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Introducción a las centrales
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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.
Ing. Xavier Serrano MSc.
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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.
Ing. Xavier Serrano MSc.
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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
Ing. Xavier Serrano MSc.
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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.
Ing. Xavier Serrano MSc.
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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
Ing. Xavier Serrano MSc.
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Centrales de Base, Pico y Reserva
Tipos de Centrales según su uso:
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.
Ing. Xavier Serrano MSc.
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Centrales de Base, Pico y Reserva
Tipos de Centrales según su uso:
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.
Ing. Xavier Serrano MSc.
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Centrales de Base, Pico y Reserva
Tipos de Centrales según su uso:
Centrales de Reserva
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.).
Ing. Xavier Serrano MSc.
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Centrales de Base, Pico y Reserva
Tipos de Centrales según su uso:
Centrales de Reserva
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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Centrales de Base, Pico y Reserva
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Tipos de Centrales según su uso:
Centrales de Reserva
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 Base, Pico y Reserva
Tipos de Centrales según su uso:
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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Centrales de Base, Pico y Reserva
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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
Centrales de Base, Pico y Reserva
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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Centrales de Base, Pico y Reserva
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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Centrales de Base, Pico y Reserva
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Hacer ejemplo
Centrales de Base, Pico y Reserva
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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Centrales de Base, Pico y Reserva
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Centrales de Base, Pico y Reserva
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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
Centrales de Base, Pico y Reserva
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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.
Centrales de Base, Pico y Reserva
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
Ing. Xavier Serrano MSc.
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Contenido
1. Introducción.
2. Análisis de las centrales de Base, Pico y Reserva.
3. Costos anuales de operación, fijos y variables.
4. Tipos de Centrales.
Ing. Xavier Serrano MSc.
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Costos anuales de operación, fijos y variables
Producción de Energía Eléctrica: Generadores
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Costos anuales de operación, fijos y variables
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 anuales de operación, fijos y variables
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.
Ing. Xavier Serrano MSc.
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Costos anuales de operación, fijos y variables
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
Ing. Xavier Serrano MSc.
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Costos anuales de operación, fijos y variables
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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Costos anuales de operación, fijos y variables
Centrales óptimas en función de las horas de funcionamiento al año
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Costos anuales de operación, fijos y variables
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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Costos anuales de operación, fijos y variables
Ing. Xavier Serrano MSc.
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Costos anuales de operación, fijos y variables
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
Ing. Xavier Serrano MSc.
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Costos anuales de operación, fijos y variables
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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:
Resumen Regulaciones ARCONEL
Ing. Xavier Serrano MSc.
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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.
Resumen Regulaciones ARCONEL
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.
Resumen Regulaciones ARCONEL
Ing. Xavier Serrano MSc.
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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.
2. Análisis de las centrales de Base, Pico y Reserva.
3. Costos anuales de operación, fijos y variables.
4. Tipos de Centrales.
Ing. Xavier Serrano MSc.
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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
Ing. Xavier Serrano MSc.
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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.
Ing. Xavier Serrano MSc.
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