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Boletín IIE, 2016octubre-diciembre
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El registro de instrucciones de despacho en el Mercado Eléctrico Mayorista de México
Javier Martínez Hernández y Neyda Denise Gutiérrez Zúñiga
Abstract
This paper presents how the “Registro de Instrucciones de Despacho (RID)” system was implemented in the “Mercado Eléctrico Mayorista (MEM)” from México to interact with “Mercado de un Día en Adelanto (MDA)”, “Mercado de Tiempo Real (MTR)”, and the daily operation of the National Electrical System, complying with the rules and definitions stablished in the Electrical Maket Bases.
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Antecedentes
El Mercado Eléctrico Mayorista (MEM) que a finales de enero de 2016 inició operaciones, producto de la reforma energética impulsada por el actual Gobierno Federal, trajo consigo el modelado y desarrollo de instrumentos para su operación, que dan cumplimiento a los principios, reglas, directrices y procedimientos especificados en las Bases del Mercado Eléctrico, publicadas en el Diario Oficial de la Federación en Septiembre de 2015.
El MEM se conforma por el Mercado de un Día en Adelanto (MDA) y el Mercado de Tiempo Real (MTR). El MDA tiene un enfoque de planeación de la operación del día siguiente, considerando las ofertas de compra y venta de los participantes en el mercado. En tanto que el MTR permite operaciones de mercado en el mismo día de operación del sistema eléctrico. Ambos generan como resultado, entre otros productos, la asignación de despachos de energía (MWh) y reserva (servicios conexos).
Estos despachos, según las reglas especificadas en las bases del mercado, deben ser cumplidos por los participantes del mismo. El instrumento por medio del cual el mercado notifica a las centrales generadoras sus despachos es el Registro de Instrucciones de Despacho (RID), con el cual, además, el CENACE controla la generación en tiempo real según el comportamiento
y demanda de los sistemas eléctricos, afinando los despachos del mercado con instrucciones de despacho manuales. Por esto, el RID es considerado una herramienta de operación del MTR.
Fue desarrollado por la Gerencia de Análisis de Redes (GAR) del Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias (INEEL) para cada uno de los sistemas aislados en los que se encuentra dividido el Sistema Eléctrico Nacional: uno para el Sistema Interconectado Nacional (SIN), otro para el Sistema Interconectado Baja California (BCA) y uno más para el Sistema Interconectado Baja California Sur (BCS).
Introducción
El RID tiene como función principal apoyar la operación de los sistemas eléctricos en lo siguiente:
• Comunicar instrucciones de despacho a las centrales de generación para la operación específica de sus unidades generadoras.
• El registro de elementos básicos de información para el adecuado cálculo de las liquidaciones en el mercado.
Figura 1. Sistema RID.
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Las instrucciones de despacho que comunica el RID son las generadas propiamente por el mercado (MDA y/o MTR), las cuales serán llamadas en el presente como “sistemáticas”, o por el operador del CENACE que serán llamadas “manuales”.
Cada instrucción de despacho es enviada a la central eléctrica correspondiente para su programación y atención al momento de su emisión, quedando todo debidamente resguardado para que al momento del cálculo de las “liquidaciones” se evalúe el cumplimiento de las instrucciones de despacho contra la operación real y se emita la factura correspondiente a cada participante del mercado.
Su iteración en el Mercado Eléctrico Mayorista
El RID se ubica hacia el final de la cadena de procesos y funciones que se llevan a cabo en el mercado para la planeación y operación de cada sistema eléctrico en tiempo real. La interacción entre estos dos ambientes, el mercado y la operación, se lleva a cabo por medio de instrucciones de despacho que determinan las acciones que los operadores de las centrales generadoras deben aplicar a sus unidades de
generación para satisfacer la demanda de energía eléctrica, siguiendo las directrices económicas del mercado.
En la figura 2 se observa la secuencia lógica de las instrucciones de despacho, partiendo de los procesos que se llevan a cabo el día anterior, hasta la operación en tiempo real.
Así, se observa que las instrucciones de despacho están sujetas a un proceso de refinación (hechas por el MTR o el operador del CENACE), que en la escala de tiempo van desde las horas hasta los segundos. A continuación, una descripción general de cada proceso del mercado y su iteración con el RID.
Mercado de un Día en Adelanto (MDA)
• Son cálculos propios del mercado para cumplir con el balance financiero de las oferta de compra venta de los productos del mercado. Con base en este cálculo se establecen los puntos base de operación horario de las unidades generadoras, para la operación del sistema eléctrico nacional en el día siguiente.
• Una segunda función en el MDA es la Asignación de Unidades con Generación de Central Eléctrica para Confiabilidad (AUGC), que tiene como propósito asegurar una adecuada disponibilidad de energía y reservas para apoyar la operación del sistema eléctrico en el día siguiente. Figura 2. Aplicaciones que generan instrucciones de despacho.
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Como resultado de estas funciones se tiene el “predespacho” operativo del día siguiente, que es el programa de generación horaria por unidad de generación, que los operadores de las centrales ven a través del RID , para la preparación de la operación del día siguiente para su planeación.
Mercado de Tiempo Real (MTR)
Opera para los siguientes 15 y 5 minutos durante el día de operación, determinando puntos base de generación para satisfacer el pronóstico de la demanda en el próximo período. Se conforma de tres instrumentos: AUTR, DERS-MI y DERS-I.
• AUTR (Asignación de Unidades de Central Eléctrica en Tiempo Real). Modelo de optimización que decide para un periodo de dos horas, cambios con detalle de 15 minutos al programa existente de arranques, paros y cambios de configuración resultante del AUGC (ejecutado el día previo).
• DERS-MI (Despacho Económico con Restricciones de Seguridad en varios intervalos). Modelo de optimización que decide para los siguientes cuatro intervalos de despacho de 15 minutos, los niveles de generación y la asignación de los servicios conexos.
• DERS-I (Despacho Económico con Restricciones de Seguridad en un intervalo de 5 minutos).
Modelo de optimización que decide para el próximo intervalo de 5 minutos, las potencias de generación de las Unidades de Central Eléctrica que operan bajo el Control Automático de Generación (AGC por sus siglas en inglés).
Como resultado de estas aplicaciones se tiene el despacho de tiempo real que los operadores de las centrales deben cumplir para los siguientes 15 minutos, enviándose a las centrales a través del RID inmediatamente después de su emisión. Las asignaciones determinadas por el DERS-I no se registran en el RID ya que éstas se envían directamente al Control Automático de Generación.
Arquitectura computacional
El RID está distribuido en dos ambientes: uno para el operador del CENACE y otro para el operador de la central.
El primero es una aplicación de escritorio instalado en las computadoras de la sala de operación del CENACE, conectadas a la red computacional de operación.
El segundo es una aplicación web accedida por cada operador de central desde cualquier computadora conectada a la misma red computacional de operación.
Cuenta con una base de datos relacional centralizada, ubicada físicamente en los servidores de base de datos del CENACE, la cual es accedida desde cada aplicación antes mencionada (figura 3).
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Caracterización de las instrucciones de despacho
Se caracterizan principalmente por su origen, tipo y estado.
Los orígenes se han clasificado según su fuente:
• MDA• AUGC• AUTR• DERS-MI• MANUAL
Los tipos de instrucciones que se interpretan de las aplicaciones del mercado o las que el operador del CENACE puede emitir son las siguientes:
• Arranque / Paro• Cambio de nivel de generación• Operación como generador / condensador síncrono• Nueva configuración de unidades en paquete
Independientemente de su origen en el momento que son registradas en el RID son enviadas al operador de la central correspondiente, quien desde su RID (que estrictamente siempre debe estar conectado) recibe una notificación con
alerta (sonido audible), informando el cambio solicitado. El operador de la central tiene la facultad de programar (aceptar) o rechazar las instrucciones. Cada acción que se realiza con la instrucción, desde su registro hasta su recepción y trato que el operador de la central le aplica se registra en el RID, formando un registro histórico de su evolución según el estado por el que pasa.
En la figura 4 se muestra la evolución y momento en que se asigna cada estado.
Cada instrucción de despacho cuenta con atributos que determinan el tiempo en que se emite, tiempo en que se debe cumplir, y esto se hace según el tiempo en que debe iniciar el cambio, y el tiempo en que debe alcanzar el punto solicitado, el cual se calcula según los tiempos de rampa (de “subida” o “bajada”) de cada unidad.
Figura 3. Arquitectura computacional del RID.
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Perfil de generación
Las instrucciones de despacho emitidas por las diferentes aplicaciones del mercado y por los operadores determinan un perfil de generación para cada unidad. Este perfil se compone de varios segmentos de duración variable que complementan las 24 horas del día.
El perfil se modifica en la medida que se generan nuevas instrucciones de despacho, las cuales van remplazando a las emitidas previamente, como es el caso de las instrucciones horarias del AUGC o del AUTR, que pueden ser remplazadas por cuatro instrucciones de quince minutos del DERS-MI, o por alguna instrucción manual del operador, como se muestra en la figura 5.
El proceso de concatenación tiene como propósito ubicar una nueva instrucción de despacho en el tiempo correcto, dentro del perfil de 24 horas de cada unidad de generación y validar la rampa de cambio involucrada.
En primera instancia, el perfil se construye con las 24 instrucciones horarias que emite el AUGC en el Mercado del Día en Adelanto (MDA), esto quedará representado por 24 segmentos con duración de una hora cada uno de ellos.
En el día de ejecución se generan nuevas instrucciones, ya sean sistemáticas por el AUTR o el DERS-MI, o bien manuales, por
los operadores del mercado o de la central generadora, las cuales se irán concatenando en el perfil de 24 horas inicial.
Para el proceso de concatenación se considera que cada segmento (instrucción de despacho) tendrá una representación genérica por medio de un par de coordenadas, las cuales delimitan el tiempo de inicio y fin de un cambio.
Las instrucciones de despacho emitidas por el AUGC, AUTR o el DERS-MI, determinan puntos base promedio para los intervalos que despachan, horarios y quince-minutales respectivamente, por lo que su representación será por segmentos horizontales.
Figura 4. Evolución de las instrucciones de despacho.
Figura 5. Perfil de generación de una unidad generadora en el RID.
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En cuanto a las instrucciones manuales están formadas por dos segmentos. El primero representa la rampa necesaria para el cambio de acuerdo con el tiempo de inicio del cambio y el tiempo para alcanzar el cambio establecido por el operador. RID validará que esta rampa se cumpla dentro de lo declarado por el generador para el cambio solicitado, ya sea para incrementar o decrementar potencia, parar o arrancar.
El segundo segmento es uno horizontal que se mantendrá hasta el final del día, en tanto llega una nueva instrucción de despacho o el operador decide regresarla al despacho económico.
Conclusiones
Desde su puesta en producción al arranque del MEM, el RID cumple con las reglas especificadas en la Bases del
Mercado Eléctrico, referidas a lo siguiente:
(a) Registrar en forma estandarizada las instrucciones de despacho de generación y asignación de reservas emitidas por los modelos matemáticos de asignación de unidades y despacho de generación del MDA y MTR y las instrucciones de despacho que emite manualmente el operador del sistema.
(b) Comunicar las instrucciones de despacho de generación y asignación de reservas a los representantes de las centrales eléctricas por medio de una interfaz gráfica.
(c) Registrar las notificaciones de cambios en los límites de despacho o disponibilidad de las unidades de central eléctrica que realicen sus representantes.
Es una herramienta que enlaza la planeación con la operación de tiempo de tiempo real, y ha llegado a cambiar paradigmas en la operación, que se adquirieron con el anterior Mercado Interno de Energía, y ahora es considerada la herramienta oficial para resguardar cualquier cambio en la operación de cada sistema eléctrico para su respectiva evaluación y emisión de las facturas.
Figura 6. Representación de los puntos base emitidos por el mercado.
Figura 7. Representación de los puntos base emitidos desde una instrucción manual.
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Currículum vítae
Javier Martínez Hernández [[email protected]]
Maestro en Ciencias Computacionales por el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM). Ingeniero Mecánico Electricista, por la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Ha laborado durante 37 años en el Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias (INEEL). Ha dirigido diversos proyectos, principalmente para el Centro Nacional de Control de Energía (CENACE), DCO-PEMEX y la Subdirección de Programación de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), en temas de Planeación de la Operación del Sistema Eléctrico Nacional, Administración de la Energía y recientemente coordina el proyecto de implantación del Mercado Eléctrico Mayorista. Responsable de la participación del INEEL en el Premio Nacional de Tecnología, reconocimiento recibido en la XII edición del año 2010. Fue Gerente de Planeación, Gestión Estratégica y Tecnológica del Instituto y actualmente es el Encargado del Despacho de la Gerencia de Análisis de Redes.
Neyda Denise Gutiérrez Zúñiga [[email protected]]
Licenciada en Sistemas Computacionales, por la Universidad de Occidente, campus Guasave, Sinaloa. Ingresó al Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias (INEEL) en 2002, donde ha participado en el desarrollo de aplicaciones de apoyo para el Centro Nacional de Control de Energía (CENACE), tanto en el ámbito contable como estadístico. Recientemente fue asignada en la dirección de proyectos para las transacciones internacionales de energía y ha colaborado en la dirección de actividades, especificación, diseño y desarrollo del Sistema de Información de Mercado (SIM) y Registro de Instrucciones de Despacho (RID), ambos instrumentos del nuevo Mercado Eléctrico Mayorista de México.
Referencias
Bases del Mercado Eléctrico (2015, 8 de septiembre). Diario Oficial de la Federación [en línea]. México: Secretaría de Gobernación. Recuperado el 14 de junio de 2016, de http://www.dof.gob.mx/nota_detalle hp?codigo=5407715&fecha=08/09/2015.
Manual Mercado de Energía de Corto Plazo (2016, 09 de junio). Diario Oficial de la Federación [en línea]. México: Secretaría de Gobernación. Recuperado el 14 de junio de 2016, de http://www.dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5441705&fecha=17/06/2016.
