Estrategias para enfrentar periodos de racionamiento en sistemas hidrotérmicos

Abstract

La suficiencia es un aspecto crítico en el desarrollo de un sistema eléctrico. La evolución de la capacidad instalada en el largo plazo queda determinada por las condiciones y estructura del mercado, el crecimiento de la demanda y las circunstancias a las que se ve sometido el sistema, las cuales inducen decisiones de corto plazo que impactan la suficiencia en un horizonte más amplio. Para un sistema hidrotérmico es importante tomar en cuenta que la variabilidad inherente del recurso hídrico sumada a las condiciones del sistema térmico y del sistema de transmisión, pueden conducir a la incapacidad de suplir la demanda por periodos largos de tiempo. En el caso del sistema chileno, la estructura del mercado cuenta con un instrumento para enfrentar esta última condición - el decreto de racionamiento - el cual permite al regulador intervenir el orden normal del sistema para eliminar, o al menos aminorar, los efectos negativos propios de la situación de escasez y así proteger a los clientes. El diseño del plan para dar forma al racionamiento es complejo puesto que incluye medidas que buscan reducir el consumo a través de la modificación de la demanda, las cuales tienen diferentes características y efectos. El análisis del estado del arte relativo a los temas de coordinación hidrotérmica de largo plazo y racionamiento da cuenta de que no existe una metodología concreta para diseñar y analizar planes que permitan enfrentar distintos escenarios de escasez. El presente trabajo aborda esta problemática, enfocándose en determinar el conjunto de medidas aplicadas a la demanda que resulte más adecuado para resolver la situación que encara el sistema. Este objetivo conduce a una serie de resultados preliminares necesarios para dar forma a la metodología; el análisis del estado del arte en los tópicos antes mencionados, el estudio de índices que den cuenta de la proximidad de déficit o racionamiento, la definición de los estados relativos a la suficiencia de un sistema hidrotérmico en el largo plazo y la creación de una base de medidas con las características necesarias para evaluar su efecto sobre la demanda. Adicionalmente, se describe la herramienta computacional desarrollada, la cual implementa las rutinas de cálculo y optimización requeridas en la metodología y que está asociada a la plataforma de análisis SEEDS (Java/Cplex) creada en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Chile. Tanto la metodología como la herramienta computacional son validadas a través de un caso tutorial simple que ilustra el procedimiento de uso y da cuenta del potencial de su aplicación en conjunto. Posteriormente se analiza el Sistema Interconectado Central (SIC) de Chile para estudiar la situación a inicios del año 2011, momento en el cual el regulador decretó racionamiento preventivo. El resultado obtenido al aplicar la metodología justifica el régimen de racionamiento en ese entonces, considerando que una situación de alerta se genera cuando la probabilidad de déficit es mayor a un 5\%. Además, se determina que la estructura más adecuada para el plan de control de demanda consta sólo de la medida de reducción de voltaje en distribución, cuya oportuna ejecución permite que el sistema retorne al estado normal sin mayores costos de implementación. Se concluye que la metodología es adecuada y que el desarrollo cumple con los objetivos planteados. El trabajo sienta las bases para continuar con el análisis formal de planes de racionamiento a través de la modelación de otras medidas utilizadas en periodos de déficit y presenta además potenciales espacios para combinar esta metodología con otros elementos relevantes, como la elasticidad precio de la demanda.