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INFORME

FINAL

ESTUDIO RESERVA ROTANTE Y REGULACIN DE FRECUENCIA DEL SEIN

INFORME FINAL

ESTUDIO DE LA RESERVA ROTANTE Y LA REGULACIN DE FRECUENCIA EN EL SEIN

Lima, noviembre de 2007

TABLA DE CONTENIDO

61.OBJETIVO

72.ALCANCE

93.resumen ejecutivo

113.1.Determinacin de la Reserva Rotante destinada a la Regulacin de Frecuencia

113.1.1. regulacin primaria

143.1.2. regulacin secundaria

163.2.CONSIDERACIN EN EL DESPACHO ECONMICO DE LA RESERVA ROTANTE destinada a la Regulacin de Frecuencia



183.3.COMPENSACIN Y COBRO DE LA RESERVA ROTANTE DESTINADA A LA REGULACIN DE FRECUENCIA



214.PROPUESTA PARA LA DETERMINACIN DE LA RESERVA ROTANTE DESTINADA A LA REGULACIN PRIMARIA Y SECUNDARIA DE FRECUENCIA EN EL PER

214.1.Introduccin

224.2.Reserva Rotante destinada a la Regulacin Primaria de Frecuencia

254.2.1. Costos operativos adicionales por mantener la Reserva Rotante destinada a la Regulacin Primaria de frecuencia

264.2.2. Costo de la energa no servida por prdidas de generacin

284.2.3. Costo de la energa no servida por variacin de la demanda

314.2.4. DETERMINACIN DE LA RESERVA ROTANTE DESTINADA A LA REGULACIN PRIMARIA BASADA EN CRITERIOS HEURSTICOS

324.3.reserva Rotante destinada a la Regulacin Secundaria de Frecuencia

365.PROPUESTA PARA LA ASIGNACIN DE LA RESERVA ROTANTE DESTINADA A LA REGULACIN PRIMARIA Y SECUNDARIA DE FRECUENCIA EN EL PER

365.1.Introduccin

375.2.requisitos tcnicos para la participacin en la Regulacin Primaria y Secundaria de Frecuencia en el Per

405.2.1. Regulacin Primaria

415.2.2. Regulacin Secundaria

435.2.3. PARMETROS REQUERIDOS PARA LA PRESTACIN DEL SERVICIO DE regulacin secundaria por intermedio del AGC

495.3.Propuesta para la CONSIDERACIN EN EL DESPACHO ECONMICO DE LA RESERVA ROTANTE destinada a la Regulacin Primaria y Secundaria de Frecuencia en el Per



536.PROPUESTA PARA LA COMPENSACIN Y COBRO DE LA RESERVA ROTANTE DESTINADA A LA REGULACIN PRIMARIA Y SECUNDARIA DE FRECUENCIA EN EL PER

536.1.Introduccin

536.2.Regulacin Primaria

546.3.Regulacin Secundaria

556.3.1. Energa compensable

566.3.2. Potencia compensable

576.4.AsignaCIN del costo del servicio de Regulacin Secundaria

587.RESERVA TERCIARIA

587.1.Introduccin

597.2.requisitos tcnicos

607.3.Determinacin DE LA reserva terciaria

607.4.Asignacin DE LA reserva terciaria

617.5.remuneracin

638.PROPUESTA DE CAMBIO Y MODIFICACIONES A LAS NORMAS VIGENTES Y ELABORACIN DE LOS PROCEDIMIENTOS TCNICOS A APLICAR POR EL COES-SINAC PARA LA RESERVA ROTANTE DESTINADA A LA REGULACIN PRIMARIA Y SECUNDARIA DE FRECUENCIA EN EL PER

638.1.Introduccin

638.2.modificaciones propuestas

669.DESCRIPCIN DE LOS PROGRAMAS DE COMPUTADOR PARA LA DETERMINACIN Y ASIGNACIN LA RESERVA ROTANTE DESTINADA A LA REGULACIN PRIMARIA Y SECUNDARIA DE FRECUENCIA EN EL PER

669.1.Introduccin

669.2.Regulacin Primaria

679.3.Regulacin secundaria

689.3.1. ASIGNACIN DE Regulacin secundaria en el despacho

719.3.2. ASIGNACIN DE Regulacin secundaria previo al despacho

749.4.Anlisis de Implementacin de Restricciones para la Asignacin de la Reserva en el NCP



7910.REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

LISTA DE ANEXOS

ANEXO 1: PROPUESTA NUEVO PROCEDIMIENTO TCNICO COES 22.

ANEXO 2: MANUAL DEL PROTOTIPO PARA EL CLCULO Y ASIGNACIN PTIMA DE LA RESERVA DEL SISTEMA PERUANO.

ANEXO 3:ASPECTOS BSICOS SOBRE REGULACIN DE FRECUENCIA.

ANEXO 4:REFERENCIAMIENTO INTERNACIONAL SOBRE REGULACIN DE FRECUENCIA.

ANEXO 5:NORMATIVA PERUANA SOBRE REGULACIN DE FRECUENCIA.

ANEXO 6:ESTUDIO DINMICO DE LA FRECUENCIA EN EL SEIN.

ANEXO 7:FACTIBILIDAD TCNICA DE IMPLEMENTACIN DEL AGC EN EL SEIN.

ANEXO 8:ESPECIFICACIONES TCNICAS DEL AGC.

1. OBJETIVO

El informe final del estudio sobre reserva rotante y regulacin de frecuencia del Sistema Elctrico Interconectado Nacional (SEIN), tiene como finalidad presentar de manera detallada las propuestas metodolgicas efectuadas para la determinacin, asignacin, compensacin y cobro de la reserva rotante destinada a la regulacin primaria y secundaria de frecuencia en el SEIN.

2. ALCANCE

De acuerdo con los Trminos de Referencia y la propuesta del Consultor, el alcance del informe final es el siguiente:

1. Efectuar una revisin de los aspectos tericos sobre regulacin de frecuencia.

2. Realizar un referenciamiento internacional sobre regulacin de frecuencia.

3. Efectuar una revisin y diagnstico de la normativa peruana sobre regulacin de frecuencia.

4. Desarrollar la metodologa para la determinacin ptima de la reserva rotante en el SEIN, considerando tanto la reserva para regulacin primaria como secundaria de frecuencia.

5. Desarrollar la metodologa para la asignacin ptima de la reserva rotante en el SEIN, considerando tanto la reserva para regulacin primaria como secundaria de frecuencia.

6. Elaborar un prototipo computacional para aplicar las metodologas de determinacin y asignacin de la reserva rotante en el SEIN.

7. Proponer una metodologa para la compensacin y cobro de la reserva rotante en el SEIN, considerando tanto la reserva para regulacin primaria como secundaria de frecuencia.

8. Efectuar una propuesta de cambio y modificaciones a las normas vigentes peruanas, para la implementacin de las metodologas propuestas.

9. Elaborar los procedimientos tcnicos a aplicar por el COES-SINAC para regulacin de frecuencia.

10. Efectuar un estudio para la simulacin dinmica del comportamiento de la frecuencia en el SEIN.

11. Evaluar los requerimientos para la implementacin de un Control Automtico de Generacin (AGC) para el SEIN.

12. Efectuar una propuesta bsica para las especificaciones tcnicas de un AGC para el SEIN.

13. Elaborar los trminos de referencia necesarios para la implementacin del AGC.14. Presentar los lineamientos generales para la consideracin de reserva terciaria, asociada a la recuperacin de la reserva rotante objeto del presente informe.

3. resumen ejecutivo

El resumen ejecutivo del informe final del estudio sobre reserva rotante y regulacin de frecuencia del Sistema Elctrico Interconectado Nacional (SEIN), presenta los aspectos ms relevantes de las propuestas efectuadas para la determinacin, asignacin, compensacin y cobro de la reserva rotante destinada a la regulacin primaria y secundaria de frecuencia en el SEIN. Los dems aspectos incluidos en el alcance del informe final se encuentran en el cuerpo del informe y en sus respectivos anexos.

De acuerdo con los Trminos de Referencia y la propuesta del Consultor, el alcance del informe final es el siguiente:

1. Efectuar una revisin de los aspectos tericos sobre regulacin de frecuencia.

2. Efectuar un referenciamiento internacional sobre regulacin de frecuencia.

3. Efectuar una revisin y diagnstico de la normativa peruana sobre regulacin de frecuencia.

4. Desarrollar la metodologa para la determinacin ptima de la reserva rotante en el SEIN, considerando tanto la reserva para regulacin primaria como secundaria de frecuencia.

5. Desarrollar la metodologa para la asignacin ptima de la reserva rotante en el SEIN, considerando tanto la reserva para regulacin primaria como secundaria de frecuencia.

6. Elaborar un prototipo de programa computacional para aplicar las metodologas de determinacin y asignacin de la reserva rotante en el SEIN.

7. Proponer una metodologa para la compensacin y cobro de la reserva rotante en el SEIN, considerando tanto la reserva para regulacin primaria como secundaria de frecuencia.

8. Efectuar una propuesta de cambio y modificaciones a las normas vigentes peruanas, para la implementacin de las metodologas propuestas.

9. Elaborar los procedimientos tcnicos a aplicar por el COES-SINAC para regulacin de frecuencia.

10. Efectuar un estudio para la simulacin dinmica del comportamiento de la frecuencia en el SEIN.

11. Evaluar los requerimientos para la implementacin de un Control Automtico de Generacin (AGC) para el SEIN.

12. Efectuar una propuesta bsica para las especificaciones tcnicas de un AGC para el SEIN.

13. Elaborar los trminos de referencia necesarios para la implementacin del AGC.14. Presentar los lineamientos generales para la consideracin de reserva terciaria, asociada a la recuperacin de la reserva rotante objeto del presente informe.

En el Anexo 1 se presentan los Procedimientos Tcnicos a aplicar por el COES para el tratamiento operativo y comercial de la reserva rotante destinada la regulacin de frecuencia.

En el Anexo 2 se presenta el manual desarrollado de un prototipo de programa computacional para la determinacin y asignacin de la reserva rotante destinada a la regulacin de frecuencia.

En el Anexo 3 se presentan un resumen de los aspectos tericos bsicos relacionados con la regulacin de frecuencia.

El Anexo 4 presenta el referenciamiento internacional realizado por el Consultor sobre regulacin de frecuencia.

En el Anexo 5 se presenta un resumen de la revisin efectuada por el Consultor a la normativa peruana sobre regulacin de frecuencia, incluyendo un diagnstico a dicha normativa y los principios generales a partir de los cuales el Consultor efectuar las propuestas de cambio.

El Anexo 6 presenta los aspectos ms relevantes y las conclusiones resultantes del estudio dinmico de la frecuencia en el SEIN.

En el Anexo 7 se incluyen las consideraciones para evaluar la factibilidad tcnica para la implementacin de un AGC en el SEIN y los trminos de referencia.

El Anexo 8 presenta las especificaciones tcnicas del AGC.

3.1. Determinacin de la Reserva Rotante destinada a la Regulacin de Frecuencia

3.1.1. regulacin primariaLa determinacin de la reserva rotante con destino a la regulacin primaria se har anualmente, o cuando las condiciones del SEIN varen significativamente. La misma se podr efectuar para los diferentes perodos horarios y para pocas de estiaje y avenida.

En la determinacin de la reserva rotante destinada a la regulacin primaria de frecuencia, el COES considerar criterios tcnico econmicos, que incorporen la probabilidad de falla de los elementos del sistema.

El COES tendr en cuenta el costo eficiente de proveer el servicio de reserva rotante versus los beneficios del mismo, que garantice la maximizacin del beneficio social. Lo anterior, no obstante ser conceptualmente sencillo, involucra dificultades prcticas, por ejemplo, estimar los costos que implica para la demanda un deterioro de la calidad de la frecuencia. Dada esta dificultad prctica, usualmente slo se considera el costo de la energa interrumpida en la determinacin de la reserva rotante econmicamente adaptada al sistema.

De otra parte, se debern determinar los costos que implica para el sistema mantener un determinado nivel de reserva rotante, los mismos sern determinados por el COES utilizando las metodologas de programacin de la operacin de mediano y largo plazo. La reserva ptima para el sistema corresponde al valor de reserva que minimiza el costo operativo de mantener cada nivel de reserva ms el costo de la Energa No Servida (ENS).

El procedimiento propuesto para determinar la reserva rotante para regulacin primaria de frecuencia se muestra a continuacin:1. La reserva destinada a la regulacin primaria de frecuencia debe responder tanto a cambios intempestivos de la demanda como a cambios intempestivos de la generacin.

2. Definir el valor lmite inferior de la frecuencia en estado cuasiestable que debe alcanzarse en el sistema despus de 10 a 15 segundos de ocurrido un evento. Se espera que despus del evento la regulacin primaria de frecuencia ubicar la frecuencia en un punto cercano a dicho valor.

3. Se considera inicialmente una reserva rotante destinada a la regulacin primaria, del 1% de la demanda.

4. Se consideran los eventos asociados con fallas intempestivas de generadores y equipos de la red que impliquen salidas de generacin y la conexin de grandes bloques de demanda. Las fallas de generacin y de equipos de red que impliquen salidas de generacin se limitarn a salidas simples, es decir, la prdida de un slo punto de conexin asociado con generacin.

5. Se calcula el costo de la ENS asociada a los eventos considerados.

6. Se calculan los costos operativos asociados a mantener cada porcentaje de reserva.

7. Incrementar la reserva rotante en un 1% e iniciar nuevamente en el paso 4.

8. Determinar la reserva rotante destinada a la regulacin primaria como el punto donde se minimiza la suma de:

Los costos operativos adicionales por mantener la reserva rotante destinada a la regulacin primaria de frecuencia.

La ENS por fallas aleatorias de generadores y equipos de la red que impliquen salidas de generacin.

La ENS por la conexin intempestiva de grandes bloques de demanda.

De no lograrse resultados coherentes al aplicar el procedimiento descrito, la reserva rotante destinada a la regulacin primaria de frecuencia se determinar entre el 3 a 5% de la demanda horaria, el cual corresponde a valores resultado de la experiencia internacional. Lo anterior se puede contrastar con el valor implcito que se estara considerando de variacin de frecuencia que agota la reserva primaria:

3.1.2. regulacin secundariaLa determinacin de la reserva rotante con destino a la regulacin secundaria se har anualmente, o cuando las condiciones del SEIN varen significativamente. La misma se podr efectuar para los diferentes perodos horarios y para pocas de estiaje y avenida.

Una vez ha actuado la regulacin primaria, en el SEIN debe disponerse reserva para permitir recuperar:

1. La reserva rotante consumida en la regulacin primaria de frecuencia.

2. La carga adicional de la respuesta autorregulante de la demanda, por la disminucin originada por la cada de la frecuencia.

3. Para el caso de disponerse de interconexiones internacionales, ante un evento ocurrido en Per, debe recuperarse el valor programado del intercambio. Dicho intercambio aport reserva primaria y respuesta autorregulante de los sistemas vecinos.

El valor de reserva requerida para la recuperacin de la regulacin primaria y la respuesta autorregulante de la carga se determina a partir de:

D corresponde a la constante de respuesta de la demanda a la frecuencia.

No obstante lo anterior, es normal que en la prctica el valor de reserva rotante destinada a la regulacin secundaria de frecuencia sea un valor inferior al valor indicado anteriormente. La razn de esto es que parte de la reserva requerida se puede cubrir con reserva rotante no regulante o incluso fra de entrada rpida, 10 a 15 minutos, la cual es una reserva de menor calidad y, por tanto, de un costo menor para el sistema.

De otra parte, la experiencia internacional recomienda que la suma de la reserva rotante (regulacin secundaria de frecuencia y rotante no regulante) y terciaria de entrada rpida no debe ser inferior a:

1. El grupo generador de mayor capacidad despachado. Se incluye la prdida de enlaces internacionales en la condicin de importacin.

2. El error estadstico en la previsin de la demanda.

La reserva rotante destinada a la regulacin secundaria presentada corresponde a la reserva hacia arriba. Podra considerarse una reserva diferente para bajar generacin debido a entradas rpidas de generacin y a la desconexin intempestiva de bloques de demanda. Se esperara que por la asimetra de los eventos considerados para ambas reservas, la reserva para bajar resulte en un valor inferior a la reserva para subir. Algunos sistemas aconsejan que como mnimo sea del 50% de la reserva para subir.

3.2. CONSIDERACIN EN EL DESPACHO ECONMICO DE LA RESERVA ROTANTE destinada a la Regulacin de Frecuencia

3.2.1. regulacin primariaConsecuente con la propuesta de que todas las unidades de generacin deben aportar individualmente el margen de regulacin primaria, dicho margen ser incluido en las restricciones del despacho econmico para cada perodo de despacho. Para los casos en que una unidad asuma temporalmente el compromiso de regulacin primaria de otra unidad, dicho margen ser incluido en las restricciones del despacho econmico.

Con el objeto de reducir o eliminar posibles vertimientos, el COES podr disminuir la participacin, o incluso retirar, temporalmente a una unidad hidrulica del servicio de regulacin primaria de frecuencia.

En el despacho econmico se incluir la siguiente restriccin para cada unidad de generacin:

Cuando un agente generador sustente tcnicamente al COES que la reserva con destino a la regulacin primaria la puede cumplir con la capacidad de sobrecarga transitoria, sostenida 30 segundos, no se limitar su capacidad de generacin en las restricciones del despacho econmico.

Para la asignacin de la reserva rotante destinada a la regulacin primaria no se tendr en cuenta las limitaciones de la transmisin.

3.2.2. regulacin secundariaEn el despacho econmico la inclusin de los grupos generadores habilitados a la regulacin secundaria depender de su costo total, cumpliendo las restricciones tcnicas. En el mrito del despacho de la regulacin secundaria no se tendrn en cuenta factores tcnicos, se supone que todos lo grupos al ser habilitados cumplen las condiciones mnimas de participacin.

Se presentan dos alternativas de modelacin de las restricciones asociadas a la reserva rotante destinada a la regulacin secundaria. La primera alternativa corresponde a una inclusin dentro del despacho econmico de la restriccin de reserva rotante, por tanto se optimiza de manera conjunta produccin de energa y reserva. La segunda alternativa corresponde a una asignacin antes del despacho. Es claro que esta segunda alternativa arroja una solucin subptima respecto de la anterior.

En el despacho econmico se debern incluir las siguientes restricciones a nivel de sistema o rea:

La asignacin en el despacho econmico se har a las unidades habilitadas, y por las condiciones de optimalidad del despacho econmico la asignacin de reserva hacia arriba se har en orden de la ms costosa a la menos costosa.

Opcionalmente, de poderse manejar operativa y tecnolgicamente, se podr diferenciar la regulacin secundaria para bajar generacin. En este caso, por las condiciones de optimalidad del despacho econmico, la asignacin de reserva se har en orden de la ms econmica a la menos econmica.

Para la asignacin de la reserva rotante destinada a la regulacin secundaria se tendr en cuenta las limitaciones de la transmisin, por ejemplo, en un rea exportadora la asignacin mxima estar limitada por la capacidad remanente de transporte.

3.3. COMPENSACIN Y COBRO DE LA RESERVA ROTANTE DESTINADA A LA REGULACIN DE FRECUENCIA

3.3.1. regulacin primariaLa regulacin primaria ser un servicio obligatorio por parte de cada unidad de generacin sin compensacin adicional a la produccin de energa. Estar sujeto a penalizacin por incumplimiento.

Cuando los anlisis tcnicos que efecte el COES determinen que una unidad de generacin no cumpli el servicio de regulacin primaria de frecuencia, la unidad ser objeto de penalizacin. El monto de la penalizacin se estimar para cada perodo de despacho como:

El monto de las penalizaciones por perodo de despacho se asignar a los generadores que cumplieron con el servicio de regulacin primaria a prorrata de la generacin real.

3.3.2. regulacin secundariaPor su parte la regulacin secundaria ser un servicio voluntario por parte de cada unidad de generacin sujeto a compensacin y a penalizaciones por incumplimiento. Respecto de la asignacin de este costo, el mismo se har entre los generadores.

La compensacin a los agentes generadores que presten el servicio de regulacin secundaria considerar:

1. La reserva asignada en la programacin de la operacin y sus modificaciones en tiempo real.

2. El servicio efectivamente prestado segn los anlisis pos operativos.

3. La compensacin por dejar de generar energa y potencia en el sistema.

La compensacin por el servicio de regulacin secundaria se reconocer con independencia de que la reserva rotante destinada al servicio de regulacin secundaria haya restringido o no la generacin de la unidad, segn lo indiquen los anlisis pos operativos.

La remuneracin del servicio de regulacin secundaria de frecuencia se efectuar con independencia de la prestacin simultnea por parte de la unidad de otros servicios complementarios.

El pago del monto total de las compensaciones efectuadas a los generadores que prestaron el servicio de regulacin secundaria de frecuencia ser asignado a todos los generadores despachados en proporcin a la generacin real.

Esta asignacin podra ser transferida a otros generadores, mediante acuerdos bilaterales entre ellos.

4. PROPUESTA PARA LA DETERMINACIN DE LA RESERVA ROTANTE DESTINADA A LA REGULACIN PRIMARIA Y SECUNDARIA DE FRECUENCIA EN EL PER

4.1. Introduccin

En la determinacin de la reserva rotante destinada a la regulacin primaria y secundaria de frecuencia el COES considerar criterios tcnico econmicos, que incorporen la probabilidad de falla de los elementos del sistema.

El COES tendr en cuenta el costo eficiente de proveer el servicio de reserva rotante versus los beneficios del mismo, que garantice la maximizacin del beneficio social. Lo anterior, no obstante ser conceptualmente sencillo, involucra dificultades prcticas, por ejemplo, estimar los costos que implica para la demanda un deterioro de la calidad de la frecuencia. Dada esta dificultad prctica, usualmente slo se considera el costo de la energa interrumpida en la determinacin de la reserva rotante econmicamente adaptada al sistema.

En la determinacin de la reserva rotante, las causas que originan Energa No Servida (ENS) son las siguientes:

1. Fallas intempestivas de generadores y equipos de la red que impliquen salidas de generacin.

2. Conexin y desconexin intempestiva de grandes bloques de demanda.

3. Entradas y salidas rpidas de generacin.

De otra parte, se debern determinar los costos que implica para el sistema mantener un determinado nivel de reserva rotante, los mismos sern determinados por el COES utilizando las metodologas de programacin de la operacin de mediano y largo plazo. La reserva ptima para el sistema corresponde al valor de reserva que minimiza el costo operativo de mantener cada nivel de reserva ms el costo de la energa no servida.

El COES deber identificar las restricciones que imponga la red que impliquen definir reserva rotante por rea operativa y de reserva de transporte que, ante contingencias, permita la utilizacin efectiva de la misma.

Es relevante indicar, que bajo la propuesta para determinar la reserva rotante destinada a la regulacin de frecuencia, el riesgo de falla del sistema no es un parmetro de entrada, por el contrario, el mismo es un resultado de la determinacin ptima de la reserva rotante para regulacin de frecuencia.

4.2. Reserva Rotante destinada a la Regulacin Primaria de Frecuencia

La regulacin primaria de frecuencia se refiere a la accin automtica e inmediata de los reguladores de velocidad de los grupos generadores ante cambios sbitos de la frecuencia. La respuesta para regulacin primaria deba estar disponible en los siguientes 10 a 15 segundos despus de ocurrido un evento y ser sostenida hasta los 30 segundos.

Una vez inicia la actuacin de la regulacin secundaria los grupos generadores que participaron en la regulacin primaria inician el regreso, a travs de su curva de estatismo, al punto de operacin inicial, lo cual se alcanza durante los siguientes 10 a 15 minutos. Por tanto, durante este lapso de tiempo los grupos generadores de manera descendente seguirn aportando reserva de regulacin primaria.

El criterio tcnico a considerar para la determinacin de la reserva rotante destinada a la regulacin primaria de frecuencia est relacionado con el valor de la frecuencia de estado cuasiestable, alcanzada 10 a 15 segundos despus de ocurrido un evento, y sin la actuacin de la regulacin secundaria de frecuencia. Dicho valor corresponde al que se espera que la regulacin primaria lleve la frecuencia despus de ocurrido un evento, valor que puede estar alrededor de 59.50 Hz. El esquema de rechazo de carga por mnima frecuencia operar para frecuencias inferiores a este valor.

El COES, mediante la utilizacin de los modelos de anlisis elctricos, determinar para cada evento la carga a desconectar (ENS) necesaria para alcanzar el valor de frecuencia de estado cuasiestable. Es de aclarar que no toda la ENS est asociada a un dficit de reserva rotante para regulacin primaria, durante los primeros instantes despus de ocurrido un evento la frecuencia cae rpidamente, controlada por la inercia, la respuesta de la carga y de manera limitada, por la regulacin primaria; a partir de un valor especfico de reserva primaria, dicha cada no puede ser frenada con un aumento de reserva y posiblemente deba actuar el esquema de rechazo de carga por mnima frecuencia.

El procedimiento propuesto para determinar la reserva rotante para regulacin primaria de frecuencia es el siguiente:1. La reserva destinada a la regulacin primaria de frecuencia debe responder tanto a cambios intempestivos de la demanda como a cambios intempestivos de la generacin.

2. La determinacin de la reserva rotante con destino a la regulacin primaria se har anualmente, o cuando las condiciones del SEIN varen significativamente.

3. La determinacin de la reserva rotante con destino a la regulacin primaria se podr efectuar para los diferentes perodos horarios y para pocas de estiaje y avenida.

4. Definir el valor lmite inferior de la frecuencia en estado cuasiestable que debe alcanzarse en el sistema despus de 10 a 15 segundos de ocurrido un evento.

5. Se considera que para la regulacin primaria el aspecto ms crtico es la reserva para incrementar generacin. Por tanto, para su determinacin slo se tendr en cuenta las fallas aleatorias de generadores y equipos de la red que impliquen salidas de generacin y la conexin intempestiva de grandes bloques de demanda. Las fallas de generacin y de equipos de red que impliquen salidas de generacin se limitarn a salidas simples, es decir, la prdida de un slo punto de conexin asociado con generacin. Salidas rpidas de generacin estaran cubiertas por fallas de generacin.

6. Se considerar que el margen de regulacin primaria para disminuir generacin (aumentos de frecuencia) es el mismo encontrado para incrementar generacin (disminuciones de frecuencia).

7. Se debe considerar inicialmente una reserva rotante destinada a la regulacin primaria, del 1% de la demanda.

8. Se consideran los eventos asociados con fallas aleatorias de generadores y equipos de la red que impliquen salidas de generacin y la conexin intempestiva de grandes bloques de demanda.

9. Se calcula el costo de la ENS asociada a los eventos considerados en el paso 8, como se indica en los numerales 4.2.2 y 4.2.3.

10. Se calculan los costos operativos asociados a mantener cada porcentaje de reserva, como se indica en el numeral 4.2.1.

11. Incrementar la reserva rotante en un 1% e iniciar nuevamente en el paso 8.

12. Determinar la reserva rotante destinada a la regulacin primaria como el punto donde se minimiza la suma de:

Los costos operativos adicionales por mantener la reserva rotante destinada a la regulacin primaria de frecuencia.

La ENS por fallas aleatorias de generadores y equipos de la red que impliquen salidas de generacin.

La ENS por la conexin intempestiva de grandes bloques de demanda.

4.2.1. Costos operativos adicionales por mantener la Reserva Rotante destinada a la Regulacin Primaria de frecuencia

El COES har simulaciones de la operacin utilizando las metodologas disponibles para la planeacin de mediano y largo plazo, y estimar el sobrecosto, respecto de un escenario base sin reserva, que para el sistema implica mantener los niveles de reserva rotante destinada a la regulacin primaria para cada nivel considerado en el numeral 4.2. Se podr diferenciar entre los diferentes perodos horarios y para pocas de estiaje y avenida.

Como parte de los costos operativos se deberan incluir los costos estimados asociados a la remuneracin a los generadores para cada nivel de reserva. No obstante lo anterior, y en concordancia con lo establecido en el Captulo 6, la reserva rotante destinada a la regulacin primaria de frecuencia es un servicio obligatorio no sujeto a compensacin, por tanto, no se consideran los costos de remuneracin del mismo.

4.2.2. Costo de la energa no servida por prdidas de generacin

La demanda en megavatios (MW) que es necesario desconectar para cada evento, se determina mediante simulaciones dinmicas ante salidas de generacin y equipos de la red que impliquen salidas de generacin. El COES encuentra los valores de carga que deben ser desconectados para alcanzar, despus de transcurridos 10 a 15 segundos de ocurrido el evento, el valor de la frecuencia requerido segn lo indicado en el numeral 4.2.

En la determinacin de la demanda a desconectar, es necesario identificar aquella parte que se origina por un dficit de reserva primaria.

Para estos anlisis es importante considerar la respuesta autorregulante de la carga frente a la frecuencia. El no considerar este efecto sobrestimara las consecuencias que para la frecuencia originan los eventos de generacin y equipos de la red que impliquen salidas de generacin.

Para cada periodo de evaluacin, la demanda desconectada se afecta con la tasa de fallas de generacin y equipos de la red que impliquen salidas de generacin. Dicha tasa de fallas se determina nicamente con la historia de salidas forzadas (FOR) para un periodo histrico de tres (3) aos.

Con lo indicado anteriormente se determina la potencia (MW) desconectada. Para determinar la ENS es necesario estimar el tiempo que tarda el sistema en restablecer cada contingencia. Para esto, el COES, con base en las estadsticas y en la experiencia operativa de los ltimos cinco (5) aos, estimar los tiempos medios de recuperacin en funcin de la carga desconectada.

Una vez estimada la ENS se determina el costo de la misma al multiplicarla por el costo de racionamiento de corto plazo.

4.2.2.1. estimacin aprOximada de la demanda a desconectar ante eventos de generacin

Una forma aproximada para la estimacin de la carga a desconectar, es mediante la utilizacin de un equivalente que considere la caracterstica de respuesta del sistema y la respuesta autorregulante de la demanda o el estatismo equivalente del sistema. La demanda a desconectar es la requerida para llevar la frecuencia del sistema al valor establecido para el estado cuasiestacionario. Dicha aproximacin no considera la evolucin dinmica de la frecuencia y la posible activacin del esquema de desconexin de carga, lo que dejara por fuera aquella parte de la desconexin automtica de carga que pueda originarse en un dficit de regulacin primaria.

Con:

MW generacin: MW de contingencia de generacin.

f:

Variacin de frecuencia.

:

Bias del sistema.

D

Respuesta autorregulante de la demanda.Req:

Constante asociada al estatismo.

Reserva:

Reserva rotante considerada.

De no contarse con una mejor estimacin del parmetro D, el mismo puede ser considerado igual a 1% de la demanda por Hz de variacin.

Req se calcula segn se disponga de una estimacin del estatismo equivalente del sistema para cada nivel de demanda, o del valor del estatismo de todos los generadores despachados:

Pi, Estatismoi = potencia nominal y estatismo de la unidad i.

4.2.3. Costo de la energa no servida por variacin de la demanda

Para determinar la ENS por la conexin intempestiva de grandes bloques de demanda, se comparan las potencias que fueron programadas con las potencias reales ocurridas durante los ltimos cinco (5) aos. Se evalan todos los incrementos intempestivos de demanda superiores al 1% del valor programado.

Si se presenta un aumento intempestivo de demanda respecto de la demanda programada, implica que de no haberse contado con una adecuada reserva rotante para regulacin primaria de frecuencia, se podra haber presentado un dficit en el suministro al considerar el lmite de frecuencia de estado cuasiestacionario indicado en el numeral 4.2.

La demanda que sera necesario desconectar para cada evento se determina mediante simulaciones dinmicas. El COES encuentra los valores de carga que deben ser desconectados para alcanzar, despus de transcurridos 10 a 15 segundos de ocurrido el evento, el valor de frecuencia requerido segn lo indicado en el numeral 4.2.

En la determinacin de la demanda a desconectar, es necesario identificar aquella parte que se origina por un dficit de reserva primaria.

Para estos anlisis es importante considerar la respuesta autorregulante de la carga frente a la frecuencia. El no considerar este efecto sobrestimara las consecuencias que para la frecuencia originan los eventos de aumento intempestivo de demanda.

Con lo presentado anteriormente se determina la potencia (MW) desconectada, para determinar la ENS necesariamente hay que estimar el tiempo que tarda el sistema para restablecer cada evento de prdida de carga. Para esto, el COES con base en las estadsticas y en la experiencia operativa de los ltimos cinco (5) aos, estimar los tiempos medios de recuperacin en funcin de la carga desconectada.

Una vez estimada la ENS se determina el costo de la misma al multiplicarla por el costo de racionamiento de corto plazo.

4.2.3.1. estimacin aproximada de la demanda a desconectar ante variaciones de la demanda

Una forma aproximada para la estimacin de la carga a desconectar, es mediante la utilizacin de un equivalente que considere la caracterstica de respuesta del sistema y la respuesta autorregulante de la demanda o el estatismo equivalente del sistema. La demanda a desconectar es la requerida para llevar la frecuencia del sistema al valor establecido para el estado cuasiestacionario. Dicha aproximacin no considera la evolucin dinmica de la frecuencia y la posible activacin del esquema de desconexin de carga, lo que dejara por fuera aquella parte de la desconexin automtica de carga que pueda originarse en un dficit de regulacin primaria.

Con:

MW demanda: MW de aumento de demanda.

f:

Variacin de frecuencia.

:

Bias del sistema.

D:

Respuesta autorregulante de la demanda.

Req:

Constante asociada al estatismo.

Reserva:

Reserva rotante considerada.

De no contarse con una mejor estimacin del parmetro D, el mismo puede ser considerado igual a 1% de demanda por Hz de variacin.

Req se calcula segn se disponga de una estimacin del estatismo equivalente del sistema para cada nivel de demanda, o del valor del estatismo de todos los generadores despachados:

Pi, Estatismoi = potencia nominal y estatismo de la unidad i.

4.2.4. DETERMINACIN DE LA RESERVA ROTANTE DESTINADA A LA REGULACIN PRIMARIA BASADA EN CRITERIOS HEURSTICOS

De no lograrse resultados coherentes al aplicar el procedimiento descrito en el numeral 4.2, la reserva rotante destinada a la regulacin primaria de frecuencia se determinar entre 3 a 5% de la demanda horaria, el cual corresponde a valores resultado de la experiencia internacional. Lo anterior se puede contrastar con el valor implcito que se estara considerando de variacin de frecuencia que agota la reserva primaria:

4.3. reserva Rotante destinada a la Regulacin Secundaria de Frecuencia

La regulacin secundaria de frecuencia se refiere a la accin manual o automtica sobre el regulador de velocidad de uno o varios grupos generadores, con el objeto de mantener los intercambios, recuperar la reserva de regulacin primaria y llevar la frecuencia al valor de referencia. La respuesta para regulacin secundaria debe iniciar en los siguientes 10 a 20 segundos despus de iniciado el evento, estar disponible en los siguientes 10 minutos y ser sostenida hasta 30 minutos.

La determinacin de la reserva rotante con destino a la regulacin secundaria se har anualmente, o cuando las condiciones del SEIN varen significativamente. La misma se podr efectuar para los diferentes perodos horarios y para pocas de estiaje y avenida.

Una vez ha actuado la regulacin primaria, en el SEIN debe disponerse reserva para permitir recuperar:

1. La reserva rotante consumida en la regulacin primaria de frecuencia.

2. La carga adicional de la respuesta autorregulante de la demanda, por la disminucin originada por la cada de la frecuencia.

3. Para el caso de disponerse de interconexiones internacionales, ante un evento ocurrido en Per, debe recuperarse el valor programado del intercambio. Dicho intercambio aport reserva primaria y respuesta autorregulante de los sistemas vecinos.

El valor de reserva requerida para la recuperacin de la regulacin primaria y la respuesta autorregulante de la carga se determina a partir de:

Con:

f:

Variacin de frecuencia, la misma considerada para la determinacin de la regulacin primaria.

:

Bias del sistema.Req:

Constante asociada al estatismo.D:

Respuesta autorregulante de la demanda.

Lo anterior se puede expresar en trminos de la reserva primaria, al considerar que la variacin de frecuencia corresponda a la que agota la reserva primaria:

D corresponde a la constante de respuesta de la demanda a la frecuencia.

No obstante lo anterior, es normal que en la prctica el valor de reserva rotante destinada a la regulacin secundaria de frecuencia sea un valor inferior al valor indicado anteriormente. La razn de esto es que parte de la reserva requerida se puede cubrir con reserva rotante no regulante o incluso fra de entrada rpida, 10 a 15 minutos, la cual es una reserva de menor calidad y, por tanto, de un costo menor para el sistema.

De otra parte, la experiencia internacional recomienda que la suma de la reserva rotante (regulacin secundaria de frecuencia y rotante no regulante) y terciaria de entrada rpida no debe ser inferior a:

1. El grupo generador de mayor capacidad despachado. Se incluye la prdida de enlaces internacionales en la condicin de importacin.

2. El error estadstico en la previsin de la demanda.

Para calcular el error estadstico en la previsin de la demanda, se seguir el siguiente procedimiento:

1. Se considera una base histrica de los ltimos tres (3) aos, evaluando las desviaciones de la demanda real con la demanda programada.

2. De los perodos horarios de evaluacin deben retirarse aquellos en los cuales se presentaron eventos que implican un comportamiento atpico de la demanda.

3. Se supone una distribucin normal del error de prediccin, por lo que se puede tomar como valor de referencia el valor correspondiente a un nivel de confianza del 95% (5% de los casos estn por fuera de este valor). El valor del 95% de confianza corresponde a 1.96 desviaciones estndar respecto al valor medio del error, ste ltimo se espera que est cercano a cero (0).

4. Esta evaluacin se puede efectuar para los diferentes perodos horarios y para pocas de estiaje y avenida.

La reserva rotante destinada a la regulacin secundaria presentada corresponde a la reserva hacia arriba. Podra considerarse una reserva diferente para bajar generacin debido a entradas rpidas de generacin y la desconexin intempestiva de bloques de demanda. Se esperara que por la asimetra de los eventos considerados para ambas reservas, la reserva para bajar resulte en un valor inferior a la reserva para subir. Algunos sistemas aconsejan que como mnimo sea del 50% de la reserva para subir.

5. PROPUESTA PARA LA ASIGNACIN DE LA RESERVA ROTANTE DESTINADA A LA REGULACIN PRIMARIA Y SECUNDARIA DE FRECUENCIA EN EL PER

5.1. Introduccin

La reserva rotante destinada a la regulacin primaria de frecuencia se asignar a todos los grupos generadores, ser un servicio obligatorio no sujeto de compensacin. Cada grupo generador deber cumplir las condiciones tcnicas definidas en este Captulo.


Por su parte, la reserva rotante destinada a la regulacin secundaria de frecuencia se asignar a un grupo de generadores y ser un servicio voluntario sujeto de compensacin. Para ser habilitado para el servicio, cada grupo generador deber cumplir las condiciones tcnicas definidas en este Captulo.

El cumplimiento del servicio de regulacin primaria y secundaria de frecuencia ser fiscalizado por el COES y el OSINERG segn su competencia.

5.2. requisitos tcnicos para la participacin en la Regulacin Primaria y Secundaria de Frecuencia en el Per

A continuacin se indican una serie de consideraciones tcnicas generales asociadas al servicio de regulacin de frecuencia:

1. La frecuencia de referencia coincidir con la nominal (60.0 Hz) salvo en circunstancias de corta duracin (estados de emergencia, restablecimientos, etc.), en las cuales el COES disponga un valor distinto.

2. En caso de operar el SEIN con una frecuencia de referencia diferente a la de 60.0 Hz, el COES informar a todos los agentes generadores de tal situacin. Los reguladores se ajustarn a la nueva referencia, buscando evitar el agotamiento de la reserva para regulacin primaria.

3. La regulacin primaria de frecuencia se llevar a cabo a travs del regulador de velocidad de todos los generadores sincronizados al sistema. Los ajustes de los parmetros asociados a la regulacin primaria sern determinados por el COES.4. Todos los generadores estn en la obligacin de operar con el regulador de velocidad en modalidad libre, con el limitador sobre el 100%.5. La regulacin secundaria de frecuencia se llevar a cabo por un grupo de unidades habilitadas y designadas por el COES segn su mrito econmico.

6. En la asignacin de reserva rotante destinada a la regulacin secundaria, el COES considerar las limitaciones de la red. Para la regulacin primaria, dado los reducidos tiempos de actuacin, no se consideran las limitaciones de la red.

7. Para el caso de fraccionamiento de la red en reas, el COES determinar la frecuencia de referencia y designar las unidades que asumen en cada rea la regulacin secundaria.

8. La regulacin secundaria de frecuencia se realizar manualmente o por medio del control automtico de generacin (AGC) cuando se disponga del mismo. Para el control manual se requiere disponer en la central de generacin de un medidor de frecuencia.

9. Es necesario considerar reserva terciaria destinada a recuperar la reserva rotante destinada a la regulacin de frecuencia. Dicha reserva puede ser tanto rotante no regulante como reserva fra de respuesta rpida, con tiempos de sincronizacin entre 10 a 15 minutos.

10. Se debern implementar las medidas necesarias tendientes a garantizar que durante un evento, la frecuencia del sistema no debe ser inferior a 57.5 Hz ni superior a 62.0 Hz. Para frecuencias inferiores a 59.0 - 59.5 Hz debe implementarse un esquema de desconexin de carga.

11. Debe disponerse de reserva que respalde la salida de la unidad de mayor capacidad que se encuentre sincronizada al sistema. Se incluye la prdida de enlaces internacionales en la condicin de importacin.

12. En cuanto a la operacin de las unidades de generacin las mismas deben:

No presentar disparo instantneo en el rango de frecuencias entre 57.5 Hz y 62.0 Hz.

Permanecer como mnimo 10 segundos para rangos de frecuencia entre 57.5 y 58.0 Hz, y entre 61.5 y 62.0 Hz.

Permanecer como mnimo 25 segundos para rangos de frecuencia entre 58.0 y 59.0 Hz, y entre 61.0 y 61.5 Hz.

Operar continuamente en el rango de 59.0 y 61.0 Hz.

13. Despus de 10 a 15 segundos de ocurrido un evento, la frecuencia del sistema debe ubicarse por encima del umbral del primer escaln del esquema de desconexin automtica de carga.

14. Se debe minimizar la cantidad de carga a desconectar ante eventos de baja frecuencia, evitando al mximo las sobrefrecuencias.

15. El generador que vare su despacho en cumplimiento de una orden del COES lo har con una gradiente de carga o descarga (MW/Minuto) procurando que no afecte la calidad de la frecuencia.

16. Toda conexin o reconexin de carga en cumplimiento de una orden del COES, se har de forma paulatina en bloques de carga procurando que no afecte la calidad de la frecuencia.

17. No se realizar correccin de la desviacin del tiempo (Integral de Variaciones de Frecuencia).


El ajuste de los parmetros asociados a la regulacin primaria de frecuencia ser definido por COES. Los valores inicialmente propuestos se indican a continuacin:

1. Estatismo ajustable entre el 4 al 7%.

2. Banda muerta inferior al 0.1% (0.03 Hz).

3. La respuesta para regulacin primaria debe estar disponible en los siguientes 10 segundos despus de ocurrido un evento y ser sostenida hasta los 30 segundos.

4. A partir de los 30 segundos el aporte de reserva de regulacin primaria empieza a descender hasta los 10-15 minutos, momento en el cual se espera que los generadores que aportaron a la regulacin primaria recuperan el punto de operacin.

5. Tiempo de establecimiento, para ingresar en la banda del 10% del valor final del lazo de regulacin de velocidad, del orden de 20 a 30 segundos para mquinas trmicas y 40 a 60 segundos para mquinas hidrulicas.

Para aquellos casos en que no sea factible cumplir con estos lmites, el COES evaluar la posibilidad de aceptar el recurso para participar en la regulacin primaria de frecuencia.

6. Prestar el servicio de regulacin primaria sin ningn tipo de limitacin, por lo menos dentro de la banda de la frecuencia de operacin normal. El limitador debe estar sobre el 100% y en modalidad libre.De otra parte, mediante pruebas se verifican los parmetros ms relevantes asociados a la regulacin primaria, como son:

1. Tiempo de establecimiento.

2. Banda muerta.

3. Estatismo permanente.

Estas pruebas sern realizadas en presencia de un auditor especializado en este tipo de pruebas.

Adicionalmente, el COES realizar una evaluacin del desempeo real de las unidades de generacin frente a los eventos de frecuencia. De encontrar evidencia de una inadecuada prestacin del servio de regulacin primaria, el COES podr solicitar las pruebas que considere pertinentes o aplicar las penalizaciones definidas.


El ajuste de los parmetros asociados a la regulacin secundaria de frecuencia ser definido por COES. Los valores inicialmente propuestos se indican a continuacin:

1. La respuesta para regulacin secundaria debe iniciar en los siguientes 10 a 20 segundos despus de iniciado el evento, estar disponible en los siguientes 10 minutos y ser sostenida hasta 30 minutos.

2. Las unidades asociadas a la regulacin secundaria deben prestar y cumplir los requisitos asociados al servicio de regulacin primaria.

3. Velocidad de toma de carga del orden de 10 MW/minuto como mnimo para mquinas hidrulicas y de 8 MW/minuto para mquinas trmicas.

4. Cuando se disponga del AGC, las unidades debern cumplir con xito las pruebas de integracin a las funciones del AGC.

5. Mientras se mantenga el esquema de regulacin manual, la unidad deber contar con un registrador de frecuencia del sistema y la indicacin de la frecuencia de referencia de consigna.

6. El valor mximo que puede aportar una unidad a la regulacin secundaria de frecuencia est limitado por el gradiente de cambio de carga:

Reserva mxima = Respuesta a los 10 minutos, que puede ser evaluada inicialmente por la velocidad de toma de carga en MW/minuto.

7. Por razones de confiabilidad, cuando se disponga del AGC, se dispondr como mnimo de dos (2) unidades bajo AGC.

8. Se podr considerar la prestacin del servicio de regulacin secundaria mediante interconexiones internacionales.

Para aquellos casos en que no sea factible cumplir con estos lmites, el COES evaluar la posibilidad de aceptar el recurso para participar en la regulacin secundaria de frecuencia.

De otra parte, mediante pruebas se verifican los parmetros ms relevantes asociados a la regulacin secundaria, como son:

1. Velocidad de toma de carga.

2. Pruebas de integracin al AGC.

3. De lazos de control.

Estas pruebas sern realizadas en presencia de un auditor especializado en este tipo de pruebas.

Adicionalmente, el COES realizar una evaluacin del desempeo real de las unidades de generacin frente a los eventos de frecuencia. De encontrar evidencia de una inadecuada prestacin del servicio de regulacin secundaria, el COES podr solicitar las pruebas que considere pertinentes o aplicar las penalizaciones definidas.

5.2.3. PARMETROS REQUERIDOS PARA LA PRESTACIN DEL SERVICIO DE regulacin secundaria por intermedio del AGC

Cuando el servicio de regulacin secundaria se preste por intermedio de un AGC, se debern tener en cuenta las siguientes consideraciones:

1. Tiempos y bandas de recuperacin de la frecuencia.

2. Velocidad de cambio de carga del sistema.

3. Velocidad de cambio de carga requerido por unidad.

4. Nmero mnimo de unidades bajo AGC.

5. Nmero mximo de unidades bajo AGC.

6. Cantidad de reserva rotante para AGC.

7. Participacin mnima de regulacin secundaria por unidad.

8. Tiempos de retardo en las comunicaciones entre el programa AGC y el generador.

9. reas de control en caso de aislamiento.

En los Anexos 7 y 8 se incluyen las consideraciones para evaluar la factibilidad tcnica para la implementacin de un AGC en el SEIN, los trminos de referencia, as como las especificaciones tcnicas requeridas para el mismo.

5.2.3.1. TIEMPOS Y BANDAS DE RECUPERACIN DE LA FRECUENCIA POR MEDIO DEL AGC

A nivel internacional, los tiempos asociados a la recuperacin de frecuencia no han sido completamente justificados desde una ptica operativa o econmica. Es importante considerar que los tiempos de recuperacin incluyen los rangos necesarios para que la seal al regulador del generador sea enviada y procesada, as como los tiempos de actuacin del regulador de velocidad. Tambin es de resaltar que el AGC modela un control proporcional integral que requiere determinados tiempos para la ejecucin de sus comandos y que debe actuar una vez la regulacin primaria lo haya hecho.

En la tabla 1 y la figura 1 se ilustra este concepto con casos hipotticos de recuperacin de la frecuencia en diferentes tiempos:

CASO BIAS (MW/Hz)Delta F (Hz)Delta P (MW)Tiempo (Minutos)Vel Requerida

(MW/Minuto)

11801,00180536

21801,00180726

31801,001801018

TABLA 1. Velocidad requerida en un sistema.

Figura 1. Tiempos de recuperacin de la frecuencia.

Para los casos indicados en la tabla 1 y figura 1, se encuentra que para recuperar la frecuencia desde 59.0 a 60.0 Hz en 5 minutos, el SEIN requerira un grupo de unidades que en conjunto respondan a 36 MW/minuto. En el caso de recuperar la frecuencia desde 59.0 a 60.0 Hz en 10 minutos, exigira al SEIN una velocidad de 18 MW/minuto.

La velocidad requerida en un sistema depende de sus bandas objetivo de frecuencia, de los valores de robustez del sistema y del punto en que la frecuencia se ubica despus de un disturbio. Asumiendo que ante un evento en el SEIN, la frecuencia en estado cuasiestacionario se ubica cerca de los 59.5 Hz, considerando los efectos de autorregulacin de la carga y la regulacin primaria, y asumiendo una caracterstica de regulacin combinada de 180 MW/Hz y una recuperacin de la frecuencia en 10 minutos, se encuentra que los requerimientos de velocidad conjunta de las unidades bajo AGC deberan ser del orden de los 9 a 10 MW/minuto.

5.2.3.2. VELOCIDAD DE CAMBIO DEL SISTEMA

Las velocidades de incremento y/o decremento de carga al comienzo de los periodos de demanda mxima es un factor adicional, que determina que tan rpidos deben ser los generadores que presten el servicio de regulacin secundaria. Al considerar los diferentes informes de operacin del COES se encuentra que la velocidad de incremento y/o decremento total del SEIN se ubica entre 8 y 12 MW/minuto.

Considerando la recomendacin de tiempos de recuperacin de 10 minutos, el clculo de velocidad de cambio del sistema y los cambios de toma de carga que se presentan en el SEIN, se recomienda que en conjunto las unidades que presten el servicio de AGC cumplan con un valor de 12 MW/minuto.

5.2.3.3. NMERO MNIMO DE UNIDADES

Contrario a lo que ocurre para la regulacin primaria donde se requiere que todas las unidades presten este servicio, para la regulacin secundaria se espera que el nmero de unidades bajo AGC sea ms reducido. Por criterios de confiabilidad, el mnimo nmero de unidades a las que se le asigne la regulacin secundaria debe ser dos (2) unidades. Ante condiciones de aislamiento o fraccionamiento de la red en el SEIN, se debe asignar como mnimo una (1) unidad en cada rea fraccionada.

5.2.3.4. VELOCIDAD DE CAMBIO DE CARGA POR UNIDAD

Considerando las diferentes tecnologas de las plantas generadoras del SEIN, la velocidad de cambio total requerida del SEIN (12 MW/minuto) y las dos (2) unidades requeridas como mnimo, se recomienda una velocidad mnima por unidad de 6 MW/minuto medidos con el modo de pruebas del AGC en el Centro de Control del COES.

Teniendo en cuenta las particularidades tecnolgicas y de control de las plantas de ciclo combinado, stas deben considerarse para el AGC como una sola unidad.

La asignacin de reserva de regulacin a cada unidad estar limitada a dos (2) veces (regulacin hacia arriba y hacia abajo) el valor efectivo de potencia que pueda variar en 10 minutos, de acuerdo con su velocidad de cambio de carga medida durante las pruebas de habilitacin para AGC.

5.2.3.5. NmerO MXIMO DE UNIDADES

Se recomienda distribuir la reserva de regulacin secundaria entre un nmero no muy grande de generadores, ya que al tener muchos generadores el valor del error de control de rea (ACE) se dividira en valores muy pequeos, que al entrar en bandas muertas y filtros podran originar respuestas inadecuadas en el control automtico de los generadores. En estado estacionario, el SEIN presenta desviaciones de frecuencia del orden de los 0.10 Hz y si se asumen valores de BIAS alrededor de los 180 MW/Hz en periodos de demanda mxima, los valores de ACE en estado estable estaran alrededor de los 20 MW. Con estos valores de ACE se recomienda para el SEIN un nmero mximo de 4 unidades.

5.2.3.6. RESERVA TOTAL DEL SISTEMA

La reserva rotante destinada a la regulacin secundaria de frecuencia bajo AGC es la indicada en el numeral 4.3.

5.2.3.7. PARTICIPACIN MNIMA EN REGULACIN SECUNDARIA

La participacin mnima en el AGC se refiere a la cantidad de potencia mnima con que debe contar una unidad elegible para regular. Este valor lo condicionan tanto las limitaciones tcnicas del programa AGC como de la unidad generadora. En concordancia con lo recomendado en el numeral 5.2.3.5 sobre el nmero mximo de unidades, el valor recomendado para el SEIN de mnima asignacin de MW para AGC por unidad no debe ser inferior a 5 MW.

5.2.3.8. TIEMPO DE RETARDO DE LA UNIDAD EN COMENZAR A RESPONDER UNA VEZ ENVIADO EL COMANDO POR EL AGC

Para garantizar un adecuado desempeo de la respuesta de las unidades a los comandos del AGC, es necesario definir un lmite al tiempo de retardo mximo a partir del cual las unidades deben empezar a variar su salida de potencia, una vez se enve el comando desde el centro de control del COES. Teniendo en cuenta los tiempos de actuacin de la regulacin primaria, de recuperacin de la frecuencia, las recomendaciones internacionales y la experiencia de la operacin del AGC colombiano, se define como mximo un valor de 20 segundos.

5.2.3.9. reas de control en caso de aislamiento

Dada la factibilidad de la separacin de SEIN en reas aisladas, se recomienda que ante la adquisicin de un AGC, el mismo tenga la funcionalidad de operar con reas aisladas, lo cual le permitir a cada rea disponer de regulacin de frecuencia de manera automtica.

5.3. Propuesta para la CONSIDERACIN EN EL DESPACHO ECONMICO DE LA RESERVA ROTANTE destinada a la Regulacin Primaria y Secundaria de Frecuencia en el Per


Consecuente con el principio de que todas las unidades de generacin deben aportar individualmente el margen de regulacin primaria, dicho margen ser incluido en las restricciones del despacho econmico para cada perodo de despacho. Para los casos en que una unidad asuma temporalmente el compromiso de regulacin primaria de otra unidad, dicho margen ser incluido en las restricciones del despacho econmico.



Cuando un agente generador sustente tcnicamente y/o econmicamente al COES que la reserva con destino a la regulacin primaria la puede cumplir con la capacidad de sobrecarga transitoria, sostenida 30 segundos, no se limitar su capacidad de generacin en las restricciones del despacho econmico.

Para la asignacin de la reserva rotante destinada a la regulacin primaria no se tendr en cuenta las limitaciones de la transmisin.

En el Captulo 9 se expone con mayor detalle la inclusin en el despacho econmico la reserva de regulacin primaria.


Consecuente con el esquema de declaracin de costos en el mercado peruano, no se considera necesario introducir oferta de precios para proveer este servicio, es decir, el mismo se tratar como una restriccin en el despacho econmico.

La asignacin en el despacho econmico se har a las unidades habilitadas, cumpliendo el mnimo nmero de unidades mencionado en el numeral 5.2.3. En consecuencia, por las condiciones de optimalidad del despacho econmico la asignacin de reserva hacia arriba se har en orden de la ms costosa a la menos costosa.


En el despacho econmico la inclusin de los grupos generadores habilitados a la regulacin secundaria depender de su costo, cumpliendo las restricciones tcnicas. En el mrito del despacho de la regulacin secundaria no se tendrn en cuenta factores tcnicos, se supone que todos lo grupos al ser habilitados cumplen las condiciones mnimas de participacin.

En el despacho econmico se debern incluir las siguientes restricciones a nivel de sistema o rea:

Alternativamente, la asignacin de reserva para regulacin secundaria de frecuencia se podr efectuar previo al despacho econmico. En este caso se incluiran, en este ltimo, las restricciones de reserva asociadas a las unidades que resultaron con asignacin para regulacin secundaria de frecuencia.

Para la asignacin de la reserva rotante destinada a la regulacin secundaria se tendr en cuenta las limitaciones de la transmisin, por ejemplo, en un rea exportadora la asignacin mxima corresponder a la capacidad remanente de transporte.

En el Captulo 9 se expone con mayor detalle la inclusin en el despacho econmico de la reserva de regulacin secundaria.

6. PROPUESTA PARA LA COMPENSACIN Y COBRO DE LA RESERVA ROTANTE DESTINADA A LA REGULACIN PRIMARIA Y SECUNDARIA DE FRECUENCIA EN EL PER

6.1. Introduccin

La regulacin primaria ser un servicio obligatorio por parte de cada unidad de generacin sin compensacin adicional a la produccin de energa. Estar sujeto a penalizacin por incumplimiento.

Por su parte la regulacin secundaria ser un servicio voluntario por parte de cada unidad de generacin sujeto a compensacin y a penalizaciones por incumplimiento. Respecto de la asignacin de la compensacin, la misma se efectuar entre los generadores.

6.2. Regulacin Primaria

La regulacin primaria ser un servicio obligatorio por parte de cada unidad de generacin sin compensacin adicional a la produccin de energa. Estar sujeto a penalizacin por incumplimiento. Adicionalmente, debe tenerse en cuenta que al restringirse en el despacho la capacidad mxima, para mantener la reserva de regulacin primaria, los precios del mercado de corto plazo se incrementan reflejando el costo econmico de la reserva primaria.

Cuando temporalmente una unidad de generacin no pueda prestar el servicio de regulacin primaria por razones tcnicas debidamente justificadas al COES, podr contratar con otros generadores la prestacin del mismo. En este caso la remuneracin ser pactada libremente entre las partes.

La posibilidad de delegar temporalmente a otra unidad la prestacin del servicio de regulacin primaria estar sujeta a la aprobacin del COES, el cual analizar si dicha delegacin no deteriora la prestacin de dicho servicio para el SEIN.

Cuando los anlisis tcnicos que efecte el COES determinen que una unidad de generacin no cumpli el servicio de regulacin primaria de frecuencia, la unidad ser objeto de penalizacin. El monto de la penalizacin se estimar para cada perodo de despacho como:

El monto de las penalizaciones por perodo de despacho se asignar a los generadores que cumplieron con el servicio de regulacin primaria a prorrata de la generacin real.

Cuando un rea solicite una reserva de regulacin primaria mayor a la indicada para el SEIN, el COES evaluar la conveniencia tcnica de dicha solicitud, de ser aprobada, el rea solicitante deber asumir los costos adicionales.

6.3. Regulacin Secundaria

La compensacin a los agentes generadores respectivos considerar:

1. La reserva asignada en la programacin de la operacin y sus modificaciones en tiempo real.

2. El servicio efectivamente prestado segn los anlisis pos operativos.

3. La compensacin por dejar de generar energa y potencia en el sistema.

La compensacin por el servicio de regulacin secundaria se reconocer con independencia de que la reserva rotante destinada al servicio de regulacin secundaria haya restringido o no la generacin de la unidad, segn lo indiquen los anlisis pos operativos.

La remuneracin del servicio de regulacin secundaria de frecuencia se efectuar con independencia de la prestacin simultnea por parte de la unidad de otros servicios complementarios.

Cuando un rea solicite una reserva de regulacin secundaria mayor a la indicada para el SEIN, el COES evaluar la conveniencia tcnica de dicha solicitud, de ser aprobada, el rea solicitante deber asumir los costos adicionales.

6.3.1. Energa compensable

En el actual esquema de transacciones en Per, para cada perodo de mercado, se remunera la generacin real, ya sea al precio de la barra respectiva o al de los costos del generador, cuando ste se requiere y su costo marginal es superior al de la barra. La energa regulante compensable en cada perodo de mercado corresponder a:

1. Si la generacin real es menor o igual a la generacin programada menos la reserva para bajar asignada:

Compensacin = 0

2. Si la generacin real es mayor o igual a la generacin programada ms la reserva para subir asignada:

Compensacin = 0

3. Para los dems casos:

La energa compensable se valora a la diferencia entre el precio aplicado para remunerar la generacin real en la barra, afectado por el respectivo factor de prdidas marginales, y el costo operativo variable del recurso. Este diferencial de precios se podr afectar por un factor menor o igual a uno (1), el cual no debe desincentivar la prestacin del servicio pero que limite la remuneracin de aquellos recursos que puedan llegar a tener muy bajo costo marginal, y para lo cuales la remuneracin no resulte consecuente con la prdida de oportunidad por prestar el servicio.

La reserva asignada y la generacin programada corresponden al valor de programacin actualizado segn las instrucciones del COES, ya sea en el redespacho o en la operacin real.

Cuando el recurso de generacin deba arrancar para prestar el servicio de regulacin secundaria de frecuencia se reconocern adems los costos de arranque y parada como parte de este servicio.6.3.2. Potencia compensable

Para las unidades de generacin que presten el servicio de regulacin secundaria se considerar, para efectos de los ingresos adicionales por potencia generada en el sistema, que la potencia puesta a disposicin del sistema en la operacin real corresponde a:

1. Si la generacin real es menor o igual a la generacin programada menos la reserva para bajar asignada:

Potencia = Potencia real

2. Si la generacin real es mayor o igual a la generacin programada ms la reserva para subir asignada:

Potencia = Potencia real

3. Para los dems casos:

La reserva asignada y la generacin programada corresponden al valor de programacin actualizado segn las instrucciones del COES, ya sea en el redespacho o en la operacin real.

6.4. AsignaCIN del costo del servicio de Regulacin Secundaria

El pago del monto total de las compensaciones efectuadas a los generadores que prestaron el servicio de regulacin secundaria de frecuencia ser asignado a todos los generadores despachados en proporcin a la generacin real.

Esta asignacin podra ser transferida a otros generadores, mediante acuerdos bilaterales entre ellos.

7. RESERVA TERCIARIA

7.1. Introduccin

La reserva terciaria a que se hace referencia en este Captulo es aquella asociada a la recuperacin de la reserva rotante consumida en la regulacin de frecuencia. Otra reserva asociada a criterios de seguridad o confiabilidad del sistema, por ejemplo de reas ante contingencias de transmisin, estn fuera del alcance del presente estudio.

Es importante indicar que las distintas reservas: reserva instantnea, reserva primaria de frecuencia, reserva secundaria de frecuencia y la reserva terciaria, no se comportan de manera aditiva, ya que actan en tiempos diferentes.

La reserva instantnea est representada por la accin autorregulante de la carga y el esquema de desconexin de carga. El esquema de desconexin de carga normalmente involucra desconexin de carga de manera obligada, opcionalmente puede disponerse de la prestacin voluntaria de este servicio ofrecido por los grandes usuarios.

La reserva terciaria puede estar disponible en:

1. Reserva rodante, ya sea de forma programada (reserva no regulante), o como resultado natural del despacho. Aquella resultante de manera natural en el despacho es de naturaleza estocstica y, puede incluso, mostrar comportamientos estacinales, por ejemplo, pocas de estiaje y avenida.

2. Reserva fra, ubicada en grupos de de entrada rpida, menor de 10 a 15 minutos. Reservas que entren en tiempos mayores no estaran asociados a la recuperacin del margen de reserva secundaria. Se parte de la premisa de que las unidades que estn en reserva fra no han sido requeridas en la programacin del despacho.

Si las unidades en reserva fra requiriesen tiempos de arranque y sincronizacin superiores, la alternativa sera tener la reserva terciaria como reserva rotante.

7.2. requisitos tcnicos

Algunos de los requisitos tcnicos que deben cumplir los grupos de generacin que aspiren a ser habilitados a prestar el servicio de reserva terciaria son:

1. Tasa de toma de carga MW/minuto. La mxima potencia que pueden ofertar para el servicio de reserva terciaria es aquella que puedan tener sincronizada al cabo de 10 a 15 minutos.

2. Tiempo de arranque y sincronizacin inferior a 10 minutos.

3. Capacidad de sincronizarse a frecuencias desde de 59.0 Hz.

En cualquier momento el COES podr solicitar a un grupo generador que haya ofertado disponibilidad asociado al servicio de reserva fra, el arranque y sincronizacin a la red. Adicionalmente, podr solicitar la realizacin de pruebas al desempeo tcnico, a las cuales deber asistir un auditor especializado en este tipo de pruebas. El generador ser penalizado cuando no cumpla con los parmetros para participar en la reserva terciaria, ya sea que se determine como consecuencia de un llamado en la operacin o de la realizacin de una prueba.

7.3. Determinacin DE LA reserva terciaria

La reserva terciaria, rodante o fra asociada a la regulacin de frecuencia, debe ser suficiente para recuperar la reserva rotante destinada a la regulacin secundaria de frecuencia. Por tanto, la reserva terciaria ser como mnimo la magnitud programada de reserva secundaria de frecuencia.

7.4. Asignacin DE LA reserva terciaria

La participacin en el servicio de reserva terciaria ser voluntaria, cada grupo generador ofertar la disponibilidad para dicho servicio. Adicionalmente, dependiendo de las reservas de la fuente primaria de generacin, cada grupo podr declarar las horas en que puede mantener la disponibilidad ofertada en caso de ser llamado a generar.

Para la asignacin de la reserva terciaria se tendrn en cuenta las limitaciones de la transmisin. Por ejemplo, en un rea exportadora, la asignacin mxima corresponder a la capacidad remanente. En caso de formacin de reas, se asignar reserva terciaria a cada una de ellas, en funcin de la reserva secundaria asignada a la respectiva rea.

En la programacin diaria, la reserva fra se asignar segn el orden de mrito tcnico de los grupos disponibles para tal fin. Sern llamadas en su orden las unidades con mejor desempeo tcnico, considerando su tiempo de sincronizacin, rampa MW/minuto y tasa de fallas en el arranque. Antes de llamar reserva fra se deber disponer de la reserva disponible terciaria sincronizada.

En caso de empate en el mrito tcnico entre dos o ms grupos generadores, se preferir el de menor costo. Para evaluar dicho costo el COES calcular, segn su mejor previsin del tiempo que se requerir el servicio, el costo total incluyendo los costos de arranque parada y los costos variables. A las unidades en stand by, se les reconocer la disponibilidad ofrecida como potencia puesta a disposicin del despacho.

Cuando un rea solicite una reserva fra mayor a la indicada para el SEIN, el COES evaluar la conveniencia tcnica de dicha solicitud. De ser aprobada, el rea solicitante deber asumir los costos adicionales.

7.5. remuneracin

La remuneracin de la reserva fra considerar tanto la disponibilidad como la energa generada en caso de ser llamado a generar. Los grupos generadores que de manera natural queden con reserva rotante no regulante en el despacho econmico no recibirn remuneracin asociada a la reserva que puedan aportar diferente a la que reciben normalmente del mercado.

Consecuentemente con el esquema de costos del mercado de electricidad peruano, la compensacin a cada grupo que prestan el servio de reserva terciaria es la siguiente:

1. Cuando como resultado del despacho econmico resulten de manera natural reserva terciaria, la misma no ser remunerada.

2. Para efectos de los ingresos adicionales por potencia generada en el sistema, la disponibilidad asociada a la reserva fra se remunerar considerando que la potencia puesta a disposicin del sistema en la operacin real, corresponde a la disponibilidad declarada para el servicio de reserva fra.3. Cuando los grupos que estn prestando el servicio de reserva fra sean llamado a generar se reconocer el costo operativo, incluyendo tanto los costos variables como los correspondientes al arranque y parada.

Cuando el costo operativo variable sea superior al costo marginal de la barra donde inyecta el grupo generador, afectado por el respectivo factor de prdidas marginales, de la compensacin se descontar este costo marginal.

La asignacin de los costos de reserva fra se har 50% a la demanda y 50% a los generadores. La parte asignada a los generadores se har en proporcin al producto entre la generacin real y la tasa de fallas anual.

8. PROPUESTA DE CAMBIO Y MODIFICACIONES A LAS NORMAS VIGENTES Y ELABORACIN DE LOS PROCEDIMIENTOS TCNICOS A APLICAR POR EL COES-SINAC PARA LA RESERVA ROTANTE DESTINADA A LA REGULACIN PRIMARIA Y SECUNDARIA DE FRECUENCIA EN EL PER

8.1. Introduccin

Consecuente con las propuestas efectuadas en los Captulos anteriores, se presenta en este Captulo las modificaciones a las normas vigentes peruanas que el Consultor ha considerado necesarias, con el objeto de armonizar las mismas con las propuestas para el manejo de la reserva rotante destinada a la regulacin de frecuencia.

En el Anexo 1 se presentan los Procedimientos Tcnicos a aplicar por el COES para el tratamiento operativo y comercial de la reserva rotante destinada la regulacin de frecuencia.

8.2. modificaciones propuestas

Consecuente con las propuestas efectuadas, se presenta las modificaciones a las normas vigentes peruanas que el Consultor ha considerado necesarias, con el objeto de armonizar las mismas con las propuestas para el manejo de la reserva rotante destinada a la regulacin de frecuencia.

De acuerdo con la experiencia internacional y la propuesta del Consultor, se recomienda modificar lo indicado en el Procedimiento COES No. 9 Coordinacin de la Operacin en Tiempo Real del Sistema Interconectado Nacional en los siguientes aspectos:

1. En la operacin las variaciones normales de frecuencia se cambiar de 0.6% (0.36 Hz sobre 60.0 Hz) a 0.33% (0.20 Hz sobre 60.0 Hz).

2. En situaciones transitorias, como estados de emergencia, considerar rangos de variacin ms amplios, 0.36 Hz.

3. Los indicadores de Variacin Sbita de la Frecuencia, 1.0 Hz (59.0 Hz y 61.0 Hz), e Integral de Variacin Diaria de Frecuencia (IVDF) 600 ciclos/da, mantenerlos slo como indicadores de la calidad de la frecuencia.

4. No efectuar ninguna accin operativa tendiente a corregir la desviacin de tiempo, indicador IVDF.

5. Adicionalmente, debern incluirse y/o modificarse el resto de aspectos asociados con la frecuencia propuestos en el nuevo Procedimiento COES No. 22 y que finalmente sean aprobados.

Se recomienda modificar la Norma Tcnica para la Coordinacin de la Operacin en Tiempo Real de los Sistemas Interconectados, de acuerdo con lo propuesto en los siguientes apartes:

6.2.1 El COES establecer la Reserva Rotante con criterio tcnico econmico, la cual servir para atender las necesidades de Regulacin Primaria y Secundaria de frecuencia, teniendo en cuenta el costo de suplirla versus los beneficios para el SEIN de tenerla, considerando la probabilidad de falla de los generadores y de los elementos de los sistemas de transmisin.El valor de la Reserva Rotante ser definido por la Direccin, a ms tardar el 10 de diciembre de cada ao; para tal efecto, anualmente la DOCOES presentar una propuesta sustentada a ms tardar el 31 de octubre de cada ao, debiendo ser aprobado a mas tardar el 10 de diciembre del mismo ao, y entrar en vigencia el 1 de enero del siguiente ao.

En este numeral se puede mantener el tema del riesgo de falla a que se hace referencia la normatividad actual, pero no asociado a la reserva rotante destinada a la regulacin de frecuencia, sino en un mbito ms general, el de la confiabilidad y seguridad.

6.2.3 En la programacin de la operacin de la DOCOES, la Reserva

Rotante ejecutada en todo momento corresponder al valor fijado. Los niveles y desempeo de la Reserva Rotante sern fiscalizados por el OSINERG.

En concordancia con la propuesta de no efectuar correcciones de tiempo IVDF, se propone eliminar el numeral 6.3.6.

9. DESCRIPCIN DE LOS PROGRAMAS DE COMPUTADOR PARA LA DETERMINACIN Y ASIGNACIN LA RESERVA ROTANTE DESTINADA A LA REGULACIN PRIMARIA Y SECUNDARIA DE FRECUENCIA EN EL PER

9.1. Introduccin

Se presenta una descripcin de los desarrollos computacionales efectuados para la aplicacin de las metodologas propuestas para la determinacin y asignacin de la reserva rotante destinada a la regulacin de frecuencia.

En el Anexo 2 se presenta el manual desarrollado de un prototipo de programa computacional para la determinacin y asignacin de la reserva rotante destinada a la regulacin de frecuencia.

9.2. Regulacin Primaria

Consecuente con el principio de que todas las unidades de generacin deben aportar individualmente el margen de regulacin primaria, dicho margen ser incluido en las restricciones del despacho econmico para cada perodo de despacho. Para los casos en que una unidad asuma temporalmente el compromiso de regulacin primaria de otra unidad, dicho margen ser incluido en las restricciones del despacho econmico.


Donde:

Variable de decisin que indica el nivel de generacin en MW de la unidad de generacin i para el perodo de optimizacin t.

Dato de la disponibilidad en MW de la unidad de generacin i para el perodo de optimizacin t. Este dato debe ser por perodo dado que es posible que la disponibilidad vare para cada perodo de optimizacin t.

Es el valor en porcentaje (%) de la reserva primaria asignada a la unidad de generacin i para el perodo de optimizacin t.

9.3. Regulacin secundaria

Consecuente con el esquema de declaracin de costos en el mercado peruano, no se considera necesario considerar oferta de precios para proveer este servicio; es decir, se tratar como una restriccin en el despacho econmico.

La asignacin en el despacho econmico se har a las unidades habilitadas, cumpliendo las restricciones tcnicas asociadas. En consecuencia, por las condiciones de optimalidad del despacho econmico, la asignacin de reserva para subir se har en orden de la ms costosa a la menos costosa.


A continuacin se presentan dos alternativas de modelacin de las restricciones asociadas la reserva rotante destinada a la regulacin secundaria. La primera alternativa corresponde a una inclusin dentro del despacho econmico de la restriccin de reserva rotante, por tanto se optimiza de manera conjunta produccin de energa y reserva. La segunda alternativa corresponde a una asignacin antes del despacho. Es claro que esta segunda alternativa arroja una solucin subptima respecto de la anterior.

9.3.1. ASIGNACIN DE Regulacin secundaria en el despacho

Como parte de la optimizacin conjunta reserva energa, se presenta la modelacin general de las ecuaciones asociadas a la regulacin secundaria tanto para subir como para bajar.

9.3.1.1. Restricciones de margen de reserva hacia arriba (up)

En el despacho econmico se incluirn las siguientes restricciones a nivel de sistema o rea para cada perodo t:

Por unidad de generacin i perodo t



Reserva del sistema perodo t

Nmero mnimo de unidades periodo t

Donde:

Variable binaria de decisin que indica si la unidad de generacin i para el perodo de optimizacin t est atendiendo (1) o no (0) servicio secundario de frecuencia hacia arriba.

Variable de decisin que determina el nivel de reserva secundaria hacia arriba atendida por la unidad de generacin i para el perodo de optimizacin t.

Dato de reserva secundaria hacia arriba ofertada por la unidad de generacin i para el perodo de optimizacin t.

Dato de reserva secundaria hacia arriba mnima que puede ser asignada a una unidad de generacin para el perodo de optimizacin t.

Dato de la holgura requerida del sistema hacia arriba para el perodo t.

Dato del nmero mnimo de unidades que se deben cumplir para regulacin secundaria de frecuencia hacia arriba en el perodo t.

Dato del nmero de unidades que ofertaron el servicio secundario de frecuencia hacia arriba para el perodo t

Conjunto de unidades de generacin que ofertaron el servicio de regulacin secundaria de frecuencia hacia arriba.

9.3.1.2. Restricciones de margen de reserva hacia abajo (down)

Por unidad de generacin u perodo t




Nmero mnimo de unidades perodo t

Donde:

Variable binaria de decisin que indica si la unidad de generacin u para el perodo de optimizacin t est atendiendo (1) o no (0) servicio secundario de frecuencia hacia abajo.

Variable de decisin que determina el nivel de reserva secundaria hacia abajo atendida por la unidad de generacin u para el perodo de optimizacin t.

Dato de reserva secundaria hacia abajo ofertada por la unidad de generacin u para el perodo de optimizacin t.

Dato de reserva secundaria hacia abajo mnima que puede ser asignada a una unidad de generacin para el perodo de optimizacin t.

Dato de la holgura requerida por el sistema hacia abajo para el perodo t.

Dato del nmero mnimo de unidades que se deben cumplir para regulacin secundaria de frecuencia hacia abajo en el perodo t.

Dato del mnimo tcnico en MW de la unidad de generacin u para el perodo de optimizacin t.

Dato del nmero de unidades que ofertan el servicio secundario de frecuencia hacia abajo para el perodo t.

Conjunto de unidades de generacin que pueden prestar el servicio de regulacin secundaria de frecuencia hacia abajo.

Variable binaria de decisin que indica si la unidad de generacin u para el perodo de optimizacin t est despachada (1) o no (0).

9.3.2. ASIGNACIN DE Regulacin secundaria previo al despacho

Esta formulacin considera que el proceso de asignacin de la reserva secundaria es realizado por fuera del proceso de optimizacin del despacho, considerando que los valores de reserva hacia arriba pueden ser diferentes de los asignados hacia abajo.

La asignacin de reserva hacia arriba previa al despacho aplica para aquellos recursos para los cuales se tiene certeza estarn despachados en el despacho econmico. Si para el cumplimiento de la reserva de regulacin secundaria se requiriese unidades de generacin adicionales (forzadas), la misma se asignar a las ms econmicas.

El problema para la asignacin de la reserva secundaria de frecuencia a nivel de sistema o rea para cada perodo t es resuelto modelando un problema matemtico de optimizacin, el cual se describe a continuacin:

Funcin objetivo

Maximizar:

Restricciones de reserva hacia arriba (up)





Donde:

Variable binaria de decisin que indica si la unidad de generacin i para el perodo de optimizacin t est atendiendo (1) o no (0) servicio secundario de frecuencia hacia arriba.

Variable de decisin que determina el nivel de reserva secundaria hacia arriba atendida por la unidad de generacin i para el perodo de optimizacin t.

Dato de reserva secundaria hacia arriba ofertada por la unidad de generacin i para el perodo de optimizacin t

Dato de reserva secundaria hacia arriba mnima que puede ser asignada a una unidad de generacin para el perodo de optimizacin t.

Dato de la holgura requerida del sistema hacia arriba para el perodo t.

Dato del nmero mnimo de unidades que se deben cumplir para regulacin secundaria de frecuencia hacia arriba en el perodo t.

Dato del nmero de unidades que ofertaron el servicio secundario de frecuencia hacia arriba para el perodo t.

Conjunto de unidades de generacin que ofertaron el servicio de regulacin secundaria de frecuencia hacia arriba.

Restricciones de reserva hacia abajo (down)





Donde:

Variable binaria de decisin que indica si la unidad de generacin u para el perodo de optimizacin t est atendiendo (1) o no (0) servicio secundario de frecuencia hacia abajo.

Variable de decisin que determina el nivel de reserva secundaria hacia abajo atendida por la unidad de generacin u para el perodo de optimizacin t.

Dato de reserva secundaria hacia abajo ofertada por la unidad de generacin u para el perodo de optimizacin t.

Dato de reserva secundaria hacia abajo mnima que puede ser asignada a una unidad de generacin para el perodo de optimizacin t.

Dato de la holgura requerida por el sistema hacia abajo para el perodo t.

Dato del nmero mnimo de unidades que se deben cumplir para regulacin secundaria de frecuencia hacia abajo en el perodo t.

Dato del nmero de unidades que ofertan el servicio secundario de frecuencia hacia abajo para el perodo t.

Conjunto de unidades de generacin que pueden prestar el servicio de regulacin secundaria de frecuencia hacia abajo.

9.4. Anlisis de Implementacin de Restricciones para la Asignacin de la Reserva en el NCP

Como parte de los anlisis efectuados, se presenta una revisin de las restricciones asociadas a la reserva rotante disponibles en el Modelo de Planificacin de la Operacin Energtica de Corto Plazo (NCP), el cual, segn ha indicado el COES, ser utilizado para la programacin diaria del despacho.

Del manual del usuario del modelo NCP, suministrado por el COES, se identifica:

3.3.7 Oferta de reserva

En algunos sistemas, existen mercados para sistemas ancilares. El NCP permite que sean definidos ofertas de reserva de potencia por hidroelctrica, indicando el precio ($/MWh), y cantidad (MW) ofertada.

La reserva de potencia del sistema puede ser definida en trmino de un porcentaje de la demanda del sistema o en MW en cada hora.

El usuario tiene la opcin de entrar con un valor fijo del porcentaje de demanda, o entonces, entrar con los valores en MW (fijo o variable a lo largo del estudio), al revs de un porcentaje de la demanda (fija o variable).

Lo anterior ser til para el tratamiento de la reserva rotante destinada a la regulacin secundaria de frecuencia, ya que permite incorporar las ofertas de disponibilidad para el servicio de reserva secundaria. Respecto al precio, el mismo se har igual a cero (0), ya que para este servicio no se est considerando oferta de precio.

Por su parte el numeral 3.3.7 del NCP aparentemente est limitando las ofertas de reserva a las plantas hidroelctricas, lo anterior no es consecuente con lo indicado en el numeral 4.12, el cual no excluye las plantas trmicas. Este aspecto debera ser aclarado por PSR, indicando que el numeral 3.3.7 incluye a las plantas trmicas.

As mismo, hace parte del manual del NCP, el siguiente texto, el cual es analizado a continuacin en los numerales 9.4.1 y 9.4.2:


De acuerdo con lo indicado en el numeral 4.13 del manual del NCP, la reserva primaria no es una variable de decisin, es un valor que se descuenta de la capacidad disponible de cada grupo generador. Lo anterior es consistente con la propuesta efectuada por el Consultor, en el sentido de que la reserva primaria es valor fijo asignable a todos los recursos de generacin. Dicho valor, como lo indica el manual del NCP, puede ser ingresado como:

1. Un valor nico porcentual que se aplica a todas las plantas del sistema.

2. A partir de la definicin de un porcentaje de la capacidad disponible de la planta (potencia instalada MW en mantenimiento).

3. Por medio de un valor absoluto (MW) a ser restado de la capacidad disponible.


Las ecuaciones 24 y 25 del manual del NCP, son compatibles con la propuesta de reserva secundaria, basada en oferta de cantidades. Sin embargo, no se identifica en el manual la forma en que se relacionan el aporte de reserva con la produccin de energa.

El manual del NPC esta asocian

informe final estudio frecuencia

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