Estimación de Costo de Línea de Transmisión Óptima a Nivel ...
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Estimación del Costo Marginal de la Calidad del
Servicio en la Distribución de Energía: Aplicación a
un Caso Colombiano
XIV JORNADA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Por: Carlos Andrés Garcia Montoya M.Sc, Ph.D (C) – EPM - UNAL
Dr. Tomás Gómez San Román - UPC
Dr. Jesús María López Lezama - UdeA
Bogotá - Diciembre de 2017
Contenido
o Introducción
• Objetivo principal de esta investigación.
o Calidad del servicio: componentes y costo óptimo.
o Metodología de estimación del costo marginal de la calidad.
o Resultados
o Conclusiones
o Bibliografía
Introducción
XIV JORNADA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
✓ La distribución de energía eléctrica se ve sometida cada vez a una mayorexigencia en términos de calidad del servicio (CS) prestado a sus clientes.
✓ Esta exigencia tiene como origen los estándares de calidad que los reguladoresexigen a las empresas por medio de mecanismos de regulación por incentivos.
✓ Además, los clientes toman mayor conciencia y exigen una mejor prestación delservicio.
✓ En respuesta, las empresas de distribución deben efectuar grandes inversionesen mejoras sobre la red de distribución con el objetivo de disponer de losactivos que garanticen una prestación del servicio adecuada a los niveles decalidad esperados por los clientes y exigidos por el regulador.
✓ De esta forma, se evidencia la necesidad de contar con herramientas quepermitan estimar el costo de cumplir con la CS exigida por el regulador y losniveles de calidad esperados por los clientes.
Objetivo principal
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Desarrollar una metodología para la estimación del costo marginal de lacalidad (CMC) del servicio que pueda emplearse para la determinación delos límites técnicos y económicos de un operador de red.Para lograr esto, se integran en una metodología un modelo de red dereferencia y métodos econométricos para la obtención de un modelo quepermite la estimación del costo marginal de la calidad del servicio para unoperador de red.
Contenido
o Introducción
• Objetivo principal de esta investigación.
o Calidad del servicio: componentes y costo óptimo.
o Metodología de estimación del costo marginal de la calidad.
o Resultados
o Conclusiones
o Bibliografía
Calidad del servicio: componentes y costo óptimo.
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Calidad del Servicio
Calidad comercial Calidad técnica
Atención al usuarioCalidad de la
potenciaConfiabilidad
• Atención al cliente.• Conexión de nuevos
clientes.• Servicios de valor
agregado.• Entre otros…
• Compuesto por: fenómenos que afectan la frecuencia, la onda de voltaje, corriente y los armónicos.
• Continuidad del servicio.• Seguridad del suministro.• Indicadores de
frecuencia y duración de la calidad.
Calidad del servicio: componentes y costo óptimo.
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• COCS: Costo óptimo de la calidad del servicio.
• A: Costo de la calidad del servicio para el consumidor en el COCS
• B: Costo de la calidad del servicio para el OR en el COCS
• El costo de la calidad para el OR está compuesto por OPEX y CAPEX necesarios para alcanzar el nivel deseado de calidad.
• El costo marginal se obtiene:
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝑓 𝑄𝑆
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑚𝑎𝑟𝑔𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑓′ 𝑄𝑆
𝑄𝑆 = indicador de calidad del servicio
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o Metodología de estimación del costo marginal de la calidad.
o Resultados
o Conclusiones
o Bibliografía
Metodología de estimación del costo marginal de la calidad
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Diagrama de flujo de la metodología empleada para la estimación del costo marginal de la calidad. Forma funcional del modelo
econométrico del costo de la calidad y el costo marginal.
𝐷𝐶𝑛,𝑖 = 𝐴 ∗ 𝑄𝑆𝑖𝛽
𝜕𝐷𝐶𝑛,𝑖𝜕𝑄𝑆𝑖
= 𝐴 ∗ 𝛽 ∗ 𝑄𝑆𝑖𝛽−1
𝐷𝐶 = costos de distribución
𝑄𝑆 = indicador de calidad del servicio
𝐴 = constante de proporcionalidad
𝛽 = elasticidad
𝑛 = año n
𝑖 = objetivo de calidad
Metodología de estimación del costo marginal de la calidad
XIV JORNADA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Modelado de cargas y GDClasificación zonal
Generación de mapas
Construcción de la red topológica
Asignación de equipos eléctricos a la red
Cálculo de los refuerzos de la red de media tensión
necesaria para cumplir con los requisitos de
continuidad del servicio
Red de Referncia
Entradas: -Equipo estandarizado-Restricciones técnicas-Parámetros económicos-Estado inicial de la red (solo para expansión)
Entradas: - Restricciones geográficas-Topología Inicial (solo para expansión)
Entradas: - Índices de continuidad del servicio-Equipo de protección-Tiempo de tasas de fallo/reparación
Entradas: -Punto se suministro-Localización de cargas y GD-Parámetros de modelado de zonas
Diagrama del proceso computacional desarrollado por la RNM
RNM:
Los modelos de red de referencia son
modelos de optimización de sistemas de
distribución
Aplicaciones:
• Planeación de sistemas de distribución.
• Evaluación de impacto técnico y
económico sobre el sistema de
distribución de energía, debido a
cambios tecnológicos.
• Evaluación de la expansión de sistemas
de distribución.
• Desarrollo de marcos regulatorios
adaptables a nuevas tecnologías.
• Otras aplicaciones.
Metodología de estimación del costo marginal de la calidad
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Uso del RNM en la metodología:
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o Resultados
o Conclusiones
o Bibliografía
De acuerdo al modelo propuesto para el costo marginal:
Se obtuvieron los siguientes modelos con cada indicador de calidad delservicio como variable explicativa de costos:
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Modelos para el costo marginal de la calidad obtenidos
𝜕𝐷𝐶𝑖𝜕𝑆𝐴𝐼𝐹𝐼𝑖
= 17627484 ∗ 𝑆𝐴𝐼𝐹𝐼𝑖−2.836
𝜕𝐷𝐶𝑖𝜕𝑆𝐴𝐼𝐷𝐼𝑖
= 802754 ∗ 𝑆𝐴𝐼𝐷𝐼𝑖−1.698
𝜕𝐷𝐶𝑛,𝑖𝜕𝑄𝑆𝑖
= 𝐴 ∗ 𝛽 ∗ 𝑄𝑆𝑖𝛽−1
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Ilustración de la curva del costo marginal de la calidad
Target: objetivo de calidad evaluado mediante la función de CMC.Measure 1: evaluación del CMC para eventos superiores a 3 min.Measure 2: evaluación del CMC para eventos superiores a 1 min.
𝑄𝐼1 = valor de SAIFI 1.
𝑄𝐼2 = valor de SAIFI 2.
𝑄𝐼𝑡 = valor de SAIFI para un objetivo específico.
Empleando el modelo obtenido para el SAIFI se efectuó una validación del CMC vsla compensación estimada para los clientes de un grupo de alimentadores. Lasiguiente tabla muestra los resultados de esta estimación por alimentador paraeventos superiores a 3 minutos:
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Ilustración de la curva de costo marginal de la calidad
Alimentador Clientes SAIFI Compensación* CMC**
1 5990 2.426 39.90 1849.50
2 7477 3.371 49.81 907.63
3 6435 1.115 42.87 18042.71
4 1418 3.287 9.44 184.91
5 1338 4.900 8.91 56.19
6 1375 0.288 9.16 179644.46
Total por
Región30996 2.106 206.50 14297.98
*Compensación en millones de pesos.
**CMC: Costo marginal calculado en millones de pesos.
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o Calidad del servicio: componentes y costo óptimo.
o Metodología de estimación del costo marginal de la calidad.
o Resultados
o Conclusiones
o Bibliografía
XIV JORNADA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Conclusiones• La implementación de la metodología desarrollada en este trabajo permite la estimación de los
límites técnicos y económicos de calidad del servicio que los OR pueden lograr.
• La estimación del CMC por medio de la metodología desarrollada en este trabajo, permite a losORs tener elementos de juicio para tomar decisiones estratégicas de cara al mejoramiento de lacalidad del servicio y su impacto económico, tanto para la empresa como impacto tarifario.
• La metodología propuesta permite conciliar el costo de la calidad del cliente con el costo de lacalidad del OR, de modo tal que se pueda determinar una meta de calidad del servicio que logreun balance entre ambos valores, permitiendo acercarse al COCS.
• El CMC estimado para un valor específico de los indicadores SAIDI y SAIFI, permite a lasempresas determinar la viabilidad de lograr una meta por medio de un plan de infraestructuraque soporte el incremento de la calidad.
• Los resultados logrados se presentan como una herramienta de estimación de gran utilidadpara la planeación de las empresas de distribución, e incluso para entes reguladores.
• Las funciones resultantes permiten la estimación de los costos, tanto CAPEX como OPEX, en losque el OR puede incurrir para lograr un valor de un índice de calidad específico, valor que es deutilidad para la definición de mecanismos regulatorios y determinar valores esperados de calidadante un conjunto de acciones en el sistema.
XIV JORNADA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Bibliografía• García-Montoya, C. A. and López-Lezama, J. M., “Caracterización del costo de distribución de
energía mediante modelos de fronteras de eficiencia considerando indicadores de calidad delservicio,” Información tecnológica, vol. 28, no. 2, p. 9, 2017.
• García-Montoya, C. A., López-Lezama, J. M. and Gómez-San Román, T. (2018) ‘TOTEX Estimationof Electricity Distribution Companies by means of Reference Network Models and EfficiencyFrontiers’, IEEE Latin America Transactions, Forthcoming, p. 8. (En evaluación)
• E. Fumagalli, L. Lo Schiavo, and F. Delestre, Service Quality Regulation in Electricity Distributionand Retail. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2007.
• IEEE Power & Energy Society, IEEE guide for electric power distribution reliability indices.Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2012.
• C. Mateo Domingo, et. Al. "A Reference Network Model for Large-Scale Distribution PlanningWith Automatic Street Map Generation," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 26, no. 1,pp. 190-197, Feb. 2011.
• C. Fernandes, A. Candela, and T. Gómez, “An approach to calibrate incentives for continuity ofsupply in the Spanish electricity distribution system,” Electr. Power Syst. Res., vol. 82, no. 1, pp.81–87, 2012.
