Pontificia Universidad Catolica de ChileEscuela de IngenierıaDepartamento de Ingenierıa ElectricaIEE2172 – Laboratorio de Circuitos

El mundo y los Smart Grids: ¿que tan cercaestamos?

Profesor : Hugh RudnikIntegrantes : Cristobal Escobar

Juan Francisco GarcesFecha : 20/04/2009

Indice

1. Introduccion 31.1. ¿Que son los SmartGrids (SG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2. ¿Por que los SmartGrids? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2. Actualidad mundial de los sistemas de potencia 62.1. Generacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.2. Transmision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3. Distribucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.4. Coordinacion del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3. Implementacion de los SG: barreras y desafıos Tecnicos/Tecnologicos 83.1. Infraestructura para una Distribucion Inteligente . . . . . . . . . . . . . . 8

3.1.1. Las redes de distribucion del futuro. Desarrollo de una nueva ar-quitectura para el diseno de sistemas y la participacion de los clientes 8

3.1.2. Las redes de distribucion del futuro. Nuevos conceptos que estudiar;integracion de la GD en la planificacion de los sistemas . . . . . . 9

3.2. Operacion inteligente. Adaptacion de los flujos de energıa y de los clientes(las redes y los pequenos clientes) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103.2.1. Las redes del futuro. Una estimacion de ingenierıa de los nuevos

sistemas para estudiar la integracion en la operacion de la GD ylos clientes activos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.2.2. Estrategias de gestion de energıa innovadoras para una mayor pen-etracion en la Generacion Distribuida, almacenamiento y respuestaa la demanda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.2.3. Las redes de distribucion del futuro. Manejo de mercados de clientes 113.3. Valor de los SmartGrids y de su gestion (Transmision y distribucion) . . 11

3.3.1. Ventajas de la gestion de la red (Transmision y distribucion) . . . 113.3.2. Redes de transmision del futuro. Nuevas formas de arquitectura y

herramientas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.3.3. Redes de transmision del futuro. Suministro de energıa para largas

distancias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.4. Interoperabilidad de los SmartGrids (entre redes regionales o a nivel inter-

nacional) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133.4.1. Servicios secundarios, operacion sustentable y despacho a niveles

bajos de voltaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133.4.2. Tecnicas avanzadas de pronostico para el suministro de potencia y

una operacion sustentable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133.4.3. Arquitectura y herramientas para la operacion, renovacion y planes

de defensa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.4.4. Operacion avanzada para la integracion de altos voltajes en los SG 14

3.5. Problemas transversales de los SG y sus catalizadores . . . . . . . . . . . 153.5.1. Tecnologıas de interfaz con los clientes . . . . . . . . . . . . . . . 153.5.2. La red del futuro. Informacion y comunicaciones . . . . . . . . . . 153.5.3. Sistemas multiples de transporte de energıa . . . . . . . . . . . . 16

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3.5.4. Almacenamiento y su impacto estrategico en las redes . . . . . . . 163.5.5. Incentivos regulatorios y barreras . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4. Aspectos Regulatorios 174.1. Regulacion Chilena Actual. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4.1.1. Rasgos Generales de los Mercados Electricos Chilenos. . . . . . . 174.1.2. Descripcion del Marco Regulatorio Actual. . . . . . . . . . . . . . 184.1.3. Problemas de la Actual Regulacion Chilena: . . . . . . . . . . . . 19

4.2. Aspectos Economicos de la Regulacion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204.2.1. Antecedentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204.2.2. Barreras Economicas Actuales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.3. Cambios Requeridos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214.3.1. El DSO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214.3.2. Incentivos para la integracion de GD. . . . . . . . . . . . . . . . . 22

5. Impactos Economicos 235.1. Costos y Beneficios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235.2. Metodologıas para compartir Costos y Beneficios. . . . . . . . . . . . . . 24

6. Principios para una Regulacion Futura. 256.1. Marcos Regulatorios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256.2. Estrategias Regulatorias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

7. Propuestas para la implementacion en Chile 277.1. Tecnologıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277.2. Innovar en regulacion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277.3. Regular en Innovacion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287.4. El rol de las Universidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

8. Conclusiones 29

9. Referencias web 30

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1. Introduccion

La electricidad es hoy en dıa un bien necesario y basico que sostiene nuestro estilode vida moderno. Sin embargo, desde su descubrimiento y primeros usos hace ya mas decien anos, la generacion y distribucion de esta ha sido basicamente la misma; mientrasque el estilo de vida y las necesidades han cambiado muchısimo desde entonces.

Si bien los sistemas actuales de generacion y distribucion funcionan bien, la evidencianos indica que se aproximan cambios significativos en la forma en que generamos y us-amos el suministro. Hoy en dıa, tanto gobiernos como proveedores y usuarios han tomadoconciencia de una necesidad de cambio hacia tecnologıas mas limpias y amigables, dandopaso al concepto de los Smartgrids.

1.1. ¿Que son los SmartGrids (SG)

El concepto de los SmartGrids o Grilla Inteligente, fue acunado cerca del ano 2005cuando se inician y se crean las primeras comisiones en Europa que buscan dar soluciona una serie de nuevas necesidades. Estas comisiones y proyectos de estudio - p.e. EIEEnergy Intelligent Europe-, buscan formular y promover una vision de cambio, tanto enla generacion, distribucion y regulacion de los mercados electricos. Lo anterior con el finde promover y guiar el estudio y cambios necesarios.

La definicion clasica nos dice que un SG es una red electrica que puede integrarinteligentemente las acciones de todos los usuarios conectados a ella -tanto generadores co-mo consumidores pueden hacer ambas-, a fin de entregar eficientemente energıas sostenibles,economicas y seguras. Un SG emplea productos y servicios innovadores, junto con moni-toreo, control y comunicacion inteligente a fin de:

Facilitar la conexion de generadores y baterıas de distinto tipo de tamano y tec-nologıas

Permitir a los consumidores optimizar la operacion del sistema

Promover y entregar a los consumidores mejor informacion y alternativas paraobtener mejor suministro de energıa

Reducir significativamente el impacto ambiental de toda la operacion del sistema

Entregar suministros de mejorado nivel de seguridad y confiabilidad

Los SG nos abren de esta forma una amplia gama de oportunidades y grandes desafıospara lograr tener mejores y mas inteligentes formas de uso de la electricidad y por endenuevas formas de vida.

¿Un Sueno Hecho Realidad?

Dado que en las ultimas decadas hemos experimentado una serie de avances tec-nologicos a velocidades vertiginosas, hoy en dıa es posible pensar en grande y sonar con

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una tercera revolucion industrial (1ª Invencion de la imprenta; 2ª Telecomunicaciones,ordenadores e Internet; 3ª Smartgrids).

Imaginemonos un auto que al estacionar se conecte automaticamente al sistema electri-co y nos permita elegir si vender la energıa almacenada en baterıas al sistema o cargar elauto a distintos precios segun la demanda del sistema

O una casa que sea capaz de satisfacer su consumo electrico e incluso entregar ala red lo que no sea consumido

O nuevos servicios de suministros que nos permitan elegir cuando, cuanto y a queprecio consumimos energıa

De modo que se nos abren un sinnumero de posibilidades de innovacion en muchosambitos. Sentandose las bases de esta revolucion en 4 pilares:

1. Energıas mas limpias: plantas mas eficientes, energıas renovables no convencionalesmas accesibles

2. Mejoras significativas en las tecnologıas de almacenamiento

3. Sistemas de comunicaciones inteligentes y autonomos

4. Generacion Distribuida

Nuestra Realidad Actual y la Generacion Distribuida (GD)

Debido a lo amplio de los SG, surge la necesidad de acotar el tema y referirnos ala generacion distribuida.

Nuestro esquema actual esta definido principalmente por:

Generacion: grandes y medianos generadores remotos, en libre competencia y sinproteccion del estado, entregan carga a la empresa transmisora sin obligacion deservicio

Transmision: existe un monopolio natural, tienen obligacion de servicio y debenpermitir el ingreso a cualquier generador

Distribucion: similar al transmisor; un monopolio que tiene obligacion de servicio

Consumidores

Ası, el sistema actual podemos resumirlo como un flujo unidireccional desde los gen-eradores a los consumidores

Debido a que no existen economıas de escala en la generacion, la pequena y mi-crogeneracion surge como una posibilidad. De este modo, los SG van a conectar gener-adores tanto grandes como pequenos, centralizados o dispersos; uniendo y coordinandogeneracion local o remota de distintos usuarios y generadores.

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1.2. ¿Por que los SmartGrids?

Vemos entonces que la aparicion de los SG no es simplemente un capricho de lostiempos actuales, sino que responde a necesidades muy concretas que los desarrollostecnologicos (sobre todo en el ambito de la generacion de energıas renovables) han idopresentando. Estas son principalmente las siguientes:

Integrar de manera eficiente a los usuarios domesticos dentro de los sis-temas de potencia

Sin duda, gracias al desarrollo de las energıas renovables, los usuarios domesti-cos han ido alcanzando una relevancia importante dentro de las redes de potenciapor su capacidad de generacion, ası como el aumento en la capacidad que tienenestos usuarios para responder a la demanda.

Necesidad de renovar e innovar en los sistemas de redes actuales

Muchas de las redes actuales presentes en el mundo fueron construidas y desar-rolladas a mediados del siglo pasado, y el fin de su vida util se acerca. Existe unanecesidad muy cercana de renovacion en las redes, pero que debe ser hecha buscan-do mejorar el servicio acorde a los cambios tecnologicos existentes, a traves de unagestion mas eficiente, aumentando el grado de automatizacion en las redes parauna mejor calidad de servicio, aplicando inversiones eficientes para solucionar elenvejecimiento de la infraestructura existente y usando sistemas de control remotoamplio.

Garantizar la seguridad del suministro

Dada las variabilidades y limitaciones existentes en las materias primas que ocupanlos suministros tradicionales de energıa, existe la necesidad de generar garantıastanto en el suministro de potencia, como en sus tarifas.

Por otro lado, se debe considerar tambien el aumento en el consumo de energıaque se produce anualmente. Esto lleva a la necesidad de aumentar la capacidad degeneracion en los sistemas ası como tambien la consecuente ampliacion de las redesexistentes.

Liberalizacion de los mercados

Existe la necesidad de liberalizar el mercado de la energıa. Se deben generar condi-ciones que permitan una mayor participacion de los usuarios en el sistema, demanera que se flexibilice la demanda, hasta hoy muy inelastica. Se necesita contro-lar de manera mas eficiente la volatibilidad de los precios para generar tarifas masflexibles y predecibles.

Interoperabilidad con paıses vecinos.

Con el fin de poder intercambiar flujos de potencia entre unos y otros, buscan-do un menor costo de la energıa para cada paıs.

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Necesidad de integrar las energıas renovables: Generacion Distribuida

Debido al desarrollo de las tecnologıas de generacion renovables surge la necesi-dad de integrar en los sistemas de potencia los distintos puntos de generacion a lolargo de una provincia, paıs o continente.

Necesidad de disminuir el impacto ambiental producido por la generacionactual

Necesidad de adaptarse al cambio en las polıticas gubernamentales

Las polıticas gubernamentales a nivel mundial se han ido orientando cada vez conmas fuerza (en atencion al Protocolo de Kyoto) hacia una disminucion en la gen-eracion de energıa electrica usando carbon (incluyendo diesel).

2. Actualidad mundial de los sistemas de potencia

2.1. Generacion

Actualmente, la generacion se caracteriza por multiples generadores, que estan ubica-dos lejos de los lugares de consumo. Por lo general, estos se ubican segun la disposiciongeografica de los recursos hıdricos, cerca de los puertos (en caso de las plantas a petroleoo gas), aisladas por ser plantas nucleares, etc. Tıpicamente, la generacion de las distintasplantas de electricidad fluctua entre los 100 y 600 MW, aun cuando se pueden encontrarde vez en cuando pequenas (50 MW) y grandes (hasta 1000MW).

La tarea de los generadores es suministrar energıa y potencia a la industria y a lapoblacion. Sin embargo, actualmente los generadores tienen que garantizar otro tipo deservicios adicionales al suministro de energıa, ya que son ellos los que velan por la estabil-idad de la frecuencia de la corriente, la inyeccion de reactivos al sistema y la estabilidaden el suministro.

Los generadores comercializan su energıa y potencia segun los contratos que con-traen con sus clientes. Sin embargo, muchas veces los generadores no son capaces degenerar el total de energıa que establecen sus contratos. Cuando esto ocurre, los gen-eradores deficitarios deben comprar a los generadores excedentarios las cantidades deenergıa necesaria para cumplir con sus contratos. El mercado en el que se producen estetipo de transacciones entre generadores es lo que se llama el mercado spot.

2.2. Transmision

La tarea de transmitir la energıa a los distintos puntos de consumo, ya sean industri-ales o residenciales, es de la transmision. Su labor es la de conectar los distintos puntosde generacion de un sistema con los puntos de consumo.

Por lo general, esta tarea significa largas lıneas de transmision a lo largo de un paıs o

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region. Esto implica que la industria de la transmision deba ser un monopolio, el cual esregulado por el estado. Sus ingresos son regulados, y se le exige garantizar la conexion acualquier generador que ası lo quiera.

Es comun que en cada sistema, dado su nivel de expansion, existan muchas empresastransmisoras, en la que cada una tenga a cargo un area geografica diferente.

Ahora bien, junto con transmitir la energıa desde los generadores, las transmisoras sontambien las encargadas de velar por los voltajes en los que esta llega a las subestaciones,de manera de minimizar las perdidas por transmision.

Una caracterıstica muy importante de los sistemas de potencia actuales es que eltransporte de la energıa es en una sola direccion, desde los generadores hacia los puntosde consumo, y en grandes cantidades. Por esta razon las lıneas de transmision deben serde muy altos voltajes y de grandes capacidades de transmision.

2.3. Distribucion

Antes de hablar de la distribucion, es necesario definir los dos tipos de clientes quepueden existir en un sistema de potencia.

Los dos tipos de clientes que podemos encontrar tienen caracterısticas muy distintas:

1. Clientes no regulados

Estos clientes se caracterizan por negociar los precios de la energıa directamentecon los generadores. Los precios y montos de energıa y potencia que estos con-sumidores obtienen de los generadores quedan establecidos mediante contratos quefirman ambas partes. En Chile, este tipo de caracterısticas solo se permite a grandesconsumidores (consumos sobre los 2MW). Sin embargo, existen paıses en los queningun cliente es regulado.

2. Regulados

Estos clientes se caracterizan por ser clientes de pequenos consumos, tıpicamenteresidenciales. La energıa les llega a traves de las distribuidoras, y son estas lasencargadas de cobrarle las tarifas de la energıa. Se llaman regulados porque los pre-cios que pagan por la energıa estan regulados por el estado para que se mantengandentro de un rango determinado. Es sobre estos clientes que actua la distribucion.

La tarea de la distribucion es transportar la energıa desde las subestaciones hasta loslugares de consumo (residencia) de los clientes no regulados. Por lo general son empre-sas monopolicas, y deben garantizar la conexion de cualquier cliente que requiera de susservicios. Ademas deben encargarse de la expansion y mantencion de las redes. Por lo gen-eral existen distintas empresas distribuidoras repartidas segun distintas areas geograficas.

Actualmente, segun la regulacion que exista en cada paıs, podemos distinguir dostipos de distribucion:

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Distribuidora y comercializadora: la empresa distribuidora, ademas de transportarla energıa, la compra al sistema y se la vende a los clientes regulados. Es ella laencargada de cobrar a estos clientes la energıa suministrada.

Distribuidora sin comercializacion: ocurre cuando la comercializacion de la energıase hace por un agente comercializador, que compra la energıa directamente a losgeneradores en bolsas de energıa y luego se la vende a quien quiera. No existenbajo este modelo clientes regulados. Este comercializador trata directamente con losgeneradores a traves de contratos, y le paga a las lıneas transmisoras y distribuidorasun peaje por ocuparlas. La distribuidora solo es duena de los alambres, y debeexpandir y mantener la red

2.4. Coordinacion del sistema

Dadas las caracterısticas de los sistemas actuales, en las que todos los generadoresocupan las mismas lıneas de transmision y distribucion, la operacion de los distintosagentes debe hacerse de manera coordinada, con el fin de optimizar la operacion delsistema y evitar situaciones de sobrecarga en las lıneas o una sobregeneracion por parte delparque generador. Ademas en algunos casos vela para que los costos totales de generacionde un sistema sean los mınimos. Por esta razon, en todos los sistemas de potencias actualesexiste un organismo central, independiente de las transacciones economicas, que opera elsistema de manera de evitar situaciones de contingencia. Este organismo debe estar enconstante observacion de los consumos, las lıneas y los generadores. Opera en base a lainformacion minuto a minuto del sistema, y segun eso toma las desiciones necesarias.

3. Implementacion de los SG: barreras y desafıos

Tecnicos/Tecnologicos

La comision europea que esta a la cabeza de la investigacion para el desarrollo eimplementacion de los SG en Europa ha identificado 5 areas principales de investigacionreferente a lo que seran los desafıos tecnicos y tecnologicos de los SG:

3.1. Infraestructura para una Distribucion Inteligente

3.1.1. Las redes de distribucion del futuro. Desarrollo de una nueva arqui-tectura para el diseno de sistemas y la participacion de los clientes

Como regla general, las redes de distribucion actuales tienen relativamente pocos ele-mentos activos en su funcionamiento, como generadores; mas bien estan controladas porelementos pasivos, como cargas no controladas.

Si se quiere introducir entonces en las nuevas redes de distribucion una mayor cantidadde elementos activos, se necesitan identificar los principales cambios en la arquitecturade estas redes que permitan incorporar estos nuevos elementos.

Los desafıos presentes en esta area de trabajo vienen dados por:

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Escenarios futuros de los SG: la estimacion de una demanda futura y escenariosde generacion, de manera de prever cuales han de ser las caracterısticas de estaarquitectura para la distribucion y poder satisfacer estas nuevas necesidades. Unestudio probabilıstico es clave

Estrategias de transicion: estudiar como evolucionar desde el hoy hasta el manana

Aceptacion tecnologica de la Generacion Distribuida (GD): definir caminos y mod-elos economicos para simular la competencia. Aspectos socio economicos de estenuevo escenario en potencia.

SG como internet: desarrollar soluciones para que las redes de distribucion tomenla forma de la red de internet, donde el acceso a los negocios y la transaccion de losproductos pueda ser hecha libremente

3.1.2. Las redes de distribucion del futuro. Nuevos conceptos que estudiar;integracion de la GD en la planificacion de los sistemas

Los duenos de estas nuevas redes de distribucion y sus operadores necesitaran nuevosmetodos y herramientas computacionales apropiadas, tales como analisis de los flujos decarga, sistemas de informacion geografica (especialmente para estimar la generacion ren-ovable), etc. para poder modelar la integracion de la GD. Necesitaran anticipar problemasy barreras tecnicas, identificar soluciones. Los desafıos que vienen por delante requerirandel desarrollo de nuevos metodos matematicos que permitan incluir las nuevas variablesen el calculo para los analisis.

Las investigaciones que se hagan con respecto a los SG deberan cubrir un rangode tareas relevantes a lo que es la simulacion y analisis necesarios para el desarrollo de lasredes futuras. Preguntas como ¿Cual es el rol del productor? o ¿Que tipo de informacionse debe intercambiar entre los productores y los operadores de las redes de distribucion?son extremadamente relevantes

Para esta area de trabajo, los desafıos presentes son:

Nuevas herramientas para el diseno de sistemas de distribucion activa: entregar a losingenieros a cargo de las nuevas redes en el futuro informacion para la planificacionque sea precisa, rapida y facil de usar, usando mas informacion en tiempo real paraaumentar la precision

Tecnicas probabilısticas para la Generacion Distribuida: evaluar los riesgos e in-certezas de la GD y de la demanda en las redes activas

Metodologıas para la planificacion de inversiones: como responder a los multiplesmanejos e incertezas que afectaran las decisiones de inversion en el futuro

Requerimientos de gestion activa

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3.2. Operacion inteligente. Adaptacion de los flujos de energıay de los clientes (las redes y los pequenos clientes)

3.2.1. Las redes del futuro. Una estimacion de ingenierıa de los nuevos sis-temas para estudiar la integracion en la operacion de la GD y losclientes activos

Los software de simulacion y analisis estan orientados actualmente a la generacionconvencional por plantas centralizadas. El impacto de una generacion descentralizadadebe ser incorporado en las herramientas y metodos de la futura operacion de los sis-temas.

Los desafıos relacionados son los siguientes:

Analisis de los despachos de generacion y obligaciones de las unidades: nuevas her-ramientas para la integracion de una generacion renovable extendida y dispersa enla estimacion para la operacion

Analisis de tiempo continuo: nuevas herramientas para los flujos de carga proba-bilısticos y los analisis de corto circuito

Simulacion de comportamientos transientes: nuevas herramientas para el analisis deestabilidad y aplicaciones del dominio de frecuencia y tiempo

Tecnicas y herramientas de prediccion: para definir modelos en base a variables es-tocasticas tales como el viento, sol, lluvias, temperatura, carga, buscando acercarselo mas posible al tiempo real y de manera precisa

3.2.2. Estrategias de gestion de energıa innovadoras para una mayor pene-tracion en la Generacion Distribuida, almacenamiento y respuesta ala demanda

Para poder obtener ventajas de todos los beneficios de los recursos de la GD, esimportante proveer al sistema de estructuras de control y estrategias que permitan uncontrol coordinado de la variedad de recursos energeticos en el sistema -tanto centralescomo distribuidos- a altos niveles de voltajes; coordinar el comportaiento e impacto de unnumero considerable de generadores distribuidos, de manera de poder obtener un efectode generadores virtuales; un proceso de desicipnes descentralizado, y promover el usoefectivo de opciones con bajas emisiones de carbono.

Los desafıos mas inmediatos que surgen en consecuencia son:

Interaccion tecnica/comercial: explorar los posibles conflictos entre los objetivos delos inversionistas y los requerimientos de operacion e ingenierıa efectivos.

Demostrar la efectividad de la respuesta a la demanda en un mercado completa-mente competitivo.

Desarrollar pequenas redes islas” de GD que permitan ensayar el concepto de SGa pequena escala y de manera real.

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3.2.3. Las redes de distribucion del futuro. Manejo de mercados de clientes

Los meacados electricos adoptaran la estructura de un modelo como el de internet,por su capacidad de informacion e intercambio, en vez de los rıgidos formatos actuales.

La energıa se comprara y entregara segun se acuerde en puntos o nodos. Las fuentesde esa energıa -ya sea un generador convencional, una fuente de energıa renovable, ouna unidad de almacenamiento- sera determinda por el suministrador de energıa. Lossistemas, -gracias a tecnologıas de informacion modernas, componentes elctronicos de po-tencia avanzados y un almacenamiento eficiente-, traeran una nueva flexibilidad y nuevasoportunidades a los inversionistas.

Concretamente, en esta area queda por hacer:

Identificar los mejores modelos que agreguen valor a los clientes. Crear modelos denegocios que permitan el manejo de mercados de clientes.

Mejorar la calidad y responsabilidad de los suministros velando que puedan satis-facer correctamente las necesidades de los consumidores del manana

Entregar soluciones que permitan a los clientes participar y obtener los mayoresbeneficios de las nuevas oportunidades que generen los SG.

3.3. Valor de los SmartGrids y de su gestion (Transmision ydistribucion)

3.3.1. Ventajas de la gestion de la red (Transmision y distribucion)

Los objetivos en esta area de investigacion son 2:

En primer lugar, hacer una evaluacion de como hacer la renovacion de equipos delos sistemas actuales. Ver los beneficios socio-economicos que podrıan traer el reemplazarlos equipos actuales con equipos de red nuevos e innovadores.

En segundo lugar, identificar los aportes y costos de los nuevos elementos de valory disenos, de manera de poder tener claridad de los costos y beneficios de introducir elnuevo sistema. Esto es clave para el desarrollo de soluciones innovadoras en el contextode un mercado liberalizado.

Investigaciones pendientes:

Metodos, modelos y herramientas avanzados para un adecuado monitoreo de losrecursos, incluyendo una mantencion preventiva

Proyectos de experimentacion/demostracion usando la infraestructura de redes ex-istentes.

Nuevas herramientas para los aspectos socio-economicos y de riesgo asociados alvalor de la gestion.

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Estandarizacion de equipos y subsistemas.

3.3.2. Redes de transmision del futuro. Nuevas formas de arquitectura yherramientas

Para permitir la transicion hacia una red de transmision a lo largo de todo el lugargeografico donde se implementara el nuevo sistema, es necesario enfocar la planificaciony los aspectos economicos y de seguridad hacia las nuevas arquitecturas de redes. estoincluye control de flujos de potencia, la integracion de las microredes operando como ungenerador virtual y la acomodacion de diferencias entre la mayor parte de la inyeccion deenergıa renovable y las plantas convencionales.

La armonizacion en la planificacion de la transmision en un mercado liberalizado,de la congestion de las redes de transmision, combinada con el impacto de nuevas or-ganizaciones y responsabilidades, es uno de los problemas claves por resolver. Ası, elintercambio uniforme de informacion sera escencial para una comunicacion eficiente entrelos operadores del sistema, ya sea en condiciones normales o de contingencia.

Desafıos pendientes:

Esquema de interoperabilidad a lo largo de la zona donde se quiera implementar elsistema: opciones que permitan intercambios de energıa efectivos en las fronterasentre paıses y apoyo mutuo para la seguridad y calidad del suministro.

Desarrollo de aparatos de transmision inteligentes y sus aplicaciones.

Nuevos modelos y metodos cientıficos.

3.3.3. Redes de transmision del futuro. Suministro de energıa para largasdistancias

El hidrogeno ha sido identificado como potencialmente la mejor solucion para el trans-porte de grandes cantidades de potencia provenientes de fuentes remotas (fuentes en unaisla, o a distancias muy considerables del lugar de consumo).

Este desarrollo debe ser estudiado y comparado con las posibilidades de transmisionde largas distancias que pueda hacerse ya sea por una red AC de 750KV o mas, o porlıneas DC (ambas pueden ser submarinas o aereas, dependiendo de la geografıa).

Ambas opciones, la opcion de hidrogeno y la opcion electrica requieren avances tec-nologicos muy significativos.

Objetivos por desarrollar:

Nuevas herramientas y tecnicas para suministros de muy grandes cantidades depotencia.

Formas de transporte de energıa alternativas

Oportunidades de la transferencia de grandes montos de potencia.

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3.4. Interoperabilidad de los SmartGrids (entre redes regionaleso a nivel internacional)

3.4.1. Servicios secundarios, operacion sustentable y despacho a niveles bajosde voltaje

Los servicios electricos secundarios representan una parte importante de los costosoperacionales de las redes, y son crıticos para la eficiencia y seguridad de la operacion dela red. Como ejemplos tıpicos tenemos el balance activo de potencia (control de frecuenciay estabilidad), control de voltaje, etc.

Estos servicios, son comunmente definidos por como estos son proveıdos, en vez depor los servicios entregados por ellos. La mayorıa de estos servicios deben ser pagados,pero por lo general, no existen definiciones aceptadas de servicios auxiliares. Ante es-ta situacion, surge la pregunta de como los mercados futuros podran organizarse paraproveerlos, cuando tradicionalmente los responsables de proveerlos han sido los gener-adores en coordinacion con el operador del sistema.

Tareas pendientes:

Servicios secundarios y balance de potencia: habra que buscar nuevas maneras depensar estos servicios escenciales que sostienen la seguridad y calidad de los sum-inistros.

Nuevas tecnologıas para el control de voltaje: este es un aspecto importante para elfuturo acomodamiento de enormes transferencias de potencia que puedan efectuarsea traves de distancias muy grandes

Operacion sustentable y despacho a bajo niveles de voltaje: las redes con altosniveles de GD y participacion de la demanda, guardan un significativo potencialpara proveer nuevas formas de servicios secundarios.

3.4.2. Tecnicas avanzadas de pronostico para el suministro de potencia yuna operacion sustentable

La operacion activa de la red requerira un cocnocimiento de los requerimientos de lademanda y del resultado de la generacion de manera instantanea. Los errores en la predic-cion de la demanda iinfluyen en los precios de los mercados de servicios secundarios y denivel de energıa. La necesidad de servicios suplementarios y de nivelamiento dependeranprincipalmente de la precision que tengan las predicciones. Esto es especialmente rele-vante en el caso de generacion eolica.

La prediccion de la demanda y de la generacion seran una herrmanienta muy im-portante. Ası, la prediccion de las condiciones climaticas es clave por sus implicancias enla prediccion de la generacion. Otro aspecto importante asociado a la prediccion de lademanda que habra que tener en cuenta es el comportamiento social. La prevision de lademanda debera hacerse de manera que concuerde inteligentemente con los patrones decomportamiento de los clientes.

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Los temas pendientes son:

Tecnicas de prediccion para el clima y la demanda.

Tecnicas de prediccion para la generacion, muy relacionada al clima.

Herramientas de modelamiento avanzadas: para determinar la relacion entre vari-ables ambientales y patrones de demanda de energıa electrica.

3.4.3. Arquitectura y herramientas para la operacion, renovacion y planesde defensa

El diseno tradicional de los sistemas de control de redes con estructuras centralizadasno esta alineado con el nuevo concepto de sistemas separados con un control descen-tralizado. En un ambiente separado y competitivo, los sistemas trabajaran a menudocercanos a sus lımites. De esta manera, todos los recursos y servicios del sistema deberanser administrados correctamente para lograr un alto nivel de fiabilidad.

La idea es lograr una red que pueda auto-sanarse con altos niveles de prevenciondescentralizada combinada con una restauracion automatizada de la red.

Desafıos en estudio:

Opciones para las redes auto-sanadoras: lograr nuevos niveles de elasticidad paralos SG

Metodologıas de control para la elasticidad de los SG.

Simuladores y facilidades de entrenamiento para los operadores de los SG.

3.4.4. Operacion avanzada para la integracion de altos voltajes en los SG

La vision de las redes del futuro hace una distincion poco clara entre la distribuciony transmision. Ya no habra una lınea divisoria clara basada en comportamientos opera-cionales. La operacion de las redes en el futuro sera sin ataduras en el sentido de tenereficiencia y operacion integrada a traves de los diferentes niveles de la red.

Asegurar la integridad operacional de las redes de potencia electrica sera un desafıode alta prioridad. Tomando en cuenta el impacto de elementos mas avanzados y a vecesno lineales que usaran las redes del futuro (HVDC, desplazadores de fase), el estado entiempo real de las redes se hace muy difıcil de determinar, siendo que es clave para unaoperacion segura. Las comunicaciones entre cualquier nivel de la red seran esenciales.

El rol del Centro de Informacion y Tecnologıa de Comunicaciones (CITC) de adaptarlas redes de electricidad para una gestion en tiempo real del control distribuido de la redsera una muy importante contribucion.

Temas por desarrollar:

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Estudio de la seguridad de las redes de transmision en tiempo real

Estimacion del estado de las redes de transmision: nuevas tecnicas para asegurar lacalidad y precision de la informacion en tiempo real de la red

Mejorar la seguridad de las redes de transmision: nuevas tecnicas para incrementarla seguridad en las redes y asegurar que los lımites de operacion no sean excedidos.

Visualizacion: Interfaz de representacion para el usuario de las condiciones crıticasy complejas del sistema

3.5. Problemas transversales de los SG y sus catalizadores

3.5.1. Tecnologıas de interfaz con los clientes

Medidores electronicos y sistemas de gestion avanzada de monitoreo, caracterizadospor proveer una comunicacion bidireccional, representan la capacidad que tendran losclientes en el futuro de elegir en el campo de la energıa. Los servicios de medicion seranlas potenciales puertas de acceso para que los clientes accedan a la red activa, a la platafor-ma de transacciones y facilidades de la descentralizacion.

Comunicaciones multidireccionales y sistemas de control para una integracion tan-to horizontal como vertical seran necesarios para facilitar la participacion de los clientesy la operacion de la GD. Las comunicaciones seran ademas el lazo entre las nuevas fun-ciones de control y los servicios secundarios.

Desafıos pendientes:

Definir la puerta de acceso de los clientes al sistema: medidores electronicos y sis-temas de gestion avanzada de monitoreo.

Soluciones a los sistemas de comunicacion.

Estudios de prueba de las nuevas arquitecturas.

Pruebas y validacion en terreno de la integracion de los consumidores.

3.5.2. La red del futuro. Informacion y comunicaciones

De manera de poder lograr el proposito de integrar a los clientes, aparece una necesi-dad de estudiar, desarrollar e implementar un sistema de intercambio de informacionconfiable, eficiente y economico.

Las arquitecturas de comunicaciones actuales han evolucionado para responder lasnecesidades de un comando, control y monitoreo centralizado. En el futuro, las arquitec-turas de informacion deberan ser capaces de tener una gran flexibilidad para la informa-cion de flujos.

Es clave para los niveles de oferta de la distribucion lograr una profunda penetracion

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de las comunicaciones e intercambio de informacion a lo largo de todo el sistema.

Temas de investigacion y desarrollo:

Soluciones a los sistemas de comunicacion: componente clave para que funcione lagestion de las redes junto con la GD.

Lograr crear sistemas mas abiertos entre vendedores.

3.5.3. Sistemas multiples de transporte de energıa

Si bien la idea de los SG es desarrollar las redes de electricidad del futuro, no sepuede negar la existencia de otros mecanismos de distribucion de energıa, como las re-des de gas natural u otros combustibles fosiles o renovables. Por otro lado, hay que estarabiertos a la posibilidad del desarrollo de una futura infraestructura basada en hidrogeno.

No existe comun acuerdo entre que red o combinacion de redes ofrece la mejor soluciontanto tecnica, medioambiental y economica. Es todavıa una pregunta abierta. Se buscaidentificar una optimizacion entre varias infraestructuras, ya sea juntas o combinadas,respecto a su dependencia mutua, buscando la mayor eficiencia y evitar que se produzcanduplicaciones innecesarias.

Es importante destacar que la importancia de las demas redes de distribucion deenergıa radica en la capacidad de almacenamiento que tienen estas de la energıa, ya que,si bien no almacenan la energıa electrica como tal, tienen la capacidad de almacenar elcombustible que la produce. Es por esta razon por la que es tan importante un estudioacerca de la interconexion de estas redes y como hacerlo de manera optima.

Las tareas de investigacion son:

Modelamiento de un sistema multi-energetico: nuevos modelos que incluyan y val-oren la interconexion entre diferentes sistemas de energıa.

Opciones para la optimizacion, identificando las estrategias de planificacion y op-eracion mas efectivas.

Aspectos regulatorios: establecer pasos de regulacion coordinados hacia un sistemad transporte de energıas diversas.

3.5.4. Almacenamiento y su impacto estrategico en las redes

Examinar el rol estrategico del almacenamiento y su valor agregado en las redes electri-cas. La capacidad de almacenamiento podrıa estar en principio instalada y compartidaen diferentes niveles, desde instalaciones centrales (cientos de MW), hasta instalacionesdispersas a lo largo de la red (desde decenas de MW hasta algunos KW) o incluso en losmismos consumidores (que podrıan almacenar en sus autos).

Por otro lado, los sistemas de transporte del futuro podrıan incluir vehıculos que

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requieran una rapida recarga, creando nuevas y considerables necesidades en el ambitode la infraestructura de la red (mayor capacidad de potencia, puntos de conexion con es-tos vehıculos, etc.), la calidad del suministro (que ahora contarıa con una nueva variable:multiples consumos y aportes al sistema de manera totalmente estocastica) y el controlde la red.

Los temas pendientes relacionados son:

Valorizar las opciones de almacenamiento. Aplicaciones estrategicas, aspectos economi-cos y requerimientos de interconexion.

Pruebas en terreno en condiciones operacionales. Confirmar caracterısticas tecnicasy economicas en la medida en que vayan apareciendo los distintos elementos dealmacenamiento.

3.5.5. Incentivos regulatorios y barreras

La idea es estudiar como incentivar de manera correcta esta nueva manera de mirarlos sistemas de potencia, a traves de cambios regulatorios adecuados que permitan undesarrollo lo mas desregulado posible de los nuevos productos y mercados emergentes;ası como analizar las posibles barreras que puedan aparecer en el camino, de manera depoder empezar desde ya a buscar soluciones adecuadas que permitan sortearlas.

4. Aspectos Regulatorios

4.1. Regulacion Chilena Actual.

Si bien se han realizado variadas investigaciones y avances tecnologicos -que permitensatisfacer los requerimientos tecnicos de conectar sistemas de microgeneracion y GD demanera segura y confiable-, no se ha establecido un marco regulatorio para su correc-ta integracion. Siendo este un aspecto crucial para la operacion de los SG, el debateesta abierto para introducir los cambios necesarios.

Antes de proceder, se debe aclarar que en esta materia, tanto expertos como leg-isladores tienen una labor fundamental al sentar las bases para una operacion economica-mente sustentable y viable del sistema. Asimismo, es importante clarificar que las direc-ciones que se tomen en esta materia tienen validez -y solo son aplicables- para la regulacionlocal de los distintos paıses; que varıa de acuerdo a sus legislaciones y situaciones.

4.1.1. Rasgos Generales de los Mercados Electricos Chilenos.

Actualmente el sistema electrico chileno se divide en dos subsistemas de distintascaracterısticas:

SING: con 3.600 MW instalados, 13.000 GW/h de consumo anual; con predomi-nancia (90 %) de generacion termica. En cuanto a sus clientes, la gran mayorıa sonNO regulados (principalmente la gran minerıa).

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SIC: con 10.000 MW instalados y un consumo anual de 40.000 GW/h. Tiene pre-dominantemente generacion hıdrica (56 %) y termica (43 %). La principal carac-terıstica es que cerca del 93 % de la poblacion chilena pertenece al SIC; de modoque son clientes regulados. En cuanto a la transmision es mucho mas enmallada queel SING.

Debido a lo anterior, se centrara la atencion del presente estudio al ultimo sistema; auncuando la regulacion chilena es unica y comun para el SIC y el SING.

4.1.2. Descripcion del Marco Regulatorio Actual.

El marco regulatorio actual es producto de una serie de reformas a lo largo de lasultimas decadas en busqueda de un sistema mas eficiente, fuerte y competitivo.

Destaca por una separacion entre los segmentos de generacion, transmision y distribu-cion; estando estos horizontalmente integrados. El Estado cumple un papel subsidiario yvela por la correcta operacion del mercado a traves de instituciones regulatorias a nivelde sector (Ministerio de Economıa, Minerıa y Energıa; CNE; SEC).

Generacion: debido a las escasas economıas de escala existentes en este sector; losdistintos actores operan en libre competencia. Las generadoras son privadas, siendola gran mayorıa de ellas pertenecientes a grandes conglomerados. Se han minimizadolas barreras de entrada (excepto medioambientales) para promover la inversion -sobre esta existe un plan de inversion de la CNE como directriz-. En cuanto a laoperacion, no existe obligacion de servicio pero sı obligacion de coordinacion con elCDEC (entidad privada encargada de la operacion).

Transmision: es un monopolio. Esta en manos de privados y existe una obligacionde servicio e interconexion. Es importante mencionar que los transmisores debenasegurar el libre acceso a cualquier generador que quisiere conectarse. El pago es enbase a peajes e ingresos tarifarios basados en el uso del sistema (area de influenciay factores de distribucion).

Distribucion: tambien es un monopolio privado regulado. Tiene obligacion de proveerel servicio y conectar a quien lo requiera dentro de su area de influencia. Recibe unpago por sobre sus instalaciones y se compara a una empresa modelo. Es tambienla que comercializa la energıa a los consumidores finales.

Es fundamental entender el rol y la labor del CDEC, principal agente operador y coor-dinador de las empresas de generacion y transmision. Este opera como si las centralesgeneradoras y la distribucion le pertenecieran; pero sin tener los derechos de propiedadpor sobre estas. El CDEC coordina, despacha y dispone de las instalaciones (aunque lasoperan sus propietarios). Entre las funciones basicas1 del CDEC estan:

Planificar la operacion de corto plazo del sistema electrico, considerando su situacionactual y la esperada para el mediano y largo plazo.

Calcular los costos marginales instantaneos de energıa electrica.

1Fuente www.cdec-sic.cl

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Coordinar el mantenimiento preventivo mayor de las unidades generadoras.

Determinar y valorizar las transferencias de electricidad entre generadores.

Establecer, coordinar y verificar la reserva de potencia del sistema, para regularinstantaneamente la frecuencia.

Reunir y tener a disposicion, la informacion relativa a los valores nuevos de reem-plazo, costos de operacion y mantenimiento, y otros aspectos aplicables al calculode los peajes basicos y adicionales, en los distintos tramos del sistema.

4.1.3. Problemas de la Actual Regulacion Chilena:

El marco regulatorio actual presenta algunas deficiencias que se han intentado solu-cionar a traves de una regulacion bastante rıgida. Mediante decretos se han mitigadoproblemas de diseno y fallas de mercado.

Generacion:

� Poder de mercado por parte de grandes grupos inversionistas (Endesa, Colbun,Gener).

� Problemas con los calculos de precios spot y de nudo; ademas de dificultadesen el calculo de factores de penalizacion y pagos por capacidad.

� Calculos de precios a clientes finales disımiles.

Transmision:

� Problemas con el libre acceso (servidumbres) a las lınes y el pago por lasservidumbres.

� Escasa expansion e inversion -con carencias de planes de inversion-.

� Congestion en algunas lıneas.

Distribucion:

� Poca calidad del servicio y multas por el no cumplimiento de este.

� Dificultades y conflictos en el calculo de tarifas al consumidor final.

� Escasa inversion y expansion de la distribucion, con algunas ineficiencias.

Durante los ultimos anos, la regulacion chilena ha sufrido varios cambios, entregandoalgunas senales negativas a inversionistas frente a la turbulencia y apresuramiento enaprobar algunas leyes (por ejemplo la ley de licitaciones, leyes cortas, etc.).

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4.2. Aspectos Economicos de la Regulacion.

4.2.1. Antecedentes.

Puesto que la microgeneracion y GD se desarrollan a nivel de consumidores, se debetener claridad en las economıas de los distribuidores y las caracterısticas de mercadonecesarias para una correcta implementacion de los SG.

Los SG y la GD se desarrollan e implementan de manera perfecta en un sistema delibre mercado con competencia perfecta; sin embargo en el sector de distribucion existenimportantısimas economıas de ambito y monopolios con franquicias territoriales exclusi-vas. Pero lo interesante a tener presente es que la ley vigente define en sus artıculos 7º y8º al suministro de la empresa distribuidora concesionaria como un ”servicio publico, conobligatoriedad del servicio”. Asimismo en su artıculo 2º, indica la posibilidad de pedirservidumbre a la empresa duena de las postaciones y lıneas por parte de terceros. Estodeja abierta la posibilidad de establecer un mercado muy competitivo entre los distintosGD; al poder hacer uso de las instalaciones. Surge entonces la necesidad de modificar laley actual; estableciendo los derechos y obligaciones de los migrogeneradores y creandola figura de un Operador del Sistema Distribuido (DSO en ingles).

Con los debidos avances tecnologicos y mediante el uso de medidores inteligentes,se dan algunos supuestos de competencia perfecta para microgeneradores:

informacion perfecta (al conocere el precio actual de compra y venta de energıa).

tomador de precios: el precio de la energıa de los microgeneradores viene dadopor el mercado (establecido por el DSO). Aun cuando pudieran existir costos detransaccion.

muchos competidores: al existir muchos vendedores y compradores potenciales y/oactivos.

bien homogeneo: al ofrecerse energıa (que no es diferenciable).

4.2.2. Barreras Economicas Actuales.

Las barreras tecnicas para la integracion de diversos GD en las redes de distribucionactuales estan ıntimamente relacionadas a barreras economicas. Al ser las distribuido-ras parte de una cadena economica -monopolios regulados a modo de obtener beneficioseconomicos-, se establecen mediante decretos ciertos procedimientos para establecer lastarifas a los consumidores y un adecuado nivel de inversion y eficiencia. Por la razon anteri-or, las principales barreras de integracion resultan ser tambien regulatorias y economicas:

Desarrollo de nuevos estandares asociados a aspectos tecnicos en conexion, esquemasde proteccion, servicios complementarios y medicion. Asimismo la creacion de flujosbidireccionales.

Costos relativamente bajos de la electricidad: la interconexion prevee (en un prin-cipio) mayores precios producto de un necesario aumento de la inversion.

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Altos costos de inversion en energıas renovables no convencionales.

Altos costos de conexion a redes de transmision y distribucion: DSO y/o pequenosproductores y consumidores (GD) deberan invertir significativas sumas para poderconectarse y entregar energıa al sistema.

Falta de incentivos a los Operadores del Sistema (DSO) a cambiar su rol pasivo dedistribuir la carga a uno mas activo: esta es quizas la principal barrera de entrada, alno existir en la regulacion ningun tipo de esquema de incentivos al DSO por tomarun rol activo en la conexion de GD y microgeneradores (tanto en la operacion comoen la planificacion de sus redes). En la misma lınea, no hay uincentivos para invertiren la ampliacion de las capacidades de las redes.

Inexistencia de comercializadores en distribucion: esta ultima figura, inexistente enChile, obligarıa a los pequenos GD a transar en el mercado spot; donde los costosde transaccion son altısimos.

Contratos entre las partes: actualmente se celebran contratos entre el distribuidor yel generador con terminos y obligaciones propias y exclusivas a cada contrato. Hacefalta estandarizar los tipos de contratos haciendolos mas accesibles para los GD ymicrogeneradores.

Falta de mecanismos de mercado que penalicen financieramente a GD que aportende manera intermitente: un nuevo esquema con varios GD aportando desordenada-mente, implicarıa mayores fluctuaciones y variabilidad en la demanda diaria deenergıa, haciendo inestable al sistema en general.

4.3. Cambios Requeridos.

Las principales interrogantes que surgen son: ¿Quien operara los distintos GD?, ¿Comoregular a fin de aumentar los GD?, ¿Que senales economicas entregarle a los GD paralograr una activa y dinamica integracion a las redes?.

4.3.1. El DSO.

Una condicion sine qua non para la integracion de varios GD y microgeneradores esla creacion de un Operador del Sistema Distribuido (DSO) que opere el libre mercadode microgeneracion. Este distribuidor -con atribuciones similares al existente CDEC-,debe ser una institucion de preferencia privada que permita la interconeccion y realicela operacion (tanto fısica, economica y financiera) de los distintos GD. A diferencia delCDEC, el DSO es propietaria de las lıneas de distribucion (como Chilectra). Junto conlo anterior, es necesario introducir a la regulacion el concepto de ”Generador Virtual”,es decir, la agrupacion de microgeneradores que en su conjunto actuen como un GD demayor tamano.

Necesariamente el DSO debe ser una empresa integrada horizontalmente -utilizandode preferencia el modelo Poolco-, que opere un grupo significativo de GD. Al mismo tiem-po, la creacion de empresas comercializadoras fomentarıan la competencia, aumentarıan

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la eficiencia y reducirıan las posibles barreras de entrada impuestas por el DSO. La faltade condiciones de libre mercado e integracion vertical del DSO, puede impactar negativa-mente en el acceso de nuevos GD, presentando comportamientos anticompetitivos paralos microgeneradores.

Las medidas legales y funcionales implementadas deben estar orientadas a facilitarel libre acceso de los GD a nivel nacional, siendo estas medidas aplicables a todos losDSO. La falta de transparencia y carencia de incentivos para elimnar las barreras deentrada a los GD por parte del regulador, dificultarıan condiciones igualitarias para losmicrogeneradores y promoverıan el monopolio.

4.3.2. Incentivos para la integracion de GD.

Es imperativo considerar en los planes de inversion de las distribuidoras (DSO) -almomento de renovar y expandir la capacidad de sus redes-, el contemplar y fomentar elingreso de GD. Surge entonces la necesidad de regular sobre mecanismos de compensacionpor los costos extras en que incurren los DSO para la integracion de los GD. De igualmodo en el establecimiento de normas mınimas de calidad de servicio por parte del DSOa los GD y usuarios, y de los GD al DSO -en lo referente a la frecuencia, duracion delsuministro de energıa y variaciones de los niveles de voltaje.

Algunas recomendaciones:

Promover una regulacion incentiva basada en las utilidades frente a una regulacionen base a tasas fijas de retornos (valor de inversion). Estimulando de esta forma laeficiencia del DSO.

La implementacion de pagos por uso del sistema para el GD. Ademas de un pagopor ”precio de nudo”de parte del DSO a los GD.

Pagos e incentivos al GD por servicios complementarios -como por ejemplo controlde voltaje, pago por potencia, operacion frente a caıdas del sistema, etc-; facilitandola operacion del DSO y mejorando la calidad del sistema.

Relacionado a lo anterior, la implementacion de factores de penalizacion o multasa GD que operen a voltajes bajos, de manera intermitente, etc.

Incluir un ingreso tarifario para los DSO que tengan un mayor nivel de interconexiono concentracion de GD; debido al aumento en las perdidas producto de mayorescargas.

Indicadores de calidad, riesgo y eficiencia de los distintos DSO (seguir comparando-los a una empresa modelo).

Promover el uso y desarrollo de energıas limpias.

Es sugerible no poner subvenciones a los DSO para promover la integracion; puesto queestas son imperfecciones al mercado que pueden acarrear importantes costos al estado yperdidas sociales significativas.

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No solamente es necesario entregar y regular a los DSO, sino que surge la necesi-dad de dar senales economicas a los GD para su integracion eficiente, haciendo de estaforma compatible su operacion. Se sugiere entre otras:

Evitar pagos fijos por produccion. Estos debieran tener relacion con la cantidad decarga aportada y el tiempo de uso del las lıneas, reflejando los costos asociados ala operacion del sistema de distribucion.

Los costos de conexion (a la red) debieran ser cobrados solo cuando se realicen.Estos debieran ser regulados, estandares y publicados de manera transparente. Encuanto a los costos de inversion para mejoras, debieran ser pagados entre todoslos usuarios de las redes de distribucion (sin ser cargados en su totalidad a losconsumidores finales).

Contratos entre los GD y los DSO debieran ser estandares y comunes a los distintosmicrogeneradores.

Incluir pagos extra o mejores tarifas -factores de penalizacion- que promuevan eluso eficiente de los GD. Por ejemplo: produccion a horas peak, almacenamiento yotros servicios complementarios.

5. Impactos Economicos

No se pueden establecer con claridad las eficiencias y la magnitud de los beneficiosde la integacion de GD y microgeneracion. Solo se pueden estimar los posibles costos deconexion al calcular los gastos de un aumento en la capacidad de las redes de distribuciony de los servicios y aparatos requeridos. En cuanto a los beneficios, estos se obtienendeterminando la reduccion en los costos de operacion de la red. Sin embargo, todos loscostos y beneficios tiene relacion al nivel de integracion; las distintas caracterısticas delos GD; la red de distribucion; la regulacion de los DSO; y las tecnologıas empleadas.

Para cuantificar lo anterior, es necesario realizar una simulacion y estudiar los flu-jos en un modelo generico de una red chilena; lo que escapa a los objetivos de esteestudio. No obstante, se presentan los costos y beneficios mas relevantes que se pudieronidentificar.

5.1. Costos y Beneficios.

Debido a que se asume un sistema de libre mercado, el impacto de la microgeneraciony GD en los retornos de los grandes generadores no son relevantes para este analisis.Asimismo, se considera que toda la GD y microgeneracion es exportada a la red.

Beneficios:

� Ventas por electricidad: existe un ingreso por ventas de electricidad (potenciay carga) a los GD. Esta varıa de acuerdo al precio fijado por el mercado (DSO)

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y al costo del uso del sistema. Ante una operacion eficiente por parte del DSO,el nivel de precios por energıa a los consumidores finales debiera bajar.

� Perdidas evitadas: existe una reduccion de perdidas a nivel del sistema debidoa la disminucion de flujos de carga en las lıneas troncales. Disminuye tambienel pago por ingreso tarifario.

� Reduccion de emisiones: este beneficio surge de la incorporacion de nuevasformas de generacion limpias por parte de los GD (al existir incentivos paraello). De igual modo, producto de una reduccion de perdidas, las emisiones deCO2 debieran disminuir.

� Disminucion y aplazamiento de las inversiones: se prevee una disminucion enlos niveles de inversion por parte de grandes generadores. Esto harıa que lacapacidad instalada en grandes centrales se mantuviese en el tiempo (o dis-minuirıa su tasa de crecimiento), reduciendo los costos de operacion del sis-tema.

� Mejora en la robustez del sistema: puesto que los GD y microgeneradores sepueden considerar como una carga controlada (son generadores y consumidoresa la vez), pueden trabajar aislados de la red frente a una caıda del sistema.Esto reduce los costos de falla del sistema.

Costos:

� Costos de inversion en la integracion de los GD: costos de los controladores,sistemas de proteccion, almacenamiento, etc. De igual modo, aumentan con-siderablemente los costos de mantencion de la red distribuida.

� Costos de operacion y mantencion de los GD y microgeneradores: costos delos combustibles, de conexion, de medicion y administracion del sistema, etc.

5.2. Metodologıas para compartir Costos y Beneficios.

Los costos y beneficios presentados en la seccion anterior, afectan a los distintos gruposque participan de una red de distribucion: los microgeneradores (GD), los consumidoresfinales, los distribuidores (DNO) y la sociedad. Es importante que los beneficios totalespercibidos por cada uno de estos grupos exceda de tal modo sus costos totales, que seaal menos no indeseable la integracion de los GD en el largo plazo.

No existe una solucion generica valida que asegure compartir beneficios y costos demodo que todo agente involucrado se vea beneficiado. Sin embargo hay que tener presentealgunos principios:

Remunerar con tarifas preferenciales a los GD considerando sus beneficios en ladisminucion de emisiones y perdidas (energıas limpias).

No pensar en costos contables sino economicos: los costos extras de integraciondeben ser asumidos por todos los usuarios de la red, siendo distribuidos de manerasimilar a como se reparten actualmente los costos de operacion y mantencion de lared.

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En cuanto al aporte del financiamiento de los SG:

� Consumidores finales: el diferencial para cubrir la integracion viene dado porla continuacion del pago por las perdidas evitadas, obteniendose los beneficiosde una reduccion de emisiones.

� Transmisores: ven aplazadas sus inversiones de expansion del sistema, entre-gando otro diferencial para financiar el costo de integracion.

� DSO: disminuye sus costos de falla y gastos en servicios complementarios,consiguiendose otro diferencial destinado a la integracion.

.

Incluir aportes, incentivos y facilides de pago a los GD y microgeneradores paracubrir sus costos de conexion a la red de distribucion. Estos aportes debieran venirde parte del DSO, ya que no es recomendable que el estado inyecte dinero extra:basta con una regulacion robusta e incentiva.

6. Principios para una Regulacion Futura.

Puesto que los legisladores tienen el poder de influir en los DSO a traves de decretos yleyes; la bases sobre la que se debe fundar una futura regulacion se explica a continuacion.

6.1. Marcos Regulatorios.

Puesto que condiciones de mercado no pueden ser creadas en el sector de distribu-cion (debido a las economıas de ambito presentes); el marco regulatorio debe proveer losincentivos necesarios para que el DSO pueda llevar a cabo las necesarias inversiones yoperacion con el fin de satisfacer a sus clientes con una debida calidad de servicio. Porotro lado, este marco regulatorio debe garantizar la viabilidad economica del negocio.

Es sabido que existen distintos tipos de regulaciones aptas para distintos tipos demercados; en el caso de Chile, debido a las caracterısticas de este (su tamano, su es-tructura, entre otros factores), se ha optado por fuertes normas y gran influencia deinstituciones que velan por el correcto cumplimiento de estas. A pesar de anterior, nue-stro paıs ha seguido el camino correcto destacando con innovadoras medidas en busquedade la liberalizacion del mercado y una regulacion incentiva que promueve la eficiencia delos distintos actores del mercado.

Para crear un marco regulatorio proactivo, sustentable y eficiente; es necesario cono-cer los beneficios de los GD. Una vez conocidas sus ventajas y desventajas, entregar a losDSO los incentivos y la posibilidad de optar a operar con ellos a fin de lograr mejoraseficiencias -economicas, medioambietales y sociales-; cuidando siempre de no crear unmarco regulatorio que limite y obligue a los DSO a operar con los GD cuando estos noresultan ser la alternativa mas eficiente.

Es fundamental que el marco regulatorio y su esquema de incentivos impulsen la

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innovacion. Esto debido a que se tiene evidencia de que en un sistema que promuevela eficiencia y tiene retornos en base a las utilidades de las empresas, los distribuidoresopten por una polıtica anti-innovacion -puesto que esto acarrea gastos en el corto plazoaun cuando produzcan retornos favorables en el largo plazo-. Asimismo, si se sigue conuna regulacion con retornos en base al valor de inversion; no existen los adecuados incen-tivos para que los distribuidores (DSO) promuevan la innovacion y la integracion de losGD.

Los cuatro pilares fundamentales sobre los que se debe fundar el marco regulatorioson:

Reducir las barreras de entrada.

Regular con vision de futuro, incorporando medidas en el corto plazo considerandolos beneficios a largo plazo.

Fomentar la eficiencia y el desempeno de los DNO y GD.

Fortalecer la participacion activa y la innovacion por parte de los DSO en la op-eracion del sistema.

Debido a las condiciones propias del mercado de distribucion, es natural la tendencia haciauna infraestructura con generacion centralizada (la actual). Concibiendose entonces unaregulacion que -solo para su implementacion en el corto y mediano plazo- favorezca alos GD, logrando crear la infraestructura y condiciones de mercado necesarias para laoperacion de GD.

6.2. Estrategias Regulatorias.

Cambiar la actual regulacion puede tomar varios pasos y a su vez estos pasos puedentomar varios anos. Surge entonces la necesidad de crear una estrategia para cambiar laregulacion en el largo plazo, sentando ası las bases para la integracion de los GD y unanueva forma de distribucion.

Para lograr lo ultimo es necesario establecer directrices que indiquen las accionesnecesarias para lograr la organizacion del mercado deseada. Sin embargo, estas directri-ces se deben basar en supuestos desarrollos y condiciones futuras -las cuales son inciertasal existir un sinnumero de factores que determinan los mercados electricos futuros: de-sarrollos tecnologicos, costos, etc-. Es por esto que se sugieren establecer las directricesen base a posibles escenarios futuros, es decir, distintas situaciones de mercado previstas.Permitiendo de este modo regular de manera prudente y conciliadora, teniendo en menteun solo escenario futuro -pero chequeando la robustez del marco regulatorio con los otrosposibles escenarios-. En definitiva:

1. Establecer futuros escenarios posibles considerando distintos aspectos tecnicos, socio-economicos, polıticos y regulatorios.

2. Definir un posible sistema de distribucion basado en un escenario previsto.

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3. Precisar las directrices a seguir, definiendo pasos a seguir y los plazos para las metasestimados.

7. Propuestas para la implementacion en Chile

En base al desarrollo de los temas vistos en este artıculo, a continuacion hacemosnuestra propuesta para Chile

7.1. Tecnologıa

Sin duda, la plataforma sobre la que hipoteticamente podra desarrollarse el concep-to de los SG sera la tecnologica. Innovacion en tecnologıas de integracion e informaciondinamica, ası como el desarrollo de nuevos y complejos modelos matematicos seran fun-damentales.

Y sin duda, Chile tiene las herramientas adecuadas para ser un referente a nivelmundial en el desarrollo de los sistemas de potencia. Una adecuado plan de investigacionpor parte del estado chileno para el largo plazo es fundamental. Capacitar nuevos y masingenieros que se dediquen a la innovacion tecnologica es clave. Se puede ser un paıs queespere las soluciones, o un paıs que de esas soluciones. Chile debe buscar el primer plano,de la mano de la innovacion.

Por otra parte, en el corto plazo, es necesario que Chile empiece a preparar sus sis-temas de potencia actuales. Una conexion entre el SING y el SIC es clave por una parte,ya que en el norte de Chile existe un gran potencial para el desarrollo de las energıas ren-ovables. Por otro lado, una expancion en la capacidad de transmision de las lıneas tambiensera relevante. Se deben evitar situaciones como las de Aysen, que no podra conectarsedirectamente en Puerto Montt. El desarrollo de una red descentralizada es clave para unaadecuada integracion de la GD.

7.2. Innovar en regulacion.

Los distintos intereses entre los GD y los DSO que surgen de las regulaciones tradi-cionales; hacen que la relacion entre ambos sea difıcil, frenando la integracion. De modoque para el desarrollo de GD es vital el minimizar -e incluso eliminar- aquellas diferen-cias de intereses a traves de una regulacion en base a incentivos, logrando las sinergiasnecesaria.

La integracion de GD requiere una transformacion del la red de distribucion, lo querepresenta un gran desafıo para la regulacion en distribucion. Surge entonces la necesidadde repensar y replantear el marco regulatorio en distribucion en su totalidad, mas quecambios aislados y puntuales que busquen cierto objetivo particular. De esta forma, parapromover la transformacion de la red a largo plazo, el proceso regulatorio necesita encar-garse de cambios estructurales futuros inciertos; y entregar los distintos mecanismos paraque los inversionistas relacionados (DSO, desarrolladores de tecnologıa, servicios comple-mentarios, etc) puedan desenvolverse.

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Puede ser de gran utilidad para los inversionistas y reguladores que lidian con laincertiembre, la creacion de ”zonas de innovacion”para desarrollar y probar nuevas her-ramientas y marcos regulatorios. Haciendo una excepcion de la regla, se pueden establecery disenar -en algunas comunas por ejmeplo- nichos para que nuevas tecnologıas y reg-ulaciones puedan ser puestas a prueba por parte del regulador y el DSO de la zona.Promoviendo y evaluando los distintos mecanismos para la integracion. Ideas similaresse ha aplicado en el Reino Unido y la Comision Europea de Energıa Inteligente (EIE) hasido enfatica en apoyar proyectos pilotos de esta ındole.

7.3. Regular en Innovacion.

No solamente a traves de incentivos economicos -a los DSO o GD- se puede fomentarla innovacion en distribucion; sino que con una regulacion adecuada, se puede activar eimpulsar a los inversionistas a desarrollar las tecnologıas y nuevos conceptos de redes.Hay que tener claridad que sin la innovacion adecuada, es utopico lograr la integracion agran escala deseada. Entre las medidas que se sugieren:

Reconocer los gastos de investigacion y desarrollo como inversiones; pudiendo tenerun tratamiento contable y tributario particular.

Obligar a destinar cierto porcentaje de las utilidades de la empresas a investigaciony desarrollo.

Fomentar la creacion de centros de investigacion.

Estas medidas y muchas mas pueden ser utiles para asegurar cierto nivel de investigaciony desarrollo en innovacion.

7.4. El rol de las Universidades

Es importante aclarar que el desarrollo de tecnologıas para la integracion y la creacionde un marco regulatorio que promueva la innovacion, no es tarea exclusiva de un panelde expertos o legisladores, sino que es una tarea que atane tanto a los miembros de lasactuales comisiones y ministerios, profesores y estudiantes superiores. Resulta fundamen-tal concebir los problemas de integracion y desarrollo nacional como desafıos propios, noconsiderandolos ajenos y lejanos. De esto surge la importancia fundamental de compro-meter a las universidades; con su vision particular de la sociedad y su compromiso con elpaıs desde la investigacion; para generar los cambios necesarios -tanto tecnicos, teoricosy practicos-. Resulta esencial crear comisiones conjuntas entre especialistas universitariosy legisladores y tecnicos; para dar solucion a los problemas y cambios necesarios presen-tados.

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8. Conclusiones

Sin duda, queda mucho por hacer. Es cierto que agrada a los oıdos el concepto deSmart Grids. Se acaban los problemas de abastecimiento energetico a traves de una redcompletamente integrada, las emisiones de carbon disminuyen notoriamente, por fin elmercado regula la energıa y bajan sus precios... Pero no es menos cierto que, con los piesen la tierra, falta mucho por hacer.

Para partir, como mencionamos anteriormente, los SG necesitan una plataforma tec-nologica que es clave para su desempeno, la cual estamos lejos todavıa de alcanzar. Lasmediciones de los distintos flujos de potencia son aun complejas en los sitemas actuales.Con la integracion de la GD, estos flujos no solo se multiplicaran, sino que en muchoscasos seran bidireccionales. Por otra parte, el desarrollo de instrumentos y medidores quepermitan a los consumidores integrarse al sistema, entregando informacion de precios entiempo real esta todavıa muy lejos de concretarse.

Y aun cuando las innovaciones tecnologicas se abran camino con el tiempo, no sera facilla implementacion de los SG. Las distintas sociedades deberan ensayar ”sobre la mar-cha”las regulaciones necesarias que permitan un desarrollo adecuado de este nuevo con-cepto, de manera de que se logre un verdadero beneficio social. Cada paıs debera adaptarsede manera distinta, segun el comportamiento de sus ciudadanos.

Sobre la aparicion de nuevos mercados y servicios, queda mucho por descubrir. Comoel mercado se organize para satisfacer las demandas de los nuevos clientes es aun unarespuesta muy teorica. La regulacion de estos mercados no puede ser resuelta totalmentedesde ya. La puesta en marcha, el ensayo y error de las regulaciones teoricas, seran claves.

Los cambios vienen, y hay que estar atentos, pero falta. Mientras tanto, Chile, comopaıs, debe ir preparando una estrategia a largo plazo que integre los cambios que estan porvenir, como lo esta haciendo Europa. ¿Como? Anticipandose, preparando nuevos profe-sionales y mejorando las instalaciones actuales; ası como tambien innovando y ensayando,porque respecto de los SG, nadie puede decir que sea dueno de la verdad.

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9. Referencias web

http://www.ecn.nl/docs/library/report/2007/e07083.pdfhttp://www.ieee.org/organizations/pes/public/2009/mar/index.htmlhttp://ieea.erba.hu/ieea/page/Page.jsp?op=projectdetailprid = 1504http : //www.smartgrids.eu/http : //www.ieee.org/organizations/pes/public/2009/mar/index.htmlhttp : //ec.europa.eu/energy/intelligent/projects/doc/slides/dggrid.ppthttp : //ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabsall.jsp?isnumber = 33649http : //ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabsall.jsp?arnumber = 4538390

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