Problema de despacho económico: ¿Qué es? (Seguridad y MOE)
¿Qué es la despacho económico?
El despacho económico (también conocido como despacho de carga económica o orden de mérito) se define como un proceso en línea que asigna la generación entre los generadores disponibles para cumplir con la demanda de carga, lo que ayuda a minimizar el costo total de generación.
El despacho económico establece métodos eficientes y confiables para operar las instalaciones de generación, teniendo en cuenta las restricciones operativas en los sistemas de producción y transmisión, para servir a los consumidores.
El despacho económico determina la salida óptima de un número de instalaciones de generación de electricidad. Contribuye a satisfacer la carga del sistema al menor costo posible, sujeto a las restricciones de transmisión y operativas.
Se deben utilizar primero los generadores con los menores costos marginales para suministrar la carga de manera rentable. El costo marginal del sistema debe determinarse por el costo marginal del último generador bajo carga. Este es el precio de añadir un MWh adicional de energía a la red.
Este método de programación de la generación, conocido como despacho económico, reduce el precio de producir electricidad. El enfoque tradicional de despacho económico fue creado para controlar las unidades de potencia que queman combustibles fósiles.
El problema de despacho económico se resuelve utilizando software informático especializado. Este software debe satisfacer las restricciones operativas y del sistema de los recursos disponibles y las capacidades de transmisión relacionadas.
En el despacho económico, la potencia activa y reactiva del generador varía dentro de límites predeterminados y cumple con los requisitos de carga mientras utiliza menos combustible. Por lo tanto, una interconexión de sistemas de potencia permite que se conecten en paralelo varios centrales eléctricas para servir a la carga del sistema. Se vuelve necesario operar las unidades de la planta de manera más eficiente en el sistema de red.
El sistema de potencia eléctrica está expandiéndose rápidamente. Las interconexiones de sistemas de potencia permiten que múltiples centrales eléctricas se conecten en paralelo para satisfacer la carga del sistema. En el sistema de red, se vuelve necesario operar las unidades de la planta de manera más efectiva. Estos son los costos incurridos por una central eléctrica para producir un solo megavatio-hora.
Representación del despacho económico
El orden de mérito es distinto de los costos fijos de una tecnología de generación de potencia. Según el orden de mérito, las centrales eléctricas que producen electricidad continuamente a precios muy bajos son las primeras en ser llamadas para suministrar potencia. Luego, se agregan centrales eléctricas con costos marginales más altos hasta que se satisface la demanda.
Despacho Económico con Restricciones de Seguridad (SCED)
El despacho económico con restricciones de seguridad (SCED) es un problema simplificado de flujo óptimo de potencia (OPF). Se utiliza ampliamente en la industria eléctrica. El flujo óptimo de potencia es uno de los problemas de optimización más importantes en la industria energética.
El OPF tiene como objetivo determinar la cantidad ideal de electricidad que los generadores de la red deben proporcionar para satisfacer una demanda específica. La optimidad se determina por el costo que cada generador incurre en la producción de esta potencia.
Existen varios enfoques principales para resolver el problema SCED, como la programación lineal (PL), la programación de flujo de red (PFN), la programación cuadrática (PQ), la programación no lineal convexa de flujo de red (PNLCFN) y el algoritmo genético (AG).
Efecto de Orden de Mérito (MOE)
Los precios mayoristas de la electricidad han disminuido debido a la expansión de las fuentes de energía renovables, que tienen costos de producción más bajos. El proceso mediante el cual se determina el precio del mercado se conoce como el "efecto de orden de mérito".
El impacto del orden de mérito en el mercado de energía única se refiere a la reducción de los precios de la electricidad en la bolsa de electricidad causada por un aumento en el suministro de energías renovables. El precio de la electricidad se determina por el "orden de mérito".
El orden en el que las centrales eléctricas suministran energía al mercado, con la planta que hizo el mejor trato al inicio estableciendo la barra con los menores costos operativos.
El precio de liquidación y el volumen de liquidación se determinan por el punto donde se intersecta la oferta y la demanda de electricidad. Este precio de liquidación se pagará a todos los participantes del mercado que operen generadores de potencia para la red. Asimismo, todos los que compren electricidad en el mercado mayorista pagarán el mismo precio.
La secuencia del orden de mérito ha cambiado debido a la caída constante de los costos de producción de electricidad, especialmente en el desarrollo de energías renovables, con las centrales eléctricas convencionales moviéndose más hacia atrás. Con el creciente aporte de energías renovables como la fotovoltaica, la eólica o la biomasa, el efecto es extremadamente evidente.
Durante los períodos de carga pico, las plantas de energía eólica y fotovoltaica fluctuantes, con costos marginales cercanos a cero, están entrando al mercado y empujando a las centrales eléctricas tradicionales hacia el final del orden de mérito.
El sector energético utiliza el término "efecto de orden de mérito (MOE) de las energías renovables" para caracterizar este fenómeno. Las centrales eléctricas convencionales solo necesitan suministrar la carga residual o la demanda eléctrica restante que las energías renovables no pueden satisfacer.
Referencias
B. H. Chowdhury y S. Rahman, “Una revisión de los avances recientes en despacho económico,” en IEEE Transactions on Power Systems, vol. 5, no. 4, pp. 1248-1259, nov. 1990, doi: 10.1109/59.99376.
Chen, C., Qu, L., Tseng, M., Li, L., Chen, C., & Lim, M. K. (2022). Reducción del costo del combustible y mejora de la tasa de utilización de recursos en el problema de despacho de carga económica. Journal of Cleaner Production, 364, 132709. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132709.
R. A. Jabr, A. H. Coonick y B. J. Cory, “Un algoritmo de programación lineal homogéneo para el problema de despacho económico con restricciones de seguridad,” en IEEE Transactions on Power Systems, vol. 15, no. 3, pp. 930-936, ago. 2000, doi: 10.1109/59.871715.
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