MODELAMIENTO DEL SISTEMA INTERCONECTADO CENTRAL PARA ESTUDIOS DE PLANIFICACIÓN ELÉCTRICA CONSIDERANDO VALORIZACIÓN HIDROLÓGICA

Abstract

The Operations Department (DO) of the Independent System Operator of the Central Interconnected System, CDEC SIC, in accordance with DS 291/2007 is responsible to \perform generation scheduling for short, medium and long-term operational planning and communicate it to the Dispatch and Control Center". This task is entrusted to the Operations Planning Department (hereinafter DPO). The objective of the present work is to address the problems associated to the short-term planning at the SIC. Computational tools are required to keep the global security of supply and guarantee the most economic operation schedule of the system. These tools are needed to make technical and economic evaluations in a way that ensures con dence and eciency in their results. The constant expansion of the systems requires improvements and continuous updates in data, methods and procedures to accomplish the functions of any Independent Systems Operator like the CDEC SIC. The main goal of this Thesis is to provide a new tool to the DPO, which needs to be simple, practical and provide accurate results to resolve the daily programming problem, and to be computationally ecient. The proposed tool models the Unit Commitment (UC) problem to minimize the total operation cost of the system using a Priority List allocation method. By making use of commercial solvers and current computational power, the program was developed using a Mixed-Integer Linear Programming (MILP) formulation. In addition, the data management in CDEC SIC is based in Excel worksheets, so all the inputs and output information of the model will be performed using Visual Basic for Applications (VBA) programming language. Notwithstanding the foregoing, in future developments this could change to another language. Given the data structure of the UC problem, the code will be programmed through Object-oriented programming methodology provided by Python and, more speci cally, by Pyomo, which is a open source software package that supports a diverse set of optimization capabilities for formulating optimization problems using a Algebraic Modeling Language (AML). Considering a practical approach for this model, mathematical formulation will consider only constraints used in a daily basis to make the generation schedule for the next few hours, some of these will be: multi-nodal load supply, network topology constraints, hydro and thermal generation limits, and operational restrictions. In order to verify the usefulness of this development tool, it is contrasted against real daily programs. It was observed that in problems with a time horizon of one day, the resolution time was less than a minute, which apparently could mean an improvement to the established procedure, at the same time, lower operations costs are reached than the actual heuristic method. All results achieved by the present work would allow the intensive use of this program in the future and a further development in other areas of short-term planning for CDECSIC.En conformidad con lo estipulado en el DS 291/2007, la Direccion de Operacion del CDEC SIC, dentro de muchas funciones, es responsable de: \Efectuar la plani cacion de la operacion de corto, mediano y largo plazo, y comunicarlas oportunamente al respectivo Centro de Despacho y Control", tarea que es encomendada al Departamento de Plani caci on de la Operacion, de ahora en adelante DPO. El objetivo del presente trabajo aborda las problematicas asociadas a la plani cacion de la operacion de corto plazo. Para cumplir con la necesidad de operar el sistema electrico de forma segura y economica, se requieren herramientas que permitan realizar las evaluaciones tecnico-economicas de forma segura y e ciente. La continua expansion de los sistemas electricos requiere tambien de una continua evolucion de metodos y procedimientos para seguir efectuando las funciones que tiene encomendadas un Operador del Sistema Independiente como el CDEC SIC. La principal nalidad de este trabajo es proporcionar una herramienta al DPO, que sea simple, practica, con resultados acertados y computacionalmente e ciente para resolver el problema de programacion diaria. La herramienta propuesta modela el problema de predespacho a traves de asignacion de costos por lista de prioridades. Aprovechando el uso de los solvers comerciales y las caracter sticas computacionales actuales, el desarrollo se realizo a traves de una formulacion matematica basada en programacion entera-mixta. Dado que el manejo de los datos, por parte del CDEC SIC, se basa en Excel, las entradas y salidas de este modelo se realizara en lenguaje de programacion VBA (Visual Basic for Applications), sin perjuicio de que en desarrollos futuros pueda extenderse por comodidad a otro lenguaje. Dada la estructura de datos presente en el problema, la formulacion se realizara a traves de la metodologa orientada a objetos presente en Python y, mas espec camente, a traves de Pyomo, el cual es un paquete de codigo abierto que es capaz de modelar problemas de optimizacion utilizando un Lenguaje de Modelado Algebraico (AML, en ingles). Considerando un enfoque practico para resolver la programacion diaria, la formulacion matematica del modelo considera restricciones que se utilizan normalmente para determinar el programa de generaci on de las horas siguientes. A grandes rasgos estas seran: el abastecimiento de un sistema multinodal, la topologa de la red, la generacion de centrales termicas e hidraulicas y las limitaciones operativas propias del SIC. Con el n de validar la herramienta desarrollada, esta se contrasto respecto de programaciones diarias reales, en donde se observo que para problemas con horizonte de un da el tiempo de resolucion es menor a los tres minutos. Al parecer representara una mejora al procedimiento dado que la obtencion de la solucion es mas rapida y robusta que la obtenida con la heurstica actual. Los resultados logrados por este trabajo permitiran el uso intensivo de este programa y un posible desarrollo en otros ambitos de la plani cacion.