MERCADOS REGULADOS TARIFAS BASADAS EN COSTOS MARGINALES

Transcripción

1 PROYECTO CE/OLADE ASR/B7-30/IB/98/034 "MANEJO DE LA DEMANDA Y USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN LOS PAÍSES ANDINOS" - PIERANDINO - MERCADOS REGULADOS TARIFAS BASADAS EN COSTOS MARGINALES MENTOR POVEDA, MSEE

2 MERCADO REGULADO FORMACIÓN TEÓRICA DE LA TARIFA ELÉCTRICA

3 ANTECEDENTES LA TARIFICACIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA TIENE POR OBJETO ESTABLECER EL PRECIO QUE CADA CLIENTE TIENE QUE PAGAR POR SU CONSUMO EN LOS MÁS DE CIEN AÑOS DE INDUSTRIA ELÉCTRICA SE HAN APLICADO MÁS DE CINCUENTA MÉTODOS DIFERENTES PARA ASIGNAR COSTOS A TARIFAS TANTOS MODELOS DE TARIFAS COMO PAÍSES

4 METODOLOGÍA: COSTOS MARGINALES CONSISTE EN CONSIDERAR COMO COSTO, PARA EL CÁLCULO DE LA TARIFA, EL COSTO MARGINAL, ES DECIR, EL COSTO DE PRODUCIR EL kwh SUPLEMENTARIO

5 COSTOS VS. CALIDAD SUMINISTRO SERVICIO DE CALIDAD AL MÍNIMO COSTO POSIBLE PERO: DADAS LAS VARIABLES ALEATORIAS Y LAS INCERTIDUMBRES QUE AFECTAN TANTO A LA DEMANDA COMO A LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA, NINGÚN SUMINISTRO PUEDE SER ABSOLUTAMENTE GARANTIZADO SINO ES AL PRECIO DE UN COSTO INFINITO POR TANTO: COMPROMISO NECESARIO ENTRE CALIDAD DE SUMINISTRO Y COSTOS IMPLICITOS EN LA TARIFA

6 CONDICIONES DE UNA TARIFA EXACTITUD Y SENCILLEZ UNA TARIFA ELÉCTRICA TIENE POR OBJETIVO FUNDAMENTAL REFLEJAR LOS COSTOS LO MÁS EXACTAMENTE POSIBLE DE LA FORMA MÁS SENCILLA POSIBLE COSTOS DE SUMINISTRO VARIABLES EN EL TIEMPO: CAMBIOS EN LA DEMANDA DIFERENTES SITUACIONES DE OFERTA NECESIDAD DE EQUILIBRIO ENTRE EXACTITUD Y SENCILLEZ

7 CONDICIONES DE UNA TARIFA ORIENTACIÓN A LOS CLIENTES. TARIFAS MARGINALISTAS LOS PRECIOS DE LAS TARIFAS DEBEN SERVIR PARA ORIENTAR CORRECTAMENTE EL COMPORTAMIENTO DE LOS CLIENTES LA APARICIÓN DE UN NUEVO CLIENTE O EL INCREMENTO DE CONSUMO DE UNO EXISTENTE SUMINISTRO SUPLEMENTARIO COSTO MARGINAL EN TARIFA TARIFAS MARGINALISTAS REDUCEN COSTOS DE PRODUCIÓN TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN: ORIENTAN CONSUMOS A PERIODOS DE COSTOS MÁS BAJOS

8 CONDICIONES DE UNA TARIFA TRATAMIENTO JUSTO ESTABILIDAD DE LA TARIFA EQUILIBRIO PRESUPUESTARIO

9 MÉTODO COSTOS MARGINALES

10 PRODUCCIÓN, TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA HIDRAULICA CENTRO DE TRANSFORMACION CONTADOR NUCLEAR LINEA TRANSPORTE º CATEGORIA LINEA TRANSPORTE 2ª CATEGORIA LINEA DISTRIBUCION 3ª CATEGORIA SUBESTACION TRANSFORMADORA DE REPARTO E. RENOVABLES TERMICA CONVENCIONAL SUBESTACION TRANSFORMADORA

11 Cosos Marginales ASIGNACIÓN DE LOS COSTOS Cosos marginales horarios de oales (energía, capacidad de generación y acivos comparidos) $/MWh 50 LABORABLES SABADOS DOMINGOS Y FESTIVOS Horas 0

12 Si las arifas reflejan los coses marginales, las decisiones sobre el nivel de consumo serán eficienes $/MWh Coso Marginal Excedene de los consumidores Excedene de los producores Ofera Demanda (coso marginal del suminisro) (valor marginal de la demanda) Qop MWh

13 Si las arifas exceden los cosos marginales, se desinceniva el consumo de forma ineficiene $/MWh Ofera Tarifa Coso Marginal Demanda Qarifa Qop MWh

14 Si las arifas son menores que los cosos marginales, se inceniva consumo ineficiene $/MWh Ofera Cose Marginal Tarifa Demanda Qop Qarifa MWh

15 Si las arifas no reflejan los cosos marginales, se disorsionan las decisiones sobre la fuene de energía Coso marginal Tarifa Elecricidad (30 $/MWh) Gas (40 $/MWh) Elecricidad (50 $/MWh) Gas (40 $/MWh) Inversión 00 $ 00 $ 00 $ 00 $ Operación 300 $ 400 $ 500 $ 400 $ Coso Toal 400 $ 500 $ Opción económica 600 $ 500 $ Decisión del consumidor

16 Si las arifas no reflejan los cosos marginales, se disorsionan las decisiones sobre adquisición de equipos por pare de los consumidores Coso marginal elecricidad (30 $/MWh) Equipo normal Equipo bajo consumo Equipo normal Tarifa elécrica (40 $/MWh) Equipo bajo consumo Inversión 00 $ 450 $ 00 $ 450 $ Operación 600 $ 300 $ 800 $ 400 $ Coso Toal 700 $ 750 $ Opción económica 900 $ 850 $ Decisión del consumidor

17 Tarifas iguales a cosos marginales resularían en insuficiencia recaudaoria por economías de escala $/MWh Insuficiencia Recaudaoria Tarifa Recaudación Coso Marginal Q MWh

18 Tarifas iguales a cosos marginales resularían en insuficiencia recaudaoria por economías de escala $/MWh Tarifa Insuficiencia Recaudaoria Recaudación Coso Medio Coso Marginal Q MWh

19 CONCLUSIONES Si las arifas no reflejan los cosos marginales los consumidores omarán decisiones de consumo e inversión equivocadas. Los cosos de acivos comparidos deben recuperarse a ravés del érmino de energía. Los cosos no marginales deben ser asignados de manera que se disorsionen lo menos posible las señales marginales: enre las disinas formas de energía (ej. gas-elecricidad) para eviar disorsionar las decisiones de consumo e inversión de los consumidores, y principalmene a los consumidores domésicos, para minimizar las disorsiones al consumo y la eficiencia produciva.

20 METODO DE COSTOS MARGINALES Coso Marginal = Coso del kwh Suplemenario Coso Marginal a Coro Plazo CMCP: Es el incremeno de cosos de producción, ranspore y disribución resulane de un suminisro adicional, sin cambio en la capacidad de las insalaciones. Coso Marginal a Largo Plazo CMLP: Es el incremeno de cosos de producción, ranspore y disribución resulane de un suminisro adicional, con un plazo suficiene para un cambio en la capacidad de las insalaciones.

21 METODO DE COSTOS MARGINALES CMCP: Se aumena la demanda pero no se realizan nuevas inversiones por lo que se deeriora la calidad de suminisro. Ese deerioro debe incluirse en el incremeno de coso. CMLP: La modificación de las capacidades equivale a adelanar una inversión previsa. El coso de esa operación para un equipo deerminado se denomina Coso de Anicipación, CA, e incluye: Cargas financieras de la inversión. La amorización del primer año, deerminada con una base económica, es decir como variación del valor de uso durane el año. Las cargas fijas de operación y manenimieno

22 METODO DE COSTOS MARGINALES Coso Marginal de Producción Períodos No Críicos: El CMCP y el CMLP del kwh suplemenario equivalen al coso variable (prácicamene el coso de combusible) de la cenral marginal correspondiene Períodos Críicos: Consumo nuevo implica reforzar equipos de producción (o de ranspore o de disribución) si se maniene la calidad de suminisro. Opción CMLP. Si no se aumena capacidad, se incurre en coso por aumeno de la probabilidad de kwh no suminisrado. Opción CMCP.

23 METODO DE COSTOS MARGINALES Igualdad de CMLP y CMCP en Parque Ópimo Cuando el parque de producción esá sobredimensionado el CMCP es inferior al CMLP implica saisfacer incremeno de demanda sin nuevas inversiones. Cuando el CMCP es superior al CMLP, ineresa incremenar la capacidad del parque de producción. Cuando el CMCP y el CMLP son iguales, no se disminuyen cosos aumenando capacidad, es el parque ópimo. En esa siuación, el incremeno del coso de falla (solución CMCP) coincide con el coso de la inversión (solución CMLP) que hubiera podido eviarlo.

24 $/kwh $/kwh. PROBABILIDAD DE FALLA EN % 2. COSTO MARGINAL DEL COMBUSTIBLE 3. COSTO TOTAL DE PRODUCCIÓN LA ZONA RAYADA, COSTO TOTAL (3) MENOS COSTO DE COMBUSTIBLE (2). REPRESENTA EL COSTO DE FALLA. CURVA DE DURACIÓN DE CARGA

25 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Variación de Coso Marginal con Duración de Carga Los cosos marginales correspondienes a kw suplemenario a lo largo de las 8760 horas del año serían: En el ramo BC los cosos de combusible. En el ramo AB, hay que añadir el coso de aumenar kw la capacidad (CMLP) o asumir mayor probabilidad de kwh no suminisrado (CMCP).

26 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES En un Parque Ópimo CMLP = CMCP CMLP Coso de incremena r kw Coso del combusibl e LP CMCP Aumeno del coso de falla Coso del combusibl e CP Incremeno de kw = Cosos de Anicipación CA CA Combusibl e LP Aumeno coso de falla Combusibl e CP CA Aumeno coso de falla (Combusibl e CP - Combusibl e LP) CA del coso de falla Ahorro de combusibl e

27 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Expresión Maemáica del CMCP de Producción Pariendo de: CMCP Coso del combusibl e CP Aumeno del coso de falla [] La esperanza del CMCP con demanda adicional de kw en la hora, será: p ~ p ~ p D ~ p D ~ = probabilidad de falla, en ano por uno, en la hora (represena la energía no suminisrada en ) = esperanza maemáica del coso de combusible en [2] D = coso de falla en (valor social de kwh no suminisrado

28 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Expresión Maemáica del CMCP de Producción Para un suminisro U, kw demandado en deerminadas horas del año, la esperanza maemáica del coso será: U ~ p D ~ U U Si se considera que el coso de falla por kwh (D ) es consane e independiene de la imporancia y la hora de la falla; y que el coso del combusible es despreciable en comparación con D : U U ~ U D U p [4] [3]

29 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Expresión Maemáica del CMCP de Producción Para un suminisro P, que conenga el período críico C, el coso será: P P ~ D p ~ [5] siendo C P D [6] C p es el coso de falla asociado al suminisro de kw durane el período críico; ambién represena la economía de falla a aribuir a kw durane el período críico. Y ambién: CA (cenral de puna) D [7] C p

30 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Expresión Maemáica del CMCP de Producción Y de [7] se deduce: CA p [8] D C El cose de un suminisro cualquiera U, fórmula [4], puede expresarse, en la perspeciva del coso marginal a coro plazo: p U U ~ [9] p U C

31 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Expresión Maemáica del CMCP de Producción De acuerdo con [9], el coso marginal de producción correspondiene a un suminisro, se compone de dos érminos: Un coso de combusible. Un coso de falla, calculado como el coso de falla de un kw garanizado muliplicado por la conribución a la falla del suminisro considerado.

32 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Coso de un Suminisro U U ~ U C p p donde U C p p 0 siu esá fuera del período críico C siu esá denro del período críico C

33 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Coso de un Suminisro Se puede llegar a la conclusión de que esa función esá relacionada con el parámero H, horas de uilización de la poencia máxima demandada P (H = Consumo anual / P) Se supone que U C p p es únicamene función de H Se han realizado numerosos esudios para deerminar una expresión analíica de f(h), pero se conoce su forma.

34 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Coso de un Suminisro f (H) U U ~ fh

35 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Coso de un Suminisro $/kw-año. COSTO VARIABLE (COMBUSTIBLE = σ μ ) 2. COSTO DE CAPACIDAD = f(h) 3. COSTO TOTAL = + 2

36 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Paso de Cosos Marginales a Tarifas Tarifa Binomia De las fórmulas aneriores, se puede dar el coso de un suminisro como: C H H f H $/kwh año siendo el coso de combusible que se supone consane por simplificar La fórmula anerior es de muy difícil aplicación. El problema de consruir una arifa consise en seleccionar unos pocos parámeros que reflejen con una exaciud razonable los cosos de un suminisro.

37 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Paso de Cosos Marginales a Tarifas Tarifa Binomia La arifa que se va a diseñar es de esrucura binomia con un precio por kw conraado y un precio por kwh consumido F P H siendo F = la facuración anual P = una cuoa fija $/kw = un precio por kwh consumido

38 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Paso de Cosos Marginales a Tarifas Tarifa Binomia Suponiendo un suminisro cuyas horas de uilización sean H 0, la arifa que mejor se ajusa a la función de coso, será una angene a la misma en H 0. Los valores de P y de la arifa se deducen de las dos condiciones siguienes: a) Que la arifa y la función de coso coincidan para H = H 0 P H 0 H0 f H0 b) Que la arifa y la función engan la misma derivada en H 0 ' f H ' P f H H f H0

39 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Paso de Cosos Marginales a Tarifas Tarifa Binomia Si se desea ajusar lo más posible a la función de coso será necesario esablecer varias arifas, de acuerdo con el número de horas más usuales. Se pueden considerar res arifas: CORTA, MEDIA Y LARGA UTILIZACIÓN La arifa LARGA UTILIZACIÓN, para valores de H muy alos: ' 0 f ' H 0 por ano f H La única arifa en la que el precio del kwh coincide con el coso de combusible es la de LARGA UTILIZACIÓN

40 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Paso de Cosos Marginales a Tarifas Tarifa Binomia con Diferenes Períodos Horarios La forma más usual de perfeccionar una arifa consise en aplicar diferenes precios para la poencia y la energía de acuerdo con los denominados períodos arifarios. Una manera de esablecer períodos arifarios es dividir las horas del año en Puna (H ), Llano (H 2 ) y Valle (H 3 ) y deerminar para cada uno de ellos la cuoa fija y el precio de la energía. H H2 H horas

41 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Paso de Cosos Marginales a Tarifas Tarifa Binomia con Diferenes Períodos Horarios Definimos: p H, p 2 H 2, p 3 H 3 probabilidades de falla correspondienes a los períodos de puna, llano y valle (normalmene p 3 = 0) 3 h h h 2 3 p H i f 2 f f i H H H 2 3,, 3 probabilidad de falla oal siendo h, h 2 y h 3 las horas de puna, llano y valle que corresponden a una uilización H (para H = 8760 horas, h =H, h 2 =H 2, h 3 =H 3 cosos de combusible en los períodos de puna, llano y valle

42 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Paso de Cosos Marginales a Tarifas Tarifa Binomia con Diferenes Períodos Horarios Las funciones de coso oal de los períodos de puna, llano y valle serán: Puna: C p p H h h pi H i pi H i h Si hacemos p K pi Hi C H K h quedará

43 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Paso de Cosos Marginales a Tarifas Tarifa Binomia con Diferenes Períodos Horarios Llano: 2 i i i i h H p p h H p p h H C Si hacemos 2 i i 2 2 K H p p quedará h K H C

44 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Paso de Cosos Marginales a Tarifas Tarifa Binomia con Diferenes Períodos Horarios Deerminadas las dos funciones, se calculan la cuoa de poencia y el precio de la energía de cada uno de los dos períodos arifarios. Para el período arifario de valle sería: C H 3 3 si se admie que p h

45 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Paso de Cosos Marginales a Tarifas Tarifa Binomia con Diferenes Períodos Horarios Para la arifa de Cora Uilización, el coso en H H H f H f P H P H C llamando 0 0 H f H queda h P H C

46 MÉTODO DE COSTOS MARGINALES Paso de Cosos Marginales a Tarifas Tarifa Binomia con Diferenes Períodos Horarios Igualmene, llamando queda f H 2 H 0 C 2 H P h Por ano, la arifa para un suminisro de cora uilización será: Cuoa de poencia = Precio de energía en puna = Precio de energía en llano = P P 2 Precio de energía en valle = $/kw $/kwh $/kwh $/kwh