ABSTRACT The permanent magnet wind turbine is the fundamental element inside small wind turbines with power ratings of less than 3MW. The operation of the internal components of wind turbines is little known by electrical engineers. This work aims to show the dynamic behavior of Permanent Magnet Synchronous Generators types with 3-stage converters. The equations that describe the dynamic behavior of each of the stages that make up the wind turbine are presented, starting with the 3-blade wind turbine, which is one of the most efficient at present, and ending with the passive filter necessary for its synchronization with the power system. Using the obtained dynamic equations, simulations of each stage are made separately and the operation of each of the parts and of the whole are demonstrated.

RESUMEN El aerogenerador de imán permanente es el elemento fundamental en el interior de las turbinas eólicas de pequeñas potencias, menores 3MW. El funcionamiento de los componentes internos de los aerogeneradores no es de usual manejo por los ingenieros eléctricos. Este trabajo tiene como objetivo mostrar el comportamiento dinámico de los aerogeneradores con generadores sincrónicos de imán permanente y convertidores de 3 etapas. Se presentan las ecuaciones que describen el comportamiento dinámico de cada una de las etapas que conforman el aerogenerador, comenzando por la turbina eólica de 3 paletas, que es una de las más eficientes en la actualidad, y terminando en el filtro pasivo necesario para su sincronización con el sistema de potencia. Utilizando las ecuaciones dinámicas obtenidas se hacen simulaciones de cada etapa por separado y se demuestran el funcionamiento de cada una de las partes y del conjunto.

Abstract: Currently, Ecuadorian electrical system operation is experiencing several technical challenges, such as: 1) neighboring electrical systems integration in the Andean Electrical Interconnection System (SINEA) and 2) primary energy sources diversification. Under these new operating conditions, dynamic safety may be compromised by frequency stability issues. Based on frequency regulation, the objective is to use control mechanisms and available generation reserves to respond suitably to the electrical system's demands. Within this context, it becomes imperative to devise methodologies that ensures fast and accurate responses of power-frequency control equipment, such as speed regulators employed for Primary Frequency Regulation in generators. Given this foundation, an approach is presented relying on heuristic optimization methodologies, for the development of a tool that helps to compute the parametric identification and adjustment of speed controllers. Using measurements obtained from the proposed methodology, the developed tool was able to effectively perform the identification and validation of the speed regulation system of the CCS power plant as well as to propose new parameters that improve the response of the identified system.

Resumen: En la actualidad, la operación del sistema eléctrico ecuatoriano experimenta varios desafíos técnicos, tales como: 1) la integración de sistemas eléctricos vecinos en el Sistema de Interconexión Eléctrica Andina (SINEA) y 2) la diversificación de las fuentes primarias de energía. Bajo estas nuevas condiciones operativas, la seguridad dinámica puede ser afectada por problemas de estabilidad de frecuencia. Con base en la regulación de frecuencia se busca, a través de mecanismos de control y reservas de generación disponible, responder en forma adecuada a las exigencias del sistema eléctrico. Bajo este contexto, es necesario el desarrollo de metodologías que permitan la respuesta rápida y precisa de los equipos de control potencia - frecuencia, tales como los reguladores de velocidad, los cuales actúan de forma local en los generadores para realizar la Regulación Primaria de Frecuencia. Con estos antecedentes, se propone una metodología, basada en métodos heurísticos de optimización, para el desarrollo de una herramienta que permita realizar la identificación paramétrica y ajuste de los reguladores de velocidad. Con las mediciones obtenidas en base a la metodología propuesta, la herramienta desarrollada logró de manera efectiva realizar la identificación y validación del sistema de regulación de velocidad de la central CCS así como proponer nuevos parámetros que mejoran la respuesta del sistema identificado.

ABSTRACT The failure of an electrical machine is an inevitable process due to the thermal, mechanical, electrical and environmental stresses to which they are exposed throughout their useful life, however, with an adequate maintenance strategy, it is possible to avoid unforeseen failures and ensure that the machine fulfills its design functions, minimizing the risks of breakdown. The aim of this study is to evaluate a new variable of diagnostic state (VED) of the eccentricity of electric generator set in-service. As a result of the theoretical research carried out, it is determined that the fundamental component of the current through the neutral of the generator constitutes a variable that provides information on the degree of eccentricity of the asset, which can optimize the maintenance management process due to its easy handling and its high content of information on the condition of the rotating machine.

RESUMEN El fallo en una máquina eléctrica constituye un proceso inevitable debido a las solicitaciones térmicas, mecánicas, eléctricas y ambientales a las cuales se ven expuestas a lo largo de su vida útil, sin embargo, con una adecuada estrategia de mantenimiento, es posible evitar fallas imprevistas y lograr que la máquina cumpla sus funciones de diseños, minimizando los riesgos de avería. El presente trabajo pretende evaluar una nueva variable de estado de diagnóstico (VED) de la excentricidad de los generadores eléctricos en los grupos electrógenos en servicio. Como resultado de la investigación teórica realizada, se determina que la componente fundamental de la corriente por el neutro del generador constituye una variable que brinda información del grado de excentricidad del activo, lo cual puede optimizar el proceso de gestión del mantenimiento por su fácil manejo y su alto contenido de información sobre la condición de la máquina rotatoria.

Abstract Objetive: The objective of this paper is to propose a methodology for the optimal location and sizing of D-STATCOMs within a distribution electrical system, with the aim to reduce the annualized operating costs related to the annual power energy losses and the investment costs associated with the installation of the D-STATCOM. Context: This paper presents a hybrid methodology based on a master-slave strategy and the genetic and particle swarm optimization algorithms for solving the problem of optimal location and sizing of Distribution Static Compensators (DSTATCOMs), for reactive compensation in electrical distribution systems. Methodology: In this paper was used a mathematical formulation that represents the effect of the location and sizing of D-STATCOMs in electrical distribution systems; by proposing a master-slave methodology combining the genetic algorithm and the particle swarm optimization algorithms as a solution method. Furthermore, with the aim to validate the effectiveness and robustness of the proposed methodology in this work, three comparison methods, two test systems, and multiple technical considerations were used to represent the electrical distribution systems in a distributed energy resource environment. Results: The results obtained show that the proposed methodology is the most effective solution method for solving the problem, by achieving the greatest reduction in relation to the investment and operating costs. This methodology will allow the grid operators to identify the location and size of the D-STATCOMs within the electrical energy distribution system, with the lowest investment and operating costs in relation to other works reported in specialized literature. Conclusions: The obtained results demonstrate that GA/PSO achieved the best performance, with the DCVSA comparison method in second place, and the GAMS solvers in third place. It is important to notice that it was not possible to evaluate the GAMS solvers on the 69 bus test system, because this solver failed the mathematical formulation that represented this electrical system. Based on previous results, it can be concluded that the GA/PSO is the most suitable optimization method used for solving the problem of optimal integration of D-STATCOMs in Distribution electrical systems for the grid.

Resumen Objetivo: El objetivo de este trabajo es proponer una metodología para la ubicación y dimensionamiento óptimo de DSTATCOM dentro de un sistema eléctrico de distribución, con el objetivo de reducir los costos operativos anualizados relacionados con las pérdidas anuales de energía eléctrica y los costos de inversión asociados con la instalación. del DSTATCOM. Contexto: Este documento presenta una metodología híbrida basada en una estrategia maestro-esclavo entre los algoritmos genético y el de optimización de cúmulos de partículas para resolver el problema de localización y dimensionamiento de compensadores estáticos distribuidos (D-STATCOMs) para compensación reactiva en la red eléctrica de distribución. Metodología: En este manuscrito fue empleado una formulación matemática que representa el efecto de la localización y dimensionamiento de compensadores D-STATCOMs en la red eléctrica de distribución; para lo cual se propone una estrategia maestro-esclavo entre los algoritmos genético y el de optimización de cúmulos de partículas como método de solución. Adicionalmente, con el objetivo principal de evaluar la efectividad y robustez del algoritmo fueron utilizados tres métodos de comparación, dos sistemas de prueba y múltiples consideraciones técnicas que representan las redes eléctricas de distribución de energía bajo un ambiente de recursos energéticos distribuidos. Resultados: Los resultados obtenidos demostraron que la metodología de solución propuesta es la más efectiva de todos los métodos de solución empleados para resolver el problema aquí discutido. Logrando obtener la mayor reducción en los costos operativos del sistema con reducidos costos de inversión. Esta metodología permitirá a los operadores de red identificar la localización y dimensionamiento de los generadores dentro del sistema eléctrico de distribución de energía, con los menores costos de inversión en relación a otros trabajos reportados en la literatura especializada. Conclusiones: Los resultados obtenidos demostraron que el GA/PSO alcanzó los mejores resultados, con el método DCVSA en el segundo lugar y los optimizadores de GAMS en tercero. Es importante notar que, en el sistema de 69 nodos no fue posible evaluar los optimizadores de GAMS, debido que estos fallan al solucionar el problema. Basado en los resultados anteriores, fue posible concluir que el GA/PSO es el método de optimización más adecuado para resolver el problema de localización y dimensionamiento de D-STATCOMs en redes eléctricas de distribución.

Resumen: Este documento presenta una metodología para el diseño de un Esquema de Alivio de Carga (EAC) para sistemas eléctricos que sirve a facilidades de extracción de petrolero. El campo petrolero, a lo largo de su operación, ha experimentado problemas en su sistema de generación eléctrica, lo cual ha ocasionado colapsos totales por baja frecuencia. El sistema eléctrico del campo es modelado en software de simulación ETAP, incluyendo la dinámica de los generadores y sus sistemas de control (reguladores automáticos de voltaje y reguladores de velocidad) considerando valores típicos y validando los modelos en base a mediciones obtenidas del sistema SCADA. A través de simulaciones en el dominio del tiempo, se obtiene la evolución de la frecuencia ante la perdida de generación para varios escenarios operativos; estos escenarios son clasificados en base a la tasa de cambio de la frecuencia (ROCOF). Se genera una lista de prioridad cargas para su desconexión. Finalmente, se proponen un EAC adaptativo y EAC de frecuencia fija y ROCOF, cuyo desempeño es comparado a través de simulaciones dinámicas.

Abstract: This document presents a methodology for the design of an Automatic Load Shedding scheme (ALS) for electrical systems that serve oil extraction facilities. The oil field, throughout its operation life, has experienced problems in its electrical generation system, which has caused its total collapse due to low frequency. The electrical system is modeled in ETAP simulation software, including the dynamics of the generators and their control systems (automatic voltage regulators and speed regulators) considering typical parameters, the models are validated through measurements obtained from the SCADA system. Through time domain simulations, the evolution of the frequency in the face of generation loss is obtained for various operating scenarios; these scenarios are classified based on the rate of change of frequency (ROCOF). A list of load priorities for disconnection is generated. Finally, an adaptive EAC and EAC based on fixed frequency and ROCOF are proposed, whose performance is compared through dynamic simulations.

Resumen En este trabajo se presenta un método eficiente para integrar los costos operativos de la capacidad de la generación eólica, que incluya la red eléctrica linealizada, obteniendo una curva hipotética horaria capaz de representar el comportamiento de los generadores eólicos para su integración al modelo de planificación de expansión de la capacidad de generación. Finalmente, se integrará el modelo de la red eléctrica y la curva hipotética horaria al modelo de planificación de la expansión de la capacidad de generación y se estudiará su impacto técnico económico de considerar diversos agrupamientos para el modelado del aerogenerador. La metodología implementada mostró resultados eficientes al incorporar curvas hipotéticas horarias de la velocidad del viento al modelo de expansión de la capacidad de la generación, sin la necesidad de considerar la distribución de probabilidad de la velocidad del viento, logrando reducir los tiempos de simulación en un 99 % respecto a considerar todo el periodo de operación anual, esto permite ahorrar recursos computacionales y analizar el comportamiento de la generación eólica y su implicación económica en un sistema eléctrico.

Abstract In this work, an efficient method to integrate the operating costs of the wind generation capacity, which includes the linearized electrical network is presented, the methodology consist in obtain a hypothetical hourly curve capable of representing the behavior of wind generators for their integration into the planning model of expansion of generation capacity. The implemented methodology showed efficient results by incorporating hypothetical hourly wind speed curves to the generation capacity expansion model, without the need to consider the probability distribution of wind speed, obtaining reduction in simulation times around 99 % with respect all overall expected year time, saving computational resources, and analyzing the behavior of wind generation and its economic implication in an electrical system. Finally, the model of the electrical network and the hypothetical hourly curve will be integrated into the planning model for the expansion of generation capacity and its technical-economic impact of considering various groupings for the modeling of the wind turbine is presented.

Resumen: La generación de electricidad a partir de fuentes renovables y la integración de las redes eléctricas inteligentes son tendencias en la actualidad de los sistemas eléctricos de potencia. Sin embargo, estos están intensificando la falta de inercia durante la operación de los sistemas modernos. Esto ha conllevado a la aparición de nuevas técnicas que buscan emular la inercia de los sistemas digitalmente, y así resolver esta limitación operativa. Una de estas técnicas es la denominada como conversores sincrónicos (CS) que busca replicar la operación de un generador sincrónico (GS) utilizando conversores CC/CA. De hecho, un SV permite que los sistemas eléctricos de potencia controlen las plantas de energía renovable conectadas a la red y evita la pérdida de estabilidad de voltaje y frecuencia durante su operación. Esta investigación presenta una variación del modelo original del SV, la misma que es capaz de auto sincronizarse con la red antes de su conexión, y además rastrear la frecuencia de la red después de esto. De igual manera, el circuito de potencia del SV ha sido modificado para incluir una planta fotovoltaica (FV) y un controlador de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) como fuentes de voltaje en CC. Esto junto con el cálculo de los parámetros del SV para una frecuencia de 60 Hz brinda novedad a esta investigación. Finalmente, las simulaciones en MATLAB confirman una operación confiable del SV propuesto ante variaciones de potencia activa (P) y reactiva (Q) en una red de prueba.

Abstract: Power generation from renewable resources and smart grid integration are trending topics in power systems nowadays. Nevertheless, they are strengthening the lack of inertia at the operation stage of the modern power systems. This fact has endorsed the emergence of new digital inertia emulation techniques in order to tackle this operative constraint. One of these techniques is the so-called synchronverter (SV) technology, which tries to mimic the operation of a synchronous generator (SG) using DC/AC inverters. Indeed, a SV lets power systems to control grid-connected renewable energy power plants and avoid losing voltage and frequency stability. This paper introduces a variation of the original model of a SV, which is able to synchronize itself with the electrical grid before the connection and track the frequency of the grid after it. Likewise, its power circuit is modified to include a photovoltaic (PV) system and a Maximum Power Point Tracker (MPPT) as DC voltage sources. It and the calculation of the SV parameters at 60-Hz frequency provide a grade of novelty to this research. Finally, the simulation results in MATLAB verify a reliable operation of the proposed SV under variations of active (P) and Reactive (Q) powers over a test grid.

Resumen Contexto: Con la llegada del paradigma de las redes inteligentes, los operadores de redes de distribución eléctrica (RDE) están haciendo esfuerzos para modernizar sus redes a través de la implementación óptima de generadores distribuidos (GDs) y otros dispositivos como condensadores (CAs) y reguladores de tensión (VRs). La ubicación óptima de estos dispositivos es una tarea desafiante que involucra variables de decisión discretas y enteras. Método: Este artículo presenta una metodología para la colocación óptima de CAs, VRs y GDs en RDEs. La característica distintiva del modelo propuesto es el hecho de que se puede utilizar para optimizar la ubicación de todos estos elementos a la vez, en pares o por separado. La implementación óptima de estos elementos se formula como un problema de programación no lineal de enteros mixta (PNLEM), y se resuelve mediante un algoritmo genético especializado (AGE). Resultados: La metodología propuesta se probó en el sistema de prueba IEEE de 69 barras. Los resultados se compararon con trabajos previos de la literatura especializada, mostrando la efectividad y robustez del modelo. Conclusiones: Se encontró que la ubicación adecuada de CAs, VRs y GDs resulta en una reducción importante de pérdidas de energía. También se encontró que el modelo propuesto es más rápido que otras técnicas propuestas en la literatura especializada.

Abstract Context: With the advent of the smart grid paradigm, electrical distribution network (EDN) operators are making efforts to modernize their power grids through the optimal implementation of distributed generators (DGs) and other devices such as capacitors (CAs) and voltage regulators (VRs). The optimal allocation of such devices is a challenging task involving discrete and integer decision variables. Method: This paper presents an approach for the optimal placement of CAs, VRs and DGs in EDNs. The distinctive feature of the proposed model is the fact that it can be used to optimize the allocation of all of these elements together, in pairs, or separately. The optimal implementation of these elements is formulated as a mixed integer nonlinear programming (MINLP) problem, and it is solved by means of a specialized genetic algorithm (SGA). Results: The proposed methodology was tested on the IEEE 69-bus test system. The results were compared with previous works from the specialized literature, showing the effectiveness and robustness of the model. Conclusions: It was found that the appropriate allocation of CAs, VRs, and DGs results in a significant power loss reduction. It was also found that the proposed model is faster than other techniques proposed in the specialized literature.

ABSTRACT The work aimed to analyze the causes of the deviation of the fuel consumption index of the Hyundai 1.7 MW generators. The methods used were expert consultation, the hypothetical deductive method for the preparation of the Ishikawa diagram as well as the statistical method of principal component analysis for determining the influence of the percentage of sludge production against fuel consumption on consumption. The main result is the demonstration of the contribution of the sludge production percentage against fuel fuel consumption, the variability of the deviation of the consumption index, the influence of the environmental conditions and the efficiency of the radiator, as well as the pressure of fuel in engine power. With the control of the sludge production, the fuel pressure and the efficiency of the radiators, the fuel consumption rate can be reduced.

RESUMEN El trabajo tuvo como objetivo analizar las causas de la desviación del índice de consumo de combustible de los generadores Hyundai 1,7 MW. Los métodos utilizados fueron consulta de expertos, el método hipotético deductivo para la confección del diagrama de Ishikawa así como el método estadístico de análisis de componentes principales para la determinación de la influencia del porciento de producción de lodo contra consumo de fuel en el consumo. El principal resultado es la demostración de la contribución del porciento de producción de lodo contra consumo de combustible fuel, la variabilidad de la desviación del índice de consumo, la influencia de las condiciones ambientales y de la eficiencia del radiador, así como de la presión de combustible en la potencia del motor. Con el control de la producción de lodo, la presión de combustible y la eficiencia de los radiadores se pueden disminuir el índice de consumo de combustible.

Abstract: The generation of electrical energy from renewable energies, especially wind, is taking greater participation in the energy market worldwide. Due to the high wind dynamics, there are variations in the system's frequency and voltage, making it challenging to integrate these generators into the electrical system. Several works propose different control strategies implemented in electronic power systems to solve this problem. These systems first rectify the generator's variable voltage, creating a direct current (DC) link and then transforming it into voltage with constant magnitude and frequency. The most common controllers are PID (proportional integral derivative), which have a good performance in linear operation areas. However, there are non-linear proposals with broad advantages over PIDs, especially in systems with fast and non-linear dynamics. In this study, linear PID controllers are implemented. Two non-linear control strategies are proposed, one with a PID structure and the other with sliding mode control (SMC), to regulate the current and voltage supply in wind turbines connected to electronic system power. A non-linear gain was implemented in the proposed controllers, which is calculated based on the system error; their performance was compared with linear PID controllers. The results showed notable improvements in the system's stabilization speed and reduction of oscillations in the face of sudden reference variations and external disturbances. A micro-network linked to an infinite bar was simulated in Simulink to test the controllers' performance.

Resumen: La generación de energía eléctrica a partir de energías renovables, en especial eólica, se encuentra ocupando cada vez más una mayor participación en el mercado energético a nivel mundial. Debido a la alta dinámica del viento, se presentan variaciones en la magnitud de voltaje y frecuencia del sistema que dificulta integrar estos generadores al sistema eléctrico. Varios trabajos proponen diferentes estrategias de control implementadas en sistemas electrónicos de potencia para solventar este problema. Estos sistemas primero rectifican el voltaje variable del generador creando un acople de corriente directa (DC) y luego convierten el resultado en voltaje con magnitud y frecuencia constante. Los controladores más usados son de tipo proporcional integral derivativo (PID), los cuales presentan un buen desempeño en zonas de operación lineal. Sin embargo, existen propuestas no lineales que presentan amplias ventajas frente a los PIDs, sobre todo en sistemas con dinámicas rápidas y no lineales. En el presente trabajo se implementan controladores PIDs lineales y se proponen dos estrategias de control no lineales, una con una estructura PID y otra con control de modo deslizante (SMC), para regular el suministro de corriente y voltaje en aerogeneradores conectados a un sistema electrónico de potencia. En los controladores propuestos se implementó una ganancia no lineal que se calcula en función del error del sistema y se comparó su desempeño con el de los controladores PIDs lineales. Los resultados mostraron mejoras notables en la velocidad de estabilización del sistema y reducción de oscilaciones ante variaciones repentinas de referencia y perturbaciones externas. Para probar el desempeño de los controladores se simuló una micro red enlazada a una barra infinita en Simulink.

The objective of the work was to program the generator preventive maintenance of a power system with an optimization model that minimizes the cost of operation and maintenance. A quadratic function is used to model the operation cost of the units, and for the maintenance a linear function, both depend on the demand of the system. The programming proposals and combinatorial that guarantee the lowest cost of operation in the unit commitment are generated with a particle swarm optimization algorithm. The nonlinear multi-variable function with constrained that results in the modeling is optimized by a Quasi-Newton sequential quadratic programming method that approximates the Hessian in each iteration by finite differences. The work shows how the reserve margin affects the scheduling of preventive maintenance of a power system with the presence of unconventional sources of energy

El objetivo del trabajo fue programar el mantenimiento preventivo de las unidades generadoras de un sistema de potencia con un modelo de optimización que minimiza el costo de operación y mantenimiento. Para modelar el costo de operación de las unidades se utiliza una función cuadrática y para el mantenimiento una función lineal, ambas dependen de la demanda del sistema. Las propuestas de programación y la combinatoria que garantiza el menor costo de operación en el predespacho económico de las unidades son generadas con un algoritmo de optimización por enjambre de partículas. La función multi-variable no-lineal con restricciones que resulta como objetivo se optimiza mediante un método de programación cuadrática secuencial Cuasi-Newton que aproxima la Hessiana en cada iteración por diferencias finitas. El trabajo muestra como el margen de reserva del sistema afecta la programación del mantenimiento preventivo de un sistema de potencia con presencia de fuentes no convencionales de energía

Resumen Los componentes estacionales se encuentran en los precios de la mayoría de los commodities, en los cuales los precios se determinan, en gran medida, por la anticipación de la estacionalidad en la oferta y la demanda. Este artículo presenta una metodología para determinar precios estacionales en forwards en mercados de generación de electricidad. Un juego de Cournot se considera para caracterizar este mercado. Los precios forward se construyen de acuerdo con la elasticidad de la demanda a los forward y el precio spot por medio de un diferencial que representa el premio por riesgo en los forward actuales más una heterogeneidad no observable. La distribución de estas cantidades en contratos estacionales se realiza mediante la teoría clásica de portafolio. Esta metodología se aplica al caso colombiano, mostrando que es más rentable para los generadores vender los forward hídricos estacionales propuestos. JEL: D43, D61, L13, L43.

Resumo Os componentes sazonais são encontrados nos preços da maioria das commodities, em que os preços são determinados, em grande parte, pela antecipação da sazonalidade na oferta e na demanda. Este artigo apresenta uma metodologia para determinar preços sazonais nos mercados a termo de geração de eletricidade. Um jogo de Cournot é considerado para caracterizar este mercado. Os preços a termo são construídos de acordo com a elasticidade da demanda a termo e o preço à vista por meio de um diferencial que representa o prêmio por risco nos atuais contratos mais a heterogeneidade não observável. A distribuição desses valores em contratos sazonais é feita por meio da teoria clássica do portfólio. Essa metodologia é aplicada ao caso colombiano, mostrando que é mais lucrativo para os geradores vender os insumos sazonais propostos. JEL: D43, D61, L13, L43.

Abstract Seasonal components have been found in the price of most commodities, where prices are largely determined by the anticipation of seasonal demand and/or supply. This paper presents a methodology to determine seasonal forward prices in the electricity generation markets. A Cournot competition to characterize this market is assumed. Forward prices are calculated in accordance with the demand elasticity of the forwards and spot price through a differential or “gap” that represents the risk premium for the current forwards, plus some non-observable heterogeneities. The distribution of the given quantities in seasonal contracts is carried out through the classic portfolio theory. This methodology is applied to the Colombian case, and shows that it will be more profitable for generators to sell the proposed seasonal hydric forwards. JEL: D43, D61, L13, L43.

Résumé Les composants saisonniers se trouvent dans les prix de la plupart des commodités, où les prix sont établis, en grande partie, par l’anticipation de la saisonnalité dans l’offre et la demande. Cet article présente une méthodologie pour établir les prix saisonniers dans les forwards (contrats à terme) sur les marchés de production d’électricité. On recourt à un jeu de Cournot pour caractériser ce marché. On construit les prix forward en fonction de l’élasticité de la demande aux forwards, et le prix spot au moyen d’un différentiel qui représente la prime de risque dans les forwards actuels plus une hétérogénéité non observable. La répartition de ces quantités dans les contrats saisonniers se réalise au moyen de la théorie classique du portefeuille. On applique cette méthodologie au cas colombien et on montre qu’il est plus rentable pour les producteurs de vendre les forwards hydriques saisonniers proposés. JEL : D43, D61, L13, L43.

Abstract The exploration and analysis of wave energy potential in some Mexican coastal nodes is complemented by this work, shich presents an electromagnetic analysis and simulation of the transducer device for converting wave energy into electricity. The device developed for this purpose is the permanent magnet linear electric generator (LEG). The wave energy potential obtained in a preliminary work at various points in Mexican coastal waters provides a precedent for the design of this device. The application of linear generators to obtain electrical energy from alternative sources of energy is a topic that is increasingly of interest for the progress of new distributed generation system. Therefore, in addition to determining the energy potential through electromagnetic simulation, this work also analyzes the performance and energy quality supplied by a linear generator. The simulation developed in this work is based on the displacement spectrum, and is a function of the significant wave height and its periodicity in the Mexican coastal points analyzed in the preliminary work. This study also contributes to both the design and development for micro-generation systems based on wave power, widening the range of electric power converters to assist in the energy control and quality of these linear generator devices.

Resumen En este trabajo de investigación se aborda la exploración y el análisis del potencial energético undimotriz en la costa mexicana a través del análisis y la simulación electromagnética del dispositivo transductor, para la conversión de energía del oleaje en electricidad; un dispositivo que se desarrolló para este propósito es el generador eléctrico lineal (GEL) de imanes permanentes. El potencial energético del oleaje, obtenido en un trabajo preliminar, en diversos puntos en aguas costeras mexicanas, proporciona un panorama precedente para el diseño de estos dispositivos. La utilización de generadores eléctricos lineales para conseguir energía eléctrica por fuentes alternas es una temática que cada vez toma mayor fuerza para el progreso de nuevos sistemas de generación distribuida (microrredes), por lo que este trabajo, además de determinar el potencial energético a través de la simulación electromagnética del dispositivo, analiza el rendimiento y calidad energética proporcionada por GEL. El análisis de simulación desarrollado en este trabajo se fundamenta con base en la obtención del espectro de desplazamiento, en función de la altura significativa de las olas y su periodicidad en los puntos costeros mexicanos analizados en el trabajo preliminar. Además, se contribuye al diseño y desarrollo de dispositivos enfocados a la microgeneración por undimotriz, lo que abre el abanico de posibilidades para el modelado y desarrollo de convertidores de electrónica de potencia, para ayudar al control y la calidad energética de estos dispositivos generadores eléctricos lineales.

Abstract: The first stage of this investigation explores, analyzes, and estimates the energy potential of waves on the coast of Mexico. The estimation of the energy potential of waves performed by this work provides a preliminary overview for the design of distributed generation systems, which are considered to be useful systems for regional sustainable development. The current technology that uses ocean sources for renewable energy is emerging, making it an attractive option for sustainable energy. Mexico is surrounded by two oceans, providing it with great natural, economic, and energy resources. Its territorial waters reach approximately 22.2 km (12 nautical miles) into the sea from the coastline, which is why the analsyis and investigation of wave energy potential in its territorial waters is crucial, in order to fully take advantage of it by converting wave energy into electricity. This work also provides a perspective on attractive places for the challenge of implementing and designing electric micro-networks. The estimation of power and parameters such as significant wave height and periodicity, which were obtained by this work, are used as input data to design linear electric generators, needed devices for the conversion of energy.

Resumen: En esta primera etapa de la investigación se explora, analiza y estima el potencial energético del oleaje en aguas costeras mexicanas. La estimación del potencial energético undimotriz desarrollado en este trabajo proporciona un panorama preliminar para el diseño de sistemas de generación distribuida, considerados como sistemas oportunos para el desarrollo regional sustentable. Actualmente la tecnología para el uso de energías renovables a partir de fuentes oceánicas es emergente, lo cual la convierte en una alternativa atractiva para la sustentabilidad energética. México está rodeado por dos océanos, lo que le permite contar con un gran recurso natural, económico y energético; su mar territorial se extiende aproximadamente hasta unos 22.2 km (12 millas náuticas) mar adentro a partir de la línea de costa, por lo que es primordial el análisis y la investigación del potencial energético del oleaje en su mar territorial en la búsqueda del aprovechamiento óptimo para la conversión de energía por oleaje (CEO) a eléctrica; así como proporcionar una perspectiva de lugares atractivos para el reto de implementación y diseño óptimo de micro-redes eléctricas. La estimación de potencia y parámetros, como altura significativa y periodicidad del oleaje obtenidos en este trabajo, se utilizan como datos de entrada para el diseño de generadores eléctricos lineales, dispositivos necesarios para la conversión de energía.

Resumen En este artículo se presenta una estrategia para modelar y resolver problemas no lineales de optimización con estudiantes de pregrado en ingeniería eléctrica empleando el Sistema de Modelado Algebraico General (GAMS). El problema clásico conocido como despacho económico ha sido seleccionado para mostrar la necesidad de usar herramientas matemáticas para resolver problemas de gran tamaño relacionados con ingeniería. El despacho económico es un problema clásico de optimización en operación de sistemas termoeléctricos, cuya idea principal es encontrar la operación más económica para los generadores térmicos. Esta operación está basada en una curva cuadrática de costos con algunas restricciones operativas, como por ejemplo, balance de potencia y capacidades de generación. La simulación numérica es implementada en GAMS usando una versión de prueba. Esta investigación ha sido desarrollada con la ayuda de 36 estudiantes del curso de Regulación y Operación de Sistemas Eléctricos (ROES) del programa de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Tecnológica de Pereira (UTP).

Abstract This paper presents an effectiveness strategy to model and solve nonlinear mathematical optimization problems in electrical engineering using General Algebraic Modeling System (GAMS) for undergraduate students. A classical problem known as economic dispatch has been selected to show the need of using mathematical tools to solve a large scale optimization problem related with engineering. The economic dispatch is a classical optimization problem in operation of thermal electric systems, being the main idea to find an economical operation for thermal generators. This operation is based on a quadratic cost curve with some operating constraints, i.e., power balance and generation capacities. A numerical simulation is implemented using GAMS optimization package in demo version. This research has been developed with the support of 36 students of the course of Regulation and Operation of Electrical Systems (ROES) in the program of Electrical Engineering at Universidad Tecnológica de Pereira (UTP).