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Centrales Eléctricas. Ejercicios Tema Nº 2

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EJERCICIOS DE CURVAS DE CARGA

EJERCICIO Nº 1 La curva de carga diaria de una determinada zona corresponde a la siguiente figura:

Se pide calcular, sabiendo que la potencia conectada es 10 a, los siguientes parám etros de la curva de carga: 1.1) 1.2) 1.3)

Energía consumida. Potencia media. Factor de carga.

60a KW.h 2,5a KW 0,625

Si consideram os que la curvas de carga coincide con la curva de producción, y disponem os para ello de una central térmica (CT) cuya potencia nominal es de 5 a, se pide calcular lo siguiente: 1.4) 1.5) 1.6) 1.7)

Factor de reserva. Factor de instalación. Factor de utilización. Horas de utilización anual.

1,25 0,5 0,5 4.380 h/año

Si la central en cuestión trabajase al 80 % de la potencia nominal durante el período entero, se pide calcular la energía excedente. ¿Y si la central f uncionase al 60 % de su potencia nominal, que solución propondría?.

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EJERCICIO Nº 2 La curva de carga, correspondiente a un centro de consumo, responde a la siguiente f igura:

La cobertura de dicha demanda se realiza m ediante una central hidroeléctrica que tiene dos grupos de las siguientes características: S

G1:

Tipo convencional, con una potencia nominal de 12/11 de la potencia media demandada por el sistema.

S

G2:

De bombeo, de f orm a que cuando turbina, su potencia nom inal es de 2/3 de la potencia del G1.

Si el G1 f unciona a plena carga durante todo el día, determ inar: 2.1) 2.2)

Energía excedentaria producida por el mismo. Régimen de f uncionamiento cuando turbina el G2 en estas condiciones.

42a KW.h

Si el rendim iento del G2 f uese del 90 %, ¿podría perm anecer f uera de servicio el G1, entre las 21 y 24 horas, f uncionando el resto del día a plena carga?. No EJERCICIO Nº 3 La figura adjunta representa la curva de demanda de potencia, para un día determ inado en una ciudad. Dicha dem anda es cubierta por cuatro centrales hidroeléctricas (a, b, c, d), las cuales trabajan ajustándose a la demanda prevista.

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Determ inar, para las citadas circunstancias: 2.400; 1.800; 2314; 375 (MW.h)

3.1)

Energía producida por cada central en las 24 horas.

3.2)

Se desea sustituir la central d por una de bombeo que almacene agua utilizando la energía excedentaria que podría producir la central c. Si el rendimiento de la instalación de bombeo es del 80 %, se desea saber si tal sustitución es posible. Si

3.3)

Si los precios del KW .h producido son de 0,018 i /KW .h para horas valle y 0,036 i/KW .h para las horas punta de la curva de dem anda, se desea averiguar el ahorro diario que supondría la puesta en explotación de la instalación de bom beo. 1.152 i/día

3.4)

Tiem po que debería trabajar la central c a plena carga, a partir de las 10 horas, para suministrar energía suficiente al bombeo. 11,45 h.

EJERCICIO Nº 4 La siguiente figura representa la curva de demanda diaria de energía eléctrica de una determinada zona. Dicha curva se pretende cubrir mediante una central térmica y dos hidráulicas (una de ellas de bombeo) cuyas características nom inales son las siguientes: CEN T RAL TÉRM ICA: S S S

Potencia nominal: Período de funcionamiento: Régimen de f uncionamiento:

250 MW e. 24 h/día. Plena carga.

CEN TRAL H IDROELÉCTRICA - 1 (con vencional): S S S

Potencia nominal: Período de funcionamiento: Régimen de carga :

100 MW e. a partir de las 6 horas. variable.

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CEN TRAL H IDROELÉCTRICA - 2 (bombeo): S S S

Potencia nominal: Período de funcionamiento: Régimen de carga:

150 MW e. a partir de la s 6 horas. variable.

Se pide determinar: 7.200 MW.h; 300 MW; 0,6

4.1)

Energía consumida, potencia media y factor de carga.

4.2)

Energía producida por la central térmica que se destina a bom beo.

4.3)

Si el rendim iento de la central hidroeléctrica que se destina a bombeo es del 80 %, ¿hasta que hora habrá de f uncionar la central hidroeléctrica convencional a plena carga?. 21 h.

1.200 MW.h

EJERCICIO Nº 5 Entre dos sistem as eléctricos de potencia (SEP), cuyas curvas monótonas de carga, correspondientes a un cierto período de tiempo, se intercam bian energía eléctrica con el fin de que ambos cubran adecuadamente su demanda. Ambos SEP cuentan con un sistem a productor sim ilar, compuesto por tres centrales A, B y C, de potencias nom inales 2a, 2a y a (KW ), y que deben f uncionar a plena carga o f uera de servicio. Dichas centrales pueden f uncionar de f orma convencional o com o bom beo. De acuerdo con lo anterior, se pide: 5.1)

Program a de funcionam iento de las centrales en ambos SEP, si no existe intercam bio, para cubrir adecuadam ente las demandas. 5.2)

Excedentes de energía en cada SEP

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en la situación anterior.

5.3)

En que períodos de tiempo la energía del SEP-1 sería suficiente, prescindiendo de las pérdidas de transporte y rendimiento del bombeo, para modificar a la baja el programa de funcionamiento del las centrales del SEP-2.

EJERCICIO Nº 6 Las curvas de cargas diarias, para una determinada región son las siguientes:

Se pide con los datos anteriores: 6.1)

Curva monótona de carga anual en el año 1.999.

6.2)

Energía anual consumida.

6.3)

Potencia media en el período considerado.

6.4)

Factor de carga de la instalación.

6.5)

Si la potencia conectada es de 3000 MW , calcule el f actor de sim ultaneidad.

13.140.000 MW.h/año 1500 MW 0,6 0,83

Si los grupos que se disponen, para cubrir la curva de carga, son los siguientes: N : T1: T2: H1: H2: H3:

Grupo Grupo G rupo Grupo Grupo Grupo

nuclear de 1000 MW e de potencia nom inal. Funciona a plena carga. térmico de 500 MW e de potencia nominal. Funciona a cero o plena carga. térm ico de 500 MW e de potencia nom inal. Funciona de 30-100 % de Pn hidráulico de 200 MW e de potencia nom inal. Funciona de 0-100 %. hidráulico de bombeo de 500 MW e de potencia nominal. Funciona de 0-100 %. hidráulico de bombeo de 500 MW e de potencia nominal. Funciona de 0-100 %.

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6.6)

Secuenciamiento mensual de grupos.

6.7)

Cobertura de la curva anual de carga, si no consideram os las pérdidas y que no existen paradas por mantenimiento.

6.8)

Factor de reserva.

6.9)

Factor de instalación.

6.10)

Factor de utilización del sistema.

6.11)

Horas de utilización de cada grupo.

1,28 1 0,583 N :8.760; T1: 2.190; T2: 6.570; H 2( T): 1.638 ( h); H 3( T): 2.742 ( h)

EJERCICIO Nº 7 Una determ inada zona tiene una curva de carga anual que responde a la gráf ica que se m uestra a continuación. Si para dicha zona sólo disponem os de un grupo térmico cuya potencia bruta es de 495 MW , con un f actor de auxiliares de 1.1, y que su regulación varía desde el 0 % 100 % de su potencia nom inal en escalones de 75 MW e/h, se desea calcular lo siguiente:

7.4)

7.1)

Energía consumida por la zona.6.450 M W .h

7.2)

Potencia media.

268,75 MW

7.3)

Factor de carga.

0,5972

Curva de producción que satisf aga la dem anda y excedente de energía producida por la central.

EJERCICIO Nº 8 Tras varios años de estudio del consumo de energía eléctrica en verano, en Málaga capital, se puede sim ular con las siguientes curvas: S S S

De 0 h. a 8 h: 20 + 10 . t (MW ) De 8 h. a 20 h: 100 + 50 . /sen ( B /6 .t -4/3 .B)/ (MW ) De 20 h. a 24 h.: 500 - 20 . t (MW )

Se pide calcular: 96 MW; 2.302 MW.h

8.1)

Potencia m edia y energía diaria consumida.

8.2)

Si disponemos de una central térmica con una potencia nom inal de 100 MW , se pide calcular cual sería las características y régim en de funcionam iento de una central de bombeo para satisfacer la demanda, supuesto que la central térm ica sólo f uncionase a plena carga.

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EJERCICIO Nº 9 Tras varios años de estudio de una determinada zona se han podido m odelizar, con los datos medidos, las siguientes curvas de carga cuatrim estrales:

Si los grupos con los que cuenta la zona de estudio son los siguientes: N UCLEAR (N): Potencia nominal 1000 MW e. Funciona a plena carga. TÉRM ICO 1 (T1): Potencia nom inal 500 MW E. Funciona a cero o plena carga. TÉRM ICO 2 (T2): Potencia nom inal 500 MW e. Funciona entre 30 - 100 %. TÉRM ICO 3 (T3): Potencia nom inal 500 MW e. Funciona a cero o plena carga. H IDRÁULICO BOM BEO (H B): Potencia nominal 500 MW e. Funciona entre 0 - 100 % . Con los datos of recidos, se pide calcular: 9.1) 9.2) 9.3)

Curva monótona de producción, si desestimam os las pérdidas de transporte. Programa de f uncionam iento anual y diario de las centrales enum eradas, sin consideram os que no existe excedente de energía diarío Si debido a una ola de f río se produce un aum ento puntual entre las 18- 24 h. de 150 MW e, en el últim o cuatrim estre durante una semana, ¿podría responder el sistema?. ¿Cóm o quedaría modif icada la programación anual del punto anterior?. Si

EJERCICIO Nº 10 Una determinada provincia, tiene la curva de carga diaria que se muestra en la f igura y que se puede considerar constante para todo el año (365 días). Las centrales disponibles, para la cobertura de dicha curva de carga, con la que cuenta la Com pañía Sum inistradora, son las siguiente: N uclear (N): 1000 MW e, funcionando a plena carga todo el día. Térmica (T1): 200 MW e, pudiéndose regular entre el 50 - 100 %, en escalones de 100 MW /h. S Térmica (T2): 200 MW e, pudiéndose regular entre el el 0 - 100% , de f orm a prácticam ente instantánea. S Central de bombeo (H B): 200 M W e, pudiéndose regular entre 0 - 100 % , de f orma prácticam ente instantánea. S S

Con dichos datos, se desea conocer lo siguiente: 10.1) 10.2) 10.3) 10.4)

Curva monótona de carga. Curva monótona de producción. Secuenciamiento diario de los grupos. Balance energético diario....