Distribución de carga entre unidades de una central generadora

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Ingeniería Eléctrica

Modelados de SEP 2

DOCENTE:

EIN                              ING. CALIXTO TORRES MARTIN

ALUMNO (A):

        PEREZ VELAZQUEZ JOSE GUADALUPE

GRADO Y GRUPO:

                                                        8° SEMESTRE/GRUPO B

PERIODO

ENE.- JUN. DEL 2020.

                                             COATZACOALCOS, VER.

Índice

Introducción        3

Desarrollo        4-11

Distribución de carga entre unidades dentro de una central generadora

Figura 1.1 Curva entrada-salida para una unidad generadora de muestra la entrada de combustible en función de la potencia de salida

Figura 1.2 Costo incremental de combustible en función de la potencia de salida para la unidad curva entrada-salida de muestra en la figura 1.1

Tabla 1.1  λ De la planta y salidas de cada unidad para diferentes valores de la salida total el ejemplo 1.1[pic 6]

Conclusión        12

Referencias Bibliográficas        13

Introducción

La operación económica de un sistema de potencia es muy importante para recuperar y obtener beneficios del capital que se invierte. Las tarifas que fijan las instituciones reguladoras y la importancia de conservar el combustible presionan a las compañías generadoras a alcanzar la eficiencia máxima posible. La máxima eficiencia minimiza el costo del kilowatt­ hora a los consumidores y también el costo que representa a la compañía el suministro de este kilowatt-hora ante el alza constante de precios de combustible, mano de obra, materia prima y mantenimiento.

La operación económica que involucra la generación de potencia y el suministro, se puede subdividir en dos partes: una, llamada despacho económico, que trata con el costo mínimo de producción de potencia y otra, la del suministro con pérdidas n1ínima.s de la potencia generada a las cargas. Para cualquier condición de carga específica, el despacho económico determina la salida de potencia de cada central generadora o planta (y de cada unidad generadora dentro de una planta) que minimizará el costo total de combustible necesario para alimentar la carga del sistema.

Así, el despacho económico hace hincapié en la coordinación de los costos de producción en todas las plantas generadoras que operan en el sistema y se le da el mayor énfasis en este capítulo. El problema de las pérdidas mínimas puede tener muchas variantes dependiendo de cómo se controla el flujo de potencia en el sistema. El problema del despacho económico, y también el de pérdidas mínimas, se pueden resolver por medio del programa de flujo de potencia óptimo (FPO). El cálculo del FPO se puede ver como^[a] una secuencia de los cálculos de flujos de potencia de Newton-Raphson convencionales, en los que ciertos parámetros controlables se ajustan automáticamente para satisfacer las restricciones de la red, mientras se minimiza una función objetiva especifica.

Desarrollo

A primera vista, se podrá a pensar que una solución al despacho económico consistirá en suministrar la potencia sólo desde la planta de más alta eficiencia a las cargas ligeras. En la medida en que la carga se incrementa, la potencia podría seguir siendo suministrada por la planta más eficiente hasta el punto en el que se alcanza la máxima eficiencia. Entonces, si se tiene un mayor incremento en la carga, la segunda planta con la  mayor eficiencia empezarla a alimentar de potencia al sistema y no se necesitarla una tercera planta hasta que se alcanzara el punto de eficiencia máxima de la segunda. Sin embargo, aun cuando no se consideren las pérdidas por trasmisión, este método falla al minimizar los costos.

Para determinar la distribución económica de la carga entre las diferentes unidades generadoras (que consisten en una turbina, un generador y una fuente de vapor), se deben expresar los costos operacionales variables de la unidad en términos de la salida de potencia.

El factor principal en las plantas de combustibles fósiles es el costo de combustible, y el costo del combustible nuclear puede también expresarse como una función de la salida. El análisis económico del costo de combustible se basa en el entendido de que otros costos (que son una función de la potencia de salida) se pueden incluir en la expresión para el costo de combustible. En la figura 1.1, se muestra una curva típica entrada-salida, que es una gráfica de la entrada de combustible en una planta de combustible fósil. Dada en unidades térmicas británicas (BTU) por hora, en función de la potencia de salida de la unidad en megawatts. Las ordenadas de la gráfica se convierten a dólares por hora al multiplicar la entrada de combustible por el costo de combustible dado en dólares por millón de BTU.

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Figura 1.1 Curva entrada-salida para una unidad generadora de muestra la entrada de combustible en función de la potencia de salida

Si se traza una línea desde el origen a cualquier punto en la entrada salida, la pendiente se puede expresar en millones de BTU por hora divididos entre la salida de megawhatts, o bien como la relación entre la salida del combustible en BTU y la salida de energía en Kilowatts-hora. Esta relación se llama proporción de calor y su reciproco es la eficiencia de combustible. De aquí que una baja proporción del calor implique una alta eficiencia de combustible

La máxima eficiencia   combustible ocurre donde la dependiente de la línea desde el origen hasta un punto de la curva es un mínimo, esto   , es en el punto donde la línea es tangente a la curva. Para la unidad cuya curva de entrada-salida se muestra en la figura 1.1 la eficiencia máxima está a una salida de aproximadamente 280 MW; la cual requiere una entrada de 2.8 x 10 BTU/H. La proporción de calor es de 1O 000 BTU/kWh, y como 1 kWh = 3 412 BTU, la eficiencia de combustible es de, aproximadamente, 34% Por comparación, se tiene que cuando la salida de la unidad es de l00 MW, la proporción de calor es de 11 000 Btu/kWh y la eficiencia de combustible es de 31%[pic 8]

Por supuesto, e requisito de combustible para una salida dada se convierte fácilmente en dólares por megawatt-hora. Como se verá después, el criterio para la distribución de la carga entre cualesquiera dos unidades se basa en si al incrementar la carga en una unidad conforme esta disminuye en la otra unidad en la misma cantidad se obtiene un incremento o un decremento en el costo total. Así, se considerará el costo incremental de combustible, el cual se determina por las pendientes de las curvas de entrada-salida de las dos unidades. Si 1e expresan las ordenadas de las curvas entrada-salida en dólares por hora y

= entrada a la unidad i, dólares por hora ($/h)[pic 9]

= salida de la unidad i, megawatts (MW)[pic 10]

El costo incremental de combustible de la unidad en dólares por megawatt-hora es   , mientras que el costo promedio de combustible en las mismas unidades es  Por lo tanto, si la curva entrada-salida de la unidad es i es cuadrática, se puede escribir [pic 11][pic 12]

  $/h                (1.1)[pic 13]

Y la unidad tiene un costo incremental de combustible denotado por

  $/MWh        (1.2)[pic 14]

Donde  son  constantes. El  costo  incremental  de combustible  aproximado, a cualquier salida en especial, es el costo adicional en dólares por hora para incrementar la salida en l MW. Realmente, el costo incremental se determina al medir la pendiente de la curva entrada-salida y multiplicarla por el costo de cada BTU en las unidades apropiadas. Como las milésimas (decenas de una centésima) por kilowatt-hora son iguales a los dólares por megawatt-hora y como un kilowatt es una cantidad muy pequeña de potencia en comparación con la salida usual de la unidad de una planta de vapor, el costo incremental de combustible se puede considerar como el costo de combustible en milésimas por hora para suministrar una salida adicional de un kilowatt.[pic 15]

Una gráfica típica de costo incremental de combustible en función de la salida de potencia se muestra en la figura 1.2 Esta figura se obtuvo a1 medir la pendiente de la curva entrada-salida de la figura 1.l para varias salidas y al aplicar un costo de combustible de $1.30 por millón de BTU. Sin embargo, el costo del combustible en términos de los BTU no es muy predecible y el lector no debe suponer que las figuras de los costos a través de este capítulo se aplican en este momento en particular. En la figura 1.2 se muestra que el costo incremental de combustible es bastante lineal con respecto a la salida de potencia en un rango apreciable. Por lo general, en el trabajo analítico, se aproxima la curva mediante una o dos líneas rectas. La línea punteada de la figura es una buena representación de la curva.

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