ASESORA A SIGET

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ASESORÍA A SIGET

• Mecanismo de Contratos a Largo Plazo y Despacho
  Basado en Costos
• Potencia Firme
• SYNEX Ingenieros Consultores
• San Salvador, Octubre de 2006

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Potencia Firme

• Aquella que puede ser aportada al sistema con
  alta probabilidad en los períodos críticos de
  suministro
• Se calcula y remunera como potencia, pero debe
  tomar en cuenta la energía asociada a ésta para
  abastecer la demanda
• C. Hidro
• Características hidrológicas
• Capacidad de regulación
• Disponibilidad mecánica
• C. Térmicas y no convencionales
• Disponibilidad de combustible o recurso primario
• Disponibilidad mecánica

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Período Crítico

• La potencia toma valor económico en los períodos
  críticos de abastecimiento
• Aquellos de mayor riesgo de déficit
• Menor generación hidro
• Condición hidrológica seca
• Estación seca
• Mayor demanda
• Horas de punta y resto

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Estación Seca

• Muy marcada dic-may

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Condición hidrológica seca

• Serie histórica de 20 años, el más seco tiene una
  probabilidad tipo 5
• La misma condición hidrológica en todo el sistema

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Condición hidrológica seca

• Generación promedio de las centrales
  hidroeléctricas

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Demanda
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Demanda
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Período Crítico

• Diciembre Mayo
• Semanas 46 a 29 del año siguiente
• Si UT determina que el riesgo de déficit es
  significativo tanto en la estación húmeda como en
  la estación seca, propondrá a la SIGET la
  extensión del período crítico a todo el año

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Capacidad Firme

• Capacidad Firme Inicial toma en cuenta
• Hidro potencia abastece la demanda en condición
  seca, estación seca
• Térmica y geotérmicas indisponibilidad por falta
  de combustible o vapor
• Autoproductor excedentes máximos de potencia
• Unidad generadora no convencional disponibilidad
  de insumo primario en año de menor disponibilidad
• Capacidad Firme Preliminar toma en cuenta la
  indisponibilidad forzada
• Capacidad Firme Provisoria considera el ajuste a
  la demanda máximá, calculada en abril de cada año
• Capacidad Firme Definitiva recálculo a fines del
  año (junio) con demanda máxima real y fechas de
  entrada de unidades y contratos

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Central Hidroeléctrica

• La energía generable de una central hidro es la
  que determina el aporte que la central hace al
  abastecimiento de la demanda.
• Hay que considerar la forma más económica de
  despachar la central
• La potencia que puede aportar una central
  hidroeléctrica solo tiene valor cuando tiene una
  energía asociada.
• Desde el punto de vista de la forma de abastecer
  la demanda
• Centrales de pasada generan directamente el
  afluente
• Centrales con regulación pueden embalsar el agua
  para utilizarla en las horas de mayor demanda

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Central Hidroeléctrica de Pasada

• Potencia firme la que puede generar en la
  condición hidrológica seca
• Es necesario tener potencia térmica
  complementaria para abastecer la demanda en estas
  condiciones
• Potencia instalada adicional a la que puede
  generar con el caudal del año definido como seco,
  no se remunera como potencia firme. Se justifica
  instalarla por el valor de la energía que
  reemplaza en condiciones no secas.

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Central Hidroeléctrica con Regulación

• El despacho más económico de una central hidro,
  es aquel que reduce al máximo la generación
  térmica complementaria
• Se trata de aprovechar toda la energía y al
  máximo la potencia de la central hidro

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Central Hidroeléctrica con Regulación

• Consideremos una central que puede empuntar una
  energía HR y una potencia PHE1
• Despacho maximizando la potencia colocada
• PHE1 potencia máxima
• HR Energía de regulación o empuntable
• En esta forma de despacho se usa toda la
  potencia, pero
• No es la más económica hace uso de térmicas más
  caras
• - Si se reconoce la potencia hidro así
  colocada, la potencia térmica requerida para
  complementar esta generación no sería remunerada
  y no tendría incentivo a instalarse

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Central Hidroeléctrica con Regulación

• Forma más económica de despachar la central
  hidro
• Alternativa 1 La energía de regulación es
  insuficiente para aprovechar toda la potencia
• Potencia firme sólo la que tiene respaldo de
  energía PHE2
• PHE1 PHE2 PH
• PHE2 potencia despachada
• PH potencia no colocable

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Central Hidroeléctrica con Regulación

• Alternativa 2 La energía de regulación es
  suficiente para aprovechar toda la potencia
• Potencia firme igual a la potencia máxima

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Central Hidroeléctrica competencia por colocación

• Caso de varias centrales que disputan la misma
  forma de abastecer la demanda
• Es posible que no puedan colocar su potencia
  simultáneamente
• EhT Eh1 Eh2
• Pero PFT lt Ph1 Ph2
• Potencia firme potencia que coloca cada central
  se reduce proporcionalmente

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Central Hidroeléctrica competencia por colocación

• Al abastecer la zona intermedia de la curva de
  demanda, en general van a colocar toda su
  potencia todas las centrales
• En ciertas condiciones (si se topan en la zona
  alta o en la de base) no puedan colocar su
  potencia simultáneamente

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Metodología Propuesta

• Determinar la energía generable por las centrales
  hidro en
• Estación seca
• Año más seco de la estadística
• Energía generable energía afluente más la
  energía embalsada a comienzos de la estación seca
• Separar la energía generable en
• La que debe ser generada de pasada (por falta de
  capacidad de regulación ,exigencia aguas abajo,
  caudal ecológico, etc.)
• La energía empuntable y potencia empuntable
• Determinar la potencia que cada central,
  individualmente puede abastecer con la energía
  empuntable
• Determinar la potencia que en conjunto todas las
  centrales pueden empuntar

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Ejemplo Energía generable

• Se considera el año más seco de la estadística de
  caudales 1986-87
• Para cada central se determina la energía
  generable semanal (energía de la estación seca
  dividida por el número de semanas)
• Las siguientes son cifras aproximadas (no se
  consideraron restricciones de generación forzada
  de pasada)

Generación Semanal Promedio Año más Seco
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Ejemplo Potencia Firme Inicial

• Para cada central determinar si se puede colocar
  toda la potencia en la curva de duración con la
  energía determinada
• Se usa
• Curva de duración de potencia
• Energía acumulada desde la punta hacia abajo
• Se determina que potencia se puede colocar desde
  la demanda máxima hacia abajo con la energía
  disponible
• Si la potencia colocable es mayor que la potencia
  máxima de la central
• La central puede colocar toda su potencia máxima
• Quiere decir que la colocación óptima es más
  abajo en la curva de duración
• Si la potencia colocable es menor que la potencia
  máxima
• Se reduce la potencia de la central a la máxima
  que se puede colocar

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Ejemplo curva de duración, DM942 MW
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Ejemplo Despacho de la central (colocación en la
curva)
15 Septiembre
Cerrón Grande
5 de Noviembre
Guajoyo
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Ejemplo curva de duración, DM942 MW
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Ejemplo curva de duración, DM942 MW
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Ejemplo resultado de la colocación individual

• 5 de Noviembre y Guajoyo pueden colocar toda su
  potencia
• 15 de Septiembre y Cerrón Grande ven reducida su
  potencia por falta de energía. En total se
  colocan 434 MW

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Ejemplo potencia del conjunto de centrales

• Se coloca ahora el conjunto de centrales
  hidroeléctricas 458 MW y 13.3 GWh
• La potencia que pueden colocar en conjunto es
  285.5 MW

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Ejemplo potencia del conjunto de centrales

• Despacho del conjunto de centrales

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Ejemplo potencia del conjunto de centrales

• La suma de las potencias colocadas
  individualmente son 434 MW, pero simultáneamente
  se pueden colocar solamente 285 MW
• Las potencias colocadas individualmente deben
  reducirse, multiplicándose por el factor 285/434
  0.658

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Tratamiento de la Indisponibilidad Forzada

• Como consecuencia de la indisponibilidad forzada
  de las unidades, la potencia disponible en un
  sistema eléctrico no es un valor determinístico,
  sino que presenta una distribución de
  probabilidades
• Consideremos un sistema con 10 unidades de igual
  potencia y distintas tasas de salida forzada
• En la tabla y gráfico de las páginas siguientes
  se muestra la potencia disponible en el sistema y
  su probabilidad cuando se van agregando esas
  unidades

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Tratamiento de la Indisponibilidad Forzada

• 1 unidad 2 estados 98 10 MW
• 2 0 MW
• 2 unidades 3 estados 0.980.97 95.06
  20 MW
• 0.980.030.020.974.88 10 MW
• 0.020.03
  0.006 0 MW
• etc

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Tratamiento de la Indisponibilidad Forzada
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Curvas de Probabilidad Acumulada de Potencia
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Fórmula de Convolución

• Fórmula recursiva
• donde
• DN(X) probabilidad que X MW estén disponible
  considerando N centrales
• pn probabilidad que la central n esté
  disponible
• qn probabilidad que la central n esté
  indisponible
• Cn Potencia de la central n
• La expresión anterior indica que la probabilidad
  que X MW estén disponibles con N centrales se
  compone a partir de probabilidades con un número
  de centrales igual a N-1 (la probabilidad se
  compone a partir de ir agregando sucesivamente
  cada central).

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Potencia Disponible y Probabilidad - General

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Potencia Firme

• La potencia firme de una unidad se mide como el
  incremento de potencia disponible en el sistema,
  para una determinada probabilidad de excedencia,
  cuando se agrega dicha unidad

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Potencia Disponible El Salvador unidades
existentes

• La siguiente es la curva de potencia versus
  probabilidad de excedencia

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Potencia Firme El Salvador Efecto Tamaño

• Potencia disponible para sistema existente más
  250 MW en 1, 2, 3 o 4 unidades
• Se aprecia el efecto de negativo en la
  confiabilidad del sistema al instalar los 250 MW
  en una unidad versus hacerlo fraccionado en 2, 3
  o 4

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Potencia Firme El Salvador Efecto Tamaño

• Mismo gráfico anterior en el rango de
  probabilidad 90-100

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Efecto en la Potencia Firme

• Curva de potencia disponible total, sin la unidad
  de 250 MW

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Efecto en la Potencia Firme

• Los puntos corresponden a potencia firme de una
  unidad de 250 MW agregada al sistema, para
  distintas probabilidades
• Se aprecia que en torno a 95 (disponibilidad
  media de la unidad) la potencia firme de la
  unidad cambia del orden de 100 MW a 200MW

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Resumen Efecto Tamaño

• La incorporación de centrales de gran tamaño en
  el sistema tiene como consecuencia una
  disminución de la confiabilidad, en comparación
  con una incorporación de la misma potencia
  fraccionada
• Unidades de gran tamaño producen una
  discontinuidad en la potencia disponible en torno
  al valor de la disponibilidad media de la central
• La medición de la potencia firme con el método
  probabilístico llevaría a discontinuidades de la
  potencia firme reconocida a dicha unidad, con la
  consiguiente discusión en torno a la validez del
  método
• Se propone definir la potencia firme como la
  potencia efectiva multiplicada por la
  disponibilidad. Pero para tomar en cuenta que
  unidades muy grandes en relación con el tamaño
  del sistema, limitar el reconocimiento de
  potencia firme a un 15 de la demanda máxima

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Ajuste Suma Potencias Firmes a la Demanda Máxima

• La suma de las potencias firmes (potencia
  remunerada a los generadores) debe ser igual a la
  demanda máxima (potencia pagada por los retiros)
• El ajuste se hace proporcionalmente a todas las
  potencias firmes iniciales calculadas
  anteriormente.

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Potencias Firmes para Demanda 2007
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Potencias Firmes para Demanda 2011
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Transferencias de Potencia Firme

• Generadores
• Potencia contratos lt suma de PF ? Veden el
  excedente en el spot
• Potencia contratos gt suma de PF ? Compran
  déficit en el spot
• Distribuidores, clientes o comercializadores
• Demanda máxima lt Capacidad contratada ? Vende
  excedentes en el spot
• Demanda máxima gt Capacidad contratada ? Compran
  déficit en el spot
• Precio de las transferencias Cargo por Capacidad
  determinado por la SIGET

47
FIN