Ficha Tecnica - Posible anteproyecto de grado sobre implementar un algortimo para la obtencion PDF

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Posible anteproyecto de grado sobre implementar un algortimo para la obtencion de las ecuaciones de un sistema de gas basado en un sistema de potencia ...

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Ingeniería Eléctrica Ficha Técnica. Trabajo de Grado

1. Información General Estudiantes Título del trabajo Modalidad Área de investigación Director

Cristian David Sosa Aguirre Daniel Felipe Vasquez Giraldo Creación del programa que sistematiza las ecuaciones que describen un sistema de gas a partir de la analogía con el sistema eléctrico de potencia. Investigación formativa. Sistema de Despacho de gas: Modelamiento por el método de analogía con el sistema eléctrico de potencia. Andrés Marino Álvarez Meza.

2. Planteamiento del Problema Los sistemas de despacho de gas, al igual que los sistemas eléctricos de potencia, presentan cuatro temáticas generales de investigación. Las cuales son: almacenamiento, generación, transporte y modelamiento. En la generación se pueden encontrar temas como: exploración de oleoductos, generación por residuos orgánicos entre otros. En el transporte se pueden encontrar temáticas como reducción de pérdidas en tuberías y en el almacenamiento temas de investigación como, por ejemplo: efecto de la porosidad en tanques de almacenamiento. En la subárea de investigación que este proyecto se enfoca es en el modelamiento. Los modelos que se pueden encontrar son: modelo por igualación de presiones, modelamiento por entropías y el modelo por analogía con el sistema eléctrico de potencia, siendo este último el nicho de investigación. Dentro del nicho de investigación, lo que se desea desarrollar en el proyecto de grado, es la sistematización de las ecuaciones que describen un sistema de despacho de gas, a través de un algoritmo computacional. Esto permitiría un fortalecimiento entre la analogía de los sistemas eléctricos de potencia y los sistemas de despacho de gas, también brindaría una base para futuras investigaciones como, por ejemplo, el desarrollo de un punto óptimo de la operación.

3. Justificación 1. La realización del proyecto podrá desarrollar innovaciones en el campo de los sistemas de despacho de gas, ya que un conocimiento más amplio en esta área permitirá la realización de proyectos que busquen el mejoramiento y fortalecimiento del modelo. 2. El proyecto de grado permitirá abrir posibles investigaciones en la búsqueda de una operación optima del sistema que resulte factible tanto técnicamente como económicamente. 1

Ingeniería Eléctrica Ficha Técnica. Trabajo de Grado 3. Con el desarrollo del proyecto se abre pasos a futuras investigaciones sobre el control en el sistema de despacho de gas permitiendo mejorar la operación del mismo. 4. La realización del proyecto brindará la posibilidad de solucionar el sistema de ecuaciones que describen el sistema de despacho de gas, mediante algoritmos basados en aquellos que se utilizan para resolver el flujo de potencia de los sistemas eléctricos de potencia. Permitiendo un conocimiento permanente sobre la operación del sistema.

4. Objetivos 4.1

Objetivo general

Crear un programa que sistematice las ecuaciones que describen un sistema de gas.

4.2

Objetivos específicos

1. Fortalecer la analogía del flujo de carga del sistema eléctrico de potencia con el flujo de los sistemas de gas. 2. Obtener las ecuaciones que modelan un sistema de despacho de gas. 3. Investigar y obtener información sobre programación en Matlab para el desarrollo e implementación del algoritmo computacional. 4. Obtener equipo de cómputo adecuado que permita la creación del programa.

5. Estado del arte Un modelo se utiliza como herramienta para el diseño de un proceso o para el diseño de su respectivo sistema de control. Existen 3 problemas fundamentales que deben tenerse en cuenta a la hora de obtener modelos de procesos: -

La formulación del modelo La estimación de los parámetros La validación del modelo

Para el trabajo a realizar nos concierne la estimación de los parámetros alusivos al modelo por analogía con el sistema eléctrico de potencia, esta tarea será desarrollada mediante la metodología teórica expuesta en el artículo:

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Ingeniería Eléctrica Ficha Técnica. Trabajo de Grado “MODELAMIENTO TEÓRICO Y MODELAMIENTO EMPÍRICO DE PROCESOS, UNA SÍNTESIS” de Luini Leonardo Hurtado. Ya que se sistematizarán ecuaciones obtenidas mediante leyes físicas y las cuales son normalmente complejas. Este trabajo se hace como medida al aumento de consumo mundial de gas natural, y debido a que los modelos propuestos presentan restricciones que no permiten encontrar el punto óptimo del sistema, Haciendo sistemas de control y optimización no muy eficientes. Como lo expone el artículo web “Security-constrained bi-level economic dispatch model for integrated natural gas and electricity systems considering wind power and power-to-gas process.” De Guoqing li, Rufeng Zhang, Tao Jing …, de este se puede concluir que los sistemas de gas y energía eléctrica están siendo muy demandados y que se comportan de manera similar pero no se ha podido modelar como se debería a los sistemas de gas. El artículo “J.P. DEANEM, Ó CIARÁINB, P.Ó GALLACHÓIR An integrated gas and electricity model of the EU energy system to examine supply interruptions ELSEVIER Applied Energy” de J.P Deane. Plantea que en UE se depende mucho del gas importado, y al tener que transportarlo se presentan interrupciones que se traducen en grandes pérdidas de efectivo, por ello el articulo presenta un modelo matemático que permita tener las herramientas para explorar los impactos que tienen estas interrupciones. Así se concluye que estas interrupciones conllevan a un aumento promedio en los precios de gas hasta del 28%. Aunque este modelo trae deficiencias en no predecir el comportamiento de estos sistemas de forma oportuna. Pero se plantea el hecho de una optimización como necesidad. Como se dijo esa alta interdependencia entre los sistemas de gas natural, trajo consigo estudios e investigaciones para la aplicación de modelos que describan el sistema para tomar medidas de optimización y control, Tal como se hace en el artículo de “DESPACHO ÓPTIMO INTEGRADO DE SISTEMAS DE GAS NATURAL Y ELECTRICIDAD: COMPARACIÓN CON UN DESPACHO DESACOPLADO Y APLICACIÓN AL SISTEMA ARGENTINO” de Diego Ojeda y Osvaldo Año. En este trabajo se propone un modelo de despacho óptimo basándose en el método desacoplado para la solución de las ecuaciones del sistema eléctrico de potencia en una zona urbana de Argentina, y también se hizo una comparación con el sistema no optimizado mostrando grandes avances una vez sea puesto en funcionamiento el sistema óptimo. En conclusión, el sistema de despacho de gas es un sistema en gran demanda, donde una falla o los cambios de operación del sistema pueden producir grandes pérdidas si no son detectados a tiempo. Para eso se necesita entonces un modelo que no solo sirva para optimizar el sistema. Sino también para poder darle un seguimiento por aspectos de seguridad y para poder prever situaciones que faciliten la toma de decisiones.

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Ingeniería Eléctrica Ficha Técnica. Trabajo de Grado 6. Metodología Actividad 1. Estado del arte: En esta actividad se hará especial énfasis en la metodología empleada por los 3 artículos en español y 3 artículos en inglés. Con especial énfasis en el artículo “Despacho Óptimo Integrado De Sistemas De Gas Natural Y Electricidad: Comparación Con Un Despacho Desacoplado Y Aplicación Al Sistema Argentino”. Actividad 2: Se obtendrán las ecuaciones que modelan los sistemas de gas utilizando métodos ya comprobados. Actividad 3. Se creará un algoritmo que permita la sistematización de las ecuaciones usando el programa Matlab - Simulink. Actividad 4: Simulaciones y documentación de los resultados.

7. Cronograma Actividad

Mes 1

Mes 2

Mes 3

Mes 4

Mes 5

semana 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Actividad I: Estado del arte. Actividad II: Obtención de las ecuaciones. Actividad III: Creación del algoritmo en Matlab-Simulink. Actividad IV: Simulaciones y Documentación de resultados.

8. Presupuesto y recursos disponibles Cuadro general del presupuesto y fuentes de financiación. Por ejemplo: Recursos propios

Elemento

UTP/ Colciencias/ Empresa

Materiales de oficina  

Resma de papel Impresiones

$10000 $10000

$0 $0

$0

$0

$50000

$0

Equipos de laboratorio  Computador Material de Investigación



Papers y documentos de consulta 4

Ingeniería Eléctrica Ficha Técnica. Trabajo de Grado Salidas de campo  Transporte

TOTAL

$30000 $100000

$0 $0

9. Bibliografía 1. [1]. LUINI LEONARDO HURTADO. Modelamiento Teórico Y Modelamiento Empírico De Procesos, Una Síntesis. Revista Scientia et Technica Año XII, No 31, agosto de 2006 UTP [Documento en Línea] Disponible: http://revistas.utp.edu.co/index.php/revistaciencia/article/view/6399/3667 2. [2] D. OJEDA ESTEYBAR, R. RUBIO BARROS, O. AÑÓ, A. VARGAS, Despacho Óptimo Integrado De Sistemas De Gas Natural Y Electricidad: Comparación Con Un Despacho Desacoplado Y Aplicación Al Sistema Argentino. XIII ERIAC DÉCIMO TERCER ENCUENTRO REGIONAL IBEROAMERICANO DE CIGRÉ 24 al 28 de mayo de 2009 [Documento en línea] Disponible: https://www.researchgate.net/publication/267964454_DESPACHO_OPTIMO_INTEGRADO _DE_SISTEMAS_DE_GAS_NATURAL_Y_ELECTRICIDAD_COMPARACION_CON_UN_DESPA CHO_DESACOPLADO_Y_APLICACION_AL_SISTEMA_ARGENTINO 3. [3]. SALVADOR GIL, Gas natural en la Argentina: presente y futuro. [Documento en línea] Disponible: https://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/32167617/energia_CH_N2k7.pdf?A WSAccessKeyId=AKIAIWOWYYGZ2Y53UL3A&Expires=1510590548&Signature=hJPn0fp wdB5PzdEnQI%2FOnJuq5tU%3D&response-contentdisposition=inline%3B%20filename%3D2_6_C_I_E_N_C_I_A_H_O_Y_A_AR_RT_TI_IC_ CU.pdf 4. [4]. GUOQING LIA, RUFENG ZHANGA, TAO JIANGA, HOUHE CHENA, LINQUAN BAIB, XIAOJING LIC, Security-constrained bi-level economic dispatch model for integrated natural gas and electricity systems considering wind power and power-to-gas process. ELSEVIER Applied Energy Volume 194, 15 May 2017, Pages 696-704 Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261916310194

5. [5]. J.P.DEANEM, Ó CIARÁINB, P.Ó GALLACHÓIR An integrated gas and electricity model of the EU energy system to examine supply interruptions ELSEVIER Applied Energy Volume 193, 1 May 2017, Pages 479-490. [Document in line] Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030626191730171X 5

Ingeniería Eléctrica Ficha Técnica. Trabajo de Grado

6. [6]. SCIENTIFIC MAGAZINE IEEE XPLORE, IEE Colloquium on 'Modern Developments in Electronic Control Systems in the Gas Industry' (Digest No.1993/013) [Document in Line] Available: http://ieeexplore.ieee.org/document/280441/

10.

Fecha y firma Pereira, 11 de diciembre de 2017 Cristian David Sosa Aguirre Estudiante I Daniel Felipe Vasquez Giraldo Estudiante 2 Andrés Marino Álvarez Meza Director del trabajo de grado

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