Contenido
• Elementos Generales de la Planeación
• Rol de la Demanda en la Planeación
• Planeación de la Generación
• Planeación de la Transmisión
• Consideraciones finales y retos
Cuál es el Reto de la Planeación ?
Encontrar soluciones robustas multiobjetivo,
que aprovechen la competitividad de los
países (regiones) y satisfagan de manera
segura, confiable y económica la mayor
cantidad de necesidades en diferentes
escenarios.
Nivel de Inversión
Restricciones
Inversión+AOM
Costo del Servicio de Transporte
Plan de Mínimo Costo
Efecto de la IncertidumbreIN
CE
RT
IDU
MB
RE
TIEMPO
Escenarios de DemandaLiberalización del Mercado
Disponibilidad de la RedDisponibilidad de Energéticos PrimariosComportamiento del Clima (Agua, Viento, Sol)
Costos de CapitalPrecios de Energéticos
Externalidades
• Entorno macroeconómico• Acceso a financiación• Restricciones ambientales• Políticas energéticas• Orden público• Disponibilidad equipos• Reposición de equipos• Prácticas operativas• Idoneidad de las personas• Nuevas Tecnologías
Visión integral de la Planeación
RegulaciónGeneración Transporte Demanda
Operación
Planeación Integral
• Los Sistemas de Potencia
se planean y operan dentro
de un modelo específico
del sector y una
reglamentación.
• La Planeación Integral
involucra la demanda,
producción, redes
• Pero también involucra
mercados de energéticos,
planes urbanos, situación
social, políticas
económicas.
• La Expansión y Operación
deben responder a
realidades de cada país
• Exige coherencia de
Criterios de Expansión y de
Operación
Tratamiento Clásico de la Demanda
Históricamente, la demanda ha tenido un
comportamiento pasivo frente al desarrollo del
sector
► Correlación con el PIB cercana a 1.0
► Demanda Inelástica
► Tomadora de confiabilidad
► Para usuarios residenciales:
� Precio único mensual
� Flujo de energía en una vía
Correlación PIB – Demanda en Colombia
Características de la atención de la Demanda
“Seguridad* de un sistema de potencia se refiere al grado de
habilidad para soportar contingencias sin desatención de carga”
*Definition and Classification of Power System Stability, IEEE-CIGRE 04
“Confiabilidad* de un sistema de potencia hace referencia a la
probabilidad de una operación satisfactoria en un periodo de tiempo
largo. Denota la habilidad para suministrar adecuadamente el
servicio eléctrico casi continuamente, con pocas interrupciones en
un periodo extendido de tiempo”
Calidad
Economía
Expectativas de Confiabilidad de la Demanda
Industrial Comercial OficialResidencial
Estratos 6 al 1
• Diferentes expectativas de Confiabilidad
• Disposición diferencial a pagar por el servicio
…
• Seguridad: Habilidad del sistema para evitar desconexiones de carga no controladas.
• Confiabilidad: Habilidad del sistema para manejar desconexiones de carga controladas. (Se puede escoger a quien y cuando se desconecta)
Una visión diferente de la Seguridad y la Confiabilidad
ESPS
Expansión de la RedGeneración
de Seguridad
Alternativas para Incrementar la Confiabilidad del Sistema
Eventos en el SistemaEventos en el SistemaEventos en el SistemaEventos en el SistemaProbabilidad de Ocurrencia / Impacto en la DemandaProbabilidad de Ocurrencia / Impacto en la DemandaProbabilidad de Ocurrencia / Impacto en la DemandaProbabilidad de Ocurrencia / Impacto en la Demanda
• Bajo Costo Operativo
• Impacto Medio en la Demanda
• Rápida Implementación
• Bajo costo de Inversión
ESPS
• Bajo Costo Operativo
• Impacto Bajo en la Demanda
• Lenta Implementación
• Alto costo de Inversión
Expansión
• Alto Costo Operativo
• Impacto Bajo en la Demanda
• Muy Rápida Implementación
• Ningún costo de Inversión
Gen Seguridad
La demanda como jugador del mercado
Los desarrollos tecnológicos en computación, comunicaciones y
electrónica de potencia han otorgado poder de mercado a la
demanda.
• Elasticidad de la Demanda (Precios Horarios Universales)
• Confiabilidad a la medida
• Demanda Inteligente (Smart Grid)
• Interconexiones Internacionales
600 MW
800 MW
1000 MW
1200 MW
1400 MW
1600 MW
1800 MW
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
Año 2020 Año 2020 + PHEV
Nuevos tipos de Demanda – PHEV
Chevy Volt ® - 201116 kWh/día (2 kW x 8 Horas)
Los Autos Eléctricos Híbridos Recargables
(PHEV) son una realidad.
Se empieza a borrar la línea entre electricidad
y otros energéticos.
Se hace más evidente que la Electricidad no
es una fuente de energía, es un transportador
de energéticos.
Algunos números sobre el impacto en el sistema de potencia en
una ciudad como Medellín (8,000 MW – 1,800 MW)
Media Penetración (2018) – 10,000 autos
Potencia requerida con 100% coincidencia: 20 MW (5%)
50,000
55,000
60,000
65,000
70,000
75,000
80,000
85,000
90,000
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
GW
h
Confiabilidad Energética en el Largo Plazo
Generación Escenarios Demanda
► Demanda
► Hidrología
► Combustibles
► Plan expansión
► Disponibilidad
► Capacidad
Fuentes de Incertidumbre
• Cargos por Confiabilidad / Potencia buscan dar señales de expansión.
• Compatibilidad Expansión – Generación versus Política Energética de los Países.
• Planeamiento Integrado con Fuentes de Energía (Petróleo, Gas, Carbón) y otras Demandas (Transporte)
• Alta Penetración de Energías Renovables no Convencionales (Viento, Solar, Mareas)
Año TWh %
2007 52.9 4.0
2008 53.9 2.0
2009 55.1 2.3
Año Bajo Medio Alto
2008 1.9% 2.0% 2.2%
2009 1.8% 2.3% 3.1%
2010 2.1% 2.7% 3.2%
2011 2.3% 2.9% 3.5%
2012 2.4% 3.3% 3.8%
2013 2.4% 3.5% 3.9%
2014 2.6% 3.4% 3.9%
2015 2.6% 3.5% 4.0%
2016 2.7% 3.7% 4.2%
2017 2.8% 3.6% 4.2%
2018 2.8% 3.7% 4.3%
2019 3.0% 3.8% 4.5%
2020 3.1% 3.9% 4.5%
Diferentes países han optado por distintas soluciones al
problema de la Expansión de Generación
• Un mercado de sólo energía, con precios libres, puede brindar las señales adecuadas
de inversión para garantizar la confiabilidad.
• Algunos países han apostado por esta alternativa:
o Australia y Reino Unido (nuevo esquema)
o Escandinavia y Holanda (indecisos)
• Implica una alta variabilidad en los flujos de caja para los inversionistas y en los precios
de energía para la demanda.
• Otros han optado por un mecanismo de confiabilidad, para asegurar la generación
requerida y alcanzar flujos de caja estables.
o Estados Unidos (FERC), España, Argentina, Italia, Nueva Zelanda, Comisión
Europea, Colombia
Fuente: Alex Henney, “Long Term Generation Adequacy through reliability options”, SIMER CIER 2006
2008
7%
14%
11%3%
65%
201812% 2%
70%7%
9%
Hidráulicas Carbón Gas Líquido NDC
La composición de la capacidad
instalada tendrá una mayor
participación de la generación
hidráulica en el 2018
-
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
80,000
90,000
100,000
2007-2
008
2008-2
009
2009-2
010
2010-2
011
2011-2
012
2012-2
013
2013-2
014
2014-2
015
2015-2
016
2016-2
017
2017-2
018
2018-2
019
2019-2
020
2020-2
021
2021-2
022
2022-2
023
2023-2
024
2024-2
025
2025-2
026
2026-2
027
2027-2
028
2028-2
029
2029-2
030
2030-2
031
2031-2
032
2032-2
033
2033-2
034
2034-2
035
2035-2
036
2036-2
037
2037-2
038
GWh-añoENFICC Verificada No Asignada
NDC
OEF GPPS
OEF
Demanda
En Colombia, el nuevo esquema de subastas consiguió
minimizar la incertidumbre con la entrada de 4200 MW en los
próximos 10 años
1. Diseñar un mecanismo de Mercado.
2. Dar señales e incentivos para la
inversión en nuevos recursos de
generación.
3. Tener respaldo en activos de
generación capaces de producir
energía firme durante condiciones
críticas de abastecimiento.
4. Asegurar la confiabilidad en el
suministro de energía en el largo
plazo a precios eficientes.
5. Seguridad jurídica entre la demanda
y los generadores.
6. Proteger la demanda de precios
superiores al precio de escasez
• Combustibles
• Red – Transmisión
• Congestión
• Competencias Humanas
• Protecciones y Control
• Mantenimientos
• Planeamiento Integrado con gestión de combustibles
• Operación en el límite de seguridad
• Coordinación de los mantenimientos:
– Concentración de los mantenimientos
– Cumplimiento del programa de mantenimiento.
– Atención de la demanda pico de potencia (Diaria y Estacional).
– Coordinación gas – electricidad.
Generación Demanda a AtenderFuentes de Incertidumbre
Confiabilidad Energética en el Mediano y Corto
Plazo
Nuevas tendencias en generación
• Parte de la demanda
• Flujo de energía en dos sentidos
• Optimiza la red ?
• Cogeneración y autogeneración
(Un uso común de gen distribuida)
• Penetración en Latinoamérica
• En especial donde hay
potencial hídrico
• Es un tema de cómo
exportarla
Generación Distribuida
Generación Sostenible (Green Generation)
Como se garantiza la
seguridad del sistema ?
• Comportamientos no predecibles en el mediano / corto plazo
• Poca Información sobre el
comportamiento esperado de la
Generación Distribuida
Confiabilidad en el transporte
Transporte Seguridad – Confiabilidad
• Protecciones
• Mantenimientos
• Obsolescencia equipos
• Maniobras
• Competencias Humanas
• Largo Plazo: Expansión balance entre costo de infraestructura vs. costos de no disponer de ella
– Criterios adecuados de diseño de líneas y subestaciones.
– Reemplazo de infraestructura obsoleta.
– Compatibilidad criterios de expansión y operación.
• Mediano Plazo: Señales de disponibilidad de infraestructura.
• Corto Plazo: Operación adecuada de la infraestructura.
–Idoneidad de operadores
–Coordinación de mantenimientos.
Fuentes de Incertidumbre
Dos tipos de Planeación de la red
• Objetivo Estratégico ?
• Rol de la red en el Mercado ?
• Entorno y dinámica del Mercado?
• Soluciones Multipropósito, Concertación
• Seguridad y Confiabilidad
1) El Planeamiento a Largo Plazo (20 años)
• Restricciones (Limitaciones) de la Red
• Criterios de mínimo costo, confiabilidad,
vulnerabilidad y calidad
• Modelos de optimización
• Espacios muestrales (Estocasticidad, escenarios
de demanda, despachos críticos, etc.).
2) El Planeamiento Operativo (5 años)Restricciones
Infraestructura
Organismos de Planeación y Operación
GG
GGGG
GG
PMU
IED
R
R
PMU
IED
PMU
IED
PMU
IED
PMU
IED
PMU
IEDPMU
IED
PMU
IED
PMU
IED
PMU
IED
Súper PDC
Súper IED
R
Rol de la Red en el Mercado
Nuevos tipos de proyectos de expansión
• No solo los clásicos para atender demanda
• Para habilitar las transacciones del mercado
• Para permitir enlaces internacionales (HVDC)
• Para minimizar la congestión
Evaluación de los beneficios de los proyectos de
expansión
• Congestión – Restricciones
• Considerando los ESPS (WAMS / WACS)
• Como se evalúa económicamente la confiabilidad en los sistemas
modernos
�Aun son aplicables los métodos clásicos?
Retos en los países emergentes
• Crecimientos de la Economía entre
3% y 8 %
• Población cada vez más concentrada en las ciudades
• Planeación urbana “deficiente”
• Costos de la tierra crecientes
• Redes de subtransmisión y
distribución al límite de su capacidad y vida útil.
• Como se atenderá a las ciudades
“hambrientas” de energía con mayor
confiabilidad ?• Como hacerlo de la manera más
económica posible ?
• Es el cableado subterráneo la única
opción ?
Retos para la Planeación
Cuando no hay planeamiento cada quien resuelve su problema
SostenibilidadGeneración VerdeGeneración DistribuidaDemanda y Transmisión Inteligentes
Operación de RedesControl de la OperaciónMantenimiento del SPNuevos Problemas Operativos
Crecimiento de DemandaExpansión GeneraciónExpansión TransmisiónPlaneación Urbana
Coordinación Gas – ElectricidadElectricidad en el TransporteEconomía del Hidrógeno ?
Retos para la Operación
El reto es supervisar, controlar y administrar la nueva estructura energética del sistema, con
esquemas más dinámicos.
… Con una mayor garantía de confiabilidad !
Nueva visión de la Planeación de Sistemas de Potencia
Que se requiere?
• Mejores Prácticas Operativas
• Más Conocimiento y Habilidades
• Nuevas Herramientas de Modelación
• Más Investigación y Desarrollo
Mayor Confiabilidad para la Demanda
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