Evaluación y uso de costos de oportunidad de un mercado hidrotérmico de energía de corto plazo

Abstract

RESUMEN: En los mercados hidrotérmicos de energía es necesario el uso eficiente del agua para generar energía en las centrales hidroeléctricas y así obtener el mayor beneficio de generar energía con este recurso, ya que esta energía depende de la capacidad de almacenamiento de sus embalses y de las condiciones hidrológicas [1] [2] [7]. En este trabajo, se realiza la simulación de la operación de un mercado de energía de corto plazo hidrotérmico, mediante la programación lineal entera mixta y comparando tres modelos de optimización diferentes, los cuales difieren en la representación de las centrales hidroeléctricas. Esta simulación se realiza en dos etapas para cada modelo de optimización: la primera mediante una coordinación hidrotérmica a 168 horas (una semana), la cual permite calcular el costo de oportunidad a 168 horas y las cotas de los embalses de las centrales hidroeléctricas para el día de operación y cada día de la semana, además se obtienen los estados de los generadores térmicos al final del periodo del día de operación, lo cual ayuda a que no se tomen decisiones económicamente ineficientes en el encendido y apagado de estos generadores en el mercado de día en adelanto, la segunda etapa mediante la simulación del mercado de energía de día en adelanto, esta etapa da como resultado los precios marginales locales para cada nodo del sistema, los flujos de potencia de cada línea del sistema, la asignación y el despacho económico de las unidades de generación para el día de operación. Para la simulación del mercado de energía eléctrica de corto plazo en este trabajo, se desarrollaron 3 programas computacionales, uno para cada modelo de optimización, en el lenguaje de programación R haciendo uso de la paquetería LpSolve desarrollada por Michel Berkelaar [84] de uso libre incluida en este lenguaje de programación que permite resolver problemas de optimización mediante la programación lineal entera mixta. Este trabajo se ilustra mediante un sistema de 5 nodos con 6 líneas, 4 generadores térmicos y 2 centrales hidroeléctricas, este sistema permite observar el comportamiento de un mercado de energía de corto plazo hidrotérmico.

ABSTRACT: In the hydrothermal energy markets it is necessary to use wáter efficiently to generate energy trough hydroelectric plants and thus obtain the greatest benefit from generating energy with this resource, since this energu depends on the storage capacity of its reservoirs and the conditions hydrological. In this work a short-term hydrothermal electricity market is simulated, using mixed integer linear programming and with three different optimization models, which differ in the modeling of hydroelectric plants. This simulation is performed in two stages for each optimization model: the first by means of hydrothermal coordination at 168 hours (one week), which allows to calculate the opportunity cost at 168 hours and the levels of the reservoirs of the hydroelectric plants for the day of operation and every day of the week, also get the unit commitment of thermal generator at the end of the day of operation, which helps that economically inefficient decisions are not taken on the power on and off of these generators on the day-ahead market, the second stage by mean simulating the day-ahead energy market, this stage results in local marginal prices for each node in the system the power flows of each line of the system, the unit commitment and the economic dispatch of the generation units each hour for the day of operation. For the simulation of the short-term electricity energy market in this work, 3 computer programs were developed, one for each optimization model, in the R programming language using the free-use LpSolve solver devolped by Michel Berkelaar [84] included in this programming language that allows you to solve optimization problems using mixed integer linear programming. This work is illustrated by a 5-node system with 6 lines, 4 thermal generators and 2 hydroelectric plants, this system allows observing the behavior of a short-term hydrothermal electricity market.