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ÍNDICE
1
2
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 4
ANTECEDENTES .......................................................................................................................... 4
2.1 Generalidades ...................................................................................................................... 4
2.2 Método adaptado RMMEE (Análogo generación hidroeléctrica) .................... 5
2.3 Método Valor de Capacidad Constante ...................................................................... 6
2.4 Método analítico (Fórmula de Voorspools y D´haeseleer) ................................. 7
3 RESULTADOS DE LOS CÁLCULOS PARA EL PARQUE EÓLICO LIBERTAD ............ 8
4 CONCLUSIONES ........................................................................................................................ 10
5 EQUIPO RESPONSABLE DEL TRABAJO ........................................................................... 11
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1 INTRODUCCIÓN
En este informe se realiza una revisión del concepto de potencia firme de largo plazo,
de acuerdo a lo establecido en el Reglamento del Mercado Mayorista de Energía
Eléctrica (Decreto N° 360/02) y se analizan posibles metodologías para la
determinación del mismo en el caso de la generación eólica.
Asimismo, en base a los datos de generación aportados por VENTUS para el parque
eólico Libertad, se realiza el cálculo de la potencia firme eólica de largo plazo para
cada uno de ellos, según las diferentes metodologías propuestas.
2 ANTECEDENTES
2.1
Generalidades
El Reglamento del Mercado Mayorista de Energía Eléctrica (RMMEE), en su Sección
XIII define los conceptos de potencia firme y garantía de suministro.
En un esquema regulatorio como el uruguayo, el aseguramiento del cubrimiento de los
requerimientos de energía de los Participantes Consumidores, se basa en el aporte
anticipado de los mismos a la garantía de suministro, a partir del compromiso de
potencia firme de largo plazo.
La potencia firme de largo plazo tiene por objeto
asegurar el cubrimiento anticipado de la garantía de suministro.
Este requerimiento, se mide en el denominado Período Firme, definido por las horas
fuera del bloque de valle.
De acuerdo al Artículo 219 del RMMEE, un Participante Productor puede vender por
contratos y en el Servicio de Reserva Nacional hasta su potencia firme de largo plazo
comercializable.
El procedimiento de cálculo de la potencia firme de largo plazo, se establece en el
Título III de la Sección XIII del RMM, pero solo refiere a la generación de tipo
hidroeléctrica y térmica, no considerando otras tecnologías, como la generación de
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fuente eólica o solar. En cualquier caso, es el DNC quien debe calcular en forma
mensual la potencia firme de largo plazo e informar los valores a los participantes del
mercado.
A continuación, se presentan distintas alternativas para el cálculo de la potencia firme
de largo plazo de un parque eólico, la primera basada en los principios conceptuales
del propio RMMEE que se utilizan para el caso de la generación hidroeléctrica; los
otros basados en antecedentes existentes en otros mercados eléctricos relevantes.
2.2
Método adaptado RMMEE (Análogo generación hidroeléctrica)
En el Artículo 222 del RMMEE, se establece la metodología de cálculo para la
potencia firme de largo plazo de una central hidroeléctrica.
El método calcula la potencia firme de largo plazo mensual como la energía firme
hidroeléctrica mensual dividido el número de horas del período firme de dicho mes.
Para ello el DNC calcula la energía firme hidroeléctrica mensual del MMEE con el
modelo de largo plazo con la serie histórica de caudales y la base de datos acordada
para la Programación Estacional de largo plazo. Se simulan varios años consecutivos
para obtener resultados independientes del estado inicial de los embalses, y se
tomanlos resultados de generación para el tercer año.
Como resultado se obtiene la serie de generación hidroeléctrica mensual total del país,
y para cada mes, se considerala energía firme hidroeléctrica mensual del MMEE la
que resulta de la serie de generación hidroeléctrica del MMEE durante el período firme
para una probabilidad de excedencia del 95% (noventa y cinco por ciento). Luego el
DNC determina la energía firme hidroeléctrica mensual para cada central, las cuales
sumadas, deben igualar (dentro de un margen de tolerancia) a la energía firme
hidroeléctrica mensual del MMEE.
El cálculo de la energía firme de largo plazo eólica puede realizarse según un
procedimiento similar, pero en este caso no es necesaria la realización de
simulaciones de varios años, considerando las series históricas, como en el caso de la
energía hidroeléctrica, ya que con un año de datos de producción del parque eólico, la
información estadística es suficiente para estimar la energía que el parque podrá
suministrar en el largo plazo y con el valor de probabilidad que se desee. Siguiendo el
método del Artículo 222, se propone utilizar una probabilidad de excedencia del 95 %.
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Por otra parte, los datos de producción diezminutales disponibles del parque eólico,
pueden ser agrupados en ventanas de tiempo de diferentes dimensiones, a los efectos
del cálculo de la energía firme: diarios, semanales, mensuales.
Considerando las características del sistema uruguayo, con una fuerte presencia
de generación hidroeléctrica, las características de los embalses y la forma de
operación del sistema, se entiende que el paso apropiado de tiempo para el
cálculo de la energía firme eólica debería ser semanal, aunque en nuestros
cálculos también presentamos el caso mensual.
Con los datos semanales/mensuales de energía, y dividiéndolos entre el tiempo del
período firme, se obtienen los valores de potencia media semanal/mensual, de los
cuales se toma el valor con probabilidad de excedencia del 95 % para determinar la
potencia firme del largo plazo.
2.3
Método Valor de Capacidad Constante
En algunos mercados como en los estados de Washington, Colorado, Idaho, Montana,
Utah y Wyoming, se utilizan métodos que establecen un valor constante de capacidad,
según algún criterio1.
Por ejemplo, el Rocky Mountain Area Transmission, que atiende parcialmente a los
estados de Colorado, Idaho, Montana, Utah y Wyoming, utiliza un valor de capacidad
de la energía eólica con fines de planificación del 20 % de la capacidad instalada.
También Puget Sound Energy, que es una empresa de generación y transmisión del
estado de Washington, utiliza un 20 % de la capacidad de placa del parque generador
o el equivalente a 2/3 del factor de capacidad del mes de enero, que es el mes donde
en el área de servicio de la compañía se registra el pico de demanda. En los cálculos
que se presentan, según este método para el caso de Uruguay, se toma el equivalente
a 2/3 del factor de capacidad del mes de julio (que representa el mes del pico
tradicional de la demanda, si bien en los últimos tiempos la tendencia es a valores
similares en el verano).
1Sergio
Botero B. et al, “Metodologías prácticas para el cálculo de la capacidad en mercados
eléctricos de la energía eólica”, Universidad Nacional de Colombia, Revista Energética N° 39, 2008.
ISSN 0120-9833.
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2.4
Método analítico (Fórmula de Voorspools y D´haeseleer)
Voorspools y D´haeseleer determinaron fórmulas analíticas para el cálculo del crédito
de capacidad de la potencia eólica, tal como se reporta en el trabajo de Sergio Botero
B. et al.
Para sistemas con penetración de generación eólica mayor al 1 %, como es el caso de
Uruguay, el crédito de capacidad (CC) se calcula como:
𝐶𝐶 = 𝛼
𝐶𝐹𝑤
(1 + 𝛽𝑒 −𝑏(𝑥−1) )
𝑅𝑠
Donde:
CC es el crédito por capacidad como un porcentaje de la potencia eólica instalada.
CFw es el factor de capacidad de proyectos eólicos similares o calculado.
𝛼 = 37,6
𝛽 = 1,843
𝑏 = 0,094
x es el nivel de penetración de energía eólica en el sistema en p.u.
Rs es la confiabilidad del sistema incluyendo las plantas convencionales.
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3 RESULTADOS DE LOS CÁLCULOS PARA EL PARQUE EÓLICO
LIBERTAD
A continuación se presentan los resultados obtenidos para el parque eólico Libertad,
cuyos datos fueron suministrados por VENTUS y de acuerdo a las metodologías
descriptas anteriormente.
En la Tabla 1, se presentan los resultados de la potencia firme de largo plazo,
utilizando la metodología basada en el Artículo 222 del RMMEE, considerando una
ventana de tiempo semanal.
Parque
Potencia Instalada (kW)
LIBERTAD
Potencia firme LP
(kW)
7700
PfirmeLP/Pnom
(%)
1579
20.5%
Tabla 1: Método adaptado RMMEE (Análogo generación hidroeléctrica)
con ventana semanal
En la Tabla 2, se muestran los resultados con la misma metodología, pero
considerando un paso de tiempo mensual, lo que arroja valores mayores para la
potencia firme de largo plazo.
Parque
Potencia firme LP
(kW)
Parque
LIBERTAD
7700
PfirmeLP/Pnom
(%)
2205
28.6%
Tabla 2: Alternativa al método adaptado RMMEE considerando ventana mensual
Si bien el método analítico de Voorspools y D´haeseleer, estima la potencia firme
eólica para todo el sistema eléctrico, se aplicó el mismo criterio para la evaluación de
los parques individuales. Los resultados se presentan en la Tabla 3.
Un cálculo
alternativo se podría realizar estimando la potencia firme eólica complexiva del
sistema y luego asignarla de alguna forma (por ejemplo utilizando potencia instalada y
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factores de planta medidos), entre los distintos parques eólicos que contribuyen a la
misma.
No se conocen aplicaciones prácticas de este método en mercados eléctricos reales.
Potencia Instalada (kW)
Parque
LIBERTAD
Potencia firme
Voorspools y
D´haeseleer
7700
PfirmeV&DH/Pnom
(%)
3166
41.1%
Tabla 3: Método de Voorspools y D’haeseleer considerando una confiabilidad del
sistema de 0.95 y nivel de penetración eólica del 30 %.
Finalmente en la Tabla 4, se presentan los resultados para el caso de la metodología
con valor de capacidad constante, tomando el equivalente a 2/3 del factor de
capacidad del mes de julio.
Parque
Potencia Instalada (kW)
LIBERTAD
Potencia Firme
Puget Sound
Energy
7700
PfirmePSE/Pnom
(%)
1737
22.6%
Tabla 4: Método de Puget Sound Energy
Nota:
Para los cálculos realizados se tomaron los datos provistos por el cliente,
considerando el período 06/08/2014 - 05/08/2015.
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4 CONCLUSIONES
La generación de fuente eólica aporta potencia firme de largo plazo al sistema
eléctrico.
Aplicando las metodologías que tienen referencias o bases en casos reales de
aplicación práctica, se obtienen valores de potencias firmes de largo plazo superiores
al 20 %. Los valores teóricos de Voorspools y D’haeseleer, son algo superiores.
Se entiende que una metodología preferible que podría ser propuesta al Regulador, es
la basada en la reglamentación actual y que se aplica para el caso de la generación
hidroeléctrica (a pesar de las obvias diferencias entre ambos tipos de fuente primaria,
en particular la existencia de embalses para el caso hidroeléctrico).
De hecho el
último informe de Garantía de Suministro para 2016 publicado por ADME reconoce el
vacío regulatorio respecto al cálculo de la potencia firme de largo plazo eólica, pero
realiza igualmente una estimación aplicando el criterio del Artículo 222 del RMMEE.
En este caso calcula el aporte a la potencia firme de largo plazo del sistema del
conjunto de generación hidroeléctrica y eólica.
Dadas las conclusiones obtenidas, resulta importante avanzar en los contactos con el
Regulador que permitan establecer normativamente los valores para la potencia firme
eólica. Esto es especialmente importante si se quiere avanzar en la comercialización a
terceras partes de la energía eólica disponible; permitiendo al mismo tiempo avanzar
en la consolidación del funcionamiento del Mercado Mayorista de Energía Eléctrica.
Estas conclusiones, y lograr que las mismas pasen a formar parte del cuerpo
normativo regulatorio, no solo constituye un avance en la situación actual; sino que
tiene implicancias en el futuro desarrollo de las energías renovables en Uruguay. Es
importante destacar que un análisis y conclusiones similares podrían obtenerse para la
potencia firme que puedan aportar los parques solares fotovoltaicos.
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5 EQUIPO RESPONSABLE DEL TRABAJO
A continuación se presenta el Curriculum Vitae resumido del equipo de trabajo que
participará en el Proyecto.
Dr. Ing. Mario Vignolo
Director de Clerk
Ingeniero Electricista egresado de la Facultad de Ingeniería – UdelaR. Realizó
posteriormente su Maestría en Sistemas Eléctricos de Potencia con énfasis en los
aspectos técnico-económicos de la Industria Eléctrica en un Mercado Competitivo
(PowerSystemsEconomics), en la Universidad de Manchester (UMIST) - Manchester,
Reino Unido. Obtuvo luego su Doctorado en régimen mixto entre la Facultad de
Ingeniería, Universidad de la República y el PublicUtilityResearch Center de la
University of Florida, EE.UU, especializándose en Mercados Eléctricos, siendo el
objeto de su Tesis los aspectos económicos y regulatorios de la Generación
Distribuida. Posee además diploma de Postgrado en Economía (Facultad de Ciencias
Económicas –UdelaR) y es Técnico en Sistemas de Gestión de la Calidad UNIT- ISO
9000.
Trabajó como Ingeniero Consultor de UREE/URSEA entre los años 2001 y 2004, y
desde 2005 como Ingeniero consultor independiente en el área de energía e ingeniería
eléctrica, asesorando a diversas empresas nacionales e internacionales:
MURACCIOLE LTDA (AREVA - ALSTOM), MONTES DEL PLATA, AKUO ENERGY,
PALMATIR, NORDEX, PARQUES EÓLICOS LUZ DE MAR-LUZ DE LOMA-LUZ DE
RIO, ENCE, CPE, CSI, MERCADOS ENERGÉTICOS, PNUD-CEBH (Paraguay),
ECONOLER (Canadá), PONLAR, RIOGAS, MONTEVIDEO REFRESCOS S.A.,
PUNTA CARRETAS SHOPPING, STILER, TEYMA, VENTUS, SADAN y XDT
Ingeniería.
Desde el año 1992 es docente de la Facultad de Ingeniería – UdelaR, siendo
actualmente Profesor Agregado (Gr. 4) y Jefe del Departamento de Potencia del
Instituto de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería – UdelaR. Como parte de
su actividad docente dicta diversos cursos de Grado y de Postgrado, siendo el
responsable del curso de Postgrado “Introducción a los Mercados de Energía
Eléctrica”.
Fue además, Profesor en Facultad de Arquitectura, Universidad ORT, en cursos de
Acondicionamiento Eléctrico e Infraestructura Urbana, desde 2001 a 2007.
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Es Senior Member del PES (Power and EnergySociety) de IEEE y fue Presidente del
Capítulo de Potencia, Instrumentación y Medidas del IEEE desde enero de 2004 a
diciembre de 2006.
En el marco de su actividad académica, ha dirigido y tutoreado más de 20 Tesis de
Grado y de Postgrado y ha publicado más de 40 trabajos en Congresos
Internacionales y revistas arbitradas y es coautor del libro “Una aplicación
metodológica para el desarrollo eléctrico del Uruguay. La función eléctrica y el análisis
multidimensional”, 2011. ISBN: 978-9974-631-36-6. Ha participado y/o dirigido además
más de 10 proyectos de Investigación en el área de la Ingeniería Eléctrica (Generación
Distribuida, Mercados Eléctricos, Calidad de Energía, Iluminación y Generación Eólica
y Solar Fotovoltaica), siendo además actualmente responsable de los grupos de
investigación en Calidad de Energía y Energía Solar Fotovoltaica en el Departamento
de Potencia del Instituto de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la
UdelaR.
Alejandro R. Perroni Gonzalez
Director de Clerk
Contador Público y Posgrado en Finanzas egresado de la Universidad de la
República
Actualmente ocupa las siguientes posiciones:
Asesor en mercados de la energía para Acodike S.A.
Director de Gas Uruguay S.A.
Director de Astidey S.A. (Parque Eólico Talas del Maciel)
Fue Gerente General y Gerente Económico Financiero de la Administración Nacional
de Usinas y Trasmisiones Eléctricas (UTE)
Fue Presidente de la Comisión Energética Regional (CIER)
Integrante del Observatorio de Energía y Desarrollo Sustentable de la Facultad de
Ingeniería y Tecnología de la Universidad Católica del Uruguay
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Integrante del Comité de Evaluación y Seguimiento del Fondo Sectorial de Energía
(CES) - ANII – Agencia Nacional de Investigación e Innovación
Ha realizado consultorías, entre otros, para las Naciones Unidas, el Banco
Interamericano de Desarrollo (BID), CADAFE, Teyma/Abengoa, Baltimore Electric
Es co-autor del libro La función eléctrica y el análisis multidimensional editado por
Universidad Católica del Uruguay
Carlos Zilli Echeverría
Director de Clerk
Ingeniero Industrial – Opción Eléctrica, egresado de la Universidad de la República
Actualmente actividad independiente:
Director del Proyecto Eólico de Astidey S.A., proyecto y dirección de obra.
Proyecto fotovoltaico de Giacote S.A., evaluación de conexión UTE, gestiones
tarifarias, anteproyecto del parque.
Consultoría regulatoria y tarifas de energía eléctrica para Conaprole.
Historia Profesional
ANTEL 1978-1982:
O&M de redes telefónicas.
UTE 1982-1997:
Despacho Nacional de Cargas, primera etapa operador del Sistema Eléctrico, segunda
etapa Gerente del DNC.
O&M de subestaciones y líneas de 500 kV y 150 kV, región Noroeste, Jefe Regional.
Distribución y Comercial del Interior, Gerente, a cargo de toda la operativa de redes
(obras, operación y mantenimiento) y de la operativa comercial del interior del país.
GMI SRL Construcciones 1997-2000:
Encargado de obras electromecánicas (Complejo Torre Antel, WTC etapa 1, Hotel
Sheraton)
CONECTA S.A. 2000-2001:
Gerente de Construcciones, redes de gas natural e instalaciones domiciliarias.
Mercados de Energía Consultoría (Brasil) 2002-2009:
Consultor Ejecutivo y luego Director Ejecutivo y Socio.
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Consultoría en revisiones tarifarias de las 61 concesionarias de Distribución de
Energía Eléctrica de Brasil para el regulador (ANEEL) y posteriormente de 16 mayores
distribuidoras para las propias compañías.
Consultoría de revisiones tarifarias de las distribuidoras de gas natural del Estado de
São Paulo.
Auditorías técnicas y consultoría regulatoria en procesos de financiamiento y de
adquisiciones de empresas de transmisión y distribución de energía eléctrica.
Ingener S.A. 2009-2011:
Actividad comercial y dirección de obras (ANCAP, Bioener, Montes del Plata).
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