Contratos Bilaterales.docx

UNIVERSIDAD DE COLIMA

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Mercados de energía Contratos físicos bilaterales Alumnos José Luis Ríos Hernández Leonardo Ramírez Silva Oscar Daniel Araiza Morett Jesús Reyna González

Profesor: Dr. Luis Alberto Contreras Aguilar

Coquimatlán, Colima. 1 de marzo de 2019

INTRODUCCIÓN. La descentralización de los sistemas eléctricos de potencia ha propiciado un cambio profundo en los marcos de referencia del mismo, así como en los criterios de operación y planificación tradicionales. El principal cometido de estas acciones está en función de poder generar un mercado eléctrico más competitivo por parte de las compañías generadoras. En teoría el diseño de los nuevos mercados buscan una mejor coordinación para la optimización y uso eficiente del sistema en general. En la práctica se han implementado como formas básicas de organización el modelo mercado spot y los sistemas en base a contratos bilaterales. La figura 1 muestra el esquema del modelo spot. El contrato bilateral físico se negocia normalmente con semanas o meses de antelación con el comprador de energía e incluye las siguientes especificaciones básicas: tiempo de comienzo y hora tiempo de finalización; cantidad de energía total de demanda (carga) a lo largo de la duración del contrato, precio constante durante todo el periodo de tiempo que dura el contrato.

OPERDAOR DEL SISTEMA

Demanda

Fig. 1. Modelo de Mercado Spot.

Objetivo: Se deberá obtener las trayectorias de los flujos y los flujos para cada contrato bilateral, indicando cuales se pueden cumplir y cuáles no por cada trayectoria. Además se debe verificar si todos los contratos pueden cumplir en el mercado eléctrico.

Desarrollo: Se tiene una red eléctrica de 6 nodos en la cual se desea realizar múltiples contratos bilaterales. Dichos contratos deben cumplir con las restricciones de seguridad de las líneas de trasmisión para evitar comprometer el estado de operación del sistema. El diagrama mostrado en la figura 2, representa la red de 6 nodos en estudio, de 230 KV, y donde los conductores son 954 MCM. G1 y G2 tienen una capacidad de generación de 650 MW,

a su vez G3 tiene una

capacidad de 300 MW. Los parámetros eléctricos de las líneas se muestran en la tabla 1.

1

v

3

2

4

5

6

v

v

v

Fig.2. Red eléctrica en estudio.

Las cargas para llevar acabo los contratos se muestran en la tabla 2. Cabe mencionar que para reducir la complejidad del cálculo se supone que los conductores tienen una resistencia cero, de tal manera que podemos despreciar las pérdidas por calentamiento por efecto Joule. No. Línea 1 2 3 4 5 6 7 8

Nodo (k)

Nodo (m)

1 1 1 2 2 3 3 5

4 4 5 4 6 5 6 6

Impedancia de la línea Capacidad de la línea. R(pu) XL(pu) 0.01 300 MW 0.01 300 MW 0.018 350 MW 0.014 450 MW 0.014 450 MW 0.015 400 MW 0.013 450 MW 0.006 500 MW

Tabla 1. Parámetros de las líneas de transmisión.

Cargas Ln L1 L2 L3 L4 L5

Energía a contratar 150 MW 300 MW 600 MW 200 MW 300 MW

Tabla 2. Contratos bilaterales a realizar.

El análisis de los contratos se realizó haciendo uso de un divisor de flujos. La ecuación (1) describe lo anterior. Donde F(m) es el flujo a calcular,

Xk

es la

reactancia opuesta en la bifuración a donde se desea obtener el flujo de energía en la línea;

P

es la potencia a pactar por el contrato entre el generador y

cliente.

(1)

Para el primer contrato se supone que L1 pacta con G1, por una capacidad de 150 MW. Para ser posible esto se realiza una reducción de la red de la figura 2. Dando como resultado el circuito de la figura 3.

Fig.3. Circuito G1-L1 Redución del circuito G1-L1 zeq1=

0.01 j∗0.01 j =0.005 j 0.01 j+ 0.01 j

= 0.015 j+0.013 j=0.028 j

Zeq2

Zeq3

=

0.028 j∗0.006 j =0.0049 j 0.028 j+ 0.006 j

ZB=0.018j+0.0049j+0.014j+0.014j=0.0509j FA=

0.0509 j ( 150 MW ) =136.5831 MW 0.0509 j+ 0.005 j

FB=

0.005 j ( 150 MW ) =13.4168 MW 0.0509 j+ 0.005 j

FA’ = FA” =

0.01 j ( 136.5831 MW )=68.2915 MW 0.01 j+ 0.01 j

FB’=

0.028 j ( 13.4168 MW ) =11.0491 MW 0.028 j+ 0.006 j

FB” =

0.006 j ( 13.4168 MW ) =2.3676 MW 0.028 j+ 0.006 j

Fig.4. Circuito G1-L2 zeq1=

0.01 j∗0.01 j =0.005 j 0.01 j+ 0.01 j

= 0.015 j+0.013 j=0.028 j

Zeq2

Zeq3

=

0.028 j∗0.006 j =0.0049 j 0.028 j+ 0.006 j

ZB=0.018j+0.0049j+0.014j+0.014j=0.0509j FA=

0.0509 j ( 300 MW ) =273.1663 MW 0.0509 j+ 0.005 j

FB=

0.005 j ( 300 MW ) =26.8336 MW 0.0509 j+ 0.005 j

FA’ = FA” =

0.01 j ( 273.1663 MW )=136.58315 MW 0.01 j+ 0.01 j

FB’=

0.028 j ( 26.8336 MW ) =22.0982 MW 0.028 j+ 0.006 j

FB” =

0.006 j ( 26.8336 MW ) =4.7353 MW 0.028 j+ 0.006 j

Fig.5. Circuito G1-L4

z eq 1=

0.01 j∗0.01 j =0.005 j 0.01 j+ 0.01 j

z eq 2=0.015 j+0.013 j=0.028 j z eq 3=

0.028 j∗0.006 j =0.0049 j 0.028 j+0.006 j

ZA=0.005j+0.0049j+0.014j+0.014j=0.0379j F A= F B=

0.018 j ( 200 MW ) =64.4007 MW 0.018 j+ 0.0379 j

0.0379 j (200 MW )=135.5992 MW 0.0379 j+0.018 j

F C=F D=

0.01 j ( 64.4007 MW )=32.2003 MW 0.01 j+0.01 j

F E=

0.006 j ( 64.4007 MW ) =11.3648 MW 0.028 j+ 0.006 j

F F=

0.028 j ( 64.4007 MW ) = 53.0358 MW 0.028 j+0.006 j

Fig.6. Circuito G2-L3

Z eq 1=

0.01 j∗0.01 j =0.005 j 0.01 j+ 0.01 j

Z eq 2=0.015 j+0.013 j=0.028 j

Z eq 3=

0.028 j∗0.006 j =0.0049 j 0.028 j+0.006 j

ZB=0.014j+0.005j+0.018j+0.0049j=0.0419j

Z eq 2

0.0419 j ( 600 MW )=449.7316 MW 0.0419 j +0.014 j

F B=Z B

0.014 j ( 600 MW )=150.2683 MW 0.0419 j+ 0.014 j

F A=F A ' F B= '

0.01 j ( 150.2683 MW )=75.1341 MW 0.01 j+0.01 j

0.028 j ( 150.2683 MW ) =123.75 MW 0.028 j+0.006 j

FB=

0.006 j ( 150.2683 MW ) =26.51 MW 0.028 j+0.006 j

Fig.7. Circuito G3-L5

Z eq 1=

0.01 j∗0.01 j =0.005 j 0.01 j+ 0.01 j

Z eq 2=0.015 j+0.013 j=0.028 j

Z eq 3=

0.028 j∗0.006 j =0.0049 j 0.028 j+0.006 j Z eq 3

ZB=0.014j+0.005j+0.018j+0.0049j=0.0419j

FA=

0.0419 j ( 600 MW )=449.7316 MW 0.0419 j+0.014 j

Z B=

0.014 j ( 600 MW )=150.2683 MW 0.0419 j+0.014 j

F B=F B' =

F B=

0.01 j ( 150.2683 MW )=75.1341 MW 0.01 j+0.01 j

0.028 j ( 150.2683 MW ) =123.75 MW 0.028 j+0.006 j

F B' =

0.006 j ( 150.2683 MW ) =26.51 MW 0.028 j+0.006 j

Conclusiones: Los contratos bilaterales fueron el comienzo de los mercados eléctricos actuales, dicho modelo de venta de energía tenía cierta desventaja ocasionada por las posibles restricciones y cláusulas del contrato en caso de que existiese un congestionamiento. Casa contario a los mercados centralizados, ya que estos buscan una homogenización de precios, mediante una administración más efectiva de la red.