Análisis de Largo Plazo para el Sistema Eléctrico Nacional...
Transcript of Análisis de Largo Plazo para el Sistema Eléctrico Nacional...
Análisis de Largo Plazo para el Sistema
Eléctrico Nacional de Chile considerando
Fuentes de Energía Variables e Intermitentes
Preparado para:
Generadoras de Chile AG
Enero 24, 2018
Versión Resumida
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Objetivo del estudio y grupo consultor
► Metodología y supuestos
► Principales resultados y conclusiones
Temario
2
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Objetivo del estudio y grupo consultor
► Metodología y supuestos
► Principales resultados y conclusiones
Temario
3
► Cuantificar los efectos de la integración masiva de fuentes de
energía variables e intermitentes en la operación del sistema
eléctrico en el marco de la discusión pública sobre la
regulación de servicios de flexibilidad.
Objetivo general del estudio
4
Levantamiento de línea base para reconocer y remunerar flexibilidad
Identificación de recursos técnicos y costos de proveer
flexibilidad
Modelación del Sistema con incorporación
masiva de ERV
Estimar requerimientos de flexibilidad.
Identificación de costos de flexibilidad no
cubiertos
Conclusiones y recomendaciones
Línea BaseIdentificación
Recursos de
Flexibilidad
ModelaciónAnálisis
ResultadosConclusiones y
Recomendaciones01 02 03 04 05
► Moray es una firma de asesorías fundada en
2013 por ejecutivos del sector eléctrico, con
base en Santiago – Chile, para apoyar a
inversionistas y stakeholders en la toma de
decisiones en el sector energía con una
perspectiva de vanguardia.
► Moray cubre un amplio rango de servicios
aprovechando la extensa experiencia y alto
grado de especialización de su equipo fundador.
Grupo consultor
5
► Proveedora de herramientas analíticas y
consultoría (estudios económicos, regulatorios
y financieros) en electricidad y gas natural
desde 1987, con base en Rio de Janeiro –
Brasil.
► Equipo de 54 especialistas (17 PhDs, 31 MSc)
en ingeniería, optimización, energía,
estadística, finanza, regulación, TI e análisis
ambiental.
► Actualmente se encuentra actuando en más de
70 países en todos los continentes.
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Objetivo del estudio y grupo consultor
► Metodología y supuestos
► Principales resultados y conclusiones
Temario
6
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► El estudio considera las siguientes etapas:
Etapas de Modelación
7
Metodología y
Supuestos
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
Sistema de planificación PSR Core
8
Metodología y
Supuestos
ePSR: base de datos y manejo de la información
OptGenExpansión óptima integrada de la
generación, interconexiones y
reserva probabilística
SDDP/NCPSimulación operativa probabilística
(resolución horaria, commitment,
reservas y red de transmisión)
NetPlanExpansión robusta del sistema
de transmisión y planificación de
fuentes reactivas
OptFlowFlujo de potencia óptimo (modelo
linear de potencia activa y
modelo nolineal AC)
HERAInventario de recursos
renovables (eólica, solar,
hidroeléctrica etc.)
Time Series LabEscenarios integrados
de la producción
renovable
PSR Cloud
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Demanda
▪ Elasticidad demanda ingreso histórica
▪ PIB estimado por el FMI, con escenarios +-1%
► Producción renovable
▪ En base a series históricas de viento y radiación solar, disponibles en el Explorador de Energía Eólica
y Explorador Solar, del Ministerio de Energía en conjunto con la Universidad de Chile y la
Cooperación Alemana Internacional (GIZ)
► Costos combustibles
▪ Ministerio de Energía, junio 2017, “Proceso de Planificación Energética de Largo Plazo. Informe
Preliminar”
► Costos de inversión
▪ Ministerio de Energía, junio 2017, “Proceso de Planificación Energética de Largo Plazo. Informe
Preliminar”
► Parámetros técnicos de generación y transmisión
▪ Coordinador Eléctrico Nacional
► Obras en construcción y desarrollo
▪ Proyectos en desarrollo y declarados en construcción que cuenten con PPA’s o energía adjudicada
en licitaciones
Supuestos del Estudio
9
Metodología y
Supuestos
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Total: 81 escenarios de modelación
► La hipótesis es que los escenarios de penetración ERV serán resultado de
escenarios de demanda y costos de inversión.
Árbol de Escenarios
10
Metodología y
Supuestos
Alto
ajo
Medio 202
20 0
2021 meda
Media
eca
Escenario emanda
PenetraciónE
A o dee aluación
idrología
Alto
ajo
Medio
Costos de
Inversión
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
Correlación VRE-Hidrología
11
Metodología y
Supuestos
Hidro 1
Eólica 1
Eólica 2
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
Ejemplo Correlación Eólica x Caudal
12
Metodología
y Supuestos
Eólica 2 vs. Hidro 1 Eólica 1 vs. Hidro 1
Eólica 2 Eólica 1Hidro 1Hidro 1
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Criterio de Reserva (R)
▪ Reservas independientes para zonas SING y SIC
▪ Incorpora efecto de ERV = ƒ( , G, ERV)
Criterios para reserva operativa
13
Metodología y
Supuestos
Demanda
(Error de pronóstico
y variación)
Generación
(Contingencia mayor
unidad)
Costo ENS
Reserva óptima
anual
Metodología Vigente en Chile
𝑹𝒂𝒏𝒖𝒂𝒍 = 𝒎𝒊𝒏(𝑪𝑶𝒑𝒆𝒓 + 𝑭𝒂𝒍𝒍𝒂)
Reserva ERV
Generación
(Contingencia mayor
unidad)
Reserva
probabilística
dinámica
Modelación Implementada
𝑹𝒉 = 𝑫𝒆𝒎𝒂𝒏𝒅𝒂 + 𝒎𝒂𝒙(𝑹𝑮𝒉 , 𝑹𝑬𝑹𝑽
𝒉 )
Demanda
(Error de pronóstico
y variación)
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Se proyectan aumentos focalizados en momentos de mayor
riesgo de variaciones no previsibles (7-9 y 19-21 horas).
▪ Criterio de reserva probabilística dinámica es clave para minimizar el
requerimiento adicional de reservas.
▪ Factores relevantes: complementariedad solar-eólica y correlación
entre recursos solar/eólico e hidrología.
Reserva Operativa
14
Metodología y
Supuestos
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Los costos de flexibilidad que serán evaluados son:
► Se valoran mediante funciones de costo dependientes de variables
operativas obtenidas mediante la simulación.
Costos de Flexibilidad
15
Metodología y
Supuestos
Costo
Indirecto
Encendido
Costos
Directos
Encendido
Costo de
Seguimiento
Costo de
Eficiencia
Combustible, emisiones y otros costos.
CAPEX y mantenimientos adicionales.
CAPEX y mantenimientos adicionales.
Costos por operación en rangos de menor eficiencia
I
II
III
IV
Costo de
OportunidadCosto de oportunidad por aporte de reservasV
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Objetivo del estudio y grupo consultor
► Metodología y supuestos
► Principales resultados y conclusiones
Temario
16
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► DXCY – Plan con escenario de demanda X y escenario de
reducción de los costos de inversión Y
▪ X: A (demanda alta), M (promedio), B (baja)
▪ Y: A (precio alto); M (promedio); B (bajo)
Identificación de los planes
17
Conclusiones
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► En los escenarios modelados, las fuentes de generación
Solar-FV y Eólica (SFV-EOL) dominarían la expansión.
▪ Capacidad instalada SFV-EOL crece entre 8.800 y 16.000 MW a 2030
▪ Potencial de inversión equivalente de US$ 8.000 a 18.000+ millones
▪ Inversión en capacidad de reserva en zona norte (200 – 1000 MW)
1. Expansión
18
Conclusiones
Nota. La expansión con sistemas de almacenamiento estuvo muy cerca de resultar económica en 2030, pero bajo los supuestos considerados
no fue seleccionada.
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► El despacho de generación en base a fuentes SFV-EOL
alcanzaría una penetración entre 38-47% a 2030.
▪ Componente renovable cubre 75% incl. Hidro (DMCM)
▪ Costo variable promedio de generación < 10 US$/MWh
▪ Aporte de termoelectricidad es relevante (año seco 33% - DMCM)
2. Despacho Económico
19
Conclusiones
Hid - Media
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Reducción unitaria entre 27 y 40% entre 2021 y 2030 (hasta
un 14% en términos totales).
▪ Ahorro de hasta US$ 16 millones anuales en impuestos de CO2
3. Reducción de Emisiones CO2
20
Conclusiones
Año
(Caso DMCM)
Costo por
impuesto a las
emisiones CO2
(MMUS$)
2021 106
2025 103
2030 98
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► El parque generador termoeléctrico e hidroeléctricas de
embalse deberán aportar flexibilidad de una forma creciente.
▪ Embalses: Almacenamiento en horario solar.
▪ Carbón : Seguimiento/mínimo técnico
▪ CC_GNL : Ciclaje
5. Requerimiento de Flexibilidad
21
Conclusiones
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Generación Residual (sin SFV-EOL) - Año 2021
5. Requerimiento de Flexibilidad
22
Conclusiones
Mes de verano - Enero Mes de invierno - Julio
MW/min Entre las Horas MW/min Entre las Horas
DACB 19.8 18-19 -18.2 21-22
DMCM 19.3 18-19 -17.8 21-22
DBCA 18.8 18-19 -17.4 21-22
CasoMáx Aumento Máx Disminución
MW/min Entre las Horas MW/min Entre las Horas
DACB 15.7 18-19 -10.1 20-21
DMCM 15.8 18-19 -9.9 20-21
DBCA 15.9 18-19 -9.7 20-21
CasoMáx Aumento Máx Disminución
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Generación Residual (sin SFV-EOL) - Año 2025
5. Requerimiento de Flexibilidad
23
Conclusiones
Mes de verano - Enero Mes de invierno - Julio
MW/min Entre las Horas MW/min Entre las Horas
DACB 38.7 20-21 -61.2 7-8
DMCM 29.0 19-20 -46.3 7-8
DBCA 23.9 18-19 -35.4 7-8
CasoMáx Aumento Máx Disminución
MW/min Entre las Horas MW/min Entre las Horas
DACB 63.2 18-19 -36.0 8-9
DMCM 49.6 18-19 -29.6 8-9
DBCA 38.7 18-19 -22.4 8-9
CasoMáx Aumento Máx Disminución
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Generación Residual (sin SFV-EOL) - Año 2030
5. Requerimiento de Flexibilidad
24
Conclusiones
Mes de verano - Enero Mes de invierno - Julio
MW/min Entre las Horas MW/min Entre las Horas
DACB 63.7 20-21 -92.6 7-8
DMCM 53.0 20-21 -81.5 7-8
DBCA 39.1 20-21 -62.3 7-8
CasoMáx Aumento Máx Disminución
MW/min Entre las Horas MW/min Entre las Horas
DACB 94.0 18-19 -66.3 8-9
DMCM 84.9 18-19 -60.8 8-9
DBCA 68.7 18-19 -47.9 8-9
CasoMáx Aumento Máx Disminución
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Aumento sostenido de operación a mínimo técnico
6. Despacho Térmicas – Carbón
25
Conclusiones
2021
2025
2030
Carbonera SING – Abril (DMCM) Carbonera SIC – Abril (DMCM)
CTA
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Aumento sostenido de ciclaje de unidades
6. Despacho Térmicas – Gas
26
Conclusiones
CCGT SING – Abril (DACB) CCGT SIC – Abril (DACB)
2021
2025
2030
U16
U16
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► La generación termoeléctrica enfrenta costos por flexibilidad
entre US$ 150 y 350 millones anuales en el 2030
▪ 70-80% corresponde a costos efectivos (encendido, eficiencia y
seguimiento) y restante corresponde a costos de oportunidad1
7. Costos de Flexibilidad
27
Conclusiones
Nota 1: Asociables en cierta proporción a prestación de mayores reservas.
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Costos operativos se reducen en un 18% entre 2021 y 2030
por mayor aporte SFV-EOL (incl. costos de flexibilidad)
8. Costos Operativos
28
Conclusiones
Nota 1: Costo anual operativo dividido por la demanda anual
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Amplitud de la fluctuación se incrementa en el tiempo y se
observa posible colapso en horario solar a 2030
9. Costo Marginal – Horario
29
Efectos
Económicos
Resultados sobre hidrología media
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Expansión y operación proyectada podría verse afectada por
cambios en los siguientes factores:
▪ Cambios en el tratamiento y nivel de impuestos al CO2
▪ Políticas corporativas de des-carbonización
▪ Efectos de cambio climático sobre la hidrología
▪ Mayor competitividad de sistemas de almacenamiento
▪ Desarrollo de interconexiones internacionales
10. Factores Disruptivos
30
Conclusiones
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► La expansión óptima presentada presume que existirán los
mecanismos regulatorios para viabilizar su desarrollo
▪ Costos de operación eficientes serán compensados
▪ Reservas requeridas serán remuneradas apropiadamente
▪ Inversiones serán apoyadas por mecanismos de largo plazo
11. Consideraciones Adicionales
31
Conclusiones
Contenido preliminar - Información sujeta a cambios
► Actualmente se encuentra en desarrollo un análisis de
factibilidad de las proyecciones obtenidas que incluye:
▪ Verificación de estabilidad con herramientas especiales (DigSilent)
▪ Sensibilidad por cumplimiento de normas de MP en la partida (DS13)
► Este contenido será incluido en el informe final.
12. Factibilidad Técnica y Ambiental
32
Conclusiones