1. Introducción a Las Centrales

INTRODUCCIÓN A LAS CENTRALES DE GENERACION

Ing. Xavier Serrano MSc.

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Xavierserrano.info

Contenido

1. Central de Generación

2. Análisis de las centrales de Base, Pico y Reserva.

3. Costos anuales de operación, fijos y variables.

4. Tipos de Centrales.


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Central de Generación

Generar energía eléctrica significa transformar alguna clasede energía química, mecánica, térmica o luminosa, entreotras, en energía eléctrica. Considerando a la actividad degeneración como un proceso productivo.

Central:

Es una Instalación que ejecuta una transformación energética.

Las centrales poseen un generador. Cada tipo de central utilizauna fuente primaria de energía diferente que la caracteriza.Con el fin de disminuir la vulnerabilidad y dependencia degeneración eléctrica a base de combustibles fósiles.


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Central de Generación

La generación de energía eléctrica debe seguir la curva dedemanda.

Si la potencia demandada varía la potencia suministrada sedebe ajustar.

Por ello existen unidades de regulación (estabilidad delsistema).

P --> f

Q --> V


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Contenido

1. Central de Generación





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Centrales de Base, Pico y Reserva

Tipos de Centrales según su uso:

Centrales de Base o Centrales Principales

Centrales de Carga media

Centrales de Punta

Centrales de Reserva

Centrales de Socorro


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Centrales de Base o Centrales Principales

Suministran energía eléctrica en forma permanente.

La instalación suele estar en marcha durante largosperíodos de tiempo.

No debe sufrir interrupciones en su funcionamiento.

Tienen alta potencia, generalmente centrales nucleares,térmicas e hidráulicas.

Costes fijos relativamente elevados y costes variablesrelativamente bajos.


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Centrales de Punta:

Cubren la demanda de energía eléctrica cuando existenpicos, o sea horas punta.

Trabajan en intervalos cortos de tiempo, su funcionamientoes prácticamente periódico.

Requieren de una rápida respuesta, generalmente suelenser centrales hidráulicas o térmicas.

Sirven de apoyo a las centrales de base. Costes fijos bajos y costes variables altos.


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Reserva económica:

Implica la disponibilidad de instalaciones capaces desustituir, total o parcialmente, a las centrales de base en lassiguientes situaciones: escasez o falta de materias primas(agua, carbón, fuel-oil, etc.).


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Reserva técnica:

Uso de determinadas centrales para reemplazar a lascentrales de producción elevada en el caso de fallas en susmaquinarias. Las centrales a las que se suele recurrir en esoscasos son las hidráulicas o con turbinas de gas debido a larápida capacidad de respuesta.


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Reserva técnica:

El valor de la reserva técnica será determinado por laARCONEL, para cada trimestre, de acuerdo a losrequerimientos técnicos de confiabilidad, calidad yseguridad de operación del sistema eléctrico. CONELEC-003/04



Centrales de Socorro

Tienen el mismo propósito que las centrales anteriores.Pero estas son pequeñas centrales autónomas ytransportables en camiones, trenes o barcos.

Suelen ser accionadas por motores Diesel.


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Según la ARCONEL (Codificación Reglamento de Tarifas):

Periodo Punta: 17H00 a 22H00 de lunes a domingo

Periodo de Demanda Media: 7H00 a 17H00 lunes a viernes

Periodo de Base: Restantes Horas de la Semana

Feriados se consideran igual al Domingo


Gráficos de Carga

Se denomina carga de una central a la potencia que éstabrinda o le es solicitada en un momento determinado. Elconcepto energía producida se refiere a la cantidad depotencia aportada por el sistema durante un determinadonúmero de unidades de tiempo.


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Gráficos de Carga

El gráfico de cargas se obtiene graficando en el eje de lasabscisas intervalos de tiempo, y en el de las ordenadas lassucesivas potencias requeridas a una instalación.

La superficie por debajo de la curva de potencia representa latotalidad de la energía suministrada en el lapso de tiempomarcado.

El valor de potencia media se obtiene dividiendo el total de laenergía suministrada para el tiempo en tuvo lugar esesuministro.


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Hacer ejemplo


Esta clasificación esta en función de los recursos disponiblesen cada país. Por ejemplo en España se consideran:

Base: nuclear y la eólica

Valle: Termoeléctrica de combustibles fósiles

Pico: Hidroeléctrica principalmente (los combustibles fósilesy la hidroeléctrica también pueden usarse como base si esnecesario).


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El factor de capacidad (CF) o factor de planta (FP) esun concepto aplicable a cualquier central eléctrica, y se definecomo el cociente entre la energía anual que genera la central yla que produciría si estuviera trabajando las 8760 horas delaño a su potencia nominal.

Un FC del 100 % querría decir que la central está trabajandoa plena carga las 8760 horas del año. Sin embargo, esto no esposible por necesitar parar la central por razones demantenimiento de los equipos.

Hacer un ejemplo: Villonaco



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Central de carga base: 4000 a 7000 h/año a plena carga, FC: 46 - 80 %.

Central de carga media: 2000 a 4000 h/año a plena carga, FC: 23 - 46 %.

Central de carga punta: 500 a 2000 h/año a plena carga, FC: 6 - 23 %.

Evidentemente, el coste de la electricidad generada por lacentral de carga punta es, a igualdad de tecnología, muchomás elevado que el de la central de carga base.


Trabajo 1: Centrales de Generación Eléctrica en el Ecuador:

Clasificación: Carga Base, Media y Pico Potencia Instalada Factor de Planta / Factor de Capacidad Producción Anual Proyectos Futuros Tecnología Curva de Carga Típica Diaria para el Ecuador y estimación de la

contribución de cada tecnología

Fuentes: Plan Maestro del CONELEC CENACE Ministerio de Electricidad y Energías Renovables


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Contenido

1. Introducción.





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Costos anuales de operación, fijos y variables

Producción de Energía Eléctrica: Generadores


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Parámetros de los generadores

Económicos: Coste y Disponibilidad

Límites de generación: límites técnicos.

• Potencia Mínima (30% en Térmicas)

• Potencia Máxima: diagrama Círculo

Tiempo mínimo de funcionamiento

Tiempo mínimo de parada

Rampa de arranque

Rampa de parada


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Costos Fijos: Su monto permanece igual sin importar el nivelde actividad de la planta, se requieren para mantener lainstalación funcionando.

Los costos de arranque de cada una de las centralesgeneradoras se consideran como fijos.


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Costos Variables: Es el costo necesario para operar y mantener launidad generadora y que cambia en función de la energíaproducida. Según la regulación Conelec 003/03, los componentesdel costo de producción son:

Combustible y su transporte

Lubricantes, productos químicos y otros insumos

Agua potable

Energía eléctrica para servicios auxiliares

Mantenimientos programados preventivos y correctivos (repuestos, mano de obra)

Costos variables de operación y mantenimiento de equipos usados para el control y mitigación del IA


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Coste variable de una tecnología (CVi) viene dado por la pendiente de su curva de coste total.

Coste total de 1 MW de potencia instalada en función del número de horas de funcionamiento al año


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Centrales óptimas en función de las horas de funcionamiento al año


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Si ordenamos la demanda en función de la potencia, cadahora del año de mayor a menor, resulta una curva llamadamonótona de potencia

Para cubrir la demanda de forma óptima se utiliza cadatecnologías en diferentes rangos de horas de funcionamientoen la cual ésta es óptima.


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Para satisfacer la demanda de forma óptima (al mínimocoste) es necesario que en determinados instantes haya másde una tecnología generando electricidad. Optimiza el costede la energía. (Despacho de energía - igualdad de costosmarginales)

Trabajo 2 :

Hacer cuadro resumen de regulaciones de la ARCONELrelacionadas al área de generación (Regulación, Nombre,estado, objetivo)

Resumen de la Regulacion 006/00.- Conversatorio


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Costos según tecnología:

Resumen Regulaciones ARCONEL


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Según la Regualcion Conelec 005/11:

Las centrales de generación antes de operar tienen quedeterminar el procedimiento para la remuneración de laenergía producida por las centrales durante los períodosde prueba y de operación experimental, previstos en losrespectivos contratos de concesión, permiso o licencia losmismos que se detallan a continuación:



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Periodo de pruebas: Corresponde al periodo en que severifica el comportamiento individual y en conjunto detodos los equipos y sistemas con la finalidad de comprobarlos parámetros técnicos y operativos de la unidad o plantade generación.

Periodo de operación experimental: Corresponde alperiodo en el que la unidad o planta de generación estásincronizada con el sistema, con el objeto que el CENACE,verifique el comportamiento de las condiciones técnicas ysupervise las condiciones operativas de la unidad paraminimizar los efectos cuando entrega energía al sistemaeléctrico, y en el que se procede a realizar ajustes, de ser delcaso.


Xavier Serrano G.

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El precio que se reconocerá a los proyectos de generación queusen energías renovables y que se acojan a la Regulaciónpara el incentivo de este tipo de proyectos, será eldeterminado Según la (regulación 003/11).

A partir de esto se definen los costos anuales fijos y variablesde operación de generación.



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Según la (regulación 004/11 -derogada) los precios areconocerse por la energía medida en el punto de entrega,expresados en centavos de dólar por kWh, son aquellosindicados en la siguiente tabla. En la cual no se reconocerá elpago por disponibilidad a la producción de las centrales noconvencionales.

CENTRALES Territorio Continental Territorio Insular de Galápagos

EÓLICAS 9.13 10.04

FOTOVOLTAICAS 40.03 44.03

SOLAR TERMOELÉCTRICA 31.02 34.12

CORRIENTES MARINAS 44.77 49.25

BIOMASA Y BIOGÁS< 5 MW 11.05 12.16

BIOMASA y BIOGÁS > 5 MW 9.60 10.56

GEOTÉRMICAS 13.21 14.53

Resumen Regulaciones Conelec


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El CENACE calculará el despacho económico horario para lo cualconsiderará, entre otros aspectos, los costos variables de lasunidades de generación.

El Generador deberá declarar mensualmente al CENACE losCostos Variables de Producción de las unidades generadoras aser considerados en el mes siguiente para el DespachoEconómico, incluyendo las bases de cálculo de cada uno de loscomponentes.

(Calculo de costos… Regulación Conelec 003/03)

En el caso que el generador no declarare sus Costos Variables deProducción, el CENACE efectuará las siguientes accionescorrectivas:

Resumen Regulaciones Conelec


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La primera vez que el Generador no declare, se tomará elpromedio de los valores declarados en los seis últimosmeses.

Cuando por tres meses consecutivos el Generador nodeclare, el CENACE efectuará la Auditoría Técnicacorrespondiente, para determinar los Costos Variables deProducción. Los costos de la Auditoría serán cubiertos porel Generador propietario.

Contenido

1. Introducción.





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Tipos de Centrales

En función de su fuente primaria de energía:

Hidráulicas o Hidroeléctricas

Térmicas

Nucleares

Mareomotrices

Geotérmicas

Eólicas

Solares o Heliotérmicas

Hidrotérmicas


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Bibliografía

Enciclopedias de Knowlton y de Pender del Mar.

“Tecnología Energética” G. Verdú, J.L. Muñoz-Cobo, J. Sancho, J.Ródenas, R. Sanchís, V. Serradell. SPUVP-97.875

Regulación 004/00 Arranque-Parada – Fijos

Regulación 003/03 Costos Variables de Producción

“Standard Handbook of Powerplant Engineering” T.C. Elliot, K. Chen,R.C. Swanekamp. Ed. McGraw-Hill. 1998.


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Documents

1. Introducción a Las Centrales