INTRODUCCIÓN AL SECTOR ELÉCTRICO COMPETITIVO

(1)

(2)

Plan de esta parte

z Clase 1: Conceptos generales

z

Clase 2: Despacho económico

– Oferta

– Red de transporte

– Despacho económico

(3)

Sobre los costos de falla

$

(4)

Caso con racionamiento

$

(5)

(6)

Centrales de generación

z Nucleares z Térmicas

– carbón

– derivados del petróleo – gas natural

z Hidroeléctricas z Eólicas

z Otras renovables

(7)

Centrales hidroeléctricas

z

Centrales no controlables

– De pasada, sin embalse asociado

– Con embalse, cuya operación está definida por

usos no energéticos del agua (riego, navegación, control de crecidas)

z

Centrales controlables

(8)

Centrales hidroeléctricas controlables

z

Simples

– Capacidad de regulación

z

Tipo regulador –Compensador

– Permiten independizarse de los otros usos – Se puede optimizar el salto

z

Cascadas con varias centrales

(9)

Centrales hidroeléctricas, cont.

z La generación depende de

– Altura de caída

z Cota del embalse z Cota aguas abajo

z Pérdidas en la tubería – El caudal turbinado

– El rendimiento de la turbina (Kaplan, Pelton)

(10)

Centrales hidroeléctricas:

variabilidad de aportes

z

Muy importante en Uruguay

z

Dependiente de la estación del año

z

Salto Grande

(potencia uruguaya 945 MW) – Aportes entre 200 y 30.000 m3/seg, necesita

8000 (si no hay problema de potencia)

(11)

Variabilidad de aportes, cont.

z

Río Negro

– 3 centrales: Terra, Baygorria y Palmar – potencia total 590 MW

– Aporte medio en enero 1998: 4000 m3/seg – Aporte medio en enero 1996: casi nulo

z

En otros países: ríos de montaña

(12)

Centrales hidro: valor del agua

z Valor de oportunidad del ahorro de costos futuros de

generación térmica y falla

z Depende de los escenarios de aportes (propios y de

los demás embalses)

z Depende de precios y del despacho z Los puede determinar

un planificador central (el ISO) el dueño de la central

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Valor del agua: Ejemplo

Agua gratis _{40 $} _{80 $} Demanda

Hoy: _{1 u.} _{1 u.} _{1 u.} _{1 u.} _{1 u.} _{1 u.}

Escenario seco (prob. P): Escenario lluvioso (1-P):

No hay aporte de agua

Mañana:

1 u. Aporte de agua

Problema:

¿Uso el agua hoy, o la guardo para usar mañana?

(14)

Ejemplo, cont.

Hoy Estado final Mañana, Seca Mañana, Llueve

(15)

Ejemplo, cont. 2

z

El valor de la unidad adicional de agua

depende de

– El volumen de agua en el embalse – El instante de tiempo

z Valor al final de hoy

z Valor al principio de hoy. ¿Cuánto vale? Ejercicio

– Los escenarios futuros y su probabilidad

z ¿Cuánto vale con probabilidad de seca P=0.1? Ejercicio

(16)

Coordinación de centrales hidro en

cascada

z

Coordinación centralizada, o

z

Con contratos bilaterales entre centrales

z

Considerando

– Tiempos de transporte entre embalses – otros usos alternativos del agua

– control de crecidas

– restricciones de navegación

(17)

Centrales hidro en cascada

Embalse regulador

Salida a riego

(18)

Caso de Salto Grande

z

Es una central binacional (945 MW de c/u)

z

Hay que administrar el uso del recurso agua

z

Problema de los vertidos:

– Si guardo agua y el otro no, “tengo más” – Pero si llueve, pierdo mi plus

– Solución: administración por “cota vista” z

Problema de la variación del salto y

(19)

Centrales hidroeléctricas:

variabilidad de ingresos spot

z

Salto Grande

,

ingresos por venta de la

energía en el mercado spot

– Crónica seca (1917): 780 GWh, 43 MMUS$ Genera poco, pero vale mucho

– Crónica rica (1966): 5560 GWh, 42 MMUS$ Genera mucho, pero vale poco

– Crónica media (1989): 3450 GWh, 74 MMUS$

(20)

Centrales de generación térmica

z Nucleares z Turbovapor z Turbinas de gas z Ciclos combinados z Otras z A tener en cuenta

– Inversión vs. Costo variable – Tiempos de arranque

– Carga de base o de punta

(21)

Derating

z

Turbovapor

– Depende de la temperatura de la fuente fría – (cambia el ciclo termodinámico)

z

Turbinas de gas

– Depende de la densidad del aire (cambia la

temperatura en la turbina)

– En la CTR:

(22)

Costos de generación térmica

z Costos unitarios

– Consumo específico varía con el nivel potencia generada – Los costos de combustible

pueden tener incertidumbre dependen del almacenamiento

pueden tener condiciones take or pay (gas) z Costos de operación y mantenimiento z Costos de prendidos y apagados

z Costos fijos

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Condiciones Take or Pay

z Contratos de suministro incluyen

– El producto (gas natural)

– La reserva de capacidad de transporte

z Elementos

– Cantidad máxima diaria (ej. 10.000 m3/día = 3.65 MMm3/año) – Nominación diaria

– Porcentaje “take or pay” anual (ej. 80% = 2.92 MMm3/año) – Recuperación (make up) de lo que se pagó de más

– Arrastre (carry forward) de lo consumida en el año por encima del

take or pay

z Efecto en el plan de producción: costo variable esperado

(24)

(25)

Red de transporte

z Problema de la localización de oferta y demanda z Pérdidas eléctricas y factores de nodo

z Congestión

– Precios locales

– Derechos de congestión

z Ingreso tarifario

– Proveniente de diferencias de precios nodales – Se usa para la remuneración del transportista

z Vínculo con Brasil: conversión de frecuencia z Confiabilidad: factor de adaptación de la

(26)

Servicios asociados al despacho

z Control de tensión z Reserva rotante

– Para regulación de frecuencia

– Para la seguridad del sistema (aleatorios de demanda,

disponibilidad o contingencias) z Reserva fría

(27)

(28)

Objetivo

z Programación óptima de la operación

z Cumpliendo con la demanda en cada instante z Minimizando costos

– De operación y falla

– Actuales y futuros (en valor esperado) – Con criterio “país”

z Considerando todas las restricciones – De operación

(29)

Planificación y despacho

z

Planificación de largo plazo

z

Planificación de mediano plazo

z

Planificación de corto plazo

(predespacho)

(30)

Planificación de largo plazo

z Horizonte y paso de tiempo

Constante de tiempo de los embalses Condiciones de fin de juego

Independencia del futuro: horizonte de varios años Validez semestral

Paso de tiempo semanal

z Con postes de demanda z Complejidad de cálculos

(31)

LP: Uso de los resultados

z

Gestión de grandes embalses

z

Compras de combustibles

z

Coordinación de grandes mantenimientos

z

Cálculo de probabilidades de

(32)

LP: Datos

z

Previsión de demanda

z

Previsión de aportes a los embalses

z

Previsión de costos de combustibles

(33)

LP:

Herramientas

z Programas de optimización de costos

z Programas de simulación, con escenarios z En la región:

– Programación dinámica estocástica (EDF) – Cortes de Benders (SDDP de M.Pereira) – Otros

z Escenarios de aportes en Uruguay:

(34)

Planificación de mediano plazo

z Gestión de embalses:

– Grandes (Rincón del Bonete)

– Medianos (Palmar y Salto Grande)

z Plan de vertidos, con restricciones aguas abajo z Árbol de escenarios restringido

Pronósticos de temperatura Pronósticos de lluvia

(35)

MP: Modelos

z

Térmicas modeladas con algún detalle

– Mínimos técnicos

– Prendidos y apagados

z

Coordinación “gruesa” del prendido de

máquinas

z

Modelo simplificado de transporte:

(36)

Planificación de corto plazo

z

Horizonte diario o semanal

z

Datos sin incertidumbre (con posibilidad

de redespacho)

z

Coordinación “fina” del prendido de

máquinas térmicas

(37)

CP: Térmicas

z

Tiempos

De calentamiento

De funcionamiento a mínimo técnico Rampas

Mínimos de prendido y de apagado

z

Costos

De calentamiento De desgaste

(38)

CP: Hidroeléctricas

z

Con consignas o valores de agua

z

Con modelos más detallados de

– las cascadas (tiempos de transporte, etc)

– las funciones de generación (salto, máximo, etc)

(39)

CP: Otros

z

Coordinación fina de intercambios

internacionales

– Ofertas de compra y venta entre los ISO – Ofertas de comercializadores

z

Red de transporte

– Con restricciones de capacidad – Con factores de nodo

(40)

Ejemplo de esquema iterativo

1)

Decido gestión de embalses (fijo

valores de agua)

2)

Decido prendido de térmicas de turbo

vapor

3)