1. Diferencias en la Optimización de Generación: Térmica vs. Hidráulica

Respuesta: La optimización de un sistema de generación presenta diferencias fundamentales entre las centrales térmicas y las hidráulicas debido a la naturaleza de sus recursos y procesos:

• Generación Térmica

  En la generación térmica, el reparto de cargas se calcula asumiendo que las unidades seleccionadas pueden atender cualquier demanda de potencia dentro de sus límites permitidos. El despacho económico se puede realizar en intervalos de pocos minutos, asumiendo que la demanda de potencia se mantiene constante durante cada intervalo. La optimización es un proceso estático en el que la variable tiempo no es crucial.

• Generación Hidráulica

  En la generación hidráulica, es necesario considerar la disponibilidad de agua para la generación en cada central durante el intervalo de estudio. El proceso de optimización es dinámico y considera la evolución de la demanda de potencia a lo largo del tiempo, asegurando que la potencia asignada a cada central para satisfacer la demanda total no exceda la cantidad de agua disponible para la generación de energía eléctrica.

2. Impacto de la Regulabilidad en la Generación Eléctrica

Respuesta: La regulabilidad de una central se refiere a su capacidad para ajustar rápidamente su potencia de salida. Cuanto más regulable sea una central, mayor es su capacidad para ajustar rápidamente su potencia de salida. Así, las grandes centrales térmicas o nucleares suelen ser menos regulables, mientras que las pequeñas turbinas de gas, por ejemplo, pueden alcanzar el sincronismo y ajustar su potencia en poco tiempo. Además, es fundamental mantener una generación de reserva, es decir, que la potencia total disponible sea en todo momento superior a la demanda de carga prevista, para evitar interrupciones indeseadas del suministro.

3. Funciones Básicas del Control de un Sistema de Potencia

Respuesta: Cada área de control posee un centro de control de energía centralizado. Sus funciones básicas incluyen la medición de la frecuencia del sistema y los flujos reales de potencia en las líneas de interconexión con áreas vecinas, con el objetivo de implementar los ajustes necesarios para optimizar el sistema.

4. Costo de Generación de Potencia Reactiva

Respuesta: La potencia reactiva que un generador eléctrico entrega a la red se regula principalmente mediante la excitación del generador. Su valor no depende directamente de la potencia mecánica que acciona la unidad generadora, es decir, no está ligada al consumo de combustible. Por lo tanto, la incidencia del costo de la potencia reactiva en el costo operativo de una central eléctrica puede considerarse nula.

5. Definición y Fórmula del Costo Marginal de una Unidad Térmica

Respuesta: El costo marginal de una unidad térmica se define como la variación del costo de combustible por unidad de energía generada. Específicamente, es el límite de la relación entre el incremento en el costo de entrada de combustible (en dólares por hora) y el correspondiente incremento de potencia de salida (en MW), cuando este último tiende a cero.

La fórmula que lo define es:

CM = dC/dP (USD/MWh)

6. Error del Área de Control (ECA) y Control Automático de Generación

Respuesta: El Error del Área de Control (ECA) se registra continuamente en el centro de control de energía para verificar si un área individual está cumpliendo con sus tareas de control. El ECA se calcula a partir de la diferencia entre el intercambio neto real de potencia (P_a) en las líneas de interconexión con otras áreas de control y el intercambio total programado (P_s).

7. El Gobernador de Velocidad de una Unidad Generadora

Respuesta: El gobernador de velocidad es un sistema de control automático que comanda las válvulas de los grupos generadores. Su función es regular el ingreso del elemento de energía primaria (como gas o petróleo) para controlar la velocidad de la unidad y, de esta forma, ajustar la frecuencia a la del sistema de potencia.

8. Precios Regulados, Bienes de Servicio y Rentabilidad del Sector Eléctrico

Respuesta: Los precios de venta de energía eléctrica están fuertemente regulados debido a su gran repercusión en los bienes de consumo. Sin embargo, los gastos y costos asociados a su generación, transporte y consumo no cesan de aumentar. Ante este desafío, ¿cómo logra el sector eléctrico mantener su rentabilidad? La respuesta pasa fundamentalmente por dos aspectos:

• Los ingenieros diseñadores de maquinaria han trabajado con notable éxito en el aumento del rendimiento de calderas, turbinas y generadores, logrando una mejora continua. Esto significa que cada nueva unidad añadida a una central térmica opera con un rendimiento superior al de las unidades antiguas.
• Los ingenieros operativos, al gestionar el sistema bajo una condición de carga dada, deben determinar la contribución óptima de cada central o planta generadora y, dentro de cada una, la de cada unidad, con el fin de minimizar el costo de la energía suministrada. Esto se logra mediante el despacho económico.

9. Supuesto para el Estudio de la Economía de los Combustibles

Respuesta: Se asume que la mayor parte de la energía eléctrica continuará proviniendo de combustibles fósiles durante los próximos años, hasta que un mayor número de centrales hidroeléctricas y otras fuentes de energía renovables adquieran la capacidad necesaria para asumir una parte significativa de la generación. Bajo este supuesto, el estudio de la economía de los combustibles se basa en la premisa de que otros costos, que son función de la potencia de salida, pueden incluirse en la expresión del costo del combustible, independientemente de si la fuente de energía es fósil o nuclear.

10. Condiciones para la Transferencia de Carga con Reducción de Costos

Respuesta: La transferencia de carga entre unidades dentro de una misma planta puede generar una reducción en el costo total de combustible. Este proceso es óptimo hasta que la variación del costo (costo marginal) en ambas unidades sea igual. Una vez alcanzado este punto, las unidades operarán con costos marginales iguales. Si es necesario aumentar la potencia total de la planta, se incrementará la potencia de las unidades manteniendo esta igualdad de costos marginales. Por lo tanto, el criterio fundamental para el reparto económico de la carga entre las unidades de una central es que todas las unidades deben operar con la misma variación del costo de combustible (es decir, el mismo costo marginal). Si se requiere aumentar la potencia de salida de la central, la variación del costo de operación de cada unidad aumentará, pero siempre manteniéndose igual para todas ellas. Este principio es aplicable a centrales con dos o más unidades.

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