Potencia localizada como solución no convencional a la … I/P4.pdf · 2016-12-05 · compensador sincrónico estático g g nueva esperanza noroeste g la loma copey medellÍn ancon

F-DI-04

Potencia localizada como solución no convencional

a la planificación integral Generación-Transmisión

en Colombia

M. A. Caro, J.C. De la Torre, R. Rodríguez, A. Jiménez.

Unidad de Planeación Minero Energética

Bogotá, Diciembre 2016

F-DI-04

Agenda

Introducción

Metodología

Caso de Prueba

Trabajo Futuro

Conclusiones y Recomendaciones


F-DI-04

Introducción

Ley 143 de 1994 de Colombia, específicamente los artículos 12, 16 y 18, y otras normativas como la

Resolución 181313 de 2002 del Ministerio de Minas y Energía.

Resolución CREG 071 de 2006-Cargo por Confiabilidad.

Documento CREG 077 de 2014.

Planes de Expansión de Referencia Generación y Transmisión, específicamente las versiones 2014-2028 y

2015-2029.

Dificultades para el desarrollo de proyectos de infraestructura lineal.

Necesidad de optimizar el uso de la infraestructura eléctrica y energética.

Maximización de los beneficios para la sociedad, es decir, para los agentes inversionistas y la demanda

nacional, que son aquellos que pagan por la infraestructura vía tarifa.

F-DI-04

Agenda

Introducción

Metodología

Caso de Prueba

Trabajo Futuro



F-DI-04

Metodología

Algoritmo 1 Metodología integral de Planificación integral Generación y

Transmisión.

1: División del Sistema de potencia en n áreas eléctricas

2: para (i = 1: n) hacer

3: si (existen limitaciones eléctricas en el área i) entonces

4: Simulación de Subasta de Potencia

5: si (solución convencional gana) entonces

6: Simulación de subasta del Cargo por confiabilidad con

demanda reducida

7: si no

8: Simulación de subasta del Cargo por confiabilidad sin

demanda reducida

9: fin si

10: si no

11: fin si

12: fin para


F-DI-04

Metodología

Subasta sobre cerrado

Alternativa 1: Expansión

convencional

Alternativa 2: Generación

localizada en punto A

Alternativa 3: Generación

localizada en punto B

Oferta Alternativa 1

[USD/MW-mes]


[USD/MW-mes]


[USD/MW-mes]

Gana subasta Alternativa 1



Simular subasta Cargo por

Confiabilidad

Demanda Objetivo Normal


Confiabilidad

Demanda Objetivo Reducida


Confiabilidad

Demanda Objetivo Reducida

Benef transmisión Alt1 = Benef transmisión Alt2 = Benef transmisión Alt3

Potencia localizada

Costo transmisión Alt1=Oferta Alt 1



OEF Alternativa 2

OEF Alternativa 3

Demanda Objetivo=Demanda Neta

Costo total Alternativa 1 = (Demanda Neta).(Prima CxC Alt 1) +(Oferta Alt 1)

Costo total Alternativa 2 = (Demanda Neta – OEF Alt 2).(Prima CxC Alt 2) + (OEF Alt 2).(Prima CxC subasta anterior) + (Oferta Alt 2)

Benef energéticos Alt1 = Benef energéticos Alt2= Benef energéticos Alt3

Beneficios energéticos Cargo por Confiabilidad

Demanda Objetivo=Demanda Neta-OEF Alternativa 2

Demanda Objetivo=Demanda Neta-OEF Alternativa 3

Costo total Alternativa 3 = (Demanda Neta – OEF Alt 3).(Prima CxC Alt 3) + (OEF Alt 3).(Prima CxC subasta anterior) + (Oferta Alt 3)

F-DI-04

Agenda

Introducción

Metodología

Caso de Prueba

Trabajo Futuro



F-DI-04

Caso de Prueba

ITUANGO

PIFO 500

PANAMÁ II

230 kV

COLOMBIA

FLORES

SAN CARLOS

TEBSA SANTA MARTA

GUAJIRA

CUESTECITAS

CUATRICENTENARIO

BARRANQUILLA

BOLIVAR

SABANALARGA

VALLEDUPAR

CHINÚ

CERROMATOSO

OCAÑA

GUADALUPE4

BELLO

OCCIDENTE MIRAFLORES

ENVIGADO ORIENTE

PORCE2 SALTO EPM

GUATAPE JAGUAS

MERILÉCTRICA

TERMOCENTRO

CÚCUTA

TASAJERO

SAN MATEO COROZO

PRIMAVERA

GUATIGUARÁ

PALOS

TOLEDO SAMORÉ BANADIA

CAÑO LIMÓN

ANCON SUR ISA

LA SIERRA

SOCHAGOTA

PAIPA

BUCARAMANGA

MALENA

ESMERALDA

PURNIO

CHIVOR

TORCA

MIEL

BALSILLAS

LA MESA

LA GUACA

CIRCO

GUAVIO

PARAISO

TUNAL

SAN MATEO

LA REFORMA

MIROLINDO

LA HERMOSA

LA ENEA

CARTAGO

LA VIRGINIA

SAN MARCOS

YUMBO

JUANCHITO

ALTO ANCHICAYÁ

PANCE

PAEZ

BETANIA SALVAJINA

SAN BERNARDINO

JAMONDINO

ALTAMIRA

MOCOA

POMASQUI

TERNERA

VENEZUELA

PANAMÁ

ECUADOR

COMUNEROS

CIRA

INFANTA

BARRANCA

PLAYAS

BARBOSA

BOSQUE

TERMOCOL

JAGUEY

NORTE

ARMENIA

QUIMBO

ALFÉREZ

ECOPETROL

URABÁ

URRÁ

CARTAGENA CANDELARIA

CARACOLI

GUAYABAL

TUMACO

SURIA

CHIVOR II

COROCORA

LA TASAJERA

MONTERÍA

CHOCO

G

NUEVA

GRANADA

SAN FELIPE

RUBIALES

SVC

BACATA

G

Posible Proyecto de generación

Gran Consumidor propuesto

Área Influencia SVC’s propuestos

G

500 kV

220 kV

Expansión definida

Expansión propuesta 500 kV

Conexión HVDC

Expansión propuesta 230 kV

SVC Compensador estático variable

Compensador sincrónico estático

G

G

NUEVA ESPERANZA

NOROESTE

G

LA LOMA

COPEY

MEDELLÍN

ANCON SUR

RIOCORDOBA

TULUNI

T.NORTE

PORCE 3

BOCHICA

SVC

SOGAMOSO

FUNDACIÓN

SAN ANTONIO PORVENIR

PALENQUE

QUIFA

EXPANSIÓN CONVENCIONAL

GENERACIÓN LOCALIZADA PLANTA TÉRMICA

GENERACIÓN LOCALIZADA PLANTA HIDRÁULICA


F-DI-04

Caso de Prueba

2025 2030 2035 2040 20450

20

40

60

80

100

120

140Potencia asociada a la limitación de red (DNA o Restricciones)

[MW

]


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Caso de Prueba

𝑉𝑖 =𝑉𝑃𝑁

𝑃𝑖𝑛𝑖=1

𝑛

Tecnología Capacidad

[MW]

LCOC [USD/MW]

"Levelized cost of Capital"

VPN [USD] Promedio Potencia del problema [MW]

Valoración de cada tecnología

[USD/MW-mes]

Línea NA NA 98,567,587.6 100.5 981,068.5

Térmica-Carbón

200 1,480,095.5 296,019,104.9 100.5 2,946,354.3

Hidroeléctrica 294 1,866,799.0 548,838,891.5 100.5 5,462,734.6


F-DI-04

Caso de Prueba

2025 2030 2035 2040 20450

10

20

30

40

50

60

70

80[M

US

D$]

Flujo de Caja de las Soluciones

Solución Convencional

Térmica Carbón

Hidroeléctrica


F-DI-04

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

x 106

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3x 10

-6

Puja [USD$/MW-mes]

Funció

n d

e D

ensid

ad d

e P

robabili

dad d

e las P

uja

s

Caso de Prueba


F-DI-04

Caso de Prueba

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.550

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Puja normalizada [pi/vi]

Pro

babili

dad d

e g

anar

a a

gente

lin

ea

Probabilidad agente carbon

Probabilidad agente hidro


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Caso de Prueba

Jan15 Dec17 Dec20 Dec23 Dec26 Dec290

20

40

60

80

100

120

140

[GW

h-m

es]

H5 potencia

H5 spot

T5 potencia

T5 spot

H7 potencia

H7 spot


20

40

60

80

100

120

[GW

h-m

es]

T7 potencia

T7 spot

H9 potencia

H9 spot

T9 potencia

T9 spot


20

40

60

80

100

120

140

[GW

h-m

es]

H5 potencia

H5 spot

T5 potencia

T5 spot

H7 potencia

H7 spot


20

40

60

80

100

120

[GW

h-m

es]

T7 potencia

T7 spot

H9 potencia

H9 spot

T9 potencia

T9 spot


F-DI-04

Caso de PruebaHidroeléctrica Escenario 7

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0

2

4

6

8

10

12

14

16

x 108

Puja normalizada [ph/vh]Factor de Planta Hidro

US

D

0

2

4

6

8

10

12

14

16

x 108


F-DI-04


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8x 10

9

Factor de Planta

B y

C c

uango p

i=0.1

7*v

i

Beneficio

Costo


F-DI-04

Caso de PruebaTérmica Escenario 7

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

2

4

6

8

10

x 108

Puja normalizada [ph/vh]Factor de Planta Carbon

US

D

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

x 108


F-DI-04


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 12

3

4

5

6

7

8

9

10

11x 10

8

Factor de Planta

B y

C c

uando P

i=0.3

43V

i

Beneficio

Costo


F-DI-04


0

0.2

0.4

0.6

0.8

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0

2

4

6

8

10

12

x 108

Puja normalizada [ph/vh]Factor de Planta Hidro

US

D

0

2

4

6

8

10

12

x 108


F-DI-04


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 12

4

6

8

10

12

14x 10

8

Factor de Planta

B y

C c

uando p

i=vi*

0.1

7

Beneficio

Costo


F-DI-04


0

0.2

0.4

0.6

0.8

0

0.2

0.4

0.6

0.8

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

x 108

Puja normalizada [ph/vh]Factor de Planta Carbon

US

D

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

x 108


F-DI-04


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 12

3

4

5

6

7

8

9

10

11x 10

8

Factor de Planta

B y

C c

uando p

i=vi*

0.3

1

Beneficio

Costo


F-DI-04

Caso de PruebaSimulación CxC victoria SP alternativa convencional

7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8 8.1 8.2 8.3

x 104

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

GWh-año

US

D$/M

Wh-a

ño


F-DI-04

Caso de PruebaSimulación CxC victoria SP alternativa no convencional-OEF 200 GWh-año

7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8 8.1 8.2 8.3

x 104

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

GWh-año

US

D$/M

Wh-a

ño

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Agenda

Introducción

Metodología

Caso de Prueba

Trabajo Futuro



F-DI-04

Trabajo Futuro

La propuesta regulatoria de la CREG, Documento 077 de 2014, puede complementarse con esquemas de

respuesta de la Demanda-DR. Esta es una tarea pendiente por simular por parte de la UPME.

Los elementos BESS, Battery Energy Storage System, pueden participar en este esquema, brindando

firmeza a la energía requerida por un recurso intermitente, por ejemplo, o como una solución independiente,

lo cual dependerá de las condiciones eléctricas del área bajo estudio.

Una vez reglamentada la propuesta de Potencia Localizada, la UPME deberá modificar los procesos de

convocatoria, ya que el enfoque se ajusta radicalmente (se subastarían soluciones, no proyectos

específicos).

Inclusive en una fase futura, los programas de Eficiencia Energética podrían articularse adecuadamente con

esta propuesta y el mismo mecanismo del Cargo por Confiabilidad.


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Trabajo Futuro


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Trabajo Futuro


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Trabajo Futuro


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Trabajo Futuro

0

50

100

150

0

100

200

300

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Despacho F

lore

s I

V [

MW

]

Número Contingencias Críticas - DMax - Sin Baterías

Despacho Flores I [MW]Despacho Tebsa + Barranquilla [MW]

0

2

4

6

8

10

12

14

0

50

100

150

0

100

200

300

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Despacho F

lore

s I

V [

MW

]

Número Contingencias Críticas - DMax - Riomar 34.5 - 35 MW y Unión 34.5 - 20 MW

Despacho Flores I [MW]Despacho Tebsa+Barranquilla [MW]

0

2

4

6

8

10

12

14

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Agenda

Introducción

Metodología

Caso de Prueba

Trabajo Futuro



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Se propuso una metodología integral de planificación generación y transmisión, que cobija varios

procedimientos y enfoques, involucrando procesos heurísticos, de optimización estocástica y teoría de

juegos.

Los resultados evidencian un beneficio para los agentes generadores y la demanda nacional, ya que con

una sola alternativa se están resolviendo dos situaciones a la vez, garantizar la confiabilidad energética y

evitar costos de congestión o desatención de demanda en un área específica.

Al margen de lo anterior, las simulaciones son muy sensibles a los beneficios esperados por venta de

energía en el Mercado Mayorista (particularmente el precio spot), que están directamente relacionados con

la incertidumbre de las tecnologías de los proyectos de generación que se instalarán en el futuro.

Como trabajo futuro actualmente la Unidad estudia la manera de incluir los Elementos Almacenadores de

Energía a través de Baterías-BESS en el esquema propuesto, así como programas activos de participación

de la demanda.


F-DI-04

Marco A. Caro Camargo. [email protected]

mailto:[email protected]

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