Simulación del mercado eléctrico según la capacidad de transporte real

Abstract

(Español)

La capacidad de transporte del sistema eléctrico es extremadamente variable en el caso de los conductores aéreos debido a su dependencia de las condiciones climáticas. Hoy en día se suponen ciertas condiciones meteorológicas constantes, dependiendo del lugar y la época del año, para definir el límite térmico de las líneas de forma estática, es decir, el Static Line Rating (SLR). La mayor parte del tiempo el límite térmico real es mayor ya que el estático es calculado con unas condiciones desfavorables. Por lo cual, es interesante utilizar la capacidad dinámica en tiempo real, es decir, Dynamic Line Rating (DLR). DLR es una tecnología diseñada para modificar la capacidad de transporte de corriente de una línea aérea en función de la observación meteorológica y así aprovechar más la capacidad de las líneas en todo momento. Por ello, el objetivo de este proyecto es analizar los beneficios que se obtienen al emplear esta tecnología en la operación del sistema eléctrico.

Para empezar, se realiza un análisis del estado del arte. En dicho análisis se ha estudiado la capacidad de transporte de las líneas eléctricas, es decir, la ampacidad, centrándose en la influencia que tienen los parámetros climáticos y comparando la ampacidad estática con la ampacidad dinámica. Además, se ha analizado el funcionamiento de la operación del sistema eléctrico, teniendo en cuenta los distintos mercados y los mecanismos para conseguir siempre el equilibrio entre la producción y la demanda. Como se ha mencionado, el objetivo del proyecto es analizar los beneficios económicos del empleo del DLR, por lo que también se revisan distintos estudios con la misma finalidad. Por último, también se analizan distintos artículos donde se explican las ventajas que se obtienen al aplicar la ampacidad dinámica.

Para analizar los beneficios que se obtienen al emplear DLR en este proyecto se han realizado diferentes simulaciones, utilizando PowerFactory de DIgSILENT y el lenguaje de programación Python. Entre las simulaciones se han utilizado diferentes usos de DLR, tanto en previsiones como en tiempo real, o diferentes niveles de riesgo de exceder la capacidad real de las líneas. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en las simulaciones, se han realizado modificaciones en tiempo real para calcular también sus costes. Dichas modificaciones son muy importantes, debido a que de esta forma se evita exceder la capacidad real de las líneas, o incluso se estudia la oportunidad de modificar la programación definida para inyectar más energía renovable, principalmente eólica, obteniendo beneficios tanto económicos, como medioambientales.

(Euskera)

Sistema elektrikoaren garraio ahalmena oso aldakorra da aireko lineen kasuan, eguraldiaren menpe baitago. Gaur egun baldintza meteorologiko konstante batzuk definitzen dira, lekuaren eta urteko garaiaren arabera, lineen muga termikoa estatikoki definitzeko, hau da, Line Static Rating (SLR) bezala ezagutzen dena erabiltzen da. Baina, gehienetan, benetako muga termikoa handiagoa da, muga estatikoa baldintza meteorologiko desegokiekin kalkulatzen baita. Hori dela eta, interesgarria da denbora errealean gaitasun dinamikoa erabiltzea, hau da, Dynamic Line Rating (DLR) bezala ezagutzen dena. DLR, momentu bakoitzeko faktore meteorologikoak kontuan hartuz, aireko lineen garraio ahalmena aldatzeko diseinatutako teknologia da eta, beraz, teknologia mota hau erabiliz, lineen ahalmena gehiago aprobetxatu daiteke uneoro.

Hasteko, egungo egoeraren azterketa egin da. Analisi honetan, linea elektrikoen garraio-ahalmena, hau da, anpazitatea, aztertu da, batez ere parametro klimatikoen eraginari erreparatuz eta anpazitate estatikoa eta anpazitate dinamikoa alderatuz. Gainera, sistema elektrikoaren operazioa aztertu da, merkatu desberdinak eta produkzioaren eta eskariaren arteko oreka beti lortzeko mekanismoak kontuan hartuta. Esan bezala, proiektuaren helburua DLRa erabiltzeak dakartzan onura ekonomikoak aztertzea da, eta horregatik, helburu bera daukaten ikerketa desberdinak ere berrikusten dira. Azkenik, ampazitate dinamikoa erabiltzeak dakartzan onurak azaltzen diren ikerketa desberdinak aztertu dira baita.

Proiektu honetan DLR erabiliz lortutako onurak aztertzeko, simulazio desberdinak egin dira, DIgSILENT-en PowerFactory eta Python programazio lengoaia erabiliz. Simulazioen artean, DLRren erabilera desberdinak aztertu dira, bai iragarpenetan, bai denbora errealean, edo lineen ahalmen erreala gainditzeko arrisku maila desberdinak. Simulazioetan lortutako emaitzak kontuan hartuta, aldaketak egin dira denbora errealean, haien kostuak ere kalkulatzeko. Denbora errealean egiten diren aldaketak oso garrantzitsuak dira, lineen ahalmen erreala gainditzea saihesten delako. Gainera, definitutako programazioa aldatzeko aukera ere aztertu da, horrela energia berriztagarri gehiago injektatu ahal izateko, batez ere energia eolikoa, onura ekonomikoak eta ingurumen-onurak lortuz.

(English)

The transmission capacity of the electrical system is extremely variable in the case of overhead lines due to its dependence on weather conditions. Nowadays constant meteorological conditions are assumed to define the thermal limit of the lines statically, depending on the location and time of year, the limit is known as the Static Line Rating (SLR). But it is important to consider that most of the time the real thermal limit is higher since the static limit is calculated with unfavorable conditions. Therefore, it is interesting to use the dynamic capacity, known as the Dynamic Line Rating (DLR), in real time. DLR is a technology designed to modify the capacity of an airline based on meteorological observation and thus make better use of the capacity of the lines.

To begin with, an analysis of the state of the art is carried out. In this analysis, the transmission capacity of power lines has been studied, focusing on the influence of climatic parameters and comparing static ampacity with dynamic ampacity. In addition, the operation of the electrical system has been analyzed, taking into account the different markets and the mechanisms to achieve a balance between production and demand. As mentioned, the objective of the project is to analyze the economic benefits of using the DLR, so different studies with the same purpose are also reviewed. Finally, different studies, where the benefits obtained when applying dynamic ampacity are explained, are also considered.

To analyze the benefits obtained by using DLR in this project, different simulations have been carried out, using DIgSILENT's PowerFactory and Python programming language. Among the simulations, different uses of DLR have been analyzed, both in forecasts and in real time, or different levels of risk of exceeding the real capacity of the lines. Taking into account the results obtained in the simulations, modifications have been made in real time to also calculate their costs. These modifications are really important, because due to the modifications exceeding the real capacity of the lines can be avoided, or even the opportunity to modify the defined production to inject more renewable energy is studied, obtaining economic and environmental benefits.