riesgos y sus costos de operación y mantenimiento a lo largo de sus ciclos de vida.

Los sistemas de transmisión de energía eléctrica, entre otros, permiten que haya competencia en el mercado de la generación, de acuerdo al marco regulatorio del sector garantizan el libre acceso al sistema de transmisión, y permiten el abastecimiento de energía eléctrica a ciudades e industrias contribuyendo así al desarrollo del país.

En ese sentido, mediante la Ley para Asegurar el Desarrollo Eficiente de la Generación (Ley 28832), se delegó al Comité de Operación Económica del Sistema (COES) la función de realizar el Plan de Transmisión, con participación de las empresas del sector.

Por lo indicado y con la finalidad de resolver el problema de congestión del sistema de transmisión de 60 kV de la zona este de Lima, en el presente trabajo se determinará la expansión de la transmisión en mención, utilizando el método de transporte y previamente el despacho de la generación utilizando el método Simplex, de manera que las centrales de generación ubicadas en dicha área puedan operar sin limitaciones por congestión del sistema de transmisión.

1. OBJETIVO

El presente trabajo tiene como objetivo resolver el problema de congestión que se tiene en el sistema de transmisión de 60 kV de la zona este de Lima, donde principalmente se encuentran centrales de generación hidráulica Andean Power, Callahuanca, Moyopampa y Huampaní y las cargas de Chosica, Gloria, MEPSA, Huachipa, Santa Clara y Lima.

Para ello, se realizará lo siguiente:

1. Utilizando el método matemático de optimización Simplex determinar el despacho económico de las centrales de generación hidráulica ubicados en la zona este de Lima en mención.
2. Utilizando el método matemático de optimización de Transporte determinar la expansión óptima del sistema de transmisión de energía eléctrica de 60 kV de la zona este de Lima.

Finalmente, se planteará las recomendaciones de expansión de la transmisión de 60 kV del este de Lima, de manera que las centrales de generación ubicadas en dicha área puedan operar sin limitaciones por congestión del sistema de transmisión.

1. ALCANCE

El presente trabajo tiene como alcance la solución al problema de congestión que se tiene en el sistema de transmisión de 60 kV de la zona este de Lima, donde principalmente se encuentran centrales de generación hidráulica de Andean Power, Callahuanca, Moyopampa y Huampaní y las cargas de Chosica, Gloria, MEPSA, Huachipa, Santa Clara y Lima.

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Figura 2 Sistema Eléctrico de Potencia de la zona este de Lima. Fuente COES

Como se puede apreciar los generadores de energía eléctrica; así como, las demandas están localizadas en distintas barras del sistema eléctrico de potencia.

Dicho sistema eléctrico de potencia se modelará de manera simplificado mediante un modelo equivalente de la red; se determinará el despacho económico (óptimo) de las centrales en mención, que consiste en calcular usando el método Simplex, para un instante determinado, la potencia que hade producir cada central de generación de modo que satisfaga la demanda a un costo mínimo, cumpliendo las distintas restricciones técnicas del sistema eléctrico de potencia; luego utilizando el método de transporte se determinará la expansión del sistema de transmisión para resolver el problema de congestión existente, de manera que las centrales de generación puedan despachar en función a sus costos sin limitaciones del sistema de transmisión.

1. HIPÓTESIS

1. La ampliación o expansión del sistema de transmisión de 60 kV permite resolver el problema de congestión, atrapamiento de la generación hidráulica Andean Power, Callahuanca, Moyopampa y Huampaní y la atención de las cargas de Chosica, Gloria, MEPSA, Huachipa, Santa Clara y Lima.
2. La metodología de optimización aprendida en el curso de Métodos Cuantitativos nos permitirá determinar el número óptimo de las líneas de transmisión a ser implementadas para resolver el problema mencionado en el numeral anterior.

1. VARIABLES

Variables de decisión

Pi:        Potencia a ser generada por las centrales de generación hidráulica Andean Power, Callahuanca, Moyopampa y Huampaní.

di:        Demanda de Chosica, Gloria, MEPSA, Huachipa, Santa Clara y Lima.

:        Ángulos en las barras de generación y demanda.[pic 4]

1. MÉTODO

Para la determinación del despacho económico inicial de las centrales de generación utilizaremos el método de optimización que nos enseñaron en el curso de métodos cuantitativos, método de optimización Simplex y posteriormente para determinar la expansión del sistema de transmisión utilizaremos el método de optimización de Transporte.

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