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Nº Tesis: 73
 
 
Modelo de corto plazo para el intercambio regional de electricidad
 
 
Autor:  Ing. Marlon Santiago Chamba León
 
 
Nacionalidad:  Ecuatoriano
 
 
Fecha de defensa oral:  16/5/2016
 
 
Jurados:  Rodrigo Palma-Behnke, Universidad de Chile, Chile Fernando Olsina, UNSJ
 
 
Beca:  DAAD Programa regional
 
 
Estadía en el exterior
 
 
Período: 
 
 
Lugar:  ,
 
 
Resumen:
 
 
En un contexto regional, la interconexión de los sistemas eléctricos a través de sistemas de transmisión transfronterizos, presenta una serie de ventajas, tanto técnicas como económicas, que la hacen, en general, deseable para los sistemas nacionales que se vinculan. Estas interconexiones permiten mayor seguridad y calidad del servicio de los sistemas participantes y conducen, al mismo tiempo, a un incremento del beneficio social regional. Igualmente, por el hecho de involucrar a sistemas distintos, permiten un importante incremento de la eficiencia de la producción debido a aspectos parcialmente complementarios como diversidad de regímenes hidrológicos de cuencas con aprovechamiento hidroeléctrico, complementación de curvas de demanda de distinta simultaneidad, disponibilidad de combustibles, diversidad de tecnologías de generación, diferentes niveles de reserva, entre otros. En este contexto, es posible que un país tenga excedentes de electricidad que pueden resultar convenientemente transmitidos a otro, resultando la interconexión un atractivo plausible para inversiones tanto en las regiones que cuentan con recursos primarios excedentes, estacionales o no, como en regiones que deben abastecerse con recurso primario de alto costo, tal como combustibles importados.
Estos beneficios pueden alcanzarse efectivamente en el contexto de definición de reglas claras para el funcionamiento óptimo del mercado eléctrico regional, considerando la armonización y compatibilización de regulaciones mínimas que respeten las particularidades de los sistemas eléctricos participantes. En este sentido, resulta importante considerar una gran variedad de factores. En el orden técnico deben acordarse reglas para la programación de la operación, al menos en el corto plazo, la coordinación de la operación en tiempo real y la seguridad de la operación. En el orden económico resulta necesario establecer reglas para la regulación de los mercados en el largo y corto plazo, los productos que compondrán este mercado de energía y capacidad, los peajes a aplicar a las transacciones internacionales por el uso de las redes de transmisión nacionales y las interconexiones internacionales y los mecanismos de cobertura de riesgo, entre otros. En este contexto resulta particularmente importante identificar los beneficios que genera el mercado regional y su distribución entre los distintos actores, toda vez que dicha distribución puede potencialmente constituir una barrera para la plena integración.
En la actualidad, los métodos implementados para intercambios internacionales de electricidad de oportunidad no siempre se sustentan en conceptos técnicos y económicos eficientes; muchos de ellos se basan en acuerdos comerciales o reglas más o menos simples que no necesariamente contemplan las consecuencias que puedan tener dichas reglas sobre el beneficio social de los sistemas participantes. Teniendo en cuenta que estos participantes son, en perspectiva, naciones autónomas, el problema planteado relativo a los modelos de intercambio resulta trascendente para evaluar la factibilidad y favorecer la perdurabilidad de la integración regional de los mercados multilaterales de electricidad.
Desde el punto de vista económico resulta importante considerar, en relación con las reglas de intercambio, los posibles cambios del beneficio social de cada uno de los sistemas que se interconectan, pues la eventual disminución de alguno de ellos constituiría una barrera para la integración regional. Además, los métodos de intercambio bilateral garantizan la programación de compra y venta de energía entre dos países. Sin embargo para la programación de intercambios de electricidad entre varios países los mecanismos son inciertos, pues existe interdependencia entre las transacciones, debido a que la programación de una transacción determinada en un nodo frontera influirá en las restantes. Por ejemplo, la efectividad de las ofertas realizadas en los nodos de intercambio está sujeta al congestionamiento de la red de transmisión y a la ubicación de las unidades despachadas tanto para suministro de energía como de reserva.
En este trabajo se muestra que, bajo ciertas circunstancias y a diferencia del resto de las mercancías, la vinculación de mercados eléctricos puede redundar en una disminución del beneficio social de alguno de los sistemas participantes aun cuando las transacciones resulten de un despacho de mínimo costo total. La identificación de esta pérdida de beneficio social permite enfocar los principales factores que, desde el punto de vista económico, pueden obstaculizar la integración regional.
Bajo esta perspectiva, la presente tesis propone un modelo de intercambio de electricidad multilateral de corto plazo que, evitando la pérdida de beneficio social de los mercados nacionales participantes, sea operado eficientemente como sistema integrado. En otras palabras, las transacciones entre países serán tales que el sistema regional en su conjunto resulte despachado económicamente, con la condición que el beneficio social de cada sistema participante resulte mayor o igual al que se obtendría sin la transacción.
Si bien una metodología concreta para un conjunto dado de países resultará de la negociación entre ellos, la cual seguramente se verá influenciada por diversos aspectos (políticos, asimetrías regulatorias, poder de mercado, entre otros), como resultado de esta investigación se ofrece un marco de referencia basado en la eficiencia económica del conjunto y realista en tanto aseguraría el incremento del beneficio social de cada participante y por lo tanto su incentivo a participar en la integración.
Esta tesis presenta una novedosa metodología que permite el despacho económico de energía y reserva de un mercado regional, tomando en consideración los aspectos más importantes que podrían conducir a la reducción de beneficio social de alguno de ellos, tales como el congestionamiento de la red de transmisión, y las incertidumbres vinculadas a la disponibilidad de generación y transmisión.
Las principales contribuciones de la tesis son: i) Formulación estocástica, desde el punto de vista técnico y económico, de los excedentes de los agentes de mercado (consumidores y productores) y del beneficio social de los sistemas participantes del mercado regional de energía y reserva; ii) Identificación, desde el punto de vista técnico y económico, de las causas de pérdida de beneficio social de alguno de los sistemas participantes del mercado regional; iii) Desarrollo de un modelo de optimización para intercambios internacionales de energía y reserva basado en la conveniencia económica del conjunto y de cada uno de los sistemas participantes; iv) Utilización de un nuevo modelo de optimización híbrido para la implementación del despacho regional de energía y reserva, el cual consiste en la combinación de dos métodos de optimización: Meta-heurístico y Lineal; y, v) Desarrollo de dos metodologías para la asignación de los costos de transmisión, considerando los excedentes de los agentes del mercado regional y los beneficios sociales de los sistemas participantes.
Estas contribuciones están enfocadas en la optimización conjunta como mejor solución para el mercado regional y asegurando una participación beneficiosa de todos los mercados nacionales participantes. El modelo propuesto supone un despacho centralizado de mínimo costo (o máximo beneficio social regional bajo hipótesis de inelasticidad de la demanda), a fin de ubicar el problema en el óptimo económico teórico, como punto de referencia para otras metodologías de organización de los mercados regionales, probablemente más realistas y descentralizadas.