Operation of hydropower plants without storage by optimizing the turbine flow. Variations to the optimization model

• Blanco, Juan Manuel ^[1]
  1. [1] Universidad de La Rioja

     Universidad de La Rioja

     Logroño, España

     
• Localización: Renewable Energy, Biomass & Sustainability, ISSN-e 2683-2658, Vol. 6, Nº. 1, 2024, págs. 17-27
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Operación de centrales hidroeléctricas sin almacenamiento mediante la optimización del caudal de la turbina. Variaciones del modelo de optimización
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• Resumen
  • español

    Las centrales de agua corriente aprovechan los caudales que circulan por el río en el que están implantadas. No cuentan en su diseño con sistemas de almacenamiento que permitan la acumulación de caudales fluviales para su posterior utilización. Sólo disponen de las infraestructuras necesarias para la conducción de caudales y su aprovechamiento. Este tipo de centrales están diseñadas y automatizadas para funcionar entre determinados límites de caudal, trabajando a " carga constante", utilizando los caudales disponibles en cada momento. Los límites de funcionamiento vienen fijados por el "caudal del equipo", para el que está diseñada la central, y el "caudal mínimo técnico", que corresponde al valor mínimo de caudal con el que puede trabajar la central, y que depende de cada tipo de turbina. Este artículo es una continuación de las investigaciones realizadas y parte de cuyos resultados se han presentado en congresos anteriores. En ellos se establecieron los algoritmos de optimización para aprovechar las épocas de bajo nivel de caudal (estación seca) para utilizar los canales de la planta como elemento de almacenamiento para caudales inferiores al mínimo técnico y someter a la planta a ciclos secuenciales de vaciado/llenado de los mismos canales, permitiendo así la recuperación de energía, lo que denominaremos funcionamiento por "caudal óptimo". Este artículo pretende analizar la respuesta del modelo de optimización propuesto ante variaciones tanto en el diseño como en la operación de las centrales en las que es posible su implementación. Se presenta la respuesta de la planta a las variaciones del volumen utilizable en los canales, el tiempo mínimo establecido para el funcionamiento de la planta, así como las características hidrológicas del año de aplicación.

  • English

    Flowing water power plants take advantage of the flows that circulate through the river in which they are implanted. They do not have in their design storage systems that allow the accumulation of river flows for later use. They only have the infrastructures necessary for the conduction of flows and their use. These types of plants are designed and automated to operate between certain flow limits, working with "constant head", using the available flows at any given time. The operating limits are set by the "equipment flow", for which the plant is designed, and the "technical minimum flow", which corresponds to the minimum flow value with which the plant can work, and which depends on each turbine type. This article is a continuation of the research carried out and part of the results of which have been presented in previous congresses. They established the optimization algorithms to take advantage of times of low flow level (dry season) to use the plant's channels as a storage element for flow rates below the technical minimum and to subject the plant to sequential emptying/filling cycles of the same channels, thus allowing energy recovery, which we will call operation by "optimal flow". This article intends to analyze the response of the proposed optimization model to variations in both the design and operation of the power plants in which its implementation is possible. The response of the plant to variations in the usable volume in the channels, the minimum time established for the operation of the plant, as well as the hydrological characteristics of the year of application is presented.