Resumen. Distribución De carga entre unidades dentro de una central generadora

Capitulo 13, Sistema de Potencia Gainger
Introducción
 Operación Económica de sistemas de potencia.

Es muy importante para recuperar y obtener beneficios del capital que se invierte. La máxima eficiencia minimiza el costo del kilowatt-hora a los consumidores y también el costo que representa a la compañía el suministro de este kilowatt-hora ante el alza constante de precios de combustible, mano de obra, materia prima y mantenimiento.

La operación económica involucra la generación de potencia y el suministro, se puede subdividir en dos partes: una, llamada despacho económico, que trata con el coste mínimo de producción de potencia y otra, la del suministro con pérdidas mínimas de la potencia generada a las cargas.
El despacho económico hace hincapié en la coordinación de los costos de producción en todas las plantas generadores que operan en el sistema, el problema de las perdidas mínimas puede tener muchas variantes dependiendo de cómo se controla el flujo potencia en el sistema, estos problemas se pueden resolver por medio del programa de flujo de potencia optimo (FPO).
Se necesita un control coordinado de las salidas de potencia de las plantas por que la carga total del sistema de potencia varia a lo largo del día. De esta forma se asegura el balance generación-carga de manera que la frecuencia del sistema permanezca, tan próxima como sea posible al valor nominal de operación (50 o 60 Hz).

13.1 Distribución de carga entre unidades dentro de una central generadora.
Para determinar la distribución económica de la carga entre las diferentes unidades generadoras, se deben expresar los costos operacionales variables de la unidad en términos de la salida de combustible, y el costo del combustible nuclear puede también expresarse como una función de salida. El análisis económico del costo de combustible se basa en el entendido de que otros costos pueden incluir en la expresión para el costo de combustible.

Las ordenadas de la gráfica se convierten a dólares por hora al multiplicar la entrada de combustible por el costo del combustible dado en dólares por millón Btu. La pendiente se puede expresar en millones de Btu por hora divididos entre la salida en megawatis, o bien como la relación entre la entrada de combustible  en Btu y la salida de energía en kilowatts-hora. Esta relación se llama proporción de calor reciproco es la eficiencia de combustible.

Para la figura es una eficiencia máxima de salida aproximadamente 280MW, la cual requiere una entrada de 2.4x10^9 Btu/h. La proporción de calor es de 10 000 Btu/kWh, y como 1kWh= 3412 Btu, la eficiencia de combustible es de aproximadamente, 34%. Por comparación, se tiene que cuando la salida de la unidad es de 100MW, la proporción de calor es de 11 000 btu/kWh y la eficiencia de combustible es de 31%

Se considerará el costo incremental de combustible, el cual se debe determina por las pendientes de las curvas de entrada-salida de las dos unidades. Si se expresan la ordenada de las curvas entrada-salida en dólares por hora y

fi= entrada a la unidad i, dólares por hora($/h)
Pgi = salida de la unidad i, megawatts(MW)

el costo incremental de combustible de la unidad en dólares por megawaltt hora es de df/dPgi, mientras que el costo promedio de combustible en las mismas unidades es f/Pgi.

Y la unidad tiene un costo incremental de combustible dado por landa sub i, y defino por

Donde ai, bi y ci son constantes. El costo incremental de combustible aproximado, a cualquier salida especial, es el costo adicional en dólares por hora para incrementar la salida en 1MW.
Una gráfica típica de costo incremental de combustible en función de la salida de potencia se muestra en la figura.

Esta figura se obtuvo al medir la pendiente de la curva de la figura 13.1 para varias salidas y al aplicar un costo de combustible de $1.30 por millón de Btu. Sin embargo, el costo del combustible en términos de Btu no es muy predecible. Por lo general el trabajo analítico se aproxima a la curva mediante una o dos líneas rectas. La línea punteada de la figura es una buena representación de la curva.
La ecuación lineal es

Así que cuando la salida de pontencia es de 300MW, el costo incremental determinado por la aproximación lineal es de $12.68/;Wh. Este valor de landa sub i es el costo adicional aproximado por hora, al incrementar la salida Pgi en 1MW, y el ahorro en costo por hora de reducir la salida de Pgi en 1MW, EL costo incremental real a 300MW es de $12.50/MWh, pero esta salida de potencia esta cerca del punto de la desviación máxima entre el valor real y la aproximación lineal del costo incremental.

El criterio que se debe seguir para que exista una distribución económica de la carga entre unidades de una planta es que las unidades deben operar al mismo costo incremental del combustible.
Un programa de despacho económico para asignar cargas a cada unidad en un plante se puede preparar al
1. Suponer varios valores de la salida total de la planta,
2. Calcular el costo incremental de combustible landa correspondiente de la planta y
3. Sustituir el valor de landa por landa i en la ecuación para el costo incremental de combustible de cada unidad para calcular su salida.

Para una planta con dos unidades operando bajo distribución económica de cara, la landa de la planta es igual a la landa de cada unidad y así

Al resolver Pg1 y Pg2 se obtiene