Sistemas de Control Energético, experiencias en Mercados

Sistemas de Control Energético, experiencias en Mercados
Eléctricos Desregulados-Resumen
Leonel Plazaola
Universidad Nacional de Ingeniería
Telf./Fax: (+505) 2781460
Correo Electrónico: leonelp@tmx.com.ni
Fidel Sánchez
Universidad Nacional de Ingeniería
Correo Electrónico: fsanchez@ieee.org
1. Introducción
1.1.Antecedentes
Con la Interconexión Eléctrica Centroamericana se enfocaron tales actividades a la
conceptualización de los problemas comunes a los Sistemas de Control en Centroamérica,
necesidades tecnológicas, mejoras potenciales y a la definición de una estrategia de migración
tecnológica de tales Sistemas.
Con los retos de la desregulación (re-regulación) de la Industria Eléctrica de los países
Centroamericanos, este nuevo marco de desarrollo del Sector Eléctrico impone una redefinición
conceptual de los Sistemas Eléctricos de Potencia y su operación. Surge así la desregulación
(re-regulación) como un reto a ser enfrentado como prioridad número uno desde los Sistemas de
Control bajo estudio.
Esta presentación ha sido basada en diversas publicaciones internacionales [1],[2],[3] auspiciadas
por el Proyecto de Cooperación Sueca para la Investigación (UNI/Asdi-SAREC/FEC).
1.2. Estructura de la presentación
Esta presentación tiene como propósito brindar elementos generales que nos permitan tener una
visión del proceso de desregulación (re-regulación) de la Industria Eléctrica, una tendencia
internacional, y el nuevo papel demandado a los Sistemas de Control en este nuevo marco de
operación
Se presenta y hace énfasis de manera breve y general sobre las funciones de la Industria Eléctrica,
que incluyen el Sistema de Control. (Centro de Control Nacional, Centro Nacional de Despacho
Energético o Centro Nacional de Despacho de Carga).
Se trata de manera general los conceptos sobre las actuales tendencias de la Reforma de la
Industria Eléctrica, se incluye una referencia a los retos básicos que plantean tales reformas.
1
Se trata de manera muy breve las funciones básicas en un Sistema de Control de los Sistemas
Eléctricos de Potencia.
Se exponen algunas experiencias de Sistemas de Control, Centros de Control, de países que están
enfrentando el reto antes mencionado.
2. Funciones y naturaleza de la Industria Eléctrica
La IE tiene básicamente cinco funciones distintas, generación, transmisión, el sistema de control,
distribución y el abastecimiento eléctrico final. En una IE tradicional, especialmente en
Latinoamérica, algunas o todas estas funciones se integran en una empresa monopólica estatal.
La IE tradicional ha atado algunas funciones naturalmente monopolísticas con funciones que
pueden abrirse a la competencia empresarial.
En países con un déficit en la generación el tamaño de mercado es suficientemente grande para
varios competidores en esta área.
La transmisión y la distribución proveen las interconexiones físicas entre los agentes de la IE (i.e.
generadores, distribuidores, suplidores y consumidores). Estas redes se consideran monopolios
naturales, debido a la economías de escala en la operación de red. La manera para introducir
competencia en la transmisión y la distribución, sistemas monopólicos naturales, es por medio de
regulación clara en los arreglos legales, técnicos y económicos para los agentes de la IE. Especial
atención se presta a los derechos y responsabilidades para el uso de estas interconexiones, las
imposiciones y establecimiento de mecanismo de control de calidad de la energía eléctrica. Por
esta razón en este proceso de RIE, podemos hablar realmente de una re - regulación de los
sistemas con menos y más abiertas reglas que permiten la competencia, eficiencia y protección al
usuario.
El Sistema de Control (despacho/balance), provee la coordinación esencial entre las funciones
aquí descritas. Puesto que la electricidad no puede almacenarse económicamente, la generación
debe seguir las fluctuaciones en la carga o demanda instantáneamente. Esta tarea de balance es
hecha por la operación (despacho) de los diferentes tipos plantas generadores (grupo de
generadores) a fin de satisfacer la demanda cambiante en tiempo real. El objetivo principal es
minimizar los costos de generación - incluyendo pérdidas de transmisión – asegurando la
confiabilidad y disponibilidad de energía eléctrica en todo el Sistema Eléctrico de Potencia. Por
esto el control centralizado del sistema es requerido. Por esta característica y naturaleza, esta
función se considera cerrada a la competencia de otros agentes, no pueden existir varios Sistemas
de Control Central en manos de diferentes partes o agentes.
La función de abastecimiento final, es en muchos casos atada a la distribución. Pero puede existir
el abastecimiento eléctrico al consumidor final como una función distinta a la distribución de
energía eléctrica. En muchos de los sistemas tradicionales esta función es vista como la actividad
comercial de la distribución.
2
3. El concepto de las Reformas a la Industria Eléctrica
La Industria Eléctrica (IE) ha sido entendida y tratada normalmente como un monopolio natural
como un todo y en todas sus funciones. De hecho la IE ha tendido como atributos tradicionales
tales como:
 Condición Monopólica
 Regulación extensiva
 Alto grado de propiedad estatal
En las últimas décadas la IE ha experimentado una rápida Reforma de la Industria Eléctrica (RIE)
que ha cambiado el panorama tradicional de la IE en países desarrollados tanto como en países en
desarrollo.
El énfasis en las razones y las metas para las RIE son diversas, ligeramente o dramáticamente, en
cada caso. Algunos de los conceptos claves detrás de los procesos de RIE se relacionan
fácilmente como la oposición de los atributos monopólicos tradicionales de la IE.
Siendo la competitividad y eficacia en los servicios eléctricos, fuera del control y la
responsabilidad monopolística del estado, parece ser la meta genérica y común de la mayoría de
los procesos de RIE .
Estas metas del proceso de RIE inducen a comprender, diseñar, operar y planificar la IE en un
marco más ligado a la economía la competencia empresarial. De esta forma el Sistema Eléctrico
de Potencia es tratado como el Mercado Eléctrico, el Consumidor como el Cliente y todas las
actividades relacionadas a funciones en la IE como Agentes del (i.e: generadores, distribuidores,
suplidores, y consumidores). Asuntos económicos y empresariales toman una clara prioridad
sobre los asuntos meramente técnicos en la IE debido al actual procesos de RIE.
4. Experiencias de algunos Centros de Control
Podemos ver el proceso de la RIE como la elección de una marco empresarial para comercializar
eficientemente la energía eléctrica, por tanto una nueva organización y conceptos de operación
del Sistema Eléctrico de Potencia. Enfocando nuestro interés sobre los Sistemas de Control de
esta nueva organización más comercialmente orientada de la electricidad, la experiencia ha
mostrado que hay una tendencia clara o de requerir un Operador Independiente de Sistema (OIS)
que asume la responsabilidad, al menos, de la red de transmisión asegurando seguridad total y
acceso abierto.
Las nuevas actividades de los CC como OIS dependen de el marco empresarial (tipo de mercado)
escogido.
3
En Inglaterra y el país de Wales donde los distribuidores no pueden escoger a que generador
comprarle (Pool Market), la National Grid Company (NGC), quien maneja el CC, debe obtener
cada mañana los precios de licitación para una generación fija en el próximo día, incluyendo la
disponibilidad (variable en el día), precio de generación en vacío y tres precios incrementales.
Con esta información el CC se encarga de garantizar un sistema de potencia seguro al menor
costo posible.
En Victoria, Australia, con 7 generadores, 5 Distribuidores-Abastecedores y 1 compañía de
Transmisión, la Victoria Power Exchange (VPX), programa y despacha la generación y opera
toda la red de transmisión, la programación de la transmisión es casi igual que antes, el
propietario de la red de transmisión solicita las salidas de fucionamiento para ejecutar los
mantenimientos requeridos, como las salidas de opoeración afectan a varias compañías, se
vuelven más difíciles de coordinar.
En Noruega donde hay 70 generadores y 40 compañías de transmisión en manos de las
municipalidades y 200 distribuidores, la operación se basa en el modo de mercado de ocasión
(Spot Market) del próximo día, mercado futuro y mercado de potencia (balance
generación/demanda), STATNETT Power Exchange es el operador del sistema, aquí, tanto el
mercado de ocasión como el mercado futuro son verdaderos mercados (Direct Access Market),
involucarndo tanto a los consumidores como a los generadores. La programación del
mantenimiento de la red es también responsabilidad de STATNETT.
4
La tendencia y experiencias de estos Centros de Control pueden resumirse muy brevemente:
 El algoritmo de despacho de generación es esencialmente igual que el usado ante de la RIE,
usando ahora precios de oferta de generadores en vez de costos marginales.
 Las ofertas de precios de los generadores privados y la disponibilidad de energía eléctrica se
usan para programar el balance de generación disponible y la demanda, tomando criterios de
un margen para reserva
 El Sistema de Control consigue ciertos incentivos financieros por administrar la interrelación
confiable, sin discriminación y transparente a los agentes de la IE sobre que tiene algún
control.
 Es su responsabilidad la planificación central del mantenimiento y de paro de los elementos
físicos del Sistema Eléctrico de Potencia, independientemente de quien es el dueño. Por esto
tiene la responsabilidad de hacer un balance adecuado entre costos individuales y
confiabilidad general del sistema.
 Se tuvo que establecer una solución para colectar de manera confiable y confidencial los
datos de los precios de oferta de generación.
 Se debió establecer un canal de comunicación efectivo y eficiente para comunicar los
compromisos de generación y supervisión de contratos entre los agentes del Mercado
Eléctrico.
 Se debió adicionar funciones de gestión empresarial a las funciones del Sistema de Control.
5
 Se tiene bajo discusión normas y reglas que permitan la auditabilidad del papel imparcial y de
optimización económica de las decisiones del Sistema de Control.
 Se tiene que enfrentar a un cambio de cultura de control y decisión a una cultura de servicio
al cliente-consumidor. El papel del Sistema de Control es la de ayudar a los participantes de
la IE, el uso del sistema de transmisión de energía eléctrica al máximo y con como la menor
interferencia o participación posible, guardando las más razonable y estrictas normas de
seguridad y confiabilidad.
 Se ha procedido a establecer un Código de Relación entre los agentes del Mercado de la IE,
que establezca de manera clara las responsabilidades y derechos de todos ellos. La
experiencia muestra que esto es una tarea dinámica y sujeta a cambios según la experiencia
que se va ganando.
 Muchas de las funciones adicionadas en este nuevo marco de RIE, demandó nuevo software
para el manejo y proceso de información. Esto a su vez demandó la ampliación de la
capacidad de cómputo, comunicación y obtención de datos en los Centros de Control
 Una nueva relación entre las entidades de los Centros de Control ha redefinido la designación
de responsabilidades. Un mejor definición interna de los Centros de Control ha sido
necesaria, es notorio que esta definición está sujeta a constantes ajustes y mejoras.
5. Conclusiones.
En países con un déficit en la generación, el tamaño de mercado es suficientemente grande para
varios competidores, esta competencia en la IE se mira como la mejor manera para lograr
eficacia en la gestión, mantenimiento, crecimiento sustentable, mejores tarifas y mejor calidad en
los servicios al cliente. La manera de introducir competencia en la transmisión y Distribución,
se logra por medio de una regulación clara en los arreglos legales, técnicos y económicos para los
agentes de la I.E, se requiere además de un Operador Independiente del Sistema quien asuma la
responsabilidad “al menos” de la red de Transmisión, garantizando seguridad total y acceso
abierto. Se necesita entonces adicionar al Sistema de Control funciones de gestión empresarial,
las cuales están en dependencia del tipo de mercado escogido.
6. Bibliografia
[1] L. Plazaola, "Control Centers' Upgrade in Central America: A strategic planning process
approach", IEEE/KTH Stockholm Power Tech Conference 1995. Proceedings on Information
and Control Systems, pp 105-110.
6
[2] Plazaola L., "Characterization of the Power Control Centers in Central America. Study Case:
Nicaragua",Internal Report, 1992.
[3] L. Plazaola y E. Silva, " SIMULATION TRIAL OF A PROPOSED MODEL APPLIED TO
ENERGY CONTROL CENTER OPERATION AND MIGRATION STRATEGY”, Publicado
por la Sociedad de Sistemas de Simulacion por Computadora, México 98.
[4] S. Hunt and G. Shuttleworth, Unlocking the Grid, NERA, 1996
[5] M. Yajima, Deregulatory Reforms of the Electricity Supply Industry, 1997
[6] H. Rudnick, Pioneering Elecricity Reforms, IEEE SPECTRUM, August 96
[7] Cegrell T., "Power System Control Technology".
Prentice Hall International, 1986.
[8] IEEE Control Center Woking Group-Subcomittee 39.01. Report on Changing Role of System
Control According to Institutional Changes
Reseña de los autores:
Leonel Plazaola: Es profesor Titular de la Facultad de Electrotecnia y Computación en la
Universidad Nacional de Ingeniería. Su formación es de Ingeniero Electrónico en la UCA, con
sus primeros estudio de postgrado en Diseño de Sistemas Digitales y Microprocesadores en la
Universidad Tecnológica de Delft, Holanda. Actualmente se encuentra desarrollando un
programa de investigación conjunta con el Real Instituto Tecnológico de Estocolmo, Suecia que
le acreditará su título de PhD.
Fidel Sánchez: Ha completado sus estudios de Ingeniero Eléctrico en la Universidad Nacional
de Ingeniería y se encuentra desarrollando su trabajo de investigación final que le acreditará su
título de Ingeniero.
7