Análisis de Largo Plazo para el Sistema Eléctrico Nacional de Chile considerando Fuentes de Energía Variables e Intermitentes

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1 Análisis de Largo Plazo para el Sistema Eléctrico Nacional de Chile considerando Fuentes de Energía Variables e Intermitentes Preparado para: Generadoras de Chile AG Enero 24, 2018 Versión Resumida

2 Temario Objetivo del estudio y grupo consultor Metodología y supuestos Principales resultados y conclusiones 2

3 Temario Objetivo del estudio y grupo consultor Metodología y supuestos Principales resultados y conclusiones 3

4 Objetivo general del estudio Cuantificar los efectos de la integración masiva de fuentes de energía variables e intermitentes en la operación del sistema eléctrico en el marco de la discusión pública sobre la regulación de servicios de flexibilidad. Línea Base Identificación Análisis Conclusiones y 01 Recursos de 02 Modelación 03 Resultados Recomendaciones Flexibilidad Levantamiento de línea base para reconocer y remunerar flexibilidad Identificación de recursos técnicos y costos de proveer flexibilidad Modelación del Sistema con incorporación masiva de ERV Estimar requerimientos de flexibilidad. Identificación de costos de flexibilidad no cubiertos Conclusiones y recomendaciones 4

5 Grupo consultor Moray es una firma de asesorías fundada en Proveedora de herramientas analíticas y 2013 por ejecutivos del sector eléctrico, con consultoría (estudios económicos, regulatorios base en Santiago Chile, para apoyar a y financieros) en electricidad y gas natural inversionistas y stakeholders en la toma de desde 1987, con base en Rio de Janeiro decisiones en el sector energía con una Brasil. perspectiva de vanguardia. Equipo de 54 especialistas (17 PhDs, 31 MSc) Moray cubre un amplio rango de servicios en ingeniería, optimización, energía, aprovechando la extensa experiencia y alto estadística, finanza, regulación, TI e análisis grado de especialización de su equipo fundador. ambiental. Actualmente se encuentra actuando en más de 70 países en todos los continentes. 5

6 Temario Objetivo del estudio y grupo consultor Metodología y supuestos Principales resultados y conclusiones 6

7 Etapas de Modelación Metodología y Supuestos El estudio considera las siguientes etapas: 7

8 Sistema de planificación PSR Core Metodología y Supuestos PSR Cloud epsr: base de datos y manejo de la información HERA Inventario de recursos renovables (eólica, solar, hidroeléctrica etc.) OptGen Expansión óptima integrada de la generación, interconexiones y reserva probabilística NetPlan Expansión robusta del sistema de transmisión y planificación de fuentes reactivas Time Series Lab Escenarios integrados de la producción renovable SDDP/NCP Simulación operativa probabilística (resolución horaria, commitment, reservas y red de transmisión) OptFlow Flujo de potencia óptimo (modelo linear de potencia activa y modelo nolineal AC) 8

9 Supuestos del Estudio Metodología y Supuestos Demanda Elasticidad demanda ingreso histórica PIB estimado por el FMI, con escenarios +-1% Producción renovable En base a series históricas de viento y radiación solar, disponibles en el Explorador de Energía Eólica y Explorador Solar, del Ministerio de Energía en conjunto con la Universidad de Chile y la Cooperación Alemana Internacional (GIZ) Costos combustibles Ministerio de Energía, junio 2017, Proceso de Planificación Energética de Largo Plazo. Informe Preliminar Costos de inversión Ministerio de Energía, junio 2017, Proceso de Planificación Energética de Largo Plazo. Informe Preliminar Parámetros técnicos de generación y transmisión Coordinador Eléctrico Nacional Obras en construcción y desarrollo Proyectos en desarrollo y declarados en construcción que cuenten con PPA s o energía adjudicada en licitaciones 9

10 Árbol de Escenarios Metodología y Supuestos Total: 81 escenarios de modelación Escenario emanda Costos Penetración de E Inversión A o de e aluación idrología Alto Alto 2021 Medio Medio ajo ajo meda Media eca La hipótesis es que los escenarios de penetración ERV serán resultado de escenarios de demanda y costos de inversión. 10

11 Correlación VRE-Hidrología Metodología y Supuestos Hidro 1 Eólica 1 Eólica 2 11

12 Ejemplo Correlación Eólica x Caudal Metodología y Supuestos Eólica 2 vs. Hidro 1 Eólica 1 vs. Hidro 1 Hidro 1 Eólica 2 Hidro 1 Eólica 1 12

13 Criterios para reserva operativa Metodología y Supuestos Criterio de Reserva (R) Reservas independientes para zonas SING y SIC Incorpora efecto de ERV = ƒ(, G, ERV) Metodología Vigente en Chile R anual = min(c Oper + Falla) Reserva óptima anual Modelación Implementada R h = Demanda + max(r h h G, R ERV ) Reserva probabilística dinámica Demanda (Error de pronóstico y variación) Generación (Contingencia mayor unidad) Demanda (Error de pronóstico y variación) Generación (Contingencia mayor unidad) Costo ENS Reserva ERV 13

14 Reserva Operativa Metodología y Supuestos Se proyectan aumentos focalizados en momentos de mayor riesgo de variaciones no previsibles (7-9 y horas). Criterio de reserva probabilística dinámica es clave para minimizar el requerimiento adicional de reservas. Factores relevantes: complementariedad solar-eólica y correlación entre recursos solar/eólico e hidrología. 14

15 Costos de Flexibilidad Metodología y Supuestos Los costos de flexibilidad que serán evaluados son: I II III Costos Directos Encendido Costo Indirecto Encendido Costo de Seguimiento Combustible, emisiones y otros costos. CAPEX y mantenimientos adicionales. CAPEX y mantenimientos adicionales. IV Costo de Eficiencia Costos por operación en rangos de menor eficiencia V Costo de Oportunidad Costo de oportunidad por aporte de reservas Se valoran mediante funciones de costo dependientes de variables operativas obtenidas mediante la simulación. 15

16 Temario Objetivo del estudio y grupo consultor Metodología y supuestos Principales resultados y conclusiones 16

17 Identificación de los planes Conclusiones DXCY Plan con escenario de demanda X y escenario de reducción de los costos de inversión Y X: A (demanda alta), M (promedio), B (baja) Y: A (precio alto); M (promedio); B (bajo) 17

18 1. Expansión Conclusiones En los escenarios modelados, las fuentes de generación Solar-FV y Eólica (SFV-EOL) dominarían la expansión. Capacidad instalada SFV-EOL crece entre y MW a 2030 Potencial de inversión equivalente de US$ a millones Inversión en capacidad de reserva en zona norte ( MW) Nota. La expansión con sistemas de almacenamiento estuvo muy cerca de resultar económica en 2030, pero bajo los supuestos considerados no fue seleccionada. 18

19 2. Despacho Económico Conclusiones El despacho de generación en base a fuentes SFV-EOL alcanzaría una penetración entre 38-47% a Componente renovable cubre 75% incl. Hidro (DMCM) Costo variable promedio de generación < 10 US$/MWh Aporte de termoelectricidad es relevante (año seco 33% - DMCM) Hid - Media 19

20 3. Reducción de Emisiones CO2 Conclusiones Reducción unitaria entre 27 y 40% entre 2021 y 2030 (hasta un 14% en términos totales). Ahorro de hasta US$ 16 millones anuales en impuestos de CO2 Año (Caso DMCM) Costo por impuesto a las emisiones CO2 (MMUS$)

21 5. Requerimiento de Flexibilidad Conclusiones El parque generador termoeléctrico e hidroeléctricas de embalse deberán aportar flexibilidad de una forma creciente. Embalses: Almacenamiento en horario solar. Carbón : Seguimiento/mínimo técnico CC_GNL : Ciclaje 21

22 5. Requerimiento de Flexibilidad Conclusiones Generación Residual (sin SFV-EOL) - Año 2021 Mes de verano - Enero Mes de invierno - Julio Caso Máx Aumento Máx Disminución MW/min Entre las Horas MW/min Entre las Horas DACB DMCM DBCA Caso Máx Aumento Máx Disminución MW/min Entre las Horas MW/min Entre las Horas DACB DMCM DBCA

23 5. Requerimiento de Flexibilidad Conclusiones Generación Residual (sin SFV-EOL) - Año 2025 Mes de verano - Enero Mes de invierno - Julio Caso Máx Aumento Máx Disminución MW/min Entre las Horas MW/min Entre las Horas DACB DMCM DBCA Caso Máx Aumento Máx Disminución MW/min Entre las Horas MW/min Entre las Horas DACB DMCM DBCA

24 5. Requerimiento de Flexibilidad Conclusiones Generación Residual (sin SFV-EOL) - Año 2030 Mes de verano - Enero Mes de invierno - Julio Caso Máx Aumento Máx Disminución MW/min Entre las Horas MW/min Entre las Horas DACB DMCM DBCA Caso Máx Aumento Máx Disminución MW/min Entre las Horas MW/min Entre las Horas DACB DMCM DBCA

25 6. Despacho Térmicas Carbón Conclusiones Aumento sostenido de operación a mínimo técnico Carbonera SING Abril (DMCM) Carbonera SIC Abril (DMCM) 2021 CTA

26 6. Despacho Térmicas Gas Conclusiones Aumento sostenido de ciclaje de unidades CCGT SING Abril (DACB) CCGT SIC Abril (DACB) U U

27 7. Costos de Flexibilidad Conclusiones La generación termoeléctrica enfrenta costos por flexibilidad entre US$ 150 y 350 millones anuales en el % corresponde a costos efectivos (encendido, eficiencia y seguimiento) y restante corresponde a costos de oportunidad 1 Nota 1: Asociables en cierta proporción a prestación de mayores reservas. 27

28 8. Costos Operativos Conclusiones Costos operativos se reducen en un 18% entre 2021 y 2030 por mayor aporte SFV-EOL (incl. costos de flexibilidad) Nota 1: Costo anual operativo dividido por la demanda anual 28

29 9. Costo Marginal Horario Efectos Económicos Amplitud de la fluctuación se incrementa en el tiempo y se observa posible colapso en horario solar a 2030 Resultados sobre hidrología media 29

30 10. Factores Disruptivos Conclusiones Expansión y operación proyectada podría verse afectada por cambios en los siguientes factores: Cambios en el tratamiento y nivel de impuestos al CO2 Políticas corporativas de des-carbonización Efectos de cambio climático sobre la hidrología Mayor competitividad de sistemas de almacenamiento Desarrollo de interconexiones internacionales 30

31 11. Consideraciones Adicionales Conclusiones La expansión óptima presentada presume que existirán los mecanismos regulatorios para viabilizar su desarrollo Costos de operación eficientes serán compensados Reservas requeridas serán remuneradas apropiadamente Inversiones serán apoyadas por mecanismos de largo plazo 31

32 12. Factibilidad Técnica y Ambiental Conclusiones Actualmente se encuentra en desarrollo un análisis de factibilidad de las proyecciones obtenidas que incluye: Verificación de estabilidad con herramientas especiales (DigSilent) Sensibilidad por cumplimiento de normas de MP en la partida (DS13) Este contenido será incluido en el informe final. 32

33 Análisis de Largo Plazo para el Sistema Eléctrico Nacional de Chile considerando Fuentes de Energía Variables e Intermitentes Preparado para: Generadoras de Chile AG Enero 24, 2018