GENERACIÓN DISTRIBUIDAGENERACIÓN DISTRIBUIDA

Características de la generación distribuida en un mercado competitivo.

“UTILIZACION DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES NO CONVENCIONALES PARA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD”

ING. MARIO VIGNOLO

Generación distribuidaGeneración distribuidaCaracterísticasCaracterísticas

• Es la generación conectada directamente en Es la generación conectada directamente en las redes de distribuciónlas redes de distribución

• Potencias relativas pequeñas (Potencias relativas pequeñas ( 5 MW) 5 MW)

• Tecnologías: Tecnologías:

– Renovables (ej. eólica, solar, etc.) Renovables (ej. eólica, solar, etc.)

– No renovables (ej. gas, diesel, etc.)No renovables (ej. gas, diesel, etc.)

– CogeneraciónCogeneración

Generación distribuidaGeneración distribuida

SISTEMA INTERCONECTADO DE TRANSMISIÓN

GENERADORES CENTRALES

CONVENCIONALES

RED DE DISTRIBUCIÓN

DemandaDemanda Generador Distribuido

La generación La generación distribuida en el mundodistribuida en el mundo

Ventajas competitivas Ventajas competitivas

Generación central

Generación central

Generación central

Transmisión Transmisión Transmisión

Distribución en AT

Distribución en AT

Distribución en AT

Distribución MT Distribución MT Distribución MT

Distribución BT Distribución BT Distribución BT

REINO UNIDO ARGENTINA CHILE

30 mils / kWh(1)

100 mils / kWh (2)

100 mils / kWh (4)

95 mils / kWh (6)

30 mils / kWh(3)

30 mils / kWh(5)

Ventajas competitivas (II)Ventajas competitivas (II)

• Precios a nivel de generación convencional Precios a nivel de generación convencional central vs. precios para el consumidor final central vs. precios para el consumidor final ((p p 70 mils / kWh) 70 mils / kWh)

• La generación distribuida es competitiva con La generación distribuida es competitiva con costos medios en el rango de 40 - 50 costos medios en el rango de 40 - 50 mils/kWhmils/kWh

• El costo que imponen las redes de transporte El costo que imponen las redes de transporte de energía mide directamente el grado de de energía mide directamente el grado de competitividad de la generación distribuidacompetitividad de la generación distribuida

VentajasVentajas competitivas (III)competitivas (III)

• La generación distribuida reduce la La generación distribuida reduce la utilización de las redes de transporte utilización de las redes de transporte de energía y las pérdidas globales de energía y las pérdidas globales del sistema por kWh consumido del sistema por kWh consumido efectivamenteefectivamente

Reduce la necesidad de inversión Reduce la necesidad de inversión en activos fijos en las redes de en activos fijos en las redes de transporte de energíatransporte de energía

Valor adicional de la Valor adicional de la generación distribuidageneración distribuida

• Reduce las pérdidas en las redes de Reduce las pérdidas en las redes de distribución de energíadistribución de energía

• Incrementa la confiabilidad en el Incrementa la confiabilidad en el suministro de energía eléctricasuministro de energía eléctrica

• Puede utilizarse para la regulación de Puede utilizarse para la regulación de tensión en distribucióntensión en distribución

• Permite generar energía limpia Permite generar energía limpia utilizando fuentes renovables en un utilizando fuentes renovables en un muy amplio segmento de inversiónmuy amplio segmento de inversión

Pérdidas en la red de Pérdidas en la red de distribucióndistribución

EJEMPLO: Red radial simple de Distribución

Potencia base: 100 kW

r = 0.001 p.u.

TA

B

C

D1 / 200 kW

D2 / 200 kW

G / 400 kW

Fig. 4. Red de distribución radial.

Pérdidas en la red de Pérdidas en la red de distribución (I)distribución (I)

Caso 1: Generador entregando 400 kW

Perdidas = l = r.p2

l = 0.001(22 + 42) = 0.02 p.u. (2 kW)

TA

B

C

D1 / 200 kW

D2 / 200 kW

G / 400 kW

Fig. 5. Flujos de potencia con el generador entregando 400 kW.

400 kW200 kW0 kW

Pérdidas en la red de Pérdidas en la red de distribución (III)distribución (III)

Caso 2: Sin generador

Perdidas = l = r.p2

l = (2x0.001)(42) + (0.001)x22 = 0.02 p.u. (3.6 kW)

TA

B

C

D1 / 200 kW

D2 / 200 kW

Fig. 6. Flujos de potencia desconectando el generador G.

200 kW400 kW

Pérdidas en la red de Pérdidas en la red de distribución (IV)distribución (IV)

• Para el ejemplo particular visto la Para el ejemplo particular visto la presencia de presencia de GG produce una produce una reducción de pérdidas del 44 %reducción de pérdidas del 44 %

• Existe un valor de potencia inyectada Existe un valor de potencia inyectada para el cual las pérdidas son mínimas para el cual las pérdidas son mínimas (250 kW con pérdidas de 1 kW)(250 kW con pérdidas de 1 kW)

• También hay disminución en las También hay disminución en las pérdidas de la red de transmisiónpérdidas de la red de transmisión

Confiabilidad en el Confiabilidad en el suministrosuministro

Alimentador1

Alimentador2

Capacidad100 MW

Capacidad100 MW

Carga100 MW

Alimentador FOR (Indisponibilidad)1 0.022 0.02

Fig. 7. Ejemplo: Confiabilidad en el suministro de energía eléctrica (sin GD).

B

EJEMPLO: Confiabilidad en el suministro (sin GD)

Confiabilidad en el Confiabilidad en el suministrosuministro

Cap. no disp. Cap. disp. Prob. (MW) (MW) del estado 0 200 0.98x0.98 = 0.9604 100 100 2x0.98x0.02 = 0.0392 200 0 0.02x0.02 = 0.0004

Número esperado de días en el año en los cuales la carga puede experimentar problemas:

LOLP x 365 = 0.146 dias / año (3.50 horas /año)

LOLP = 0.0004 (Probabilidad de no satisfacer la carga)

Confiabilidad en el suministroConfiabilidad en el suministro

Alimentador1

Alimentador2

Capacidad100 MW

Capacidad100 MW

Carga100 MW

Elemento FOR (Indisponibilidad)Alimentador 1 0.02Alimentador 2 0.02GDR 0.5

Fig. 8. Ejemplo: Confiabilidad en el suministro de energía eléctrica (con GD).

B

GDR

100 MW

EJEMPLO: Confiabilidad en el suministro (con GD)

Confiabilidad en el suministroConfiabilidad en el suministro

LOLP = 0.0002 (Probabilidad de no satisfacer la carga)

Capacidad no disponible

(MW)

Capacidad disponible

(MW)

Probabilidad del estado

0 300 0.98x0.98x0.5 = 0.4802

100 200 2x0.98x0.02x0.5 +

0.98x0.98x0.5 = 0.4998

200 100 2x0.98x0.02x0.5 +

0.02x0.02x0.5 = 0.0198

300 0 0.02x0.02x0.5 = 0.0002

Número esperado de días en el año en los cuales la carga puede experimentar problemas:

LOLP x 365 = 0.073 dias / año (1.75 horas /año)

Confiabilidad en el suministroConfiabilidad en el suministroConclusionesConclusiones

• La presencia de GD en la red de La presencia de GD en la red de distribución puede proporcionar distribución puede proporcionar seguridad adicional en el seguridad adicional en el suministro de energía eléctricasuministro de energía eléctrica

Energía reactiva y Energía reactiva y regulación de tensiónregulación de tensión

TA B

Fig. 9. Red de distribución radial simple sin GD.

T1

T2

EJEMPLO: Red de distribución radial simple sin GD

Energía reactiva y Energía reactiva y regulación de tensión regulación de tensión (II)(II)

EJEMPLO: Red de distribución radial simple con GD

T

A B

Fig. 10. Red de distribución radial simple con GD.

T1

T2

G

GD

Energía reactiva y regulación Energía reactiva y regulación de tensión (III)de tensión (III)

EJEMPLO: Red de distribución radial simple con GD

E

XQRPV

Energía reactiva y Energía reactiva y regulación de tensión (IV)regulación de tensión (IV)

ControladorDMS

PV

CHP S A

P+/-Q P+/-Q

P , Q

P , Q P , Q

P , -Q

Fig. 12. DG integrada. Control dinámico de la red.

Externalidades ambientalesExternalidades ambientales

(*) Fuente: Pace University Centre for Environmental Legal Studies (1990)

EXTERNALITY COSTS FOR NATURAL GAS-FIRED UNITS

TYPE OF TECHNOLOGYEXTERNALITY USD/lb Existing

Steam PlantCombined

CycleBACT

(SCR,SWI)[A] [B] [C] [D]

[1] SO2 2.03 0 0 0[2] NOx 0.82 0.248 0.42 0.042[3] Particulates 1.19 0.003 0.003 0.0002[4] CO2 0.0068 110 110 110Totals:[5] USD/MMBTU Input 0.95 1.10 0.78[6] Heat Rate (BTU/KWh) 10400 9000 9000USD/kWh Generated 0.010 0.010 0.008

Externalidades ambientalesExternalidades ambientales

(*) Fuente: Pace University Centre for Environmental Legal Studies (1990)

EXTERNALITY COSTS FOR COAL-FIRED UNITS

TYPE OF TECHNOLOGYEXTERNALITY USD/lb Existing

Boiler(1.2 %sulphurcoal)

AFBC1

(1.1 %sulphurcoal)

IGCC2

(0.45 %sulphurcoal)

[A] [B] [C] [D][1] SO2 2.03 1.80 0.55 0.48[2] NOx 0.82 0.607 0.3 0.06[3] Particulates 1.19 0.15 0.01 0.01[4] CO2 0.0068 209 209 209Totals:[5] USD/MMBTU Input 5.76 2.80 2.46[6] Heat Rate (BTU/KWh)USD/kWh Generated 0.058 0.028 0.025

Externalidades Externalidades ambientalesambientales

(*) Fuente: Pace University Centre for Environmental Legal Studies (1990)

SUMMARY OF ENVIRONMENTAL COSTS FOR VARIOUS RENEWABLE ENERGY

TECHNOLOGIES

TECHNOLOGY TYPE USD Cents / kWh

Solar 0 to 0.4

Wind 0 to 0.1

Biomass 0 to 0.7

Concepción de las Concepción de las regulaciones sin GDregulaciones sin GD

• Generación localizada en el sistema Generación localizada en el sistema de transmisiónde transmisión

• Usuarios que solo consumenUsuarios que solo consumen

Gen - Tras - Dis - Consumidor

ANTECEDENTES: Reino Unido, Argentina y Chile

Concepción de las Concepción de las regulaciones con GDregulaciones con GD

• Generación localizada en el sistema Generación localizada en el sistema de transmisión y el de distribuciónde transmisión y el de distribución

• Usuarios que Usuarios que no no solo consumensolo consumenGen -Tras - Dis - Consumidor - Dis - Gen

AutoGen

Eficiencia en el mercado Eficiencia en el mercado eléctricoeléctrico

• El desarrollo de un mercado El desarrollo de un mercado eléctrico competitivo implica eléctrico competitivo implica obtener eficiencia económica obtener eficiencia económica mediante estructuras tarifarias mediante estructuras tarifarias (señales) que reconozcan (señales) que reconozcan precisamente costos y beneficios precisamente costos y beneficios realesreales

• Ventaja competitiva de la GD Ventaja competitiva de la GD respecto a la generación central respecto a la generación central convencionalconvencional: :

NO USO DE LA RED DE TRASMISIÓN

ConclusionesConclusiones

•La viabilidad de la GD depende fuertemente La viabilidad de la GD depende fuertemente del tratamiento regulatorio, en particular, de del tratamiento regulatorio, en particular, de la asignación de los costos de trasmisiónla asignación de los costos de trasmisión

•Por los montos de inversión requeridos, la Por los montos de inversión requeridos, la GD puede ser una fuente de competencia GD puede ser una fuente de competencia adicional en el mercado eléctrico nacionaladicional en el mercado eléctrico nacional

•La internalización de las externalidades La internalización de las externalidades ambientales de la GD renovable es una ambientales de la GD renovable es una decisión de política energética y ambientaldecisión de política energética y ambiental