MEEDS-09-M5-R4

Modelos de expansión óptima de la generación eléctrica – Parte 1

Prospectiva Energética

Maestría en Economía de la Energía y Desarrollo Sustentable

Importancia de los Modelos Hidrológicos

Una de las tareas básicas de la planificación de la expansión de sistemas de generación es la determinación de un cronograma de construcción de centrales generadoras y circuitos de interconexión, que abastezca el mercado pronosticado de manera económica y confiable. El requisito de economía de un programa de expansión está asociado a su costo actualizado de construcción y operación. El costo de construcción corresponde a las inversiones en unidades generadoras y circuitos de interconexión. El costo de operación corresponde a los gastos en combustible de las unidades termoeléctricas del sistema. Al mismo tiempo, los modelos de expansión óptima de la generación y transmisión eléctrica, deben procurar altos niveles de confiabilidad y seguridad del suministro ante eventuales condiciones adversas.

Fuente: OLADE. (1998) Manual del Módulo de Planificación bajo Incertidumbre del SUPER-OLADE

Proceso tradicional de planificación método determinístico

La calidad de suministro en sistemas hidrotérmicos ha sido tradicionalmente evaluada a través de dos componentes:

1. A la energía, asociada a la disponibilidad del agua en los embalses del sistema y;
2. A la punta, asociada a la existencia de capacidad instalada para suministrar a la demanda máxima instantánea del día.

Interrupciones de energía y punta tienen características bastante distintas: la interrupción de energía resulta en racionamientos prolongados, los cuales se prevén con anticipación. Por otro lado, la interrupción de punta es imprevisible y de corta duración; además, su efecto tiende a concentrarse en los períodos de mayor demanda.

Fuente: OLADE. (1998) Manual del Módulo de Planificación bajo Incertidumbre del SUPER-OLADE

Proceso tradicional de planificación método determinístico

Una vez definidas las medidas de calidad de suministro, es necesario establecer criterios que caractericen una calidad aceptable. En el caso de energía, por ejemplo, un determinado plan de expansión es considerado adecuado si la simulación de la operación para la secuencia de caudales más secos ocurrida en el pasado (el período crítico) no resulta en déficits. A su vez, un plan de expansión es adecuado en términos de punta si es posible suministrar la demanda máxima en caso de pérdida de la mayor unidad generadora del sistema y con embalses vacíos. Como la potencia unitaria de los generadores hidroeléctricos depende de la altura de caída de los embalses, esta situación es la más desfavorable.

Fuente: OLADE. (1998) Manual del Módulo de Planificación bajo Incertidumbre del SUPER-OLADE

Limitaciones del método determinístico

Los criterios tradicionales de planificación son relativamente fáciles de implementar, fáciles de comprender, y factibles en términos de ingeniería, porque aseguran protección contra los eventos más desfavorables registrados en el pasado. Sin embargo tienen limitaciones como la siguiente: si la peor sequía ocurrida en el pasado fue excesivamente severa, pero la probabilidad de ocurrencia de un evento semejante en el futuro es muy pequeña, entonces el criterio tradicional resulta en una subestimación de la capacidad de producción del sistema y, por lo tanto, en sobreinversiones y despilfarro de recursos escasos. Sin embargo, si existe una probabilidad razonable de que ocurran sequías más severas que la peor sequía registrada en el pasado, entonces la capacidad de producción del sistema habrá sido subestimada, lo que resulta en subinversiones y en déficits frecuentes. Consideraciones análogas pueden ser hechas con respecto a los criterios de punta.

Fuente: OLADE. (1998) Manual del Módulo de Planificación bajo Incertidumbre del SUPER-OLADE

Proceso de planificación con método probabilístico

Con el método probabilístico, el criterio de calidad de suministro de energía se basa en el riesgo anual de déficits. Para el caso de calidad de suministro de punta los criterios se basan en, la probabilidad de pérdida de carga (LOLP) en el suministro a la demanda. La implantación de estos criterios requiere modelos complejos de los fenómenos naturales (modelos estocásticos multivariados de caudales y demandas, representación de fallas de los equipos etc.) y metodologías sofisticadas para análisis del desempeño del sistema (programación dinámica estocástica para cálculo de la política óptima de operación, simulación de la operación para series sintéticas de caudales etc.). Con la implantación de métodos probabilísticos, el problema de planificación pasa a ser planteado como la determinación de un cronograma de expansión que minimice el costo actualizado de construcción más el valor esperado de los costos de operación, sujeto a restricciones en la confiabilidad del suministro de energía.

Fuente: OLADE. (1998) Manual del Módulo de Planificación bajo Incertidumbre del SUPER-OLADE

Planificación bajo incertidumbre

La implantación de criterios probabilísticos de energía y punta ha sido un paso importante en el perfeccionamiento de los mecanismos de toma de decisión. Sin embargo, estos aspectos representan solamente una pequeña parte de las posibles fuentes de incertidumbre asociadas al desempeño del sistema. Otros posibles factores que afectan el proceso de decisión incluyen:

1. tasa de crecimiento de la demanda futura
2. costos de combustible
3. tiempo de construcción de centrales
4. tasas de interés y restricciones financieras
5. comportamiento de la economía
6. restricciones socioeconómicas
7. restricciones ambientales

Fuente: OLADE. (1998) Manual del Módulo de Planificación bajo Incertidumbre del SUPER-OLADE

Referencias

OLADE. (1998). Manual del Módulo de Planificación bajo Incertidumbre del SUPER-OLADE, disponible en: https://biblioteca.olade.org/opac-tmpl/Documentos/REF_PIN.pdf