3 Operación de sistemas eléctricos en ambiente competitivo

Capitulo 3

Operación de Sistemas Eléctricos en Ambiente Competitivo

PrivatizaciónCambio de paradigma

q Empresa integrada verticalmenteØcompañía de servicio públicoØobligación de servicioØprotección y tarifas

q Generación ØCompetenciaØno servicio públicoØsin obligación de servicioØsin protección

q TransmisiónØobligación libre acceso

Privatización

q Distribución Ø franquicia monopolio Ø obligación de servicio

q ComercializadorØ competencia

Modelos Organizacionales de mercados Eléctricos

Descentalizados

Centralizados

Regulados Desregulados

Contratos Bilaterales

PoolVerticalmenteIntegrado

Bolsa deEnergía

Agentes del Mercado

Organismo

Despacho

Generadores

Grandes usuarios

Gobierno Regulador

DistribuidoresTransmisores

Municipalidades

Organismos Antimonopolios Pequeños usuarios

Generación: Necesidad de Coordinación

q coordinación como necesidad técnica, económica y política

q objetivo de eficiencia global en sistema eléctrico descentralizado y desconcentrado

q asegurar viabilidad / seguridad del sistema. q asegurar mínimo costo global de operaciónq determinar precios de transferenciaq facilitar acceso a transmisión

Modelos de Mercados de Eléctricos

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

q Modelo PoolCo

q Modelo de Acceso Abierto (Contratos Bilateral)

q Modelo Híbrido

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Modelo PoolCo

El modelo PooICo esta definido como un mercado centralizado que despeja el mercado para compradores y vendedores

Mercado Poolco

v

Modelo Pool

Grandes clientes

Generadores

Comercializadores

Transmisión

Distribución

Clientes libres

Contratos

Ofertas

Demandas

PoolOperación físicaOperación económicaOperación comercial

Clientes regulados

Demandas

Contratos

Contratos

Operador Independiente del Sistema (ISO)

q El ISO administra las tarifas de transmisión, mantiene la seguridad de sistema, coordina la programación de mantenimiento y tiene un papel en la coordinación de la planificación a largo plazo. El ISO funciona independientemente de cualquier participante del mercado y proporciona el acceso abierto no discriminatorio a todos los usuarios de sistema de transmisión.

q El ISO tiene la autoridad para reunir y despachar algunos o todos los recursos de sistema y reducir cargas para mantener la seguridad de sistema quitando violaciones de transmisión, equilibrando la oferta y demanda, y manteniendo una frecuencia de sistema aceptable.

q El ISO también asegura el envió de señales económicas apropiadas a todos los participantes de mercado, señales que deberían animar el uso eficiente y motivar la inversión en recursos capaces alivianarrestricciones.

Modelo de Acceso Abierto(Contratos Bilaterales)

Transmisión

Generador Cliente

Contratos Bilaterales

Físicos

Contratos BilateralesMúltiples

Generador 1 Cliente 1



SchedulingCoordinator

ISODespacho

Tipos de Contratos

Contratos por diferencia (CFDs):

q Estos son contratos bilaterales con precios de largo plazo entre generadores y empresas distribuidoras o grandes usuarios finales.

q Permiten dar estabilidad al negocio de la energía manteniendo precios estables por un largo plazo.

q El generador y el comprador establecen un determinado precio por la energía. Si el Pool define un precio menor, el comprador paga al Pool el precio actual de la energía y la diferencia se la paga al generador. Por el contrario, si el Pool define un precio mayor a la pactada, El comprador paga al Pool el precio actual de la energía y la diferencia la paga el generador.

Modelo PX - ISO

Contratos

Bolsa de Energía (PX)

OperaciónEconómica yComercial

ISO

OperaciónFísica

Transmisión

Generadores

Distribución

Grandes clientes Consumos menores

Comercializadores

Mercado Forward

estandarizados

Mercado en tiempo real

Comercializadores de transmisión

Suministros

Demanda

Demanda

Ofertas

Ofertas

Informes

Estructura de un Mercado Eléctrico Competitivo

Dos Estructuras de ISO(1) MinISOq El MinISO está principalmente preocupado de

mantener la seguridad de la transmisión en las operaciones del mercado al grado que la ISO es capaz de programar transferencias en un sistema de transmisión obligado (cerrado).

q En esta estructura el ISO está basado en el modelo comercial multilateral coordinado.

q El MinISO no tiene ningún papel de mercado. Su objetivo es restringido a la seguridad y sus autoridades son modestas.

q La ISO de California es un ejemplo de esta estructura en la cual la ISO no tiene ninguna jurisdicción sobre mercados de energía avanzados y control muy limitado de listas de unidad de generación actuales.

Estructura de un Mercado Eléctrico Competitivo2) 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 que asegura una

plaza competitiva del mercado, dirigiendo una subasta para elcomercio de electricidad.

– El PX calcula y realiza el despeje del precio de mercado (market clearing price, MCP) basado en la oferta de precios más alta en el mercado. En algunas estructuras de mercado, el ISO y el PX son entidades separadas.

– La estructura del ISO está basada en un modelo de flujo de potenciaóptimo. Los participantes de mercado deben proporcionar datos extensos, como datos de costo para cada generador, y la demandadiaria por cada consumidor o carga. Con estos datos el ISO obtiene el predespacho (unit commitment) de las unidades y el despacho que maximiza el bienestar social, y pone precio a la congestión de latransmisión.

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Modelo PX - ISO

Contratos

Bolsa de Energía (PX)

OperaciónEconómica yComercial

ISO

OperaciónFísica

Transmisión

Generadores

Distribución

Grandes clientes Consumos menores

Comercializadores

Mercado Forward

estandarizados

Mercado en tiempo real

Comercializadores de transmisión

Suministros

Demanda

Demanda

Ofertas

Ofertas

Informes

Tipos de Mercado de Electricidad

q Mercado de Energía,

q Mercado de Transmisión

q Mercado de Servicios Auxiliar

q Mercado de Día Antes (forward)

q Mercados de Tiempo Real


Mercado de Energía

q Es donde ocurre el comercio competitivo de la electricidad.

q Es un mecanismo centralizado que facilita la energía que se comercia entre compradores y vendedores.

q Los precios de mercados de energía son indicadores de precios confiables para participantes de mercado, mercados financieros, y consumidores.

q El mercado de energía tiene un despeje neutro e independiente y la función la cumple generalmente, la ISO o el PX.

Operación de Mercado

Mercados de Día ante y Hora ante. (Day-Ahead and Hour-Ahead Markets)

q En el mercado de día ante y durante cada hora del día, los vendedores ofrecen un programa de suministro convarios precios, los compradores también mandan un programa de demanda en varios precios, y el CMg sedetermina durante cada hora. Entonces, los vendedores especifican los recursos para la venta de potencia, y los compradores especifican los puntos de entrega para el potencia comprado. El PX programa las oferta y demanda con la ISO para el suministro. La oferta y demanda es ajustada de manera de considerar la congestión y servicios auxiliares, finalmente el PX ultima los programas.


Mercado de EnergíaEn el modelo MinlSO, el ISO o PX acepta demanda y ofertas de generación de los participantes de mercadodespejan 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).



Mercado de Energía

En el modelo de MaxISO, los participantes de mercado deben presentar información extensa similar al requerido por una industria regulada. De estos datos, el ISO pone en práctica restricciones de seguridad en el predespacho que maximizan el costo social. El ISO pondrá precios tanto a la congestión de la transmisión como a las variable duales correspondiente a las restricción de capacidad de transmisión u obtendráprecios marginales locales (LMPs), como las variables duales correspondiente a las restricciones de equilibrio de carga como en el mercado PJM.


Mercado de Servicios Auxiliar

q Los servicios auxiliares son servicios qué ayudan amantener la seguridad y la calidad de las necesidades de suministro de la red eléctrica.

q Los servicios auxiliares son aquellas funciones realizadas por la generación electrica, transmisión, sistemas de control, equipos del sistema de distribución y la gente que apoya los servicios básicos de capacidad de generación, el suministro de energía y el suministro de potencia.

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Ø Reservas rodantesØ Reservas no rodantesØ Control de frecuenciaØ Control de voltaje



q El Mercado de Servicios Auxiliares no están atadoscon la energía en un ambiente desregulado, si están unidos en uno regulado. Generalmente, las ofertas de servicios auxiliares presentadas por participantes de mercado consisten en una oferta de capacidad y una oferta de energía. Las ofertas de servicios auxiliares son por lo general despejadas en términos de ofertas de capacidad. La oferta de energía representa la buena voluntad de los participantes de pagarla si la energía realmente es entregada.


Mercado de Servicios Auxiliar• Los servicios auxiliares diferentes podrían ser despejados

secuencialmente o simultáneamente. En el acercamiento secuencial, el mercado primero se despeja para los servicios con exigencias mas alta de la calidad, luego entonces el siguiente de más alta exigencia etcétera. En el acercamiento simultáneo, los participantes de mercado presentan todas las ofertas por servicios auxiliares inmediatamente y la ISO despejará el mercado de servicios auxiliar simultáneamente solucionando un problema de optimización. El objetivo del problema de optimización depende del mercado y puede incluir la minimización del costo social y la minimización del costode restricción así como otras consideraciones.


Mercado de Transmisiónq La red de transmisión es donde ocurre la competencia

entre proveedores por satisfacer las exigencias. En el mercado de transmisión lo que se negocia es el derecho de transmisión. Este puede ser el derecho de transferir potencia, el derecho de inyectar potencia en la red, o el derecho de extraer potencia de la red.

q El poseedor de un derecho de transmisión puede ejercer físicamente el derecho de transmitir la potenciao ser compensado económicamente por transferir el derecho para usar la red de transmisión a otros.

q La importancia del derecho de transmisión se observa cuando ocurre congestión en el mercado de transmisión.


El Mercado de la Transmisión

q 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 el uso de red de transmisión.


El Mercado de Transmisiónq 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 puedenobtenerse 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.

q 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.

Tipos de Mercado de ElectricidadMercado futuroq 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.

q 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.


Mercado de Tiempo Real (SPOT)

q Un mercado de electricidad es diferente de otro mercado comercial principalmente de la naturaleza física de la energía comercializada. Para un mercado de electricidad, la energía generada debe ser consumida inmediatamente o el equilibrio del flujo de potencia debe ser mantenerse para asegurar la operación confiable del mercado. En tiempo real el mercado (o mercado de equilibrio) es establecido para encontrar la exigencia de equilibrio.

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q El mercado de tiempo real es generalmente hecho funcionar por el ISO. Los recursos disponibles para el equilibrio de la energía en tiempo incluyen el control automático de la generación (AGC), reservas en giro, no en giro y auxiliares o complementaria. Tales recursos pueden responder dentro de pocos 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 demercado, los precios son puestos en una base zonal. ElISO 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 de ofertas de ajuste decrecientes por la generación pueden utilizarse.



El precio de energía de equilibrio es por lo general calculado en 10 minuto o intervalos de 5 minuto. Los proveedores que han comprometido una capacidad para el suministrar de energíaa uno de los mercados de servicios auxiliares reciben pagos para el suministro de energía además del pago de capacidad, excepto la regulación.



Precio SPOTLos precios spot tienen la importante propiedad de actuar como indicadores económicos óptimos para los consumidores y los generadores en un mercado eléctrico. Es decir, cuando el equilibrio entre la generación y la demanda se basa en precios spot se consigue la eficiencia económica óptima en el corto plazo

Precios SPOTCaracterísticas del modelo para su obtención:

q En cada nudo se considera la tensión y la potencia generada y/o consumida, las líneas se modelan de acuerdo a leyes físicas y se consideran flujos de carga promedios.

q El operador del sistema realiza el despacho en base a las ofertas de los participantes (precio ex ante) y se asume que este despacho,basado en las ofertas, es el despacho óptimo.

q En base al resultado anterior, se formula un problema de despacho linealizado en torno al punto de operación obtenido.

q Utilizando una técnica de programación matemática dual se calculan los precios spot que son consistentes tanto con el despacho comocon las ofertas.


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.

El ISO normalmente realiza

(i) pronóstico de mercado incluso pronóstico de carga y 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.


Los GENCOs realizan tres operaciones principales,

(i) despacho y pronóstico de precios; (ii) estrategia de ofertas(iii) dirección de riesgo.

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