Simulación de cuencas hidráulicas mediante Programación Orientada a Objetos

Transcripción

1 Simulación de cuencas hidráulicas mediante Programación Orientada a Objetos Jesús María Latorre, Santiago Cerisola, Andrés Ramos (IIT-UPCo) Alejandro Perea, Rafael Bellido (Iberdrola Generación)

2 Índice Introducción Representación de los datos Método de simulación Resultados Conclusiones Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 2

3 Introducción (I) La gestión de las cuencas hidráulicas es de gran importancia: Fuente de energía con coste reducido. Proporcionan una gran capacidad de regulación. Suponen una manera de almacenar energía eléctrica. Producción hidráulica en España es un 15% ó 20% de la producción energética total. Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 3

4 Introducción (II) Aspectos clave de los modelos de simulación: Tiempo: Estático vs. dinámico. Aleatoriedad: Determinista vs. estocástico. Avance temporal: Continuo vs. discreto. Este modelo de simulación de cuencas hidráulicas es un modelo dinámico, estocástico en aportaciones y discreto. Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 4

5 Introducción (III) Funciones del modelo: Planificación económica de la explotación hidráulica: Previsión anual de la operación. Actualización de la previsión anual: Planificación de la explotación hidráulica hasta el final del año. Operación detallada en el corto plazo: Análisis de la explotación detallada antes avenidas, cambios en los riegos, etc. Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 5

6 Índice Introducción Representación de los datos Método de simulación Resultados Conclusiones Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 6

7 Representación de los datos (I) Se representa la cuenca mediante un grafo de nodos. Cada nodo es un elemento: Las conexiones entre nodos simbolizan las uniones físicas a través del río. Esta organización aconseja el uso de Programación Orientada a Objetos. Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 7

8 Representación de los datos (II) Embalse: Se encarga de la gestión del agua. Tiene asociado: Caudal mínimo de salida. Curvas de volumen que guían su gestión: Curva de garantía. Curva de resguardo. Tabla de gasto. Canal: No hace gestión del agua. Limita el caudal máximo. Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 8

9 Representación de los datos (III) Central: Genera energía eléctrica a partir del caudal. Coeficiente energético que depende del salto. Puede hacer bombeo. Punto de aportación: Introduce agua en el sistema. Usa series de aportaciones históricas o sintéticas. Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 9

10 Representación de los datos (IV) Unión de ríos: Agrupa elementos en la confluencia de ríos. Impone una limitación al caudal conjunto máximo. Gestión determinada en dos fases: 1. Decisión inicial independiente. 2. Reduce ésta siguiendo el orden de prioridad hasta alcanzar el caudal máximo. Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 10

11 Representación de los datos (V) Tipos de gestión de los embalses: Decisión óptima tomada de tabla de gasto. Datos de entrada: Semana del día simulado. Índice hidrológico de la cuenca. Volumen del propio embalse. Volumen del embalse de referencia. Gasto de caudal de entrada. Ajustarse a la curva de garantía. Ajustarse a la curva de resguardo. Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 11

12 Índice Introducción Representación de los datos Método de simulación Resultados Conclusiones Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 12

13 Método de simulación (I) Principal objetivo: Maximizar la producción hidráulica mediante consignas de gestión de los embalses. Otros factores: Evitar los vertidos. Garantizar caudales mínimos. Método dividido en tres pasadas: 1. Decide la gestión inicial. 2. Modifica esa gestión para evitar vertidos y dar caudales mínimos. 3. Calcula las producciones. Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 13

14 Método de simulación (II) Pasada 1 Desde las cabeceras de la cuenca aguas abajo. Decide la gestión de cada elemento individualmente. Recoge información adicional: En los embalses: Vertidos y falta de caudal mínimo. Volumen adicional a gastar y a retener. En todos los elementos: Acumula esos valores para el propio elemento y los situados aguas arriba. Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 14

15 Método de simulación (III) Pasada 2 Desde la desembocadura de la cuenca aguas arriba. Modifica la gestión de la primera pasada. Para evitar vertidos obliga a los embalses a retener agua. Para dar los caudales mínimos aumenta el gasto de los embalses. Reparte las modificaciones proporcionalmente a la capacidad de cada elemento respecto al resto de la cuenca situada aguas arriba. Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 15

16 Método de simulación (IV) Pasada 3 Calcula las producciones de las centrales: Necesita conocer el coeficiente energético. Depende del salto de agua. Reparto de la producción entre punta y valle: Coloca toda la producción posible en horas de punta. Coloca el resto en horas de valle. Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 16

17 Índice Introducción Representación de los datos Método de simulación Resultados Conclusiones Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 17

18 Caso de estudio Cuenca real de Iberdrola con: 9 embalses de tamaño diverso. 8 centrales hidráulicas. 6 puntos de aforo. 27 series históricas de aportaciones anuales. Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 18

19 Resultados (I) Embalse 1 Embalse de gran tamaño 2.5% 20.0% MEDIA 80.0% 97.5% MÁXIMA RESGUARDO GARANTÍA REAL ene 21-ene 10-feb 02-mar 22-mar 11-abr 01-may 21-may 10-jun 30-jun 20-jul 09-ago 29-ago 18-sep 08-oct 28-oct 17-nov 07-dic 27-dic Volúmenes [Hm 3 ] Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 19

20 Resultados (II) Embalse 2 Embalse de pequeño tamaño 2.5% 20.0% MEDIA 80.0% 97.5% MÁXIMA RESGUARDO GARANTÍA REAL ene 21-ene 10-feb 02-mar 22-mar 11-abr 01-may 21-may 10-jun 30-jun 20-jul 09-ago 29-ago 18-sep 08-oct 28-oct 17-nov 07-dic 27-dic Volúmenes [Hm 3 ] Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 20

21 Índice Introducción Representación de los datos Método de simulación Resultados Conclusiones Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 21

22 Conclusiones Se ha propuesto un método general de simulación de cuencas hidráulicas. Se ha usado el enfoque de Programación Orientada a Objetos. Se ha preparado una aplicación informática flexible que implanta ese método. Se ha validado con un caso de estudio para una cuenca real. Simulación de cuencas hidráulicas mediante POO - 22

23 Simulación de cuencas hidráulicas mediante Programación Orientada a Objetos Jesús María Latorre, Santiago Cerisola, Andrés Ramos (IIT-UPCo) Alejandro Perea, Rafael Bellido (Iberdrola Generación)