Tradeoffs entre hidroelectricidad y riego en un sistema eléctrico hidrotérmico multi-cuenca

Abstract

En Chile la coordinación hidrotérmica interfiere con el uso de agua para riego porque se tiene un desfase en las demandas, por lo que se genera un conflicto entre los usos. La operación óptima de embalses que son utilizados para hidroelectricidad y riego ha sido estudiada, pero no en el contexto de un sistema eléctrico donde se minimizan los costos de generación térmica. De aquí nace la pregunta de qué pasaría si se incorpora el riego en la coordinación hidrotérmica y la inquietud de conocer los tradeoffs entre ambos usos de agua. Se define un sistema de estudio inspirado en el Sistema Interconectado Central de Chile (SIC). A partir de este, se formula el problema de coordinación hidrotérmica de largo plazo. Sobre este modelo se incorpora el riego de dos formas: como un requerimiento de agua fijo en la temporada de riego; y cómo una función de costos por riego no satisfecho, que debe ser minimizada en la función objetivo junto con los costos de generación térmica. Esta función de costos de riego es ponderada junto a los costos de generación, convirtiendo el modelo en uno de optimización multi-objetivo. Estos modelos se resuelven con optimización dinámica dual estocástica (SDDP por sus siglas en inglés) y tienen como resultado la función esperada de costo futuro (FCF). De las cuales se concluye que a medida que aumentan los usos de agua, el recurso hídrico es más valioso para el sistema. Estas funciones se utilizan para simular cincuenta escenarios hidrológicos, obtenidos de las series de afluentes históricos, de donde se obtiene que la operación de los embalses se ve afectada la por incorporación de riego, ya que los niveles de volumen embalsado disminuyen hasta un 10% de la capacidad, manteniendo los ciclos de llenado y vaciado. Además, a medida que aumenta la ponderación de los costos de riego en el modelo de optimización la seguridad de riego aumenta proporcionalmente. Con respecto a los costos del sistema, se concluye que según la ponderación que tome el riego en la formulación, las ganancias o pérdidas de ambos sectores toman la misma magnitud en dólares, hasta 90[MUSD]. Sin embargo, un ahorro de 90 [MUSD] es mucho más significativo para el sector de riego ya que representa un ahorro del 98%, mientras que para el sector hidrotérmico corresponde al 2%. Por lo tanto, el sector de riego se puede ver altamente beneficiado al ser incluido en la formulación de la coordinación hidrotérmica.