incertidumbre en el planeamiento

LAS INDETERMINACIONES EN EL PLANEAMIENTO

Redes de distribucin Pgina 1

LAS INDETERMINACIONES EN EL PLANEAMIENTO DE LAS REDES DE DISTRIBUCION ELECTRICAS

Desde las ltimas dcadas del siglo XX, el mundo experimenta frecuentes cambios en los precios de los portadores energticos y serias perturbaciones en el crecimiento econmico. Ha sido un perodo durante el cual la mayora de los pases en desarrollo han tenido que ajustar y siguen todava ajustando, sus patrones de produccin y consumo de la energa para responder a frecuentes cambios en el ambiente econmico. Lo anterior ha provocado que, a partir de este perodo, los eventos del futuro se hayan vuelto ms inciertos que anteriormente. Por lo tanto, los responsables de las polticas, los gerentes y los planificadores estn ahora ms preocupados por los riesgos a largo plazo relacionados con las decisiones del presente. En el sector elctrico, las decisiones estratgicas usualmente se basan en proyecciones de los parmetros principales tales como la demanda y el consumo de la energa elctrica, la forma de los grficos de carga, los costos de capital, los precios del combustible y las tasa de inters en el mercado de capitales. El problema reside en que esas decisiones de planeamiento nunca se toman con una informacin de entrada perfecta o al menos consistente. Debido a la incertidumbre en el crecimiento futuro, factores de riesgo siempre rodean esas decisiones y las consecuencias de malas decisiones, pueden tener resultados impredecibles para las empresas del sector pblico. El planteamiento por lo tanto es que la Incertidumbre es un factor inevitable al cual hay que

enfrentar en el proceso de planeamiento estratgico, desarrollando acciones que minimicen el impacto de la indeterminacin de eventos futuros, en lugar de alternativas que enfoquen exclusivamente las soluciones de costo mnimo basadas en supuestos deterministas y por lo tanto genricamente irreales, sobre las condiciones y eventos perspectivos. Esas estrategias, sin embargo, pueden exigir mayores costos y por lo tanto llevan a la siguiente interrogante: Cunto se debe pagar para evitar o reducir los riesgos de un planeamiento incorrecto?

EL PROBLEMA DEL PLANEAMIENTO DE LA DISTRIBUCION ELECTRICA

El objetivo de los estudios de planeamiento de la expansin de los sistemas de distribucin elctricos es determinar la secuencia de aumento de capacidad en las fuentes, de las redes o en las acciones hacia el rea de consumo, para satisfacer la demanda elctrica futura cumpliendo con dos condiciones fundamentales: Costo mnimo: Se busca minimizar los costos totales Confiabilidad: Asegurar la oferta de un servicio elctrico ininterrumpido y con la calidad

requerida.

Se debe cumplir con estos requerimientos al mismo tiempo que se respetan las limitaciones financieras, geogrficas, de medio ambiente, etc., sin embargo, llegar a una variante de solucin cuando las condiciones de partida no logran enfocar adecuadamente el final de la carrera, impone la necesidad de desarrollar instrumentos de anlisis que permitan una adecuada orientacin.

NATURALEZA DEL PROBLEMA DE LA INCERTIDUMBRE

Incertidumbre significa no conocido con certeza; por lo tanto los elementos de la incertidumbre son aquellos sobre los cuales se carece de conocimientos definitivos y que, en calidad de variables de entrada, pueden conducir a la imposibilidad de lograr un buen programa de desarrollo. Los riesgos son las posibilidades de perjuicio o prdidas para el inversionista, inherentes a las decisiones tomadas dentro de un ambiente incierto. As la incertidumbre se refiere a la falta de



conocimientos sobre eventos futuros y el riesgo a las posibles consecuencias adversas que pueden provenir de ella.

En algunos casos, se pueden derivar las probabilidades de varios resultados a partir de observaciones pasadas. Sin embargo, en algunos casos, los eventos futuros inciertos estn caticamente relacionados con los datos histricos, en ocasiones son eventos de poca repeticin. En esos casos, cualquier prediccin probabilista sera el fruto de un juicio subjetivo en vez de un pronstico basado en las estadsticas y reflejara el grado de confianza que tiene una persona en particular sobre la posibilidad de que ocurra un evento especfico [9].

Es til clasificar las incertidumbres enfrentadas por las empresas elctricas en dos categoras, es decir factores externos e internos, lo que ayudara en el diseo de medidas posibles para su manejo.

Los factores externos son en gran parte aquellos fuera del control de la empresa, mientras que los internos son aquellos sobre los cuales la empresa tiene, por lo menos, un control parcial.

A continuacin se presentan los ms importantes factores de incertidumbre, tanto externos como internos:

INCERTIDUMBRES DE PLANEAMIENTO

Relacionadas con factores externos:

Precios de combustible

Crecimiento del PIB

Crecimiento del consumo y la demanda de energa elctrica

Tasas de inters en el mercado de capitales y tipos de cambios

Desarrollos tecnolgicos

Forma perspectiva de los grficos de carga en los diferentes perodos

Regionalizacin de los crecimientos del mercado de la electricidad

Etc.

Relacionadas con factores internos:

Regulaciones de la poltica tarifara

Potencialidades constructivas

Costos de operacin y mantenimiento

Disponibilidad

Eficacia en los programas de manejo de la demanda

Etc.



Generalmente se puede disminuir el grado de incertidumbre relacionada con factores internos mediante una administracin ms eficiente en la implementacin de los proyectos y su operacin. Por otro lado, la nica manera de manejar factores externos es mediante la incorporacin de esas incertidumbres en el proceso de planeamiento.

Esa estrategia no reducir el grado de incertidumbre pero tiene el potencial de reducir considerablemente los riesgos asociados con las decisiones de inversin.

PRACTICAS ACTUALES EN EL TRATAMIENTO DE LA INCERTIDUMBRE

Se puede abordar la incertidumbre de varias maneras.

En trminos prcticos, una va es ignorarla, enfocando la atencin en estrategias de corto plazo y suponiendo que los problemas de largo plazo se solucionan por s mismos.

Existen varias formas de manejarla directamente, tales como:

Postergar las decisiones. Esperar hasta que la informacin adicional se haga disponible para reducir la incertidumbre.

Negociar contratos a largo plazo de suministro de combustible y de compra de energa elctrica. Desde luego eso conlleva el riesgo de precios menores previstos en el futuro.

Planificar muy cuidadosamente para todas las contingencias razonables. Tener un plan disponible que se pueda utilizar si se desarrollan ciertas contingencias.

Adoptar estrategias flexibles que permitan cambios relativamente fciles y econmicos.

Todas esas estrategias implican costos adicionales. Las empresas elctricas por lo tanto tienen que decidir hasta qu cantidad es aceptable pagar para reducir los riesgos [10].

A pesar de la necesidad evidente de tratar el problema de la incertidumbre en el planeamiento elctrico, se est haciendo muy poco, especialmente en los pases en desarrollo, donde los modelos deterministas de menor costo constituyen el principal, y a veces el nico instrumento de planeamiento. El objetivo de esos modelos es determinar el programa de desarrollo que podr satisfacer una demanda elctrica proyectada al menor costo econmico bajo un conjunto dado de supuestos para los parmetros de planeamiento. No se presta ninguna consideracin a una evaluacin explcita de las diferencias en los parmetros de riesgos entre las secuencias alternativas de inversin. En la prctica, la evaluacin usualmente incluye algn anlisis de sensibilidad nicamente para confirmar la firmeza de la conclusin de evaluacin a variaciones arbitrarias en unos pocos parmetros.

El enfoque determinista de costo mnimo no evala explcitamente los riesgos de falla en lograr los objetivos econmicos y las consecuencias de inversiones elctricas subptimas, por ello la inadecuada consideracin prestada a la incertidumbre en la seleccin de los programas de mnimo costo para el desarrollo elctrico a menudo resulta en mayores riesgos.

Una encuesta realizada en las prcticas de planeamiento de 14 empresas elctricas norteamericanas identific la utilizacin de tcnicas diferentes para abordar la incertidumbre que cabe dentro de cuatro categoras principales:

Anlisis de escenario Se construyen los escenarios y se identifican las variantes para satisfacer cada uno de los escenarios. Luego se analizan las mejores alternativas de cada escenario, bajo otros escenarios para evaluar sus resultados (es decir, los riesgos implicados).



Anlisis de sensibilidad Se identifica el plan preferido para el escenario ms probable. Luego se varan las variables de peso para ver cmo el plan responde a esas variaciones.

Anlisis de cartera de proy. Se desarrollan planes mltiples, cada uno de los cuales logran objetivos diferentes (econmicos, sociales, ambientales).

Anlisis probabilista Se asignan probabilidades a diferentes valores de variables de pesos y se obtienen los resultados mediante la simulacin probabilista (por ejemplo, tcnicas de Monte Carlo).

En los Estados Unidos muchas empresas elctricas utilizan al menos uno de esos mtodos para su planeamiento a largo plazo o una combinacin de dos o ms de ellos[10].

METODOS DE VALORACION FINANCIERA

Un principio bsico de la finanza empresarial es que no se debe pagar ms por un proyecto de inversin que el precio de una cartera de valores que ofrecen retornos de riesgo y escala comparables. Este principio se materializa en la regla del valor presente neto, en el cual uno descuenta los flujos futuros de efectivo de los proyectos de inversin con una tasa ajustada al riesgo. El valor presente neto es una medida de la rentabilidad. Si la persona responsable de adoptar decisiones est escogiendo entre inversiones mutuamente exclusivas, entonces se debe escoger el proyecto con el mayor VAN, ya que es el ms rentable.

En el planeamiento del sistema elctrico, el objetivo tradicionalmente ha sido la minimizacin de los costos, bajo el supuesto que todos los planes alternativos satisfagan una demanda comn y as proporcionan los mismos beneficios.

METODOLOGIA PARA EL PLANEAMIENTO DE REDES DE DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA EN CONDICIONES DE INCERTIDUMBRE

A continuacin describimos una metodologa para minimizar el impacto de la incertidumbre sobre el planeamiento de las redes de distribucin.

1. Identificacin de las variables de entrada

Se determinan las variables influyentes, que son aquellas que pueden sensibilizar el resultado de la evaluacin (Costo de combustible, Pronstico del comportamiento de la demanda y el consumo, Costo de la tecnologa, Condiciones Financieras, etc.) Anlisis de elasticidad

La elasticidad de las variables puede calcularse mediante la expresin:

( Y Y) / (X X )

Donde:

: Elasticidad

X/X: Variacin porcentual del valor de la variable de entrada X: Variable de entrada

Y/Y: Variacin porcentual del valor de la variable de salida Y: Variable de salida



2. Identificacin y conformacin de los Escenarios

Para conformar los escenarios debe tenerse en cuenta las variables influyentes o dominantes y la interconexin que pueda existir entre ambas. Por ejemplo: el precio del combustible puede estar directamente relacionado con el costo de las tecnologas, sin embargo no tiene interconexin con el tiempo equivalente de prdidas. Por otro lado es importante que el planificador valore la probabilidad que existe de que varias variables dominantes coincidan en un mismo evento, valoracin que puede hacerse por criterio de experto o por vas estadsticas.

Cada escenario conlleva de hecho a una alternativa de solucin robusta, llamada as a aquella que es ptima a partir del criterio de optimizacin elegido, que pudiera ser el costo nivelado u otro indicador de mrito adecuado a la evaluacin del objetivo de estudio [8].

3. Identificacin y conformacin de alternativas

Existen varias formas de enfrentar los crecimientos de una determinada zona, entre ellas estn:

Aumentar el numero de subestaciones

Aumentar el numero de alimentadores Aumentar el nivel de voltaje de los alimentadores

Aumentar la seccin de los alimentadores Tambin pueden realizarse combinaciones de las anteriores: Aumentar el numero de subestaciones y el numero de alimentadores, aumentar la seccin y el numero de los alimentadores, etc. La experiencia del planificador debe acotar esta tarea, de lo contrario puede tornarse demasiado extensa. Todo lo sealado hasta aqu puede resumirse en un algoritmo de anlisis que se expone a continuacin: 4. Evaluacin de las alternativas Las alternativas deben ser evaluadas frente a criterios y atributos. En nuestro trabajo definiremos como atributos paramtricos, a aquellos requerimientos que obligan al plan a encontrar guas y standard de diseo de la solucin. Un criterio es la cualidad que ser minimizada (o maximizada) mientras se alcanzan todos los criterios. La evaluacin de los atributos se realiza mediante un anlisis tcnico donde se comprueba que los parmetros de operacin y diseo de la empresa han sido alcanzados. La evaluacin de los criterios se realiza mediante un anlisis econmico donde se comprueba que los mismos han sido minimizados. Estas evaluaciones se desarrollan para todos los escenarios de trabajo determinando los costos totales anuales, criterio escogido para la trayectoria de solucin del problema.



INICIO

IDENTIFICACION DE LAS

VARIABLES DE ENTRADA

ANALISIS DE ELASTICIDAD

DE LA VARIABLE

CONFORMACION DEL

CONJUNTO DE VARIABLES

INFLUYENTES

SOLUCION

ELASTICA?

IDENTIFICACION DE LOS

ESCENARIOS A PARTIR DE

LAS VARIABLES

INFLUYENTES

Todos los escenarios

probables?

IDENTIFICAR ALTERNATIVAS

DE SOLUCION TODAS LAS

ALTERNATIVAS?

EVALUACION DE ALTERNATIVAS

DESECHAR LA

VARIABLE

CONFORMACION DEL

CONJUNTO DE ESCENARIOS

DE TRABAJO

SI

NO

NO

SI

NO

SI

CONFORMACION DEL

CONJUNTO DE ALTERNATIVAS



Esta matriz no es un elemento matemtico sino analtico. Las columnas representan los escenarios de ocurrencia y las filas las alternativas de solucin. Terminado este clculo, pueden determinarse las variantes robustas de cada escenario y conformar la matriz inicial de valoracin.

Y1 Y2 ........ Yn

X1 C11 ........

X2 C22 ........

...... ........ ........ ........ ........

Xn ........ Cnn

A continuacin se evalan esas variantes robustas actuando ante otro escenario de ocurrencia para lo cual es preciso aplicar determinadas medidas correctivas (MC), que adapten la variante a las condiciones impuestas por los nuevos escenarios. Estas acciones implican determinado costo adicional, que al final es lo que diferenciar una solucin en diferentes ocurrencias.

La matriz ser completada con el costo de las medidas correctivas que se precisan para que las alternativas robustas puedan establecerse en otro escenario para el cual no es ptima. Con ello quedar completa en la siguiente forma:

Y1 Y2 ........ Yn

X1 C11 C11+MC ........ C11+MC

X2 C22+MC C22 ........ C22+MC

...... ........ ........ ........ ........

Xn Cn1+MC Cn2+MC ........ Cnn

5. Seleccin de la mejor variante

El asunto ahora consiste en orientarse hacia la solucin del problema de la incertidumbre, razonando sto como una estrategia que permita elegir una variante que, aparecido un escenario en la que no es robusta, comprenda los menores traumas de adaptacin, acorde con el poder econmico del ente decisor. Existen varios criterios para orientarse en la seleccin de la mejor variante de solucin: 5.1 Criterio orientado al riesgo econmico

El riesgo es la prdida econmica que se produce cuando la alternativa robusta para determinado escenario, se establece en otra ocurrencia. Esta prdida quedara expresada analticamente como:

112121 CCR

Y1 Y2 ........ Yn

X1 C11 C12 ........ C1n

X2 C22 ........ C2n

...... ........ ........ ........ ........

Xn Cn1 Cn2 ........ Cnn



Donde: R12= Riesgo de la variante 1 en el escenario 2 C12= Costos totales de la variante 1 en el escenario 2 C11= Costos totales de la variante 1 en el escenario para el cual es ptima A partir de estos valores se puede conformar una matriz de riesgos, donde evidentemente, existir un elemento nulo en cada escenario.

Matriz de Riesgo

Y1 Y2 ........ Yn

X1 0 R12 ........ R1n

X2 R21 0 ........ R2n

......

Xn Rn1 Rn2 ........ 0

La variante de menor riesgo es la que minimiza esos valores.

Pongamos un ejemplo:

Supongamos 2 escenarios Medio (M) y Alto (A) y 4 alternativas. Adems se conoce que la alternativa 2 es ptima bajo el escenario medio y la 3 bajo el alto.

La matriz de riesgo seria de la siguiente forma:

M A

1 C1M-C2M C1A-C3A

2 0 C2A-C3A

3 C3M-C2M 0

4 C4M-C2M C4A-C3A

Ntese que C3M-C2M, representa el costo de sobreequipamiento (se planifica para el escenario alto y ocurre el medio) y C2A-C3A, representa el costo de subequipamiento (se planifica para el escenario medio y ocurre el alto)[11] 5.2 Criterio orientado a los costos

Otro criterio es seleccionar la variante que tenga el mximo de los mnimos costos a partir de la matriz de valoracin. O sea se totalizan los costos en los horizontes de estudio sealando los mnimos para cada variante y luego seleccionando el mximo de todos ellos. Todo lo sealado hasta aqu puede resumirse en un algoritmo de anlisis que se expone a continuacin:



INICIO

EVALUACION TECNICA

DE LAS ALTERNATIVAS

EVALUACION ECONOMICA

DE LAS ALTERNATIVAS

ES FACTIBLE

TECNICAMENTE?

FIN

DETERMINACION DE

LAS VARIANTES

ROBUSTAS

CONFORMACION DE LA

MATRIZ INICIAL DE

VALORACION

DETERMINACION DE

LAS MEDIDAS CORRECTIVAS

CONFORMACION DE LA

MATRIZ DE VALORACION

Mtodo para seleccionar

la mejor variante

DESECHAR LA

ALTERNATIVA

SELECCION DE LA MEJOR

VARIANTE

NO

SI

MIN MAX RIESGOS

MAX MIN COSTOS

CONFORMACION DE LA

MATRIZ DE RIESGO



La forma de orientarse depende del modo en que se pretende enfrentar la incertidumbre del planeamiento acorde a las caractersticas econmicas y psicolgicas del ente decisor. La primera es una posicin osada, ya que se orienta hacia los mximos riesgos de cada variante seleccionando entre ellos el menor, mientras que la segunda es conservadora, pues busca minimizar los costos de cada opcin para luego seleccionar el mayor. Un inversionista con posibilidades econmicas ms modestas o con serias restricciones de recursos, se inclinar a favor de la variante que tenga menores costos de inversin. El planificador debe valorar las posibilidades financieras que tiene el inversionista de este proyecto antes de proponer una alternativa como la mejor. El enfoque determinista de costo mnimo no evala explcitamente los riesgos en lograr los objetivos econmicos y las consecuencias de inversiones elctricas subptimas, por ello la inadecuada consideracin prestada a la incertidumbre en la seleccin de los programas de mnimo costo para el desarrollo elctrico a menudo resulta en mayores riesgos.

El problema por lo tanto, es que la incertidumbre es un factor inevitable al que hay que enfrentar en el proceso de planeamiento, desarrollando estrategias que minimicen los riesgos en lugar de soluciones que enfocan exclusivamente en las soluciones de costo mnimo basadas en supuestos deterministas (y por lo tanto a menudo irreales) sobre las condiciones y eventos futuros.

Este enfoque para los estudios de estrategia de la expansin de la distribucin de energa elctrica, es de extrema importancia, dado que la cercana mxima a los consumidores y la necesidad de brindar un servicio confiable y lo mas econmico posible provoca que la tarea absorba todo el volumen y nivel de indeterminaciones que cubre a los sectores de consumo en sus estadios inferiores, sin embargo la Empresa de Distribucin est, an as, obligada, a adelantarse en el grado mas preciso posible a la evolucin de la carga. Esta es una situacin tpica de las regiones en pases en desarrollo.

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