Casación - Departamento de Ingeniería Eléctrica

INGENIERÍA ENERGÉTICA
PROGRAMACIÓN
DE LA GENERACIÓN
DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Programación de la generación
MERCADO DIARIO
Es el mercado en el que tienen lugar las
transacciones de compra y venta de energía
para el día siguiente.
Organización:
• Sobre la base de un sistema de ofertas de venta y
adquisición
• Período de programación: una hora
• Horizonte de programación: el día siguiente
(24 horas)
• Cierre de recepción de ofertas:
10:00 del día D
• Resultados para el día D+1:
11:00 del día D
Ingeniería Energética
2
1
Programación de la generación
Ofertas de venta:
Ofertas simples:
• Curva de oferta creciente.
Ofertas complejas:
•
•
•
•
condición de indivisibilidad
ingresos mínimos
gradiente de carga
parada programada.
Ofertas de compra:
Ofertas sin precio: curva de demanda rígida
Ofertas con precio: curva de demanda
decreciente incorpora condiciones complejas
Ingeniería Energética
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Programación de la generación
Condiciones complejas:
Indivisibilidad: uno de los tramos ofertados de
energía puede ser indivisible, es decir, si resulta casado
ha de ser aceptado totalmente.
Ingresos mínimos: se expresa por una cantidad fija
y otra variable. Recuperación de costes de arranque.
Parada programada: las unidades no casadas por
incumplir la condición de ingresos mínimos pueden
parar.
Gradiente de carga: incremento máximo de la
producción al alza o a la baja entre dos períodos
consecutivos. Puede incluirse la condición de variación
de carga al arranque y parada del grupo.
Ingeniería Energética
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2
Programación de la generación
Si las ofertas fueran simples:
Para formar la curva agregada de venta, el
OM ordena las parejas cantidad-precio desde
las más baratas a las más caras. Para la curva
de compra, el orden es el inverso.
El algoritmo de la casación simple persigue la
maximización de la suma del excedente del
consumidor y del productor, es decir, la
maximización del beneficio social neto (BSN).
El algoritmo del OM incorpora reglas de
reparto para cuando exista empate en el
precio de distintas ofertas.
Ofertas complejas: procedimiento iterativo
Ingeniería Energética
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Programación de la generación
c€/kWh
Ofertas de producción
Precio
Marginal
Horario
Punto de corte de las curvas
de producción y adquisición
Ofertas de adquisición
Energía casada
en la hora
Ingeniería Energética
MWh
6
3
Programación de la generación
c€/kWh
Ofertas de producción
Punto de corte de las curvas
de producción y adquisición
Precio
Marginal
Horario
Ofertas de adquisición
Energía casada
en la hora
MWh
Ingeniería Energética
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Programación de la generación
Ejemplo de casación del mercado eléctrico
En la tabla se muestran las ofertas de venta y de
compra presentadas.
En la figura se ilustran las curvas agregadas de
venta y de compra.
El precio marginal del sistema resultante es de 2
y la cantidad total comercializada es 7 unidades.
VENTA
COMPRA
p
q
p
q
0
2
1
2
1.5
1
6
3
1
2
1.5
1
2
3
3
2
2
4
2.5
2
2
5
7
6
5
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
4
Programación de la generación
MERCADO INTRADIARIO
Es un mercado de ajustes (voluntario)
Puede operar todo agente autorizado a operar
en el mercado de producción de energía
eléctrica
Los distribuidores, consumidores cualificados
y comercializadores deberán haber participado
en la sesión correspondiente del mercado
diario.
Los agentes podrán presentar tanto ofertas de
venta de energía como de adquisición de la
misma, para una unidad de producción o de
adquisición.
Ingeniería Energética
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Programación de la generación
Gestión de desvíos
Ámbito de aplicación:
Agentes del mercado que hayan participado en el
mercado diario o en los mercados intradiarios y el
OS.
Objetivo:
Corrección de los desvíos entre generación y
consumo en el período comprendido entre dos
sesiones consecutivas de mercados intradiarios
Asignación por mecanismos de mercados
• Ofertas complejas : costes arranque, gradiente de
carga, Emax/Emin por hora u oferta.
• Objetivo: minimización del coste de resolución del
desvío a precio de oferta
Ingeniería Energética
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5
Programación de la generación
Gestión de desvíos
• Restricciones: además de las contenidas en las
ofertas:
• Ofertas del mismo sentido que el desvío
• Cumplimiento de las limitaciones de seguridad
• Suma de asignaciones igual a requerimiento (en cada
hora)
Valoración al precio marginal de la asignación
• Mayor de los precios de las unidades asignadas
(desvíos a subir).
• Menor de los precios de recompra ofertados por las
unidades asignadas (desvíos a bajar).
Imputación a todos los agentes que se
desvían (de forma proporcional a su desvío)
Ingeniería Energética
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INGENIERÍA ENERGÉTICA
PROGRAMACIÓN
DE LA GENERACIÓN
DE ENERGÍA ELÉCTRICA:
algoritmos de mercado
6
Algoritmos de mercado
Subasta monoperiodo
Las horas se consideran
individualmente.
No se analizan las
restricciones intertemporales.
Maximización del BSN.
Si los productores no
ofertan a su coste
marginal no se
maximiza el BSN.
Función objetivo
max imizar
∑∑ p
j∈Λ b∈BD
⋅ D j ,b − ∑ ∑ pi•,b ⋅ Pi ,b
∗
j ,b
i∈G b∈BG
sujeta a:
∑∑D
j∈Λ b∈BD
= ∑ ∑ Pi ,b
j ,b
i∈G b∈BG
0 ≤ Pi,b ≤ P
∀i ∈
min
ui ⋅ Pi ≤ Pi ≤ ui ⋅ Pi max
Pi = ui ⋅ Pi min + ∑ Pi ,b
max
i,b
∀( b > 1 ) ∈
∀i ∈ G
∀i ∈ G
G,
B
b∈BG
b >1
0 ≤ Dj,b ≤ Dmax
j,b
∀j ∈ Λ, ∀b ∈ BD
Algoritmo del Operador del Mercado
Ingeniería Energética
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Algoritmos de mercado
Subasta multiperiodo
Las
horas se consideran
conjuntamente.
Se analizan las
restricciones intertemporales (restricción
de rampa, ingresos
mínimos,...)
Maximización del BSN.
Si los productores no
ofertan a su coste
marginal no se
maximiza el BSN.
Función objetivo
max imizar
∑∑ ∑ p
t∈T j∈Λ b∈BD
⋅ Dt , j ,b − ∑∑ ∑ pt•,i ,b ⋅ Pt ,i ,b
∗
t , j ,b
t∈T i∈G b∈BG
sujeta a:
∑∑D
j∈Λ b∈BD
= ∑ ∑ Pt ,i ,b
t , j ,b
∀t
i∈G b∈BG
0 ≤ Pt ,i ,b ≤ Pt max
∀t ∈ T , ∀i
,i,b
ut ,i ⋅ Pi min ≤ Pt ,i ≤ ut ,i ⋅ Pi max ∀t
Pt ,i = ui ⋅ Pi min + ∑ Pt ,i,b
∀t
b∈BG
b >1
−DRi ≤ Pt ,i − Pt −1,i ≤ URi
0 ≤ Dt,j,b ≤ D
max
t, j,b
∈ G,
∈ T,
∈ T,
∀t ∈
T,
∀( b > 1 ) ∈
∀i ∈ G
∀i ∈ G
∀i
B
∈ G
∀t ∈ T, ∀j ∈ Λ, ∀b ∈ BD
Algoritmo del Operador del Mercado
Ingeniería Energética
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7
Algoritmo del Productor
Algoritmos de mercado
Productor precioaceptante
Productor
con varios
generadores, pero sin
posibilidad de alterar los
precios de mercado.
Maximiza sus beneficios
al maximizar ingresos
de cada generador.
Depende de la
predicción de precios.
max imizarPt ,i
∑λ ⋅ P − ∑C (P )
t∈T
t
t ,i
t∈T
ut,i ⋅ Pi min ≤ Pt,i ≤ ut,i ⋅ Pi max ∀t
t
t ,i
∈T
Productor fijador de
precio
Productor
con varios
generadores y con
capacidad de alterar los
precios de mercado.
Todos los generadores
del productor actuarán
de forma coordinada.
Depende de la
predicción de precios.
max imizarPt ,i ,Qt


∑ λ ( Q ) ⋅ Q − ∑ C ( P ) 
t
t∈T
t
t
ut,i ⋅ Pi min ≤ Pt ,i ≤ ut,i ⋅ Pi max ∀t
i∈G
t ,i
t ,i
∈ T, ∀i ∈ G
Qt = ∑Pt,i
i∈G
Ingeniería Energética
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Algoritmos de mercado
Comercializador
max imizarPGt ,PBt
∑ λCt ⋅ Dt − Ct ( Pt ,i ) − λt PBt 
t∈T
ut,i ⋅ Pi min ≤ Pt,i ≤ ut,i ⋅ Pi max ∀t ∈ T
Ingeniería Energética
Consumidor
max imizarPGt ,PBt
∑ U ( D ) − C ( P ) − λ ⋅ P
t∈T
t
t
t
t ,i
t
Bt

ut,i ⋅ Pi min ≤ Pt,i ≤ ut,i ⋅ Pi max ∀t ∈ T
sujeto a
Pt ,i + PBt = Dt ∀t
Pt,i + PBt = Dt
∀t
∈T
∈T
16
8
Algoritmos de mercado
Problema subasta multi-periodo:
GENERADORES
OFERTAS
Energía [MWh]
•
i
p [€/MW]
GEN1
GEN2
10
1
6 6.2 6.3
5
GEN1
GEN2
GEN3
Pmax [MW]
29
20
20
Pmax [MW]
5
5
10
UR [MW/h]
10
5
20
DR [MW/h]
10
5
20
P0 [MW]
25
10
10
GEN3
5 12 12
4
5
Características
5
10
5
5
6.5 6.6 7
COMERCIALIZADORA
OFERTAS
PERIODO1
PERIODO2
Energía [MWh]
20 10 5 10
40 15 5 10
10
10
•
i
p [€/MW]
8
7
3
8
7
3
Ingeniería Energética
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Algoritmos de mercado
Problema subasta multi-periodo:
PRODUCCIÓN ACEPTADA (MW)
Hora
Bloque
SOLUCIÓN
1
1
2
2
3
Total
GEN1
5 12 12
GEN2
6
0
GEN3
0
0
Total
-
-
29
1
2
3
Total
5 12 12
29
6
10 1
0
11
0
0
10 5
5
20
-
35
-
60
0
-
-
DEMANDA ACEPTADA (MW)
Ingeniería Energética
BLOQUE
1
2
3
TOTAL
HORA 1
20
10
5
35
HORA 2
40
15
5
60
18
9