1¿Por qué motivo el análisis de optimización de un sistema es diferente para generación térmica e hidráulica? Justifique su respuesta.
(8 puntos) Respuesta: En la generación de origen exclusivamente térmico: se calcula el reparto de cargas suponiendo que las unidades seleccionadas pueden atender cualquier demanda de potencia, dentro de los límites permitidos para cada unidad.
El despacho económico se puede realizar con intervalos de pocos minutos suponiendo que la demanda de potencia se mantiene constante durante cada intervalo. La optimización es un proceso estático en el cual no es importante la variable tiempo. En la generación de origen hidráulico: será necesario considerar la disponibilidad de agua para generación en cada central durante el intervalo para el que se realiza el estudio; el proceso de optimización será dinámico y tendrá en cuenta la evolución de la demanda de potencia con el tiempo, de forma que la potencia asignada a cada central para satisfacer la demanda de potencia total no requiera una cantidad de agua superior a la disponible para generación de energía eléctrica.
2.- ¿Qué sucede en cuanto a la generación, si las plantas son o no regulables? Justifique su respuesta. (8 puntos) Respuesta: Como más regulable sea una central, menos potencia puede entregar, así las grandes centrales térmicas o nucleares no son regulables, y en cambio las pequeñas turbinas de gas alcanzan el sincronismo en poco tiempo. Tampoco debe olvidarse que, siempre es necesario que exista una cierta generación de reserva, es decir que la potencia total disponible sea en todo momento superior a la demanda de carga prevista, así se evitarán cortes de suministro del todo indeseados.
3.- Explique brevemente las funciones básicas del control de un sistema de potencia. (8 puntos) Respuesta: Cada área de control tiene una instalación central llamada centro de control de energía, que mide la frecuencia del sistema y los flujos reales de potencia en las líneas de interconexión con las áreas vecinas, con el fin de generar las mejoras que requiera el sistema.
4.- Explique con sus propias palabras el motivo por el cual el costo de generación de potencia reactiva puede considerarse nulo. (6 puntos) Respuesta: Por su parte la potencia reactiva que entrega un generador eléctrico a la red se puede regular mediante la excitación del generador, no dependiendo su valor de la potencia mecánica que acciona la unidad generadora, o lo que es lo mismo, de la cantidad de combustible consumido. La incidencia del costo de la potencia reactiva sobre el costo de una central eléctrica puede considerarse por tanto nulo.
5.- Defina con sus propias palabras el costo marginal de una unidad térmica. ¿Qué formula la define? (8 puntos) Respuesta: La variación del costo de combustible en una unidad generadora de energía, para una salida de potencia determinada, es el límite de la relación entre el incremento en el costo de la entrada de combustible en dólares por hora y el correspondiente incremento de potencia en la salida de MW, cuando el incremento de potencia de salida tiende a cero.
delta=aC/aP (usd/MWh)
¿Qué es y cómo se elimina el ECA (Error del Área de Control). ¿En qué consiste el Control Automático de Generación? (8 puntos) Respuesta: El ECA (error del área de control, o error de control del área), se registra continuamente en el centro de control de energía para saber si el área individual está cumpliendo con estas tareas. El diagrama a bloques de la figura siguiente, indica el flujo de información en un ordenador que controla un área en particular. Los números encerrados en círculos que son adyacentes al diagrama identifican las posiciones sobre el diagrama, que permiten simplificar el análisis que se hará de la operación de controlEn la posición (1), se indica el procesamiento de información del flujo de potencia en las líneas de interconexión con las otras áreas de control. El intercambio neto real (Pa) es positivo cuando la potencia neta esta fuera del área. El intercambio total programado es (Ps). En la posición (2), se resta el intercambio total programado del intercambio total real. Se analizará la condición en la que el intercambio total real y el intercambio total programado están fuera del sistema y por lo tanto son positivos.
7.- Defina que es el “gobernador” de velocidad de una unidad generadora. (6 puntos) Respuesta: El gobernador consiste en el sistema de control automático que comanda las válvulas del los grupos generadores, para permitir el mayor ingreso del elemento energía primaria (gas, petróleo, etc), para poder regular velocidad y de esta forma ajusta la frecuencia a la del sistema de potencia.
8.- Explique la relación que existe entre los precios regulados y los bienes de servicio. ¿Por qué los mantienen al menor costo? (6 puntos) Respuesta: En resumen, los precios de venta de energía eléctrica están muy controlados (por la gran repercusión que ejercen sobre los bienes de consumo), en cambio todos los gastos y costos, (también derivados de su generación, transporte, y consumo), no paran de aumentar. ¿Cómo se las arregla el sector eléctrico para vencer este problema y poder seguir teniendo beneficios?. La respuesta pasa fundamentalmente por dos aspectos: Los ingenieros diseñadores de maquinaría, han trabajado, con notable éxito, en el aumento de rendimiento de calderas, turbinas y generadores, habiendo conseguido una mejora continua, de tal forma que puede decirse que cada nueva unidad que se añade a una central térmica, trabaja con mejor rendimiento que cualquiera de las antiguas.
Los ingenieros al operar un sistema para una condición dada de carga, deben determinar la contribución de cada central o planta generadora y, dentro de cada una de éstas, la de cada unidad, de forma que el costo de la energía suministrada sea un mínimo, es decir cumplir con el despacho económico.
9.- ¿Bajo qué supuesto se realiza el estudio de la economía de los combustibles? (6 puntos) Respuesta: La mayor parte de nuestra energía eléctrica continuará proviniendo de los combustibles fósiles durante algunos años, hasta que un mayor número de centrales con energías hidroeléctricas, estén en funcionamiento y otras fuentes de energía (energías renovables), dispongan de la capacidad para asumir parte del trabajo. En este supuesto basaremos nuestro estudio sobre la economía de los combustibles, en la convicción de que otros costos que son función de la salida de potencia pueden incluirse en la expresión para el costo del combustible, independientemente de sí la fuente de energía es de combustible fósil o nuclear.
10.- ¿Bajo qué condiciones se puede transferir la carga de una unidad a otra dentro de una misma planta, con una reducción de costos? (8 puntos) Respuesta: La transferencia de carga de una unidad a la otra puede continuar con una reducción en el costo total de combustible hasta que la variación del costo en las dos unidades sea igual. Cuando esto ocurra, y a partir de ese momento, siempre se trabajará con costos iguales, aumentando la potencia de las unidades (si es necesario), en función del costo, nunca al revés. Así pues, el criterio para el reparto económico de la carga entre las unidades de una central, es que todas las unidades deben funcionar con la misma variación del costo de combustible. Si es preciso aumentar la salida de la central, la variación del costo a que funciona cada unidad aumentará, pero conservándose igual para todas ellas. El mismo razonamiento es extensible a una central con más de dos unidades.
(8 puntos) Respuesta: En la generación de origen exclusivamente térmico: se calcula el reparto de cargas suponiendo que las unidades seleccionadas pueden atender cualquier demanda de potencia, dentro de los límites permitidos para cada unidad.
El despacho económico se puede realizar con intervalos de pocos minutos suponiendo que la demanda de potencia se mantiene constante durante cada intervalo. La optimización es un proceso estático en el cual no es importante la variable tiempo. En la generación de origen hidráulico: será necesario considerar la disponibilidad de agua para generación en cada central durante el intervalo para el que se realiza el estudio; el proceso de optimización será dinámico y tendrá en cuenta la evolución de la demanda de potencia con el tiempo, de forma que la potencia asignada a cada central para satisfacer la demanda de potencia total no requiera una cantidad de agua superior a la disponible para generación de energía eléctrica.
2.- ¿Qué sucede en cuanto a la generación, si las plantas son o no regulables? Justifique su respuesta. (8 puntos) Respuesta: Como más regulable sea una central, menos potencia puede entregar, así las grandes centrales térmicas o nucleares no son regulables, y en cambio las pequeñas turbinas de gas alcanzan el sincronismo en poco tiempo. Tampoco debe olvidarse que, siempre es necesario que exista una cierta generación de reserva, es decir que la potencia total disponible sea en todo momento superior a la demanda de carga prevista, así se evitarán cortes de suministro del todo indeseados.
3.- Explique brevemente las funciones básicas del control de un sistema de potencia. (8 puntos) Respuesta: Cada área de control tiene una instalación central llamada centro de control de energía, que mide la frecuencia del sistema y los flujos reales de potencia en las líneas de interconexión con las áreas vecinas, con el fin de generar las mejoras que requiera el sistema.
4.- Explique con sus propias palabras el motivo por el cual el costo de generación de potencia reactiva puede considerarse nulo. (6 puntos) Respuesta: Por su parte la potencia reactiva que entrega un generador eléctrico a la red se puede regular mediante la excitación del generador, no dependiendo su valor de la potencia mecánica que acciona la unidad generadora, o lo que es lo mismo, de la cantidad de combustible consumido. La incidencia del costo de la potencia reactiva sobre el costo de una central eléctrica puede considerarse por tanto nulo.
5.- Defina con sus propias palabras el costo marginal de una unidad térmica. ¿Qué formula la define? (8 puntos) Respuesta: La variación del costo de combustible en una unidad generadora de energía, para una salida de potencia determinada, es el límite de la relación entre el incremento en el costo de la entrada de combustible en dólares por hora y el correspondiente incremento de potencia en la salida de MW, cuando el incremento de potencia de salida tiende a cero.
delta=aC/aP (usd/MWh)
¿Qué es y cómo se elimina el ECA (Error del Área de Control). ¿En qué consiste el Control Automático de Generación? (8 puntos) Respuesta: El ECA (error del área de control, o error de control del área), se registra continuamente en el centro de control de energía para saber si el área individual está cumpliendo con estas tareas. El diagrama a bloques de la figura siguiente, indica el flujo de información en un ordenador que controla un área en particular. Los números encerrados en círculos que son adyacentes al diagrama identifican las posiciones sobre el diagrama, que permiten simplificar el análisis que se hará de la operación de controlEn la posición (1), se indica el procesamiento de información del flujo de potencia en las líneas de interconexión con las otras áreas de control. El intercambio neto real (Pa) es positivo cuando la potencia neta esta fuera del área. El intercambio total programado es (Ps). En la posición (2), se resta el intercambio total programado del intercambio total real. Se analizará la condición en la que el intercambio total real y el intercambio total programado están fuera del sistema y por lo tanto son positivos.
7.- Defina que es el “gobernador” de velocidad de una unidad generadora. (6 puntos) Respuesta: El gobernador consiste en el sistema de control automático que comanda las válvulas del los grupos generadores, para permitir el mayor ingreso del elemento energía primaria (gas, petróleo, etc), para poder regular velocidad y de esta forma ajusta la frecuencia a la del sistema de potencia.
8.- Explique la relación que existe entre los precios regulados y los bienes de servicio. ¿Por qué los mantienen al menor costo? (6 puntos) Respuesta: En resumen, los precios de venta de energía eléctrica están muy controlados (por la gran repercusión que ejercen sobre los bienes de consumo), en cambio todos los gastos y costos, (también derivados de su generación, transporte, y consumo), no paran de aumentar. ¿Cómo se las arregla el sector eléctrico para vencer este problema y poder seguir teniendo beneficios?. La respuesta pasa fundamentalmente por dos aspectos: Los ingenieros diseñadores de maquinaría, han trabajado, con notable éxito, en el aumento de rendimiento de calderas, turbinas y generadores, habiendo conseguido una mejora continua, de tal forma que puede decirse que cada nueva unidad que se añade a una central térmica, trabaja con mejor rendimiento que cualquiera de las antiguas.
Los ingenieros al operar un sistema para una condición dada de carga, deben determinar la contribución de cada central o planta generadora y, dentro de cada una de éstas, la de cada unidad, de forma que el costo de la energía suministrada sea un mínimo, es decir cumplir con el despacho económico.
9.- ¿Bajo qué supuesto se realiza el estudio de la economía de los combustibles? (6 puntos) Respuesta: La mayor parte de nuestra energía eléctrica continuará proviniendo de los combustibles fósiles durante algunos años, hasta que un mayor número de centrales con energías hidroeléctricas, estén en funcionamiento y otras fuentes de energía (energías renovables), dispongan de la capacidad para asumir parte del trabajo. En este supuesto basaremos nuestro estudio sobre la economía de los combustibles, en la convicción de que otros costos que son función de la salida de potencia pueden incluirse en la expresión para el costo del combustible, independientemente de sí la fuente de energía es de combustible fósil o nuclear.
10.- ¿Bajo qué condiciones se puede transferir la carga de una unidad a otra dentro de una misma planta, con una reducción de costos? (8 puntos) Respuesta: La transferencia de carga de una unidad a la otra puede continuar con una reducción en el costo total de combustible hasta que la variación del costo en las dos unidades sea igual. Cuando esto ocurra, y a partir de ese momento, siempre se trabajará con costos iguales, aumentando la potencia de las unidades (si es necesario), en función del costo, nunca al revés. Así pues, el criterio para el reparto económico de la carga entre las unidades de una central, es que todas las unidades deben funcionar con la misma variación del costo de combustible. Si es preciso aumentar la salida de la central, la variación del costo a que funciona cada unidad aumentará, pero conservándose igual para todas ellas. El mismo razonamiento es extensible a una central con más de dos unidades.