CAP VII Instrumentos de Planificacion Energetica

8/18/2019 CAP VII Instrumentos de Planificacion Energetica

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CAP. 7: LOS INSTRUMENTOS DEPLANIFICACIÓN ENERGÉTICA

PRESENTACIÓN DEL MANUAL DE PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA

Autores: R. SCHAEFFER, A. SZKLO, A. LUCENA, R. SORIA, E.GONZÁLEZ, R. RATHMANN, M. CHÁVEZ

Programa de Planificación Energética/COPPE/UFRJ

27 Marzo, 2014

Quito, ECUADOR

Expositor: RAFAEL SORIA


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Los Instrumentos de Planificación Energética

1. Introducción: Papel y clasificación de los intrumentos

2. Descripción de algunos instrumentos – Estructura y variables de entrada

– Escenarios, simulación y resultados

– Recomendaciones para el uso en la planificación energética en AL&C

3. Ejemplos de uso

4. Criterios para la selección de modelos

5. Consideraciones y limitaciones

6. Bibliografía

Índice


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3. Ejemplos de uso



6. Bibliografía

Índice


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• Apoyo al proceso de toma de decisiones

• Herramienta para representar organizadamente una realidad compleja

• No existe un “modelo prodigioso”.

• Trade-off: sofisticación y complejidad vs. transparencia, flexibilidad y consistencia.• Proceso de selección:

– ¿Qué requiere? ¿Qué necesita?

– ¿Pronosticar la oferta y demanda de energía?

– ¿Energía final o servicio energético?

– ¿Largo, mediano o corto plazo? ¿Horizonte simple o múltiple? – ¿Solo para mejorar el conocimiento?

– ¿Para probar políticas energéticas, industriales o ambientales?

– ¿Para analizar las interacciones entre energía, economía, sociedad y medio

ambiente?

– ¿Para construir escenarios del tipo “What if ”?

1. Papel y clasificación de los instrumentos deplanificación energética


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• Apoyo al proceso de toma de decisiones

• Herramienta para representar organizadamente una realidad compleja

• No existe un “modelo prodigioso”.

• Trade-off: sofisticación y complejidad vs. transparencia, flexibilidad y consistencia.• Proceso de selección:

– ¿Qué requiere? ¿Qué necesita?

– ¿Pronosticar la oferta y demanda de energía?

– ¿Energía final o servicio energético?

– ¿Largo, mediano o corto plazo? ¿Horizonte simple o múltiple? – ¿Solo para mejorar el conocimiento?

– ¿Para probar políticas energéticas, industriales o ambientales?

– ¿Para analizar las interacciones entre energía, economía, sociedad y medio

ambiente?

– ¿Para construir escenarios del tipo “What if ”?

1. Papel y clasificación de los instrumentos deplanificación energética


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• Ser de fácil ejecución, menos tiempo para preparación de la información de

entrada y la elaboración de los escenarios.

• Tener número limitado de variables exógenas.

• Garantizar la compatibilización interna, es decir, la coherencia de lashipótesis técnico-económicas.

• Permitir el análisis de políticas energéticas y ambientales que afectan los

precios de los energéticos.

• Evaluar los impactos sobre el sector energético del comportamiento delconsumidor, de políticas específicas, de progreso técnico y de sustitución

tecnológica y de factores de producción.

• Lidar con la relación tiempo y espacio; y, tratar el tema de riesgo e

incertidumbre

Criterios para elegir el instrumento.Este debe:


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• Formulación de políticas públicas.

• Medición de indicadores de eficiencia productiva y de calidad de servicios

• Análisis consistente de las interacciones entre las cadenas del sector energético

y entre este sector y otros de la economía.

• Análisis de escenarios de largo plazo, a partir de simulaciones de árboles de

decisiones probables y de pruebas del tipo “What if ” (“¿qué pasaría sí?).

• Capacitación del propio acto de planificación (papel didáctico de los modelos).

Usos de los modelos de planificación energética


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Tipos de instrumentos

Fuente: Basado en Bajay (2004).


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• Optimización – Programación linear entera mixta

– Asignación óptima de los recursos energéticos

– Sujeto a restricciones

• Simulación – Evaluaciones paramétricas y/o econométricas

– Asignación de recursos energéticos no necesariamente óptima

– Se determina comportamiento de consumidores y productores sujeto a

variación de precios, renta, progreso tecnológico, etc.

– Abordaje iterativo para determinar equilibrio de mercado

• Modelos híbridos – Asumen variables macroeconómicas exógenas como endógenas

– Incorporan alteraciones económicas y energéticas en una estructura

consistente

Técnicas usadas:


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• Equilibrio general – Sector energético es modelado simultáneamente con otros sectores

económicos

– Explica comportamiento de oferta, demanda y precios en la economía

entera.

• Equilibrio parcial – Asociados apenas al sector energético, incluso solamente a

subsectores/segmentos.

– Explica comportamiento de oferta, demanda y precios en parte de una

economía

• No equilibrio – Modela solo oferta o demanda.

Equilibrio


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Circularidad/complementariedad de modelos sectorialescon un modelo integrado


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Circularidad/complementariedad de modelos sectorialescon un modelo integrado

S O L A R E N E R G Y ( C S P , P V )

B R A Z I L I A N E N E R G Y S Y S T E M

M O D E L

SAM

Weather data infomation

Technologicalparameters (solar field,

collectors, receivers,power cycle, heatstorage system)

Economical data (directand indirect capital cost,fixed and variable O&M

cost)

Financing and incentives

INPUTS

Net annual energy andenergy generation

seasonality

Capacity Factor

Conversion efficiency

OUTPUTS

MESSAGE

Technical parameters(capacity factor, energygeneration seasonality,

specific fuelconsumption)

Economical parameters(investment cost, fixed

and variable O&M cost,fuel cost)

INPUTS FROM SOLAR (CSP, PV)

LCOE

OUTPUTS

Ideal structure of energysupply

SOLAR ENERGY INPUTS

General constraintsfor brazilian energy

system

Total land area,annual water usage,

others.

INPUTS FROM OTHER ENERGY CHAINS

Technical parameters

Economical parameters

Constraints (total andinstallable potential by

time period)

Specific constraints

ENERGY DEMAND

Fuente: Malagueta et al (2014)


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• Horizonte – Corto plazo: 1 año

– Medio plazo: 5 años

– Largo plazo: más de 5 años. (2035, 2050, 2100)

• Cobertura – Proyecto puntual/ nivel local

– Estado (BR)/Provincia (EC)/Departamento (COL), Municipio

– Nacional

– Regional: AL&C

– Global

Tiempo y espacio


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3. Ejemplos de uso



6. Bibliografía

Índice


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1. RETSCreen2. SAM: System Advisor Model

3. HOMER

4. WASP: Wien Automatic System Planning

5. EEPPS: Economic and Environmental Power Planning

Software

6. LEAP: Long Range Energy Alternatives Planning System

7. MESSAGE: Model for Energy Supply Strategy Alternatives

and their General Environmental Impact

8. ENPEP: Energy and Power Evaluation Program

9. SUPER OLADE

Cuáles son los modelos analizados?


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Simulación, paramétrico, equilibrio parcial, bottom-up, proyectopuntual, medio plazo.

1. RETSCreen


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Simulación y optimización, paramétrico, equilibrio parcial,bottom-up, proyecto puntual, medio plazo.

2. SAM


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Simulación y optimización, paramétrico, equilibrio parcial,bottom-up, proyecto puntual, medio plazo.

3. HOMER


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Optimización, equilibrio parcial, bottom-up, subsistemaeléctrico, medio plazo. Estimación probabilística de costos.

4. WASP


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Optimización intertemporal, equilibrio parcial, bottom-up,subsistema eléctrico, medio plazo. Minimiza costos del

sistema (G,T,D, uso final, emisiones). Demanda exógena.

5. EEPPS (Battelle)


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Simulación (y optimización para sector eléctrico), equilibrioparcial (demand driven), bottom-up, modelo integrado, largo

plazo. Desagrega demanda.

6. LEAP


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7. MESSAGEResources

coal_pp

gas_pp_ccs

c r u d e_

p o

s t_ s a l t

c r u d e_

s u b

_ s a l t

imports

mid_oil_pp

heavy_oil_pp

nuclear_pp

wind_disp

gas_pp

gasoline_vehicles

flex_vehicles

hydrolysis

c o a l

n a t u r a l_ g

a s

c r u d e_

o i l

n a t u r a l_ g

a s

l i g h t_ o i l_ p r o d

c o a l

oil_extraction

Secondary

e l e c t r i c i t y

m e t h a n o l

Primary

b i o m a s s

s u g a r c a n e

o i l s e e d s

e t h a n o l

oilseeds_prod

gas_ extraction

b i o d i e s e l

b a g a s s e

n a t u r a l_ g

a s

L P G

refining_groups

c h a r c o a l

m i d_

o i l_ p

r o d

h e a v y_

o i l_ p r o d

coal_ extraction

gas_processing

exports

wind_surplus

hydro_pp

RSU_pp

th_ind

solar_th_hhss

th_hhss

other_vehicles

bagasse_pp

coal_pp_ccs

biodiesel_prod

GTL

diesel_etoh_prod

sugar_prod

eletric_vehicles

diesel_vehicles

BTL

charcoal_prod

ethanol_prod

ethanol_vehicles

biomass_prod

sugarcane_prod

methanol_prod

Final

p a s s_

t r a n

s p

s u g a r

NG_vehicles

t h e r m a l_ h h s s

t h e r m a l_ i n d

m o t o r f u e

l_ o t h e r

f r e i g h t_ t r

a n s p

tas: NG – Natural gas; Prod – Production; BTL – Biomass to Liquids; GTL – Gas to Liquids; UTE – Thermoelectric power plant; UHE – Hydroelectric power plant; RSU – Uran solid waste; Derv – Derivad

Fuente: No ueira et al. 2013.


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8. ENPEP - BALANCE

Modelo de simulación, econométrica, top –down, equilibrio

general, modelo integrado, programación no linear.

– Equilibrio se da al encontrar un conjunto

de precios que equilibra el mercado y las

cantidades que satisfazen todas las equaciones

e inequaciones planteadas.

- Iteración de Jacobi: solución dentro del margen

definido


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9. SUPER OLADE

Modelo de optimización, bottom-up, equilibrio parcial, modelo

sectorial, programación dinámica dual estocástica, mediano y

largo plazo.

- Evaluación de la expansión de la

generación y transmisión eléctrica.

- Política operativa óptima en función de

modelos estocásticos de caudales.

Operación óptima sistemas

hidrotérmicos.

- Se resuleve separando en dos problemas:

inversión y operación óptima (custos

variáveis).

- Calcula costos totales de inversión y

operación, costos marginales operativos,

beneficios marginales de generación

térmica, intercambio de energía entre

regiones interconectadas

Plan de Expansión Óptima del Sistema


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3. Ejemplos de uso



6. Bibliografía

Índice


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RETScreen:

Ejemplos:

HOMER:

ó é


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LEAP:

Ejemplos:

Perú, 2010 México, 2012 Colombia, 2011 Chile, 2010

Ecuador, Paraguay, El Salvador, Uruguay, Brasil, Argentina, etc.


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MESSAGE-BRASIL:

Ejemplos:

I t t d Pl ifi ió E éti


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Instrumentos de Planificación Energética

Resumen de aplicaciones en los países de AL&C

L I t t d Pl ifi ió E éti


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3. Ejemplos de uso



6. Bibliografía

Índice



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Datos requeridos para cada tipo de modelo:

ESCALAGEOGRÁFICA

ESCALA TEMPORAL

PROCEDIMENTOCOMPUTACIONAL

EQUILIBRIO

PRINCIPALES DATOS

NACIONAL

LOCAL / PROYECTOPUNTUAL

· Balance energético nacional· Datos agregados para nivel de país o región· Censos nacionales

· Datos desagregados a nivel local (costos, parámetrosde operación, disponibilidad recursos, etc)

· Datos climatológicos

LARGO PLAZO

CORTO PLAZO

· Proyecciones para las diferentes variables (demanda,PIB, etc)

· Escenarios (costos, tecnología, políticas, etc.)

· Información actualizada de costos, parámetrostecnológicos, financiamiento, tarifas, etc.

· Demanda inmediata (curva de carga)· Portafolio de grandes proyectos a entrar en

operación

OPTIMIZACIÓN

SIMULACIÓN

· Información detallada de costos, parámetrostecnológicos

· Restricciones de potencial técnico y/o potencialeconómico.

· Restricciones de operación (nivel mínimo enreservatorios, plantas hidráulicas en serie, etc.)

· Restricciones ambientales, sociales, etc.

· Escenarios (políticos, financieros, económicos,tecnológicos, etc)

· Balance de energía útil para escenarios de eficienciaenergética

GENERAL

PARCIAL(sectorial o subsectorial)

SIN EQUILIBRIO

· Matriz Insumo- Producto para el nivel geográfico deanálisis (nacional, regional)

· Demanda de energía exógena p ara equilibrarmodelos de oferta

· Oferta de energía exógena para equilibrar modelosde demanda

· Datos desagregados para sector y/o subsectores

· Nada específico

TIPOS DE MODELOS

M O D E L O

S

D E

P L A N I F I C A C I Ó N

E N E R G É T I C A

GLOBAL

· Series históricas de diversos parámetros socio-

económicos y tecnológicos por región o país.· Balances energéticos nacionales



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Árbol de decisión:

ESCALAGEOGRÁFICA

ESCALATEMPORAL

PROCEDIMENTOCOMPUTACIONAL

EQUILIBRIO EJEMPLOS DE MODELOS

NACIONAL

LARGO PLAZO

CORTO PLAZO

OPTIMIZACIÓN

OPTIMIZACIÓN

PARCIALSUBSECTORIAL

PARCIALSUBSECTORIAL

EEPPS, DECOMP, SDDP

PARCIALSECTORIAL

MESSAGE*, PLANEL, MARKAL

OPTGEN, SDDP, SUPER OLADE, LEAP*,EEPPS, WASP, NEWAVE*, DigSilent,NEPLAN, NETPLAN/OPTNET, M-REF,

GEMME

GENERAL

SIMULACIÓN

SIN EQUILIBRIO

LEAP*, WASP, SUPER OLADE,MOPERD, NEPLAN, Dig Silent

GENERAL

PARCIALSUBSECTORIAL

MoMo, MAED

GLOBAL LARGO PLAZO SIMULACIÓN GENERAL GCAM, IMACLIM

ENPEP*, IMACLIM

NEREUS

HOMERPARCIAL

SUBSECTORIAL

LOCAL/PROYECTOPUNTUAL

CORTO PLAZO

OPTIMIZACIÓN

SIMULACIÓN

RETSCREEN*SIN EQUILIBRIO

LARGO PLAZO

PARCIAL

SUBSECTORIAL FINPLAN, RETSCREEN*

SIMULACIÓN SIN EQUILIBRIO HOMER

PARCIALSECTORIAL

LEAP*

M O D E L O

S

D E

P L A N I F I C A C I Ó N

E N E R G É T I C A

OPTIMIZACIÓNPARCIAL

SUBSECTORIALHOMER, SAM*

Nota:* : El camino seguido para llegar a la selección de estos modelos será detallado a continuación:



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3. Ejemplos de uso



6. Bibliografía

Índice



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Gracias por su atención:

Contacto:

Rafael Soria P.

[email protected]


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