operacion de sistemas electricos de ambiente competitivo

Clases 7 - 8

Operación de Sistemas Eléctricos en Ambiente Competitivo

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Privatización

Esquema Antiguo

q Empresa integrada verticalmenteØ compañía de servicio públicoØobligación de servicioØprotección y tarifas

Cambio de paradigma

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q Generación Ø competenciaØno es servicio públicoØ sin obligación de servicioØ sin protección

q TransmisiónØ regulación del monopolioØobligación libre acceso

Privatización

q Distribución

Ø franquicia al monopolio

Ø obligación de servicio

q Comercializador

Ø competencia

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Modelo Bolsa de Energía

ð Modelos Organizacionales del Mercado Eléctrico

5 Agentes del Mercado6

Organismo de

Generadores Distribuidores

Transmisores

Municipalidades Organismo de

DespachoGrandes usuarios

Gobierno Regulador

Organismos Antimonopolios Pequeños usuarios

Generación: Necesidad de Coordinación

ð coordinación como necesidad técnica, económica y política

ð objetivo de eficiencia global en sistema eléctrico descentralizado y desconcentrado

ð asegurar viabilidad / seguridad del sistema.

ð asegurar mínimo costo global de operación

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ð asegurar mínimo costo global de operación

ð determinar precios de transferencia

ð facilitar acceso a transmisión

Modelos de Mercados de Eléctricos

ð En práctica, a nivel mundial hay tres modelos de mercado de eléctricos principales, estos son:

ð Modelo Pool

ð Modelo de Acceso Abierto (Contratos Bilateral)

ð Modelo Híbrido

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ð Modelo Híbrido

Modelo PoolCo

ð El modelo PoolCo esta definido como un mercado centralizado que despeja el mercado para compradores y vendedores. Ampliamente utilizado

ð Agentes de mercado

– Compañías Generadoras

– Consumidores

– ISO

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– ISO

ð ISO: Maneja de manera técnica y económica el mercado

Mercado Poolco

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Modelo Pool10

Generadores

Transmisión

Contratos

Ofertas

PoolOperación física

Contratos

Prog. de producción y consumo

LMP

Grandes clientes

Comercializadores Distribución

Clientes libres

DemandasOperación físicaOperación económicaOperación comercial

Clientes regulados

Demandas

Contratos

LMP: Precios Marginales de Ubicación

ð Locational Marginal Prices, LMP

– Señales económicas adecuadas a corto plazo

– Manejo óptimo de las pérdidas

– Manejo óptimo de las congestiones

11 Operador Independiente del Sistema (ISO)

ð El ISO administra las tarifas de transmisión, mantiene laseguridad de sistema, coordina la programación demantenimiento y tiene un papel en la coordinación de laplanificación a largo plazo. El ISO funciona independientementede cualquier participante del mercado y proporciona el accesoabierto no discriminatorio a todos los usuarios de sistema detransmisión.

ð El ISO tiene la autoridad para reunir y despachar algunos o

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ð El ISO tiene la autoridad para reunir y despachar algunos otodos los recursos de sistema y reducir cargas para mantener laseguridad de sistema quitando violaciones de transmisión,equilibrando la oferta y demanda, y manteniendo una frecuenciade sistema aceptable.

ð El ISO también asegura el envió de señales económicasapropiadas a todos los participantes de mercado, señales quedeberían animar el uso eficiente y motivar la inversión enrecursos capaces alivianar restricciones.

Modelo de acceso abierto (Contratos Bilaterales)13

Transmisión

Contratos Bilaterales

Contratos BilateralesMúltiples

Scheduling

ISODespacho

Generador Cliente

Bilaterales Físicos

Generador 1 Cliente 1



Scheduling Coordinator

Tipos de Contratos

ð Contratos por diferencia (CFDs):

ð Estos son contratos bilaterales con precios de largo plazo entregeneradores y empresas distribuidoras o grandes usuariosfinales.

ð Permiten dar estabilidad al negocio de la energía manteniendoprecios estables por un largo plazo.

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precios estables por un largo plazo.

ð El generador y el comprador establecen un determinado preciopor la energía. Si el Pool define un precio menor, el compradorpaga al Pool el precio actual de la energía y la diferencia se lapaga al generador. Por el contrario, si el Pool define un preciomayor a la pactada, El comprador paga al Pool el precio actualde la energía y la diferencia la paga el generador.

Modelo PX - ISO15

Bolsa de Energía (PX)

OperaciónEconómica yComercial

ISO

OperaciónFísica

Transmisión

Generadores

Comercializadores de transmisión

Ofertas

Ofertas

Informes

Contratos

Distribución

Grandes clientes Consumos menores

Comercializadores

Mercado Forward

estandarizados

Mercado en tiempo real

Suministros

Demanda

Demanda

Estructura de un Mercado Eléctrico Competitivo

– MinISO

• El MinISO está principalmente preocupado de mantenerla seguridad de la transmisión en las operaciones delmercado al grado que la ISO es capaz de programartransferencias en un sistema de transmisión obligado(cerrado).

• En esta estructura el ISO está basado en el modelocomercial multilateral coordinado.

El MinISO no tiene ningún papel de mercado. Su

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• El MinISO no tiene ningún papel de mercado. Suobjetivo es restringido a la seguridad y sus autoridadesson modestas.

• La ISO de California es un ejemplo de esta estructura enla cual la ISO no tiene ninguna jurisdicción sobremercados de energía avanzados y control muy limitadode listas de unidad de generación actuales.

Estructura de un Mercado Eléctrico Competitivo

– MaxISO

• MaxISO, incluye un bolsa de energía (power exchange,PX) que es la integral a las operaciones del ISO.

• El PX es una entidad independiente, no lucrativa queasegura una plaza competitiva del mercado, dirigiendouna subasta para el comercio de electricidad.

• El PX calcula y realiza el despeje del precio de mercado(market clearing price, MCP) basado en la oferta deprecios más alta en el mercado. En algunas estructuras

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(market clearing price, MCP) basado en la oferta deprecios más alta en el mercado. En algunas estructurasde mercado, el ISO y el PX son entidades separadas.

• La estructura del ISO está basada en un modelo de flujode potencia óptimo. Los participantes de mercado debenproporcionar datos extensos, como datos de costo paracada generador, y la demanda diaria por cadaconsumidor o carga. Con estos datos el ISO obtiene elpredespacho (unit commitment) de las unidades y eldespacho que maximiza el bienestar social, y pone precioa la congestión de la transmisión.

Tipos de Mercado de Electricidad

ð Mercado de Energía

ð Mercado de Transmisión

ð Mercado de Servicios Auxiliar

ð Mercado de Día Antes (forward)

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ð Mercados de Tiempo Real



– Es donde ocurre el comercio competitivo de la electricidad.

– Es un mecanismo centralizado que facilita la energía que secomercia entre compradores y vendedores.

– Los precios de mercados de energía son indicadores de

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– Los precios de mercados de energía son indicadores deprecios confiables para participantes de mercado, mercadosfinancieros, y consumidores.

– El mercado de energía tiene un despeje neutro eindependiente y la función la cumple generalmente, la ISO oel PX.


ð Mercados de Día ante y Hora ante.

(Day-Ahead and Hour-Ahead Markets)

– En el mercado de día ante y durante cada hora del día, losvendedores ofrecen un programa de suministro con variosprecios, los compradores también mandan un programa dedemanda en varios precios, y el CMg se determina durantecada hora. Entonces, los vendedores especifican los recursospara la venta de potencia, y los compradores especifican los

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cada hora. Entonces, los vendedores especifican los recursospara la venta de potencia, y los compradores especifican lospuntos de entrega para el potencia comprado. El PXprograma las oferta y demanda con la ISO para elsuministro. La oferta y demanda es ajustada de manera deconsiderar la congestión y servicios auxiliares, finalmente elPX ultima los programas.



– En el modelo MinlSO, el ISO o PX acepta demanda y ofertas de generación de los participantes de mercado despejan el precio del mercado (clearing market price ,MCP) al cual la energía es vendida y comprada.

– Generalmente el MCP se determina luego de encontrar el punto de intersección de las curvas de oferta y demanda, (curva de suministro y de ofertas de demanda agregadas).

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punto de intersección de las curvas de oferta y demanda, (curva de suministro y de ofertas de demanda agregadas).

Tipos de Mercado de Electricidad22



– En el modelo de MaxISO, los participantes de mercadodeben presentar información extensa similar al requerido poruna industria regulada. De estos datos, el ISO pone enpráctica restricciones de seguridad en el predespacho quemaximizan el costo social. El ISO pondrá precios tanto a lacongestión de la transmisión como a las variable dualescorrespondiente a las restricción de capacidad de

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correspondiente a las restricción de capacidad detransmisión u obtendrá precios marginales locales (LMPs),como las variables duales correspondiente a las restriccionesde equilibrio de carga como en el mercado PJM.



– Los servicios auxiliares son servicios qué ayudan a mantenerla seguridad y la calidad de las necesidades de suministro dela red eléctrica.

– Los servicios auxiliares son aquellas funciones realizadas porla generación eléctrica, transmisión, sistemas de control,

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la generación eléctrica, transmisión, sistemas de control,equipos del sistema de distribución y la gente que apoya losservicios básicos de capacidad de generación, el suministrode energía y el suministro de potencia.



– Reservas rodantes

– Reservas no rodantes

– Control de frecuencia

– Control de voltaje

25 Tipos de Mercado de Electricidad


– El Mercado de Servicios Auxiliares no están atados con laenergía en un ambiente desregulado, si están unidos en unoregulado. Generalmente, las ofertas de servicios auxiliarespresentadas por participantes de mercado consisten en unaoferta de capacidad y una oferta de energía. Las ofertas deservicios auxiliares son por lo general despejadas en términosde ofertas de capacidad. La oferta de energía representa la

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de ofertas de capacidad. La oferta de energía representa labuena voluntad de los participantes de pagarla si la energíarealmente es entregada.



– Los servicios auxiliares diferentes podrían ser despejadossecuencialmente o simultáneamente. En el acercamientosecuencial, el mercado primero se despeja para los servicioscon exigencias mas alta de la calidad, luego entonces elsiguiente de más alta exigencia etcétera. En el acercamientosimultáneo, los participantes de mercado presentan todas lasofertas por servicios auxiliares inmediatamente y la ISOdespejará el mercado de servicios auxiliar simultáneamente

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despejará el mercado de servicios auxiliar simultáneamentesolucionando un problema de optimización. El objetivo delproblema de optimización depende del mercado y puedeincluir la minimización del costo social y la minimización delcosto de restricción así como otras consideraciones.


ð Mercado de Transmisión

– La red de transmisión es donde ocurre la competencia entreproveedores por satisfacer las exigencias. En el mercado detransmisión lo que se negocia es el derecho de transmisión.Este puede ser el derecho de transferir potencia, el derechode inyectar potencia en la red, o el derecho de extraerpotencia de la red.

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– El poseedor de un derecho de transmisión puede ejercerfísicamente el derecho de transmitir la potencia o sercompensado económicamente por transferir el derecho parausar la red de transmisión a otros.

– La importancia del derecho de transmisión se observacuando ocurre congestión en el mercado de transmisión.


ð El Mercado de la Transmisión

– El mercado de derechos de transmisión representa una subasta centralizada en la que los participantes del mercado realizan ofertas por la compra y venta de derecho de transmisión. La subasta es conducida por el ISO o un subastador designado por el ISO y su objetivo es de determinar las ofertas que serían factibles en términos de restricciones de transmisión y esto maximizaría réditos para

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restricciones de transmisión y esto maximizaría réditos para el uso de red de transmisión.


ð El Mercado de Transmisión

– Se requiere que un vendedor de derechos de transmisión proporcione la cantidad máxima del derecho de transmisión que el comprador requiere o quiere comprar, precio de venta y puntos de inyección y extracción. Los derechos de transmisión pueden obtenerse de una subasta primaria anual como en el caso CAISO, o por la compra del punto firme para señalar servicios de transmisión como en el caso PJM.

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– El mercado de subasta secundario para los derechos de transmisión es más importante cuando este facilita un mercado más robusto y fluido para los derechos de transmisión, así como, para el mercado de intercambios de energía. La subasta puede ser mensual, semanal o diaria.


ð Mercado futuro

– Un mercado futuro puede ser de un día ante para programar recursos a cada hora del día siguiente. Las desviaciones o correcciones se realizan una hora antes de entrar en vigencia lo acordado en el mercado del día antes. Tanto la energía como los servicios auxiliares pueden ser cambiados en mercados futuros.

Generalmente, el mercado de energía futuro es despejado

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– Generalmente, el mercado de energía futuro es despejado antes de que las ofertas de servicios auxiliares sean presentadas. Cuando los programas de energía en un mercado futuro pueden acomodarse sin el manejo de congestión de la red, el ISO procura servicios auxiliares para el sistema mediante una amplia subasta; por otra parte, la subasta de servicios auxiliar puede ser en una base zonal.


ð Mercado de Tiempo Real (SPOT)

– Un mercado de electricidad es diferente de otro mercadocomercial principalmente de la naturaleza física de la energíacomercializada. Para un mercado de electricidad, la energíagenerada debe ser consumida inmediatamente o el equilibriodel flujo de potencia debe ser mantenerse para asegurar laoperación confiable del mercado. En tiempo real el mercado(o mercado de equilibrio) es establecido para encontrar la

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(o mercado de equilibrio) es establecido para encontrar laexigencia de equilibrio.



– El mercado de tiempo real es generalmente hecho funcionarpor el ISO. Los recursos disponibles para el equilibrio de laenergía en tiempo incluyen el control automático de lageneración (AGC), reservas en giro, no en giro y auxiliares ocomplementaria. Tales recursos pueden responder dentro depocos segundos para AGC y minutos para otros.



– El ISO agrega ofertas de energía a través de una amplia curva de demanda incremental de energía. Sin embargo, si en tiempo real hay congestiones de mercado, los precios son puestos en una base zonal. El ISO despachara unidades tiempo real comenzando por la unidad con la oferta de energía más baja, sujeta a sus restricciones predominantes. Si el suministro excede la demanda en tiempo real, subastas

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Si el suministro excede la demanda en tiempo real, subastas de ofertas de ajuste decrecientes por la generación pueden utilizarse.



– El precio de energía de equilibrio es por lo general calculadoen 10 minuto o intervalos de 5 minuto. Los proveedores quehan comprometido una capacidad para el suministrar deenergía uno de los mercados de servicios auxiliares recibenpagos para el suministro de energía además del pago decapacidad, excepto la regulación.



– Precio SPOT

Los precios spot tienen la importante propiedad de actuarcomo indicadores económicos óptimos para los consumidoresy los generadores en un mercado eléctrico. Es decir, cuandoel equilibrio entre la generación y la demanda se basa enprecios spot se consigue la eficiencia económica óptima en elcorto plazo

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precios spot se consigue la eficiencia económica óptima en elcorto plazo


ð Características del modelo para su obtención:

– En cada nudo se considera la tensión y la potencia generaday/o consumida, las líneas se modelan de acuerdo a leyesfísicas y se consideran flujos de carga promedios.

– El operador del sistema realiza el despacho en base a lasofertas de los participantes (precio ex ante) y se asume que

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ofertas de los participantes (precio ex ante) y se asume queeste despacho, basado en las ofertas, es el despacho óptimo.

– En base al resultado anterior, se formula un problema dedespacho linealizado en torno al punto de operaciónobtenido.

– Utilizando una técnica de programación matemática dual secalculan los precios spot que son consistentes tanto con eldespacho como con las ofertas.


ð El mercado de electricidad incluye la energía, los servicios auxiliares y los mercados de transmisión manejados por el ISO y facilidades para la competencia de los GENCOs.

ð El ISO normalmente realiza

(i) pronóstico de mercado incluso pronóstico de carga y pronóstico de precios;

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pronóstico de precios;

(ii) operación de mercado incluso dirección de mercado futuro, subasta de servicios auxiliar, dirección de congestión y fijación de precios de transmisión;

(iii) monitoreo del mercado para supervisar la existencia y práctica de poder de mercado en el mercado.


ð Los GENCOs realizan tres operaciones principales,

(i) despacho y pronóstico de precios

(ii) estrategia de ofertas

(iii) dirección de riesgo

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operacion de sistemas electricos de ambiente competitivo

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