Metodologías de proyección de demanda y evaluación del impacto de vehículos eléctricos en redes de distribución

Abstract

Esta tesis de doctorado se da en un contexto de cambios en el segmento de distribución a nivel internacional. El desarrollo tecnológico, acompañado de cambios normativos, ha permitido una participación más activa de la demanda, el desarrollo de generación distribuida, la masificación de los vehículos eléctricos y la incorporación de sistemas de almacenamiento para dar servicios en las redes de distribución. La integración de estos elementos, que ya son parte de algunos sistemas de distribución en el mundo, es uno de los principales desafíos que tiene el sector eléctrico chileno para los próximos años. Este trabajo se centra en dos temas relevantes para los sistemas de distribución, la proyección de demanda y el efecto que pueden tener los vehículos eléctricos (VE) en el sistema. Respecto a la proyección de demanda, en esta tesis se utiliza la demanda horaria por alimentador, en periodos de meses y años, que es de gran relevancia para la generación distribuida que planifica sus proyectos en función de ésta. También será de importancia para gestionar en forma eficiente la carga y descarga de VE, bajo el concepto Vehicles to Grid. Respecto al efecto que pueden tener los VE en el sistema, este trabajo evalúa un escenario de alta penetración, observando los efectos sobre el margen de capacidad de los alimentadores para distintas opciones tarifarias que se podrían aplicar en Chile. Ambos temas son parte de los desafíos que se han identificado para la red de distribución del futuro. El estudio se aplica a la ciudad de Santiago, pero es reproducible en otras ciudades. Se ha puesto especial énfasis en el uso de la información más detallada disponible de los sistemas de distribución eléctricos. El trabajo utiliza una base de datos de seis años del consumo horario de 169 alimentadores de las zonas centro y oriente de la capital. También se han utilizado las bases de datos de infraestructura de las redes de distribución, información pública disponible en la Superintendencia de Electricidad y Combustibles. Como resultado de esta tesis de doctorado se han desarrollado tres artículos de investigación. El primer artículo se centra en el tratamiento de datos de consumo eléctrico, con resolución horaria, a nivel de alimentador y en la caracterización del fenómeno Discrete Load Change (DLC) asociado a la reconfiguración en las redes de distribución. El principal resultado de este trabajo es una metodología de proyección de consumos que permite reducir de 25 % a 12 % del Error Porcentual Absoluto Medio (MAPE) con respecto al estándar de la industria, en presencia de DLC. El segundo artículo tiene como objetivo proyectar la demanda horaria en alimentadores de distribución para el mediano y largo plazo, considerando las restricciones de capacidad de las instalaciones. Los resultados de esta investigación identifican una exitosa metodología que exhibe un MAPE de 6 % para el 95 % del consumo de los alimentadores proyectados. Adicionalmente, esta metodología produce un aumento de 9 % en el uso de la capacidad instalada del sistema. El tercer artículo analiza la respuesta de los usuarios de VE frente a diversas tarifas de precio en la valorización de la energía o servicios que pueden entregar a la red. Los resultados de este trabajo muestran que una tarifa dinámica por tipo de día y mes, coincidente con el perfil de carga del alimentador, puede generar los incentivos adecuados para la incorporación masiva del vehículo eléctrico al mercado.