T IN B M A L E D

CENERGIA

CENTRO DE CONSERVACIÓN DE ENERGÍA Y DEL AMBIENTE

SDF ENERGIA S.A.C. “DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA EFECTIVA Y RENDIMIENTO DE LA UNIDAD TG 1 DE LA CENTRAL TÉRMICA OQUENDO OPERANDO EN CICLO SIMPLE CON GAS NATURAL”

INFORME FINAL

San Borja, Octubre 2014

AMBI ENTE DEL

CENTRO DE CONSERVACION DE ENERGIA Y DEL AMBIENTE

CENERGIA

CONTENIDO Pág. I. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................6 1.1 ANTECEDENTES ..............................................................................................6 1.2 OBJETIVO DEL ESTUDIO .................................................................................6 1.3 ALCANCES .......................................................................................................6 1.4 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA UNIDAD TÉRMICA ................................7 II. METODOLOGÍA DE ENSAYO ................................................................................8 2.1 MAGNITUDES A MEDIR..................................................................................8 2.2 INSTRUMENTAL Y EQUIPOS DE MEDICIÓN ...................................................8 2.3 RECURSOS HUMANOS Y ORGANIZACIÓN DEL EQUIPO DE TRABAJO ..........9 2.4 CRONOGRAMA Y DURACIÓN DE LOS ENSAYOS............................................9 III. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO ..........................................................................10 3.1 ACTIVIDADES PREVIAS AL ENSAYO .............................................................10 3.2 EJECUCIÓN DE LOS ENSAYOS .......................................................................10 IV. ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LOS ENSAYOS ....................11 4.1 INFORMACIÓN DE LOS ENSAYOS ................................................................11 4.2 EVALUACIÓN DE RESULTADOS ....................................................................11 4.2.1 Consideraciones generales ...............................................................11 4.2.2 Resultado de los datos de ensayo ....................................................11 V. DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA EFECTIVA...................................................13 5.1 DEFINICIONES PREVIAS ................................................................................13 5.1.1 Condiciones de ensayo (test)............................................................13 5.1.2 Condiciones de potencia efectiva .....................................................13 5.1.3 Potencia efectiva de una determinada unidad termoeléctrica........13 5.2 METODOLOGÍA.............................................................................................13 5.3 RESULTADOS ................................................................................................14 5.3.1 Potencia efectiva ..............................................................................14 5.3.2 Margen de error en las mediciones de potencia..............................14 VI. DETERMINACIÓN DEL RENDIMIENTO Y EFICIENCIA A DISTINTAS CARGAS ......15 6.1 DEFINICIONES ...............................................................................................15 6.1.1 Consumo específico de combustible ................................................15 6.1.2 Rendimiento .....................................................................................15 6.1.3 Eficiencia ...........................................................................................15 6.2 ANÁLISIS DE COMBUSTIBLE .........................................................................15 6.3 METODOLOGÍA.............................................................................................16 6.4 RESULTADOS ................................................................................................16 6.4.1 Consumos horarios y específicos de combustible, consumo específico de calor, rendimiento y eficiencia......................................16 6.4.2 Márgenes de error en las mediciones de rendimiento ....................17

ESTUDIO DE DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA EFECTIVA Y RENDIMIENTO DE LA UNIDAD TG 1 DE LA CENTRAL TÉRMICA OQUENDO, OPERANDO CON GAS NATURAL SDF ENERGIA S.A.C. PÁGINA 2

AMBI ENTE DEL

CENTRO DE CONSERVACION DE ENERGIA Y DEL AMBIENTE

CENERGIA

ANEXOS

ANEXO 1

Actas de ensayo

ANEXO 2

Información meteorológica de SENAMHI

ANEXO 3

Resultados del análisis de combustible

ANEXO 4

Resultados de potencia efectiva de la unidad de generación

ANEXO 5

Resultados de consumo específico de combustible, consumo específico de calor, rendimientos y eficiencias de la unidad de generación

ESTUDIO DE DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA EFECTIVA Y RENDIMIENTO DE LA UNIDAD TG 1 DE LA CENTRAL TÉRMICA OQUENDO, OPERANDO CON GAS NATURAL SDF ENERGIA S.A.C. PÁGINA 3

AMBI ENTE DEL

CENTRO DE CONSERVACION DE ENERGIA Y DEL AMBIENTE

CENERGIA

RESUMEN EJECUTIVO Por encargo de SDF ENERGIA y en cumplimiento del Procedimiento PR-17 del COES, CENERGIA ha elaborado el informe del “Estudio de determinación de la potencia efectiva y rendimiento de la unidad TG 1 de la Central Térmica Oquendo operando en ciclo simple con Gas Natural; el mismo que ha sido efectuado en base a los resultados de la prueba efectuada el día 01 de junio del año 2014. El objetivo de las pruebas ha sido medir la potencia y consumo de combustible de la unidad TG 1, a plena carga y cargas parciales, a las denominadas “condiciones en sitio o medidas” que en nuestro caso la denominamos “condiciones de ensayo”, que están referida a las condiciones ambiente (temperatura, humedad relativa y presión) del lugar, registrada durante los ensayos. Para las pruebas de rendimiento se ha considerado las cargas siguientes: 30 MW, 22.5 MW, 15 MW, 7.5 MW y vacío. El objetivo de este informe es presentar los cálculos y resultados obtenidos para la potencia efectiva y el rendimiento a plena carga y cargas parciales; los mismos que han sido obtenidos ajustando mediante las curvas de comportamiento del fabricante, los valores correspondientes a las condiciones de ensayo para llevarlos a condiciones de potencia efectiva, es decir referida a una condición promedio de una data histórica de 20 años. Para este caso, se ha establecido la condición de potencia efectiva mostrada en el Cuadro Nº 1. CUADRO N° 1 CONDICIONES DE POTENCIA EFECTIVA

Parámetros Temperatura Humedad relativa

Valores 21,70 °C 84.60 %

En cuanto a los rendimientos, ésta se ha determinado a partir de las mediciones de potencia eléctrica (kW) y consumo de combustible que en este caso fue Gas Natural. Para determinar la eficiencia (%) y el consumo específico de calor o Heat Rate, se ha considerado el poder calorífico bajo (LHV), obtenido de los análisis de laboratorio. CUADRO N° 2 ANÁLISIS DE COMBUSTIBLE GAS NATURAL

Parámetro Poder Calorífico Bajo - LHV Poder Calorífico Alto – HHV

Unidad MJ/m3 MJ/m3

Valor 36.07 39.96

Tomando en cuenta las consideraciones anteriores se han efectuado los cálculos correspondientes y se han obtenido los resultados siguientes:

ESTUDIO DE DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA EFECTIVA Y RENDIMIENTO DE LA UNIDAD TG 1 DE LA CENTRAL TÉRMICA OQUENDO, OPERANDO CON GAS NATURAL SDF ENERGIA S.A.C. PÁGINA 4

AMBI ENTE DEL

CENTRO DE CONSERVACION DE ENERGIA Y DEL AMBIENTE

CENERGIA

1. Resultados de la prueba de potencia efectiva. CUADRO N° 3 RESULTADOS DEL ENSAYO DE POTENCIA EFECTIVA

Potencia de Ensayo (*) (kW)

Potencia a condiciones de referencia (kW)

Potencia Efectiva (kW)

Potencia Auxiliares (kW)

28 229.36

28 575.72

28 158.97

67.79

(*)El ensayo de la unidad TG 1 se realizó el día 01.06.2014

Tomando en cuenta el nivel de incertidumbre atribuible a la precisión del registrador de potencia (0,2), se obtiene como resultado definitivo para la potencia efectiva lo siguiente: Potencia efectiva de la unidad TG 1

:

28 158.97 kW ± 56.32 kW

2. Resultados de la prueba de rendimiento: Los resultados de las pruebas de rendimiento de la unidad de generación TG 1, se muestran en el Cuadro Nº 4.

CUADRO N° 4 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE RENDIMIENTO DE LA UNIDAD TG 1 DE LA CENTRAL TERMICA OQUENDO A DIFERENTES CONDICIONES DE CARGA

Unidad TG 1 Parámetro Carga Potencia

Unidad

Valores promedio

%

100

80

53

27

0

KW

28 158.97

23 038.90

15 392.81

7 762.42

0

Consumo de combustible Consumo especifico de combustible Consumo específico de calor - LHV

MPCs/h

285.22

248.80

188.67

130.54

71.44

MPCs/kWh

0.0101

0.0108

0.0123

0.0168

------

KJ/kWh

10 346.83

11 031.28

12 520.32

17 178.10

------

Rendimiento

kWh/MPCs

98.73

92.60

81.59

59.47

------

%

34.79

32.63

28.75

20.96

------

Eficiencia térmica – LHV

ESTUDIO DE DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA EFECTIVA Y RENDIMIENTO DE LA UNIDAD TG 1 DE LA CENTRAL TÉRMICA OQUENDO, OPERANDO CON GAS NATURAL SDF ENERGIA S.A.C. PÁGINA 5

AMBI ENTE DEL

CENTRO DE CONSERVACION DE ENERGIA Y DEL AMBIENTE

I. 1.1

CENERGIA

INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES

El Reglamento de la Ley de Concesiones Eléctricas faculta al Comité de Operación Económica del Sistema - COES a definir los modelos matemáticos a utilizar para el cálculo de la potencia firme, basándose en estadísticas nacionales e internacionales y/o en las características propias de las unidades generadoras; disponiendo la realización de pruebas de operación de dichas unidades. En esta oportunidad, por encargo de SDF ENERGIA S.A.C., CENERGIA efectuó el “Estudio de determinación de la potencia efectiva y curvas de rendimiento de la unidad TG 1 de la Central Térmica Oquendo operando con Gas Natural”, cuyos resultados forman parte del presente informe.

1.2

OBJETIVO DEL ESTUDIO

El objetivo del “Estudio de determinación de la potencia efectiva y rendimiento de la unidad TG 1 de la Central Térmica Oquendo operando con Gas Natural”; es determinar mediante mediciones y cálculos basados en el Procedimiento PR-17 del COES-SINAC, el valor correspondiente a la potencia efectiva y el rendimiento a distintas cargas de la unidad de generación TG 1, operando con Gas Natural. Para el presente estudio, de acuerdo al Procedimiento 17 del COES-SINAC, la potencia efectiva de una unidad termoeléctrica, es la potencia continua entregada por la unidad, correspondiente a bornes de generación (antes de servicios auxiliares), cuando opera a condiciones de potencia efectiva y a máxima carga. 1.3

ALCANCES

El estudio comprendió la ejecución de las actividades siguientes: 1. Elaboración del plan detallado de trabajo para el ensayo de la unidad de generación, conteniendo el esquema de disposición y conexión de instrumentos de medición y la distribución de funciones del personal. 2. Ejecución de las mediciones utilizando mediante los instrumentos fijos de la planta y portátiles aportados por CENERGIA, respetando las normas técnicas existentes. 3. Cálculo y determinación de la potencia efectiva de la unidad de generación de acuerdo a los alcances que se especifican en el Procedimiento PR-17 del COES SINAC. 4. Cálculo y determinación de la curva de rendimiento de la unidad de generación basado en ajustes matemáticos derivados de las mediciones efectuadas, a las cargas nominales previamente acordadas. ESTUDIO DE DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA EFECTIVA Y RENDIMIENTO DE LA UNIDAD TG 1 DE LA CENTRAL TÉRMICA OQUENDO, OPERANDO CON GAS NATURAL SDF ENERGIA S.A.C. PÁGINA 6

AMBI ENTE DEL

CENTRO DE CONSERVACION DE ENERGIA Y DEL AMBIENTE

CENERGIA

5. Preparación y entrega del Informe Final.

1.4

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA UNIDAD TÉRMICA

En el cuadro Nº 5, se muestra las principales características de la turbina a gas ensayada. CUADRO Nº 5 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA UNIDAD

Unidad

TG 1

TG 1 TURBINA A GAS

MARCA TIPO O MODELO FABRICANTE AÑO PUESTA EN SERVICIO SERIE VELOCIDAD (RPM) TIPO DE COMBUSTIBLE GENERADOR MARCA TIPO O MODELO FABRICANTE SERIE VELOCIDAD (RPM) FRECUENCIA (Hz) POTENCIA (KVA) CORRIENTE (A) TENSION NOMINAL (KV) FACTOR DE POTENCIA

Siemens SGT-700 Siemens IT 2011 124558 9600 Gas Natural ABB AMS 1120 LK ABB 1548456 1800 60 37000 1548 13.8 0.8

ESTUDIO DE DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA EFECTIVA Y RENDIMIENTO DE LA UNIDAD TG 1 DE LA CENTRAL TÉRMICA OQUENDO, OPERANDO CON GAS NATURAL SDF ENERGIA S.A.C. PÁGINA 7

AMBI ENTE DEL

CENTRO DE CONSERVACION DE ENERGIA Y DEL AMBIENTE

II. 2.1

CENERGIA

METODOLOGÍA DE ENSAYO MAGNITUDES A MEDIR

Los parámetros que se deben medir, para determinar la potencia efectiva son los siguientes: -

2.2

Potencia eléctrica en bornes de generación. Voltaje. Factor de potencia. Consumo en auxiliares. Consumo de combustible. Temperatura ambiente. Humedad relativa ambiente.

INSTRUMENTAL Y EQUIPOS DE MEDICIÓN

Para la medición de las variables que se han indicado en el punto 2.1, se emplearon los instrumentos que se indican en el Cuadro Nº 6. CUADRO Nº 6 RELACIÓN DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN UTILIZADOS

Equipo

Cantidad

Variables

Rango

Clase de Precisión

Instrumentos de medición de variables eléctricas Medidor de parámetros eléctricos Marca :A EBERLE Modelo: PQ Box 100

2

Potencia (MW), Energía (MWh) Voltaje (V), Corriente (A) y Factor de Potencia (F.P) Calidad de Energía

Todos los Rangos