El desafío de las reservas de generación en el nuevo contexto

Transcripción

1 El desafío de las reservas de generación en el nuevo contexto Prof. Rodrigo Moreno, Eduardo Pereira, Felipe González Presentación CIGRE 12/09/2016 Universidad de Chile - 1

2 Contexto La futura interconexión de los sistemas de transmisión y la creación de un nuevo organismo coordinador independiente del sistema eléctrico nacional (CDEC) presenta oportunidades: Mejora de la eficiencia económica y de la confiabilidad Optimización global de los recursos existentes de Arica a Chiloé y también desafíos: Mantener estándares de seguridad y continuidad de suministro en un sistema particularmente largo. Universidad de Chile - 2

3 Objetivo y contenidos Objetivo: Analizar estrategias de zonificación del sistema eléctrico nacional chileno para optimizar el despacho de la potencia y la reserva de las unidades de generación a lo largo del sistema eléctrico nacional Contenidos: 1. Investigar la experiencia internacional y el estado del arte relacionada con la coordinación entre distintas zonas 2. Determinar el volumen y la localización óptima de la reserva de generación mediante un modelo basado en la simulación de contingencias (Security Constrained Economic Dispatch) 3. Proponer particiones del sistema en áreas de control que permitan obtener soluciones económicas y seguras Universidad de Chile - 3

4 Fundamentos (1) Despacho económico N-1G? Capacidades MW MW MW (inflexible) MW MW D=50 MW D=200 MW Merito económico: 1,2,3,4 Universidad de Chile - 4

5 Fundamentos (2) Solución Modelo Clásico P=50 MW R=200 MW 2 Capacidad = 100 MW 1 P=150 MW R=0 MW (inflexible) P=50 MW R=200 MW 3 f=50 MW 4 P=0 MW R=0 MW D=50 MW D=200 MW Situación post-falla P=125 MW 2 Capacidad = 100 MW 1 P=0 MW P=125 MW 3 f=200 MW 4 P=0 MW D=50 MW D=200 MW P=800 MW Cuál es la solución? D=1000 MW Universidad de Chile - 5

6 Experiencia internacional (1) Áreas de control (Balancing Areas) históricamente definidas en base a criterios geográficos / de propiedad: Universidad de Chile - 6

7 Experiencia internacional (2) Grandes ISOs definen zonas de reserva para asegurar la capacidad de entrega de reserva ante contingencias: ISO-NE: Define zonas anidadas de reserva, que son zonas saturadas en importación. Además estima las capacidades de transferencia entre zonas de manera de poder compartir reservas entre ellas MISO: Identifica congestiones importantes para luego separar el sistema usando PTDFs. Update trimestral Debate abierto entre dos posiciones en el contexto renovable: zonas estáticas y dinámicas 5 4 Universidad de Chile - 7

8 Caso chileno: Sistema nacional al 2018 SING SIC Norte SIC Centro SIC Sur Línea Flujo Máximo [MW] SING -> SIC 1439 SIC Norte -> SIC Centro 1439 SIC Centro -> Sur 2806 Universidad de Chile - 8

9 Generación (114 unidades) y demanda SING SIC Norte Capacidad Instalada [MW] SING SIC Norte SIC Centro SIC Sur SIC Centro SIC Sur Eólico Solar Carbón GNL Pasada y Serie Hidro Embalse Diesel Se analizan varias condiciones de operación que representan combinatorias de: -condiciones hidrológicas, -disponibilidad de recursos renovables y -demanda Universidad de Chile - 9

10 Resultados SCED hidrología media DC - Security Constrained Economic Dispatch (DC-SCED) Co-optimización del despacho de energía y reserva (localización y volumen) Simula todas las fallas de generadores (N-1) Universidad de Chile - 10

11 Resultados SCED Hidrología húmeda y seca Universidad de Chile - 11

12 Particiones y criterios de reserva Se identificaron aquellos requerimientos zonales de reserva que permiten sin la necesidad de simular todas las contingencias posibles obtener un despacho con similares características económicas y de seguridad de suministro que aquel obtenido con un modelo avanzado SCED (se incorporó análisis de contingencia post-optimización para cuantificar la confiabilidad) Partición 0 Partición 1 1 Partición 22 Partición 3 3 SING Norte SIC Norte SING Centro SING Sur SIC CentroNorte SIC Centro SIC Ancoa SIC Charrúa SIC Sur Universidad de Chile - 12

13 Conclusiones y trabajo futuro (1) El modelo SCED optimiza el volumen y localización de reserva del sistema con un criterio combinado económico-seguro La localización de reservas depende fuertemente de la condición hidrológica: En hidrología media la reserva tiende a ubicarse principalmente en la zona centro-sur del sistema En hidrología húmeda es preferible utilizar los embalses del sur para generar energía y mantener reservas en áreas más al norte En hidrología seca la localización de la reserva es más sensible a los niveles de demanda Es posible reproducir razonablemente bien estos resultados mediante un modelo tradicional de despacho (que solamente simula la condición programada, pre-falla) mediante la incorporación de requerimientos zonales de reserva Universidad de Chile - 13

14 Conclusiones y trabajo futuro (2) Las zonas de reservas pueden evolucionar a lo largo del año dependiendo de una serie de factores como la disponibilidad de los recursos renovables (agua, viento y sol), la demanda, etc. Esto puede incorporar cambios importantes en la planificación de la transmisión, ya que actualmente se ignora (al momento del diseño de la red) la necesidad de transportar reservas a lo largo del sistema Esto puede incorporar cambios importantes en la remuneración de los servicios complementarios, ya que las necesidades de la reserva varían según la localización en la red y no son necesariamente proporcionales a la capacidad de proveer el servicio en cada zona, lo que debería ser reflejado en los precios en un contexto de tarificación costo-reflectiva y eficiente Es necesario estudiar más afondo los efectos de la localización de la reserva a nivel de la estabilidad del sistema (considerando su interacción con otros servicios complementarios) Universidad de Chile - 14

15 Muchas gracias!!!! Referencia: R. Moreno, E.Pereira, F. González, Estudio de Zonificación del Sistema Eléctrico Nacional, disponible en: (link: informes y estudios -> otros informes) Universidad de Chile - 15