Coordinación hidrotérmica en corto plazo utilizando programación lineal entera mixta

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se presenta un modelo determinístico y un modelo estocástico para resolver el problema de coordinación hidrotérmica en corto plazo, considerando almacenamiento por bombeo, generación eólica, reserva rodante, pérdidas y restricciones de red, utilizando programación lineal entera mixta. Se realiza un análisis progresivo de las restricciones antes mencionadas para obtener dichos modelos. Se realizan varias simulaciones empleando el modelo determinístico, primero, se resuelve un problema de asignación de unidades puramente térmicas, posteriormente, se incorpora una central hidroeléctrica con almacenamiento por bombeo para simular diferentes escenarios de afluentes de agua al embalse y una simulación considerando generación eólica. Para estas simulaciones se emplearon pronósticos de demanda, afluentes de agua al embalse y generación eólica. Con este modelo determinístico se pueden obtener los esquemas de generación, pérdidas, flujos en las líneas de transmisión, evolución de volumen del embalse, así como las variables duales de las restricciones de balance de potencia, congestión y continuidad de volumen. Asimismo, se obtiene la asignación de unidades que se emplea en el modelo estocástico, la cual considera una cierta cantidad de reserva rodante. Finalmente, se presenta un análisis estocástico empleando el método de Monte Carlo, utilizando funciones de distribución Normal y Weibull para incertidumbre de demanda, afluentes de agua y generación eólica. Este análisis contempla el comportamiento de la generación, reserva rodante y pérdidas, así como de las variables duales. El sistema de prueba utilizado es el IEEE Reliability Test System, el cual dispone de 24 nodos, 32 unidades generadoras y 34 líneas de transmisión. Las simulaciones desarrolladas se realizaron utilizando el programa GAMS con el optimizador CPLEX. ABSTRACT: This work presents a deterministic model and a stochastic model to solve the short term hydrothermal coordination problem considering pumping water storage, wind generation, spinning reserve, losses and flow constraints using mixed integer linear programing. These models were obtained by a progressive analysis of these constraints. Several simulations were realized using the deterministic model, first a purely thermal unit commitment is solved, subsequently, a hydro unit with pumping storage were incorporated to simulate scenarios of water inflows in the reservoir. These simulations are based in load demand, water inflows and wind generation forecasts. With the deterministic model is possible to obtain generation schemes, losses, power flows in the transmission lines, evolution of the reservoir volume, as well as the dual variables of power balance, congestion and volume continuity constraints. Also, the unit commitment that was used in the stochastic model is obtained from this model, which considers an amount of spinning reserve. Finally, a stochastic analysis is presented using the Monte Carlo method, using Normal and Weibull distribution functions for uncertainty of demand, water inflows and wind generation. This analysis considers the behavior of generation, spinning reserve and losses, as well as the dual variables. The IEEE Reliability Test System is simulated, it has 24 nodes, 32 generating units and 34 transmission lines. GAMS program with the CPLEX solver was used to do the simulations presented.