CIGRE 2016 MÓDULO 1: DESAFÍOS DE TENER UNA

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1 CIGRE 2016 MÓDULO 1: DESAFÍOS DE TENER UNA MATRIZ ENERGÉTICA MAYORMENTE RENOVABLE ENERGÍAS RENOVABLES: VISIÓN DE LARGO PLAZO CÓMO ALCANZAR LAS METAS? Lunes 12 de Septiembre de 2016 Agradecimientos a equipo de energía UC - DICTUC: Rodrigo Pérez, Nicolás Oses, Constantin Velásquez, También a Prof. Hugh Rudnick.. PROF. DAVID WATTS PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE 1

2 OBJETIVO: BALANCEAR OFERTA Y LA DEMANDA LA Supply Location 1 curves Location 2 Precio (US$/MWh) Demanda eléctrica Curva de Oferta Price (P) Transmission expansion uncertainly Sistema demand (Q) Capacidad (MW) Location 1 Location 2 Demand curves Prof. David Watts PUC 2

3 CONTEXTO INTERNACIONAL: INCERTIDUMBRE! Consumption pattern changes Congestion rents Firm credit /risk premium Hydrology Spot prices Maintenance costs Renewable target Social discount rate Fuel prices Terrorism New technologies Weather Changes Credit rate Public policy Plant Cycling Black Swans Investment costs Climate change Public opposition Forward prices Transmission expansion CO 2 prices Solar PV production Environmental policy Technological changes Demand growth Transmission availability Wind production Construction times Ocean Atmospheric Oscillations Ancillary services prices PPAs Prof. David Watts, PUC Fuente: Elaboración propia 3

4 -Unmodeled +Modeled CONTEXTO Hydrology Spot prices INTERNACIONAL: INCERTIDUMBRE! Congestion rents Firm credit /risk premium Transmission expansion Resource Maintenance Technical Price costs Solar Financial PV production Systemic Renewable target Investment + Technological + Fuel prices + Investment costs changes Climate +Maintenance change costs Social discount rate Fuel prices Terrorism New technologies -Renewable Weather Changes Credit rate Public policy -Weather Changes -Ocean atmospheric oscillations (ENSO, El Niño) -Climate Change Uncertainty sources Consumption pattern changes + Construction times -New technologies Public opposition Plant Cycling Forward prices Black Swans +CO 2 prices +Spot prices* +Forward prices* -Ancillary services prices -Congestion rents CO 2 prices -PPAs Environmental policy + Hydrologies + Transmission expansion Technological changes Demand growth +-Public Policy +-Environmental policy Transmission availability -Firm Credit Risk / Risk Wind production premium -Credit rate -Discount rate Construction times Ocean Atmospheric Oscillations Ancillary changes services prices Conclusión: Limitada capacidad de estudiar, modelar y responder adecuadamente ante todas estas fuentes de incertidumbre simultáneamente. PPAs +-Renewable target -Plant Cycling -Demand growth -Consumption pattern -Public opposition -Black swans -Terrorism Prof. David Watts, PUC Fuente: Elaboración propia 4

5 -Unmodeled +Modeled CONTEXTO Hydrology Spot prices INTERNACIONAL: INCERTIDUMBRE! Congestion rents Firm credit /risk premium Transmission expansion Resource Maintenance Technical Price costs Solar Financial PV production Systemic Renewable target Investment + Technological + Fuel prices + Investment costs changes Climate +Maintenance change costs Social discount rate Fuel prices Terrorism New technologies -Renewable Weather Changes Credit rate del sistema Public policy -Weather Changes -Ocean atmospheric oscillations (ENSO, El Niño) -Climate Change Uncertainty sources Consumption pattern changes + Construction times Black Swans Environmental policy + Hydrologies + Transmission expansion Technological changes +Forward prices* Transmission availability Public Solución: -New technologies opposition Proveer -Ancillary services prices -Firm Credit Risk / Risk Wind production -Congestion rents CO 2 prices Demand growth +-Public Policy +-Environmental policy -PPAs -Credit rate Ocean Atmospheric -Consumption Oscillations pattern Mercados Plant Cycling Carga Generación -Discount Transmisión rate Almacena Ancillary changes services prices miento PPAs -Public opposition Forward prices +CO 2 prices +Spot prices* premium Construction times +-Renewable target -Plant Cycling -Demand growth -Black swans -Terrorism Conclusión: Limitada capacidad de estudiar, modelar y responder adecuadamente ante todas estas fuentes de incertidumbre simultáneamente. Prof. David Watts, PUC Fuente: Elaboración propia 5

6 Costos de la intervención OPCIONES PARA AUMENTAR FLEXIBILIDAD EN EL MUNDO Perdida de carga Expansión de transmisión nto químico Vertimiento de Renovables Áreas mas grandes / conjunta Pre-despacho y despacho intra-horario Predicción renovable Códigos de red conjunta de mercado Liquidez SSCC Mejoramiento del diseño de mercado Respuesta de la demanda residencial Respuesta de la demanda comercial Rampa de carboneras Rampas de gas y C. comb. Rampas hidros Refuerzo de transmisión Manejo avanzado de la red nto hidro nto térmico Las opciones y sus costos dependen del sistema y del momento del sist. Mercados Carga Generación Flexible Transmisión Almacena miento Dimensión - Tipo de intervención Prof. David Watts, PUC Fuente: Elaborada a partir de slide de Jacquelin Cochran, NREL,

7 Costos de la intervención OPCIONES PARA AUMENTAR FLEXIBILIDAD Costos de capital bajos, pero altos costos institucionales Vertimiento de Renovables Áreas mas grandes / conjunta Pre-despacho y despacho intra-horario Predicción renovable Códigos de red conjunta de mercado Liquidez SSCC Mejoramiento del diseño de mercado EN EL MUNDO Perdida de carga Respuesta de la demanda residencial Respuesta de la demanda comercial Inversiones con alto costo de capital Rampa de carboneras Rampas de gas y C. comb. Rampas hidros Expansión de transmisión Refuerzo de transmisión Manejo avanzado de la red nto químico nto hidro nto térmico Las opciones y sus costos dependen del sistema y del momento del sist. Mercados Carga Generación Flexible Transmisión Almacena miento Dimensión - Tipo de intervención Prof. David Watts, PUC Fuente: Elaborada a partir de slide de Jacquelin Cochran, NREL,

8 CONTEXTO NACIONAL Particularidades de Chile Extensión, radial, hidro, restringido, caro?, interconexiones, ERNCs abundantes, carga concentrada, competitivo?,.. Grandes cambios simultáneos Operacionales y de infraestructura Red de 500KV, Interconexión, tecnológica (mix) Institucionales Operador independiente, facultades/obligaciones, mercados.. Desafíos Generales: Lograr la operación segura, económica y sustentable (dimensiones social y ambiental) Específicos: variabilidad, incertidumbre, necesidades de pronóstico, baja inercia, crecientes rampas, crecientes necesidades de reservas locales, estabilidad, necesidad de mercados de SSCC, agregación especial/complementariedad, polos de desarrollo, transmisión, interconexiones, mejorar prácticas operacionales y diseño del mercado, respuesta de la demanda, flexibilizar,.. Prof. David Watts, PUC 8

9 Potencia (MW) Potencia (MW) Ej.: Energía + TxT. 110 US$/MWh + 3 US$/MWh Tx ajustada in corto plazo Generación diaria por tecnología día Lunes 17 Nov 2014 Costo transformador 750 MVA: Costo 8000 de MUSD Costo transformador Costo 750 de MVA: MUSD 7000 in in 6000 largo plazo largo plazo MVA MVA 2600 MVA 3500 MVA 60 m 75 m 120 m 120 m Servidumbre líneas Servidumbre líneas Servidumbre líneas Servidumbre líneas Inversión Conductor en ACAR 1400 MCM Transmisión Capacidad : 1060 A Tx holgada 65.4 MUSD/km 81.8 MUSD/km 130 MUSD/km 130 MUSD/km Estimado proporcionalmente a la ancho de franja Costo: 224 MUSD/km por circuito Costo total: 224 MUSD/km Circuito simple Costo servidumbres: Promedio de costo de franjas ETT para 75 m. Conductor ACAR 1400 MCM Capacidad : 1060 A Costo: 224 MUSD por circuito Costo total: 448 MUSD/km Doble circuito Una línea in corto plazo Horas Costo servidumbres: Evolución esperada de la tarifa del cliente final! Alza de transmisión se acompaña de reducciones de costo de Estimado proporcionalmente a la ancho de franja Conductor ACAR 800 MCM Capacidad : 760A Costo: 127 MUSD/km por circuito Costo total: 508 MUSD/km Circuito doble Dos líneas Se elimina ineficiencia de Corto plazo (despacho in) Costo servidumbres: Costo transformador 750 MVA: MUSD Hidro Convencional Hidro ERNC Carbón GNL Biomasa Biomasa-Diesel Geotérmico Solar Eólico Diesel Falla que en el tiempo se traspasarán a los clientes (Licitaciones de suministro, etapa de transición) Tx holgada Costo de MUSD in largo plazo Estimado proporcionalmente a la ancho de franja Conductor ACAR 1400 MCM Capacidad : 1060 A Costo: 224 MUSD/km por circuito Costo total: 894 MUSD/km Circuito doble Dos líneas Costo servidumbres: Costo transformador 750 MVA: Se elimina la ineficiencia de largo plazo al destrabar el desarrollo de Generación diaria por tecnología día Lunes 17 Nov 2014 Hidro Convencional Hidro ERNC Carbón GNL Biomasa Biomasa-Diesel Geotérmico Solar Eólico Diesel Falla Ej.: 80 S$/MWh Tx holgada Más Economías: Competencia Desarrollo tecnológico Premios por riesgos Horas Tiempo Prof. David Watts, PUC 9

10 Ej.: Energía + TxT. 110 US$/MWh + 3 US$/MWh Tx ajustada in corto plazo in largo plazo 750 MVA MVA 2600 MVA 3500 MVA 60 m 75 m 120 m 120 m Servidumbre líneas Servidumbre líneas Servidumbre líneas Servidumbre líneas Inversión Conductor en ACAR 1400 MCM Transmisión Capacidad : 1060 A Tx holgada 65.4 MUSD/km 81.8 MUSD/km 130 MUSD/km 130 MUSD/km Estimado proporcionalmente a la ancho de franja Costo: 224 MUSD/km por circuito Costo total: 224 MUSD/km Circuito simple Costo servidumbres: Costo transformador 750 MVA: MUSD Promedio de costo de franjas ETT para 75 m. Conductor ACAR 1400 MCM Capacidad : 1060 A Costo: 224 MUSD por circuito Costo total: 448 MUSD/km Doble circuito Una línea in corto plazo Costo servidumbres: in largo plazo Costo transformador 750 MVA: MUSD Evolución esperada de la tarifa del cliente final! Alza de transmisión se acompaña de reducciones de costo de Estimado proporcionalmente a la ancho de franja Conductor ACAR 800 MCM Capacidad : 760A Costo: 127 MUSD/km por circuito Costo total: 508 MUSD/km Circuito doble Dos líneas Se elimina ineficiencia de Corto plazo (despacho in) Costo servidumbres: Costo transformador 750 MVA: MUSD que en el tiempo se traspasarán a los clientes (Licitaciones de suministro, etapa de transición) Tx holgada Costo de MUSD in largo plazo Estimado proporcionalmente a la ancho de franja Conductor ACAR 1400 MCM Capacidad : 1060 A Costo: 224 MUSD/km por circuito Costo total: 894 MUSD/km Circuito doble Dos líneas Costo servidumbres: Costo transformador 750 MVA: Ej.: 80 S$/MWh Tx holgada Se elimina la ineficiencia de largo plazo al destrabar el desarrollo de Holguras de transmisión + Planificación para capitalizar beneficios de la Flexibilidad operacional, comercial, en las inversiones, etc.. Mejor uso/aprovechamiento de los embalses, reservas, parque Costo generador, de potencial renovable, Más Economías: Competencia Desarrollo tecnológico Premios por riesgos. Tiempo Prof. David Watts, PUC 10

11 Costos de la intervención OPCIONES PARA AUMENTAR FLEXIBILIDAD EN CHILE Cambios simultáneos en todas las dimensiones: Perdida Cambios de institucionales y desarrollo de inversiones. Ley de transmisión y operador independiente carga del sistema + Licitaciones de suministro + Red de 500kV + Interconexión SIC-CING + nto químico Vertimiento de Renovables Pre-despacho y despacho intra-horario Predicción renovable Áreas mas grandes / conjunta Códigos de red Liquidez SSCC Mejoramiento del diseño de mercado conjunta de mercado Respuesta de la demanda residencial Respuesta de la demanda comercial Rampa de carboneras Rampas hidros Rampas de gas y C. comb. Manejo avanzado de la red Expansión de transmisión Refuerzo de transmisión nto térmico nto hidro del sist. Mercados Carga Generación Flexible Transmisión Almacena miento Dimensión - Tipo de intervención Prof. David Watts, PUC Fuente: Elaborada a partir de slide de Jacquelin Cochran, NREL,

12 PRESENTACIONES BLOQUE 1: CONTENIDOS - FLEXIBILIDAD del sistema Mercados Carga Generación Transmisión Almacena miento del sistema Generación Mercados Transmisión Carga Almacena miento Operador: Patricio Valenzuela y Ernesto Huber, CDEC Introducción a los sistemas, proyectos de interconexión, avances en estudios eléctricos, Integración ERNC, operación, capacitación, futuro. Academia: Rodrigo Moreno, UCH Localización de reservas e impacto en el despacho, precios espaciales de reservas, Impacto de la inversión de transmisión. Políticas, prospectiva: Christian Santana, MEN Impacto operacional de las ERNC 2050 y necesidades Avances en flexibilizar el sistema, centrales térmicas, auditorias, adecuaciones NTSCS y exigencias a ERNC, pronóstico, Prof. David Watts, PUC 12 12

13 CIGRE 2016 MÓDULO 1: DESAFÍOS DE TENER UNA MATRIZ ENERGÉTICA MAYORMENTE RENOVABLE ENERGÍAS RENOVABLES: VISIÓN DE LARGO PLAZO CÓMO ALCANZAR LAS METAS? Lunes 12 de Septiembre de 2016 Agradecimientos a equipo de energía UC - DICTUC: Rodrigo Pérez, Constantin Velásquez, También a Prof. Hugh Rudnick.. PROF. DAVID WATTS PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE 13