Modelo de optimización para las plantas térmicas de generación de ciclo combinado en el despacho económico

Abstract

Este trabajo presenta un modelo de optimización que utiliza técnicas avanzadas de modelamiento matemático para representar dentro del problema del despacho económico de energía, las plantas térmicas de ciclo combinado para garantizar una programación con el menor costo de operación. El modelo incorpora las principales características de este tipo de plantas que influyen en la programación de la generación, dentro de las cuales se destacan las que representan el comportamiento no lineal asociado a cambios de generación entre un período y otro (rampas), las restricciones temporales que controlan el tiempo en línea y fuera de línea de las máquinas, y las restricciones necesarias para la prestación del servicio de regulación secundaria de frecuencia AGC. El modelo de optimización presentado garantiza una programación óptima de la planta minimizando el número de unidades en línea y el número de arranques programados, lo que representa el mayor reto para la optimización debido a las múltiples combinaciones de unidades de gas y de vapor que se pueden presentar para cumplir con el programa de generación. Por último se presentan ejemplos numéricos donde se acopla el modelo de optimización del despacho colombiano con el modelo propuesto para las plantas de ciclo combinado, y se corroboran los resultados con los datos entregados por los programas actuales. / Abstract: This master thesis presents an optimization model that uses mathematical modeling techniques to involve combined cycle thermal plants in the economic dispatch problem, ensuring a program with the lowest operating cost. The model incorporates the main characteristics of this kind of plants that affect the scheduling of the generation, among which are those to represent the nonlinear behavior associated with changes between periods (dynamic ramp rate constraints), the temporary restrictions to control the units on and off line time, and the restrictions required for the provision of secondary frequency regulation AGC. The optimization model ensures the optimal scheduling of the plant by minimizing the number of units on line and the number of start ups programmed, which represents the greatest challenge for the optimization because of the many units combination that can be obtained to meet the optimal generation program. Finally numerical examples are presented which fits the Colombian economic dispatch with the model proposed for combined cycle plants, the feasibility of the results are corroborated with the data provided by existing programs.