Control de demanda eléctrica aplicando algoritmos genéticos

Control of electric demand applying genetic algorithms

El problema del control de la demanda y el consumo de energía en empresas productivas y de servicios constituye una importante oportunidad para la reducción de los gastos asociados al uso de la energía eléctrica. 

En el presente trabajo se obtiene un modelo de compensación basado en la técnica de algoritmos genéticos que permite complementar el procedimiento manual de control de demanda, usualmente denominado acomodo de cargas, de forma tal que se obtenga mínimo consumo de energía en el horario pico, con mínima demanda máxima y mínima discontinuidad del gráfico de carga. 

El procedimiento resultante fue implementado utilizando las herramientas de programación del MATLAB versión 7.8 (R2010a) de la Global Optimization Toolbox. 

La efectividad del método se demuestra por medio de su aplicación a un caso de estudio real en el área de servicios a la producción de la Empresa Cervecería Tínima de Camagüey, Cuba.

INTRODUCCIÓN

La reducción de los costos asociados con el consumo de energía eléctrica y con las inversiones capitales en los equipos eléctricos utilizados en las instalaciones industriales y de servicios, resulta imprescindible en la situación actual de la economía de cualquier país. Esta necesidad se ve potenciada por el impacto medioambiental de las tecnologías energéticas.

Varias son las medidas de mayor oportunidad para el ahorro en sistemas eléctricos de empresas industriales o de servicios. Una de las más atractivas es el control de la demanda máxima y del consumo de energía eléctrica [1].

El control de la demanda máxima y del consumo de energía eléctrica, ya sea por métodos manuales (muchas veces sin realizar inversiones iniciales importantes) o automatizados, permite reducir los costos asociados al consumo por medio de: lograr un menor gasto energético en los horarios donde el valor de la energía es mayor, la reducción de las pérdidas por transformación, la reducción del pago por demanda máxima si la tarifa considera este aspecto, así como la mejora de la operatividad del sistema en general. Un control efectivo posibilita además, determinar políticas óptimas de inversión en el sistema eléctrico, de forma de garantizar mayor seguridad y calidad del suministro [2].

En Cuba, el sector residencial representa aproximadamente el 50% del consumo de energía a nivel de país. Es por esto que los horarios de mayor demanda se registran entre las 17:00 y las 21:00 horas y el sistema de tarifas eléctricas establece para sus principales clientes, mayores costos de la energía consumida en este período, considerado como horario pico [3-4].

El acomodo de cargas eléctricas constituye un procedimiento manual de control de demanda que se puede modelar mediante un problema de optimización con espacio de búsqueda discreto, donde las cargas no determinantes en el proceso productivo o de servicio son programadas para su funcionamiento en el tiempo, buscando reducir la demanda en horario pico, así como lograr un gráfico de cargas de potencia activa horaria con la menor discontinuidad.