Presentación del Modelo LEAP - aquasec.org · académicas y gubernamentales localizadas en ... usuario pasar rápidamente del planteo de políticas energéticas y ambientales,

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La Serena, Chile

28 de Junio de 2013

Ing. MSc. Nicolás Di Sbroiavacca

El Modelo LEAP, principales características y su aplicación en el diseño de Políticas Energética y Ambientales

I. Introducción

II. Descripción general del modelo

III. Datos requeridos para su aplicación

IV. Resultados a obtener del modelo

V. Aplicaciones recientes

VI. Conclusiones

VII. Descripción detallada del Modelo LEAP

VIII. Diseño del Modelo

PresentaciPresentacióón del Modelo LEAPn del Modelo LEAP

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Tipos de Modelos de PolTipos de Modelos de Políítica tica EnergEnergééticatica

Modelos de Optimización– Típicamente usados para identificar configuraciones de los sistemas

energéticos al mínimo costo, sujeto a varias restricciones (ej.: un límite en las emisiones de CO2)

– Selecciona entre distintas tecnologías basado en sus costos relativos.

Modelos de SimulaciónModelos de Comportamiento y Equilibrio

Simula la conducta de los consumidores y productores bajo determinadas señales (ej.: precios, ingresos, políticas). Típicamente utilizan iteraciones sucesivas para encontrar un equilibrio de mercado entre Demanda-Oferta.

Modelos de Simulación de Coeficientes TécnicosEn lugar de simular decisiones que supondría representar la racionalidad de los consumidores y productores, usa explícitamente cálculos de salidas de dichas decisiones y examina las implicancias de un escenario. La principal función de estas herramientas es manejar datos y resultados. Apropiado para la utilización de la técnica de escenarios.

Modelos Híbridos combinan elementos de los dos enfoques

LEAP (Long-range Energy Alternatives Planning System) su principal objetivo consiste en brindar un soporte integrado y confiable, para el desarrollo de estudios de planeamiento energético integral y de mitigación de GEI. Con este modelo se puede representar la matriz energética.

Es un modelo de simulación, del tipo “bottom-up” y consiste esencialmente en un modelo energético-ambientalbasado en escenarios, del tipo “demand-driven”.

Frente a un determinado escenario de demanda final de energía, LEAP asigna los flujos energéticos entre las distintas tecnologías de abastecimiento energético, detecta las necesidades de ampliación de los procesos de producción de energía, calcula el uso de los recursos, impactos ambientales y los costos asociados.

I. IntroducciI. Introduccióónn

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Desarrollado por el Stockholm Environment Institute – (SEI-US).

Su primer versión data de 1980. A fines de los ´90 el modelo fue actualizado, (migra de DOS a Windows). Incorporación de una serie de herramientas de planificación energética. Actualizado por el SEI-US, y una serie de instituciones académicas internacionales, entre ellas Fundación Bariloche.

El modelo posee más de 18.219 usuarios en todo el mundo, distribuidos en 192 países.

Ha sido seleccionado por 85 países No Anexo I para llevar a cabo estudios de Mitigación GEI.

En 2003 se crea la iniciativa COMMEND, (Comunidad Mundial de Expertos Energéticos), coordinada por el SEI-US. Ofrece acceder a las novedades del modelo, oportunidad de capacitación y compartir experiencias de aplicaciones así como sugerencias de mejoras vía web.

Fundación Bariloche, es el punto focal para la difusión y capacitación en el uso del LEAP para América Latina y el Caribe. Desarrolló 11 Talleres regionales en Bariloche, 3 Talleres internacionales en Egipto y Tailandia y más de 20 talleres “in country” sobre la aplicación del LEAP en estudios de Prospectiva Energética y Mitigación al cambio climático en ALyC.

I. IntroducciI. Introduccióónn

LEAP Mapa de Usuarios

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Algunos estudios realizados con LEAP

Asean Energy Outlook (2012)

China’s Economics Climate Change (2009)

Estudio sobre la disminución de emisiones de Carbono en México (2009)

APEC Energy Demand and Supply Outlook (2009)

Copenhagen Climate Change (2009)

Prospectiva Energética de America Latina y el Caribe (2005)

Estado y Difusión del LEAP

Disponible y sin cargo para instituciones académicas y gubernamentales localizadas en países en vías de desarrollo.

Descargar de www.energycommunity.org

Soporte Técnico [email protected]

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II. DescripciII. Descripcióón del Modelon del Modelo

LEAP se enmarca dentro del conjunto de Modelos denominados de Simulación con Coeficientes Técnicos. En lugar de simular decisiones que supondría representar la racionalidad de los consumidores y productores o buscar una solución óptima, usa explícitamente cálculos de salidas de dichas decisiones y examina las implicancias de un escenario.

La lógica global del LEAP es clara, lo que hace que el modelo sea transparente.

Esto le posibilita al usuario representar fácilmente el sistema energético a analizar, y de ese modo visualizar claramente su funcionamiento. Permite identificar las implicancias de los escenarios del tipo “Qué pasaría si” (“What if”), así como los impactos derivados de cambios estructurales.

Cambios en el contexto internacional(condiciones de borde)

Cambios en el contexto nacional(condiciones de borde)

Situación actual Situación deseada

P1 P2 … Pn

Estrategia

¿De qué se parte?

¿Cómo actuar?

¿A qué se aspira?

Acciones (instrumentos, programas…)

Recursos

FormulaciFormulacióón de la Poln de la Políítica: tica: Enfoque MetodolEnfoque Metodolóógicogico

ActoresActores

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Formulaciónde la PolíticaEnergética:

Proceso parasu elaboración

Escenarios y Prospectiva

T0

TH

Escenarios

Escenarios

Escenarios

Estado del sistema en T0

Estado del sistema en TH

Trayectoria real delSistema

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?

?

Hacia dónde esta yendo la sociedad?

forecast

backcast

Dónde queremos que vaya? Cómo llegaremos allí?

Forecasting & Backcasting


Los escenarios en LEAP están basados en la representación detallada de la forma en que la energía es consumida, convertida y producidaen una región, bajo el control de un rango de supuestos alternativos sobre población, desarrollo económico, tecnologías disponiblesy precios (variables explicativas del escenario).

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Los escenarios No pretenden acertar (prever, predecir) los estados futuros del sistema escenificado.Se trata tan solo de un conjunto de hipótesis, internamente coherentes, sobre la estructura y funcionamiento de los sistemas que se pretenden escenificar, referidos a posibles estados futuros de los mismos.En general los escenarios presentan un grado significativo de contraste (variedad cualitativa) como elemento de esencial importancia para la prospectiva.Tipos de escenarios:

– Escenario de referencia (continuidad con el pasado)– Escenarios Alternativos (progresiva ruptura de las tendencias

del pasado; escenarios de Política)


LEAP, aunque puede ser usado para identificar escenarios de mínimo costo (si se lo usa en conjunto con otros modelos o la herramienta de optimización del LEAP), no generaautomáticamente escenarios de equilibrio de mercado.

Las ventajas más importantes de LEAP son su flexibilidad y facilidad de uso, permitiéndole al usuario pasar rápidamente del planteo de políticas energéticas y ambientales, al análisis de sus efectos, sin tener que utilizar modelizaciones complejas, permitiendo analizar los impactos de cambios estructurales.

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¿¿QuQuéé se puede hacer con LEAP?se puede hacer con LEAP?

AnAnáálisis de pollisis de polííticas energticas energééticasticasAnAnáálisis de pollisis de polííticas ambientalesticas ambientalesPlaneamiento energPlaneamiento energéético integradotico integradoEstudios de MitigaciEstudios de Mitigacióón GEIn GEI

RepresentaciRepresentacióón del Sistema Energn del Sistema Energéético Totaltico Total

DemandaDemanda: evaluaci: evaluacióón detallada de la composicin detallada de la composicióón de la demanda por sector, n de la demanda por sector, subsector, usos finales y equipamientos. Crecimiento de la demansubsector, usos finales y equipamientos. Crecimiento de la demanda da determinado por las relaciones de competencia entre combustiblesdeterminado por las relaciones de competencia entre combustibles, , intensidades energintensidades energééticas equipamientos de transformaciticas equipamientos de transformacióón y cambios n y cambios estructurales definidas por el usuario.estructurales definidas por el usuario.

TransformaciTransformacióónn: evaluaci: evaluacióón detallada de la configuracin detallada de la configuracióón del sistema de n del sistema de oferta actual y futura. Definicioferta actual y futura. Definicióón de detalle de las estructuras de n de detalle de las estructuras de transformacitransformacióón definidas por el usuario. Disponibilidad de algoritmos n definidas por el usuario. Disponibilidad de algoritmos flexibles que permitan definir mflexibles que permitan definir múúltiples entradas y salidas tales como en los ltiples entradas y salidas tales como en los casos de cogeneracicasos de cogeneracióón de calor y electricidad. n de calor y electricidad.

RecursosRecursos: representaci: representacióón simple de recursos renovables y no renovables.n simple de recursos renovables y no renovables.

Medio AmbienteMedio Ambiente: representaci: representacióón de las emisiones GEI del sector energn de las emisiones GEI del sector energéético y tico y resto de sectores del INVGEIresto de sectores del INVGEI

Balance oferta/demandaBalance oferta/demanda: presentaci: presentacióón completa del balance energn completa del balance energéético tico proyectado. proyectado.

CostosCostos: an: anáálisis de los costos para la sociedad de un escenario en particullisis de los costos para la sociedad de un escenario en particularar


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Datos DemográficosDatos Demográficos Datos Macro - económicosDatos Macro - económicos

Análisis de DemandaAnálisis de Demanda

Análisis de emisión del sector no energético

Análisis de emisión del sector no energético

Análisis de RecursosAnálisis de Recursos

Variación de StockVariación de Stock

Análisis de TransformaciónAnálisis de Transformación

Diferencias estadísticasDiferencias estadísticas

Externalidades AmbientalesExternalidades Ambientales

AnálisisIntegradoCosto –

Beneficio

AnálisisIntegradoCosto –

Beneficio

Cargas Ambientales

(emisión de

contaminantes)

Cargas Ambientales

(emisión de

contaminantes)

Escenarios EnergéticosEscenarios Energéticos

LEAP - Flujo de Cálculos

El Arbol

Es la principal estructura de datos para organizar la información y el modelo y para visualizar resultados.

Los Iconos indican el tipo de datos (ej.: categorías, usos, tecnologías, combustibles y efectos).

El usuario puede editar la estructura de datos y armarla en función de la información disponible.


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Vista Principal del Modelo


Información Requerida:

Histórica:

Balance energético del año base (Neta/Útil)Parámetros tecnológicosIntensidades energéticas para procesos de uso final y transformación energéticaInformación sobre usos de la biomasaCostos por tecnología (Opcional)Costos de los distintos productos energéticos (Opcional)Coeficientes ambientales nacionales (Opcional)

III. III. Datos requeridos para su aplicaciDatos requeridos para su aplicacióónn

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Información Requerida:

Prospectiva:Prospectiva:

• Información de escenarios socio-económicos y energéticos cubriendo los aspectos planteados en la información histórica (año base)

• Información sobre los cambios estructurales que se pretende simular hacia el futuro, tales como, procesos de sustitución entre energéticos, inclusión de nuevas tecnologías de oferta; elementos que deben estar incluidos en los escenarios

III. III. Datos requeridos para su aplicaciDatos requeridos para su aplicacióónn

Prospectiva de la Demanda Energética

Prospectiva de la Oferta Energética

Impacto sobre los Recursos

Impacto Ambiental

Proyección de los Balances Energéticos

Evaluación del impacto de medidas de Mitigación en el Sector Energético

El horizonte de modelización: : mediano a largo plazo con paso anual

IV. IV. Resultados a obtener del ModeloResultados a obtener del Modelo

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1. Estudio Integral energético de Perú. OTERG-Ministerio de Energía. 2001

2. Prospectiva de la Demanda energética en República Dominicana. Consejo Nacional de Energía. 2003

3. Prospectiva energética del CONO SUR. OLADE. 2005

4. Segunda Comunicación Nacional para UNFCCC. Componente B. Mitigación a través del desarrollo de la utilización de Energías Renovables. Secretaría de Medio Ambiente de la República Argentina. 2006

5. Prospectiva de la Demanda y Oferta energética de la República Argentina. Secretaría de Energía de la Nación. 2007

6. Estudio de la Línea de Base del mercado energético y su alternativa, el costo incremental del Proyecto, y la reducción esperada de las emisiones. Secretaría de Energía de la República Argentina. 2007.

7. Argentina: Diagnóstico, Prospectivas y lineamientos para definir Estrategias posibles ante el Cambio Climático. Comercializadora de Energía del MERCOSUR. 2008

8. El Salvador: Estudio de Mitigación del Sector Energía, ante el Cambio Climático. Componente de la 2CN. 2009.

9. CEPAL: Fortalecimiento de Capacidades para el Diseño de Políticas Energéticas. Estudios de caso: Paraguay, Chile, Colombia, Bolivia y Uruguay. 2011.

10. OLADE. Estudio de Vulnerabilidad al Cambio Climático del Istmo Centroamericano. 2013 en curso.

V. V. Recientes aplicaciones realizadas por FBRecientes aplicaciones realizadas por FB

VI. ConclusionesVI. Conclusiones

LEAP responde a un enfoque de modelización flexible, las relaciones básicas están todas representadas en términos físicos cuantitativos no sofisticados.

En función de la información de base disponible, el modelo permite simular y analizar los impactos de una política energética con mayor o menor grado de detalle.

Permite interactuar con otros modelos, introduciendo en LEAP sus resultados. Por ejemplo, se puede incorporar en LEAP los resultados de un análisis de expansión del sector eléctrico basado en modelos de optimización o se pueden utilizar sus propias herramientas para optimizar.

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VI. ConclusionesVI. Conclusiones

LEAP permite analizar los flujos de energía dentro de una región o entre la región y el resto del mundo. Se puede aplicar a nivel local, regional, nacional o mundial.

Con LEAP se puede analizar en detalle la demanda por uso final de energía por tipo de usuario, fuente y tecnología, así como todo el sistema energético(demanda-transformación-recursos).

Recomendado para analizar el impacto de cambios estructurales bajo la técnica de escenarios y para la elaboración y diseño de políticas energéticas.

VII. DescripciVII. Descripcióón detallada del Modelon detallada del Modelo

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Capacidades del ModeloCapacidades del ModeloDemanda de Energía:

– Se analiza desde un punto de vista jerárquico (nivel de actividad x intensidad energética).

– Elección de metodologías (energía neta, energía útil).– Modelo óptimo para analizar la rotación de stock.

Transformación:– Simulación de cualquier sector de transformación (generación eléctrica, transmisión y

distribución, refinerías de petróleo, producción de carbón vegetal, extracción de carbón mineral, extracción de petróleo, producción de etanol, etc.)

– Despacho del sistema eléctrico en base curvas de carga (opcional).– Modelización tanto exógena como endógena de la capacidad de expansión.

Recursos Energéticos:– identificación de los requerimientos, producción, abastecimiento, importación y

exportación.Costos:

– Costos de todo el sistema: capital, O&M, combustibles, costos de energía ahorrada, externalidades medio-ambientales.

Medio-Ambiente:– Todas las emisiones e impactos directos del sistema energético.– Emisiones No-energéticas y sumideros.

Balances Energéticos:– Elaboración y proyección de balances

View bar usado para cambiar las vistas (se puede ocultar)

Menu Principal

Barra de Herramientas principal, brinda acceso a datos comunes (combustibles, referencias, efectos) y funciones comunes (salvar, area nueva, etc.)

Arbol usado para organizar los datos de la estructura del LEAP

Barra de estado, muestra el area en la cual se esta trabajando (Freedonia S)

Vista Principal del Modelo

Resultados Intermedios como Gráficos o Tablas

Expresiones del Modelo

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Barra de Vista GeneralVista de Análisis: Es la principal vista del LEAP: es donde se crean las estructuras de los datos, el modelo y los escenarios.

Vista de Resultados: es donde se pueden examinar los resultados de los escenarios en forma de gráficos y/o tablas.

Vista de Diagrama: Automáticamente genera el “Reference Energy System”mostrando el flujo de energía del area en estudio.

Balances Energéticos: muestra el balance energético del sistema energético en análisis para un año en particular.

Vistas Resúmenes: muestra las comparaciones del análisis costo-beneficio de los escenarios y otros reportes diseñados por el usuario.

Vistas Generales: donde se agrupan múltiples gráficos con fines de crear una presentación, según el criterio del usuario.

TED: Technology and Environmental Database – características tecnológicas, costos e impactos ambientales de aprox. 1,000 tecnologías energéticas.

Notas: donde el usuario documenta sus datos y los modelos utilizados

Modelización a Dos niveles1. Los cálculos físicos básicos son manejados internamente

por el modelo (demanda de energía, oferta energética, renovación del stock, despacho eléctrico y capacidad de expansión, necesidades de recursos, costos, emisiones, etc.).

2. Modelos adicionales pueden ser incorporados por el usuario (ej.: el usuario puede especificar la penetración de una fuente en función de su precio, el nivel de ingreso y la política energética).– El usuario puede especificar expresiones matemáticas como las

utilizadas en hojas de cálculo y de este modo definir los datos y los modelos, describiendo como las variables pueden cambiar a lo largo del tiempo en los escenarios.

– Las expresiones pueden variar desde un simple número a complejas fórmulas matemáticas. Para ello se hace uso de: 1. funciones matemáticas, 2. valores de otras variables, 3. funciones para especificar como una variable que puede cambiar en el

tiempo, o4. links con hojas de cálculo externas.

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Análisis de Demanda en LEAPAnaliza consumos energéticos, así como los costos y las emisiones asociadas en una región.

La Demanda esta organizada dentro de una estructura arborescente jerárquica.

Típicamente organizado por sector, subsector, uso-final y artefacto.

Permite aplicar diferentes metodologías:– Análisis de Usos-Finales: Energía = Nivel de Actividad x Intensidad Energética

– Prospectiva Econométrica– Modelización con rotación del stock (Stock-turnover)

Un Simple Análisis de Demanda Energética en LEAP

Identificar las variables socio-económicas que “controlan” el consumo energético.

• Organizar la estructura del consumo energético en forma de “árbol” jerárquico.

Ejemplo: Sectores, Subsectores, Usos finales, Combustibles/Tecnología

Por lo general, se debe especificar el nivel de actividad total o global en lo más alto del “árbol”.

Ejemplo: número total de hogares, valor agregado industrial, etc.

Desagregar el total de la actividad hacia los niveles más bajos del “árbol” (ej.: 30% de los hogares son urbanos, y de éstos el 45% posee heladera).En el nivel más bajo del “árbol” especificar el combustible consumido por cada artefacto y asignar allí una intensidad energética anual (ej.:750 Kwh/hogar-año para heladeras eléctricas en el uso refrigeración).

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Metodología para Representar la Demanda (1)

1. Análisis en Energía Final: e = a × i– Donde e=demanda energética, a=nivel de actividad, i=intensidad

energética final (energía consumida por unidad de actividad)– Ejemplo: la demanda energética en la industria del cemento puede

ser proyectada basándose en las toneladas de cemento producidas y la energía usada por tonelada producida. Ambas variables pueden cambiar en el tiempo.

2. Análisis en Energía Util: e = a × (u / n) – Donde u=intensidad energética en energía útil, n = eficiencia– Ejemplo: la demanda energética en los edificios cambiará en el

futuro según: (1) cuanto más edificios se construyan [+a] (2) cuando la población adquiera mayor poder adquisitivo y como consecuencia acondicione más los ambientes [+u], o cuando mejore el aislamiento de los edificios [-u], o cuando la población cambie calderas menos eficientes (a diesel-oil por ej.) por otras más eficientes a gas natural o electricidad [+n].

Estructura de DemandaHogares(8 millones)

Cocción(100%)

Refrigeración(80%)

Iluminación(100%)

Existente (80%, 400 kWh/yr)Urbano(30%)

Rural(70%)

Eficiente (20%, 300kWh/yr)

Otros(50%)

Electrificado(100%)

Electrificado(20%)

No-Electrificado(80%)

• El árbol es la principal estructura de datos utilizada para organizar la información y los modelos, así como para visualizar los resultados.

• Los iconos indican el tipo de datos (ej.: categorías, tecnologías, combustibles y efectos ambientales).

• El usuario puede editar el árbol en la pantalla utilizando funciones (copy, paste, drag & drop).

• La estructura puede ser detallada y orientada al uso-final, o muy agregada (ej.: sector por combustible).

• Los detalles pueden variar de sector en sector.

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Estructura de la DemandaHouseholds (2.25 million)

Industry (1.0)

Agriculture (1.0)

Cooking (100%)

Heating (80%)

Lighting (100%)

All End-Uses(1.0)

Machinery (90%)

Irrigation (40%)

Standard (80%, 400 kWh/yr)

Electricity (100%, 1.23 Gwhr)Natural Gas (100%, 42.3 MMCFOil (100%, 18.5 Thousand TOE)

New Tractors (15%, 0.5 TOE)Old Tractors (85%, 0.7 TOE)Other Equipment (20%, 0.2 TOE

Diesel Pumps Wind Pumps

High Income (23%)

Middle Income (50%)

Low Income (27%)

Chemicals(1.0 - GDP index)

Wheat(200,000 hectares)

Rice

Cotton

Efficient (20%, 300kWh/yr)

Space Cooling (50%)

Iron/Steel(400,000 tonnes)

EEA

GLPB

GNC

Total(A+B+C) = X (tep)

VariableExplicativa

Hogares

ResidencialIntensidadEnergéticaAgregadaX / hogares

[tep/hogar-año]

en energía NETAa

Electricidad (EE) cocción

bEE iluminación

cEE Calentamiento Agua

en energía NETA

en energía UTIL[tep/hogar‐año]

Intensidad Energética por uso

= a/hogar b/hogar c/hogar [tep/hogar‐año]

Si se posee el rendimiento en los equipos

= a*�/hogar b*�/hogar c*�/hogar

Método 1)

Método 2)

Método 3)

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Metodología para Representar la Demanda (2)

3. Análisis del Stock: e = s × d• Donde s=stock, d=intensidad del artefacto (energía utilizada

por el artefacto). El Stock es modelado endógenamente en base a las existentes ventajas comparativas de los artefactos, las ventas de nuevos artefactos y la tasa de obsolescencia de los mismos.

• Ejemplo: cuán rápido se producirá un ahorro energético debido a la penetración de heladeras más eficientes, considerando una tasa de penetración de éstas y una rotación del stock existente?

4. Análisis del Sector Transporte: e = s × m / fe• Donde s = parque, m = kilómetros recorridos, fe = consumo

especifico (Km/litro) y e = consumo energético.• Permite calcular la rotación del parque vehicular. • Permite también calcular las emisiones por vehículo-km• Ejemplo: permite modelar el impacto en el consumo

energético de la penetración de vehículos de bajo consumo específico, así como sobre las emisiones.

Expresiones• Similar a las expresiones de las planillas de cálculo.

• Usadas para especificar el valor de las variables.

• Las expresiones pueden ser valores numéricos, o una fórmula que produce diferentes resultados en cada año.

• Puede usar varios tipos de funciones, o referenciarse a valores de otras variables.

• Pueden estar vinculadas a planillas de Excel.

• Herencia de un escenario a otro.

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Número Simple– Calcula un valor constante en cada año de los

escenarios. Fórmula Simple

– Ejemplo: “0.1 * 5970”Tasa de Crecimiento (Growth Rate)

– Ejemplo: “Growth(3.2%)”– Calcula crecimiento exponencial en el timepo.

Función Interpolar– Ejemplo: “Interp(2000, 40, 2010, 65, 2020, 80)”– Calcula cambios graduales entre valores

Función Escalón (Step Function)– Ejemplo: “Step(2000, 300, 2005, 500, 2020, 700)”– Calcula cambios discretos entre años particulares

Crecimiento Como (GrowthAs)– Ejemplo: “GrowthAs(Income,elasticity)– Calcula años futuros usando el valor del año base de

la rama y la tasa de crecimiento de otra rama. Muchas otras!

Algunos ejemplos de Expresiones

Edición de Expresiones

Existen cuatro modos para editar una expresión:

– Tiperala direcamente en el campo de expresiones en Analysis View.

– Seleccionar una función(Interp, Growth, Remainder, etc.) a partir de las expresiones del modelo.

– Usando el Time-Series Wizard para introducir gráficamente funciones de serie de tiempo o links con planillas en Excel.

– Usando el Expression Builder: una herramienta de propósito general del tipo drag & drop para crear expresiones.

La etiqueta iluminada indica la variable que esta observando

Las expresiones en Azul indican que son propias del escenario bajo análisis

Las expresiones en Negro corresponden al escenario Parent”

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Construcción de ExpresionesÁrea de edición de las expresiones

Haga Click aquípara incluir en las expresiones las funciones seleccionadas

Cada función estádocumentada

La barra de herramientas brinda un rápido acceso a operaciones matemáticas

El Time-Series Wizard

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Tres diferentes modos de Importar información desde Excel

Copiar (copy) un rango de datos desde Excel (Ctrl-V) y luego pegar (paste) en LEAP expression (Ctrl-V). Si el rango tiene mas de dos columnas e incluye años en la primer fila/columna, entonces LEAP automáticamente creará una función “Interp” para aquellos años/valores. Si tuviera una única fila/columna, LEAP sugerirá los años.

Usando el Time-Series Wizard para importar datos o crear un vínculos dinámico con un rango nombrado en una planilla Excel. Si importa como vinculos dinámico, LEAP automáticamente actualizará cada vez que la planilla sea modificada y salvada.

• Usando el Menu Análisis: Funciones para Importar desde Excel & Exportar a Excel:i. Exportar a una archivo de Excel en blanco conteniendo la estrucutra de datos y

variables armada en LEAP. ii. Agregar sus propios datos dentro de la planilla.iii. Importar esta planilla en LEAP y automáticamente LEAP importa ajustando los

valores, unidades, datos y expresiones.

Ramas del ÁrbolCategoría: ramas usadas principalmente para organizar otras ramas dentro de una estructura jerárquica. Uso- Final (End-use): estas ramas se refieren a situaciones donde las intensidades energéticas están especificadas para un uso final agregado (por no contar con datos de consumos ni intensidades por tecnología), en lugar de estar especificadas para un combustible y artefacto determinado. Se usa principlamente cuando se efectuan análisis en términos de energía útil.Tecnología: estas ramas son usadas para representar el consumo final de energía a nivel de los artefactos, por lo tanto al seleccionar este tipo de rama el usuario deberá también seleccionar el combustible utilizado. Las tres metodologías básicas con que cuenta LEAP para analizar la Demanda, están representadas por estos tres iconos::

– Análisis por Nivel de Actividad, en el cual el consumo de energía es calculado como el producto de un Nivel de actividad y una intensidad energética anual (energía usada por unidad de actividad).

– Análisis de Stock, en el cual el consumo de energía es calculado analizando el stock actual y proyectado de los artefactos que usan energía, y la intensidad energética anual de cada artefacto.

– Análisis de Transporte, en el cual el consumo de energía es calculado como el producto del número de vehículos, la distancia anual viajada por vehículo y el consumo específico por vehículo.

Variables Principales (Key Assumptions) son ramas que se utilizan para indicar variables independientes (demográficas, macroeconómicas, etc.)En las ramas de Transformación, las ramas de combustibles indican el insumo energético, los insumos auxiliares y los output de cada módulo de transformación. En los Recursos, estos indican recursos primarios y secundarios que son producidos, importados y exportados en el área en estudio. Efectos, se trata de ramas que indican lugares donde hay cargas ambientales (emisiones) que luego LEAP calcula.

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Escenarios en LEAPElaboración de un conjunto de hipótesis coherentes acerca de cómo evolucionará un sistema energético a lo largo del tiempo bajo unas particulares circunstancias socio-económicas y bajo una particular política energética.Herencia, permite al usuario crear escenarios jerárquicos que heredan expresiones por defecto de sus escenarios “parent o relacionados”.Todos los escenarios heredan información del Current Accounts(Año Base) minimizándose de este modo el ingreso de datos y permitiendo retener supuestos comunes en una familia de escenarios.Multiple Herencia, permite a los escenarios heredar expresiones de más de un escenario “parent”. Util para examinar medidas individuales de política energética, las cuales pueden ser combinadas para crear escenarios integrados. En LEAP el comando Gestionar Escenarios es usado para organizar escenarios y especificar la herencia múltiple.En Vista de Análisis, las expresiones están coloreadas en forma de código para mostrar cuales expresiones han sido ingresadas explícitamente en el escenario (azul), y cuales son heredadas del “parent” escenario (negro).

Gestionar Escenarios

El Arbol muestra la estructura de las herencias del escenario

Las abreviaciones entre paréntesis corresponden a otros escenarios heredados

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?

?

Hacia dónde esta yendo la sociedad?forecast

backcast

Dónde queremos que vaya? Cómo llegaremos allí?

Forecasting & Backcasting

Bottom-Up/End-UseTop-down/EconométricoModelos Desdoblados

Tres Típicos abordajes para modelizar la Demanda en LEAP

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Modelización Bottom-Up/Uso-Final

Contabilización ingenieril detallada para todos los sectores/subsectores/usos-finales/artefactos que consumen energía.Pros:

– Provee un entendimiento fundamental acerca de cómo la energía es usada en la economía: por lo tanto es probablemente el mejor abordaje para pensar en transiciones de largo-plazo.

– Es el mejor abordaje para capturar los impactos de cambios estructurales y políticas tecnológicas, basadas en mejoras de la eficiencia energéticas, entre otras.

Contras: – Intensivo en información.– Altamente dependiente de los expertos energéticos para

la estimación de tendencias e hipótesis.– Difícil para capturar impactos de políticas fiscales (ej.:

Carbon tax).

Modelización Top-down/Econométrico

Es una abordaje más agregado, a menudo con el consumo de energía abierto sólo en sectores y combustibles.Requiere menos información pero se basa en series de tiempo históricas que deben ser confiables.La prospectiva de los consumos se efectua usando simples tendencias históricas o utilizando relaciones econométricas agregadas (PBI, precios, etc.)Pros:

– Puede capturar impactos de corto plazo de políticas de precios (ej.:Carbon tax)

Contras: – No es adecuado para escenarios de largo plazo, dado que

las variables exógenas (ej.: precios) son en si mismas poco conocidas. No es adecuado para examinar políticas basadas en cambios tecnológicos.

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Modelos DesdobladosEs un abordaje híbrido: consiste en un escenario de base cuya prospectiva se efectua utilizando el abordaje top-down. Escenarios alternativos son modelizados, tal como medidas de políticas que reducen la demanda de energía en el tiempo. En LEAP, éstas son ingresadas como “cargas”negativas del consumo: por lo tanto substrae demanda del escenario de base en cada sector.Pros:

– Requiere menos información que el abordaje del uso final, pero permite capturar los efectos de una política basada en cambios tecnológicos (cosa que no puede el abordaje del tipo top-down).

Contras:– Al no tratarse de un modelo completo del tipo

use-end, no permite visualizar como cambiaráen el largo plazo la estructura del sistema energético. Su uso es limitado a situaciones donde las medidas implican cambios menores, respecto del escenario de base.

Análisis del Sector Transformación

Objetivo: conversión de la energía, transmisión, distribución y extracción de recursos.Simulación basada en la Demanda y en conceptos ingenieriles (no hay retro-alimentación oferta-demanda).Dos niveles jerárquicos: “modulos” (sector de transformación), cada uno contiene uno o más “procesos” (tecnologías). Sistema amigable para la carga de datos, y elección de los métodos para la simulación del despacho para alcanzar los picos de potencia requeridos.Capacidad de expansión Exógena y/o Endógena. Capacidad endógena agregada en los escenarios para mantener el margen de reserva planificada. Curvas de Oferta.Calcula importaciones, exportaciones y requerimientos de recursos primarios.Identifica costos y cargas medio-ambientales.

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Modulos de TransformaciónFuenteauxiliar

Fuente de Proceso Fuente ingresadasalida (despacho, eficiencia)

Fuente ingresada


Módulo Fuente ingresada(Propiedades)


Fuente ingresada


Fuente ingresada


Fuente ingresada

FuenteCo-producto auxiliar

Ej.: Calor

Simulación de la Generación Eléctrica

Hay dos temas a considerar:

1. Expansión de la Capacidad: ¿Quécapacidad incorporar y cuando construirla? (MW)

2. Despacho: Una vez construída, ¿Cómo deberían ser operadas las plantas? (MW-Hr)

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Expansión de la Capacidad

Hay dos modos para especificar la actual y futura capacidad:

1. Capacidad Exógena: el usuario especifica la capacidad actual y futura, así como los retiros.

2. Capacidad Endógena: el usuario especifica el tipo de plantas a ser construidas y LEAP decide cuando agregar esas plantas a fin de mantener un determinado margen de reserva planificado.

Dos Modos de Despacho

1. Modo 1: Histórico: LEAP simplemente despacha las plantas basándose en la generación histórica

2. Modo 2: Simulación: las plantas son despachadas, basándose en varias reglas de despacho, desde una muy simple (% del total de la generación) hasta más sofisticadas (despachadas por orden de mérito o en costos de funcionamiento ascendentes)

Establecer el First Simulation Year para cada proceso, de modo de determinar hasta cuando usar información histórica y a partir de que momento el modelo usa el modo simulación.

El usuario puede mezclar reglas o modos de despacho entre procesos aledaños (ej.: despachar la eólica como porcentaje para alcanzar un determinado objetivo de penetración de renovables, pero despachando el resto de las plantas en orden de mérito)

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Entendiendo el Despacho

Diferentes Reglas de Despacho de los Procesos de un Módulo de Transformación

Si no se dispone de información de las Capacidad de los Procesos:

Modulo Simple no Despachado: sirve para representar procesos de pérdidas en Transmisión y Distribución. No se identifica el combustible saliente, sólo el entrante y la eficiencia o las pérdidas del proceso

Por Participación de los Procesos: se utiliza cuando no se dispone de las capacidades pero sí de la participación de cada proceso en el módulo. Ejemplo: el módulo eléctrico produce 45% de la EE con CM y el 55% con Hidro-energía. Sirve para incorporar datos de modelos exógenos al LEAP.

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Diferentes Módulos de Transformación (cont.)

Si se dispone de información de las Capacidad de los Procesos:

En proporción a la Capacidad Disponible: en este caso el proceso es despachado de forma tal de mantener la relación entre las máximas capacidades disponibles de cada planta (capacidad * factor de capacidad máximo), hasta satisfacer los requerimientos.

Producir a Plena Capacidad: en este caso el proceso se despacha en función de la máxima capacidad sin considerar los requerimientos. Se usa este tipo de despacho en aquellos casos donde se quieren simular escenarios que generen eventuales saldos exportables.

Diferentes reglas de Despacho del Sistema Eléctrico

Si se dispone de información de las Capacidad de los Procesos y de una Curva de Carga del Sistema:

En Función del Orden de Mérito (excepto en el Año Base): se usa esta opción para simular el despacho eléctrico, alcanzando la demanda anual así como la demanda instantánea de potencia en los diferentes períodos en que fue calculada la curva de carga. Las plantas se despacharán de acuerdo a su orden de mérito. En el año base las plantas son despachadas según la información consignada en dicho año. En Función del Orden de Mérito (todos los años): es igual al anterior con la salvedad de aquí se puede estimar el año base, en el caso de no estar disponible dicha información.

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Diferentes reglas de Despacho del Sistema Eléctrico (cont.)

Si se dispone de información de las Capacidad de los Procesos y una Curva de Carga del Sistema, además de los Costos:

En orden Creciente de los Costos Variables: esta opción es similar a la de “orden de mérito” con la diferencia que el proceso de despacho será en orden ascedente de sus costos de operación (costos variables + costo del combustible).

Despacho de la Generación Eléctrica

Las plantas son despachadas para lograr al mismo tiempo abastecer la demanda (en MWh) asi como el pico de demanda instantáneo, el cual puede variar por hora, día o estación.El usuario puede exógenamente especificar la duración de la curva de carga y LEAP despachará las plantas por orden de mérito.Alternativamente, la forma de la curva de carga puede ser especificada para cada artefacto, de modo que la curva de carga global del sistema sea calculada endógenamente por LEAP. Por lo tanto, los efectos de una política de DSM sobre la forma de la curva de carga global, puede ser explorada por diferentes escenarios. El despacho de las plantas puede también variar por estación (ej.: para reflejar como las hidro son despachadas entre estaciones secas y húmedas).

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Curva de Demanda HorariaHora-por-hora la curva de carga

– La Demanda de Potencia en cada hora del año– Area = Potencia (kW) x tiempo (1 hora) = Energía (kWh)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ÉÉ ÉÉ ÉÉ 8759 8760hour number in year

Duración de la Curva de Carga

Reordenar la curva de demanda horaria– Las horas en el eje de las X representa el número de

horas/año que la demanda es mayor o igual que un valor particular

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ÉÉ ÉÉ ÉÉ 8759 8760hour number in year

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Curvas de Carga y Despacho Eléctrico

Centrales Intermedias

Centrelas de Base

Centrales de Punta

Capacidad (MW) * Factor de Capacidad Máximo

Horas Acumuladas8,5008,0007,5007,0006,5006,0005,5005,0004,5004,0003,5003,0002,5002,0001,5001,0005000

Porc

enta

je d

el P

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ga100

95

90

85

80

75

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45

40

35

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25

20

15

10

5

0

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Cálculos de Despacho Eléctricopara una Curva de Carga Exógena

Cálculos de Despacho Eléctricopara una Curva de Carga Endógena

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Fórmulas para la incorporación endógena de Centrales Eléctricas en LEAP

Margen de Reserva Planificado(%) = 100 * (Capacidad Firme del Módulo(MW) - Carga Máxima) / Carga Máxima (MW)

Capacidad Firme del Módulo(MW) = Suma (Capacidad (MW) * Factor de Capacidad (%)) para todos los procesos del módulo

Carga Máxima del Sistema (MW) = Producción Total (MW-h/año)Factor de Carga (%) x 8760 (h/año)

Factor de Carga = Producción Total (MW-h/año)Carga Máxima del Sistema (MW) x 8760 (h/año)

El Factor de Carga lo calcula LEAP a partir de la Monótona de Carga.

Simulación de RefineríasUtiliza las mismas estructuras básicas de módulo que el sector Generación Eléctrica, pero generalmente presenta un único input (petróleo) y múltiples outputs (gasolina, diesel, kerosene, LPG, fuel oil , etc.)Los outputs son producidos en una proporción específica, y el módulo completo es corrido por el modelo hasta el punto en el que la demanda de los “derivados prioritarios”es alcanzada (asumiendo que el módulo tiene capacidad suficiente). Otros derivados son considerados sub-productos y pueden o no ser producidos en cantidades suficientes.Se deben utilizar las reglas de simulación del LEAP para instruir al modelo acerca de lo que debe hacer en caso de existir superavit de producción de algunos derivados (export or waste) o deficit (importar o ignorar).

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Simulación de una Refinería Simple

Módulos de Transformación con Retroalimentación

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La misma estructura usada para navegar a traves de los resultados y ver mas o menos informacion detallada.

Reportes diseñados visualmente seleccionando los datos para el eje X y las leyendas.

Diferentes categorias de reportes son disponibles para las diferentes ramas.

2. Vista de Resultados

“Zoom in” provee mas informacion detallada sobre el modulo. Resalta informacion

sincronizada con las ramas del arbol en otras vistas.

Vistas Diagrama puede ser usado para ver el flujo de energia del sector de transformacion.

3. Vista Diagrama

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Ejemplos de Modulos de Transformación: Generación Eléctrica

4. Balance Energético

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Balances Energéticos

Variación neta de los Stocks

P+ I − X = L +CF +CNE +DS

Consumo No energético (petroquimica,

fertilizantes, etc.)Importaciones

Exportaciones

Sector de transformación

Pérdidas y Consumos propios

Energía Primaria Total Producida

Energía Total Final usada en sectores de consumo

Es un sistema de contabilización que describe los flujos de energía a través de la economía, durante un período dado.

Ejemplo del Balance Energéticode la IEA

Apertura por Sector y Actividad

Apertura por fuente energética

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Balance Energético en LEAP

Los resultados son automáticamente formateados con tablas estandar para un balance energético, usando en el menú: Energy Balance View.Los Balances pueden ser vistos para cada año, escenario y región en diferentes unidades.Las columnas del Balance pueden ser cambiadas entre los distintos combustibles, agrupando combustibles, años y regiones.Las filas del Balance corresponden a los sectores de la Demanda y los módulos de Transformación. Opcionalmente puede mostrar la demanda de los subsectores.Los Balances se presentan en cualquier unidad energética.Los Balances pueden también mostrarse como cuadros o en formato de diagramas de energía.

Tabla de Balance Energético en LEAP

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Diagrama Energético en LEAP

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Análisis Multi-Regional

LEAP permite efectuar análisis de multi-regiones.Las Regiones aparecen como dimensión extra de datos.Cada region comparte una estructura arborescente básica similar, aunque las ramas pueden ser selectivamente escondidas en diferentes regiones.Todos los resultados pueden ser sumados y presentados a lo largo de las regiones o agregados dentro de grupos de regionesLEAP permite simular cálculos de comercio inter-regional, por lo tanto los requerimientos de importaciones de las regiones se convertirán en drivers de la producción y exportación en otras regiones.

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Resultados para una Multi-Region Data Set en LEAP

5. Resúmenes: Análisis Costo-Beneficio Social en LEAP• Perspectiva Social de los

costos y beneficios (ej.: costos económicos no análsis financiero).

• Evitar la contabilización doble, delimitando barreras acerca del análisis.

• El análisis de Costo-beneficio calcula el Valor Presente Neto (VPN) de las diferencias entre los costos de dos escenarios.

• VPN suma todos los costos en todos los años del estudio descontados a un año en comun.

Demanda (costos de la energía ahorrada, costo de los artefactos,

otros costos no energéticos)

Transformación(costos de capital y O&M)

Costos de los recursos energéticos primarios o costos de los combustibles distribuidos

Costos de externalidades ambientales

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Ejemplo Simple de un Análisis de Costo-Beneficio

Dos escenarios que satisfacen el crecimiento futuro de la demanda eléctrica en iluminación:

1. Caso Base– Demanda: la demanda futura es cubierta con lámparas

incandescentes. – Transformación: el crecimiento de la demanda es cubierto con

nuevas centrales que utilizan combustibles fósiles.

2. Caso Alternativo– Demanda: programa de DSM permite el incremento de la

penetración de tubos fluorescentes más eficientes (son más caros que la alternativa incandescente).

– Transformación: Menor crecimiento en el consumo energético, además de inversiones para reducir pérdidas en T&D, lo que significa requerimientos menores de generación.

Ejemplo Simple de un Análisis de Costo-Beneficio (cont.)

El Caso Alternativo…usa lámparas más caras, (pero de mayor vida útil).

Resultado: depende de los costos, vida útil , & tasa de descuentorequiere capital extra e inversiones en O&M en el sistema de T&D del sectro eléctrico.

Resultado: costos netos adicionalesrequiere menos cantidad de centrales eléctricas nuevas a ser construidas (menos costos de capital y en O&M).

Resultado: beneficios netos adicionalesrequiere menos combustibles fósiles a ser producidos o importados.

Resultado: beneficios netos adicionalesproduce menos emisiones (por usar menos combustibles).

Resultado: beneficios netos adicionales (pueden no ser valorizados)

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5. Vistas Generales

6. TED: Technology and Environmental Database

Información Cuantitativa: características tecnológicas, costos e impactos ambientales de las tecnologías energéticas.Información Cualitativa: Guía sobre las tecnologías apropiadas para satisfacer los requerimientos, basada en información de páginas “web”.

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Campos de la TED

Información: páginas basadas en sitios web que facilitan al usuario identificar la tecnología buscada.Datos Generales: estado actual de desarrollo, posibles aplicaciones regionales, tiempo de construcción y vida útil.Datos Tecnológicos: eficiencia/intensidad energética; materia prima y combustilbes utilizados, capacidades, factor de capacidad, etc.Datos de Costos: capital, Operación & Mantenimiento, etc..Impactos Ambientales: coeficientes e información de base.Notas y Referencias: vinculación a bases de datos y bibliografía detallada.

Estructura de la TED

Technologies Demand

Conversion

Transmission & Distribution

Supply: Extraction

Information Pages

Technology Data

CostData

Environmental Impacts

Fields

Database Contents

Notes Reference

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Informacion basada en paginas Web, las que proveen una guia para la selección de la tecnologia.

Así como en el LEAP, la informacion en la TED esta organizada en forma jerarquica usando la estructura arborescente.

Ingresar Notas en cada una de las ramas del arbol, usando el procesador de texto o copiando y pegando.

Las Notas pueden incluir, tablas, hojas de calculo, etc.

Vincula Notas con referencias bibliograficas almacenadas en la base de datos de referencias.

Barra de herramientas para formatear Notas.

7. Notas

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IndicadoresSe trata de una rama opcional en la estructura arborescente básica de LEAP, utilizada para calcular variables definidas por el usuario.Tal como Key Assumptions, éstas no son directamente utilizadas en los cálculos de LEAP. A diferencia de Key Assumptions, los Indicadoresson calculados luego de haberse completados los cálculos de LEAP, por lo tanto estos pueden incluir referencias a datos y/o resultados. Se pueden utilizar una serie de Funciones de Indicadores que permiten normalizar los cálculos para generar comparaciones entre regiones y escenarios (ej.: rankings, relaciones, etc.).

Terminología• Area: el sistema a ser estudiado (ej.: pais o región).• Current Accounts: los datos que describen el Año Base (primer año) del período en

estudio.• Escenario: corresponde a un conjunto consistente de hipótesis acerca del futuro, partiendo

del “Current Accounts”. El LEAP puede tener un numero ilimitado de escenarios. • Arbol: es la principal estructura organizacional del LEAP – visualmente es similar al árbol

del Windows Explorer.• Rama: es una desagregación del árbol. Esta puede estar organizando categorias,

artefactos utilizados en la demanda, módulos de Transformación, procesos de Transformación, variables independientes, etc.

• Variable: son los datos de una rama. Cada rama puede tener múltiples variables (ej.: una demanda tecnológica, puede tener un nivel de actividad, intensidad energética, costos y variables de eficiencia). El tipo de variables depende del tipo de rama y de sus propiedades.

• Desagregación: consiste en el proceso de análisis del consumo energético a partir de la desagregación de la demanda total entre los diferentes sectores, sub-sectores, usos finales y artefactos con los cuales se consume la energía.

• Expresión: es una fórmula matemática usada en LEAP para especificar la variable dentro de la rama a calcular. Las expresiones pueden ser valores simples, o fórmulas matemáticas que producen diferentes resultados en cada año de cada escenario.

• Share: (>= 0% and <= 100%). El valor de las ramas de demanda vecinas a ésta debe sumar 100%.

• Saturation: (>= 0% and <= 100%). Se refiere al % de penetración de una actividad particular. El valor de las ramas vecinas, también defindas como “saturation”, no necesitan sumar 100%. (ej.: % de saturación de hogares con el uso refrigeración)

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Modelo de rotación del parque Vehicular

En los análisis de nivel de actividad presentados hasta el momento se ha siempre trabajado con las características medias de todos los vehículos en circulación (promediando entre nuevos y viejos). En un análisis de rotación de stock, se trata de reflejar las diferentes características de los vehículos en función de su antigüedad. Las características del vehículo cambiarán a medida que el vehículo envejece (los perfiles de las emisiones, los km. recorridos, losconsumos específicos, etc.) Con este enfoque se quiere también reflejar cómo las políticas en el sector transporte que afectan a los nuevos vehículos (por ejemplo los nuevos estándar en consumos específicos, normas de las emisiones, etc.) tendrán un gradual impacto a medida que los autos mas viejos se retiren del mercado y se incorporen nuevos autos. De este modo necesitamos modelar cuánto tiempo los vehículos sobreviven. LEAP tiene la capacidad de examinar el cambio entre combustibles y multi-alimentación de combustibles en forma independiente de la rotación del parque.


La energía es calculada de la siguiente manera:

e = s × m / fe

• Donde: s= número de vehículos (stock), m = distancia recorrida, fe = consumo específico

• (NB: el consumo específico puede ser definido como km/litro o MPG)

• Las emisiones pueden ser específicas por unidad de energía consumida o por distancia recorrida (tal como en general se expresan las regulaciones de las emisiones vehiculares).

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Dos dinámicas a ser consideradas:

1. Cómo evolucionarán las características de los nuevos vehículos (ej.: debido a nuevas regulaciones).Estos cambios son especificados año a año usando expresiones estandar de LEAP (interp, growth, etc.)

2. Cómo las caracterísiticas de los vehículos existentes cambiarán cuando estos vayan envejeciendo (por lo tanto se debe determinar la evolución del parque vehicular de acuerdo a su antiguedad).Estos cambios son especificados de acuerdo a la antiguedad de los vehículos, especificando sus años de antiguedad (0, 1, 2, años, etc.) usando una funcion especial de ciclo de vida.

Perfil del Ciclo de Vida

Describe como las características del vehículos se modifican con el paso del tiempo.Utilizado para describir:

– Degradación de las emisiones– Degradación del recorrido medio– Degradación del consumo

específico– Supervivencia de los vehículos

Típicamente comienza del 100% (correspondiente a las características del vehículo nuevo).Puede ser especificado usando valores, o una curva exponencial o datos importados desde Excel.

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Optimización en LEAP

En LEAP hay diferentes maneras para especificar la potencia instalada actual en centrales eléctricas y su evolución futura:

SimulaciónCapacidad Exógena: el usuario especifica la potencia instalada actual y futura incluyendo el retiro de centrales a lolargo del tiempoCapacidad Endógena: el usuario especifica el tipo de central a construir y el modelo LEAP decide cuando incorporar dicha central para mantener un determinado márgen planificado de reserva

OptimizaciónLeap decide que construir y cuando construir una nueva centralLEAP utiliza el modelo OSeMOSYS para calcular la capacidad de expansión óptima y luego lleva los resultados al LEAP como Capacidad Exógena

Expansión de la Capacidad

Como trabaja la Optimización en LEAP

Todos los datos son especificados en LEAPLos cálculos de la optimización son efectuados en un modelo aparte, denominado OSeMOSYS (Open Source Energy Modeling System)OSeMOSYS ha sido desarrollado conjuntamente por IAEA, SEI, UK-ERC, KTH y otrosOSeMOSYS: es flexible, transparente, “open source”LEAP actúa como la cara visible OSeMOSYS.Toda la administración de datos, creación de escenarios, los resultados e informes están a cargo de LEAPLEAP genera los datos y archivos necesarios para el OSeMOSYS.Los usuarios principiantes no necesitan acceder ni a los archivos ni a los datos de OSeMOSYS.Inicialmente sólo se aplica para establecer la optimización de las expansiones de capacidad del sector eléctrico. Luego de que OSeMOSYS calculó, LEAP vuelve lee los resultados estos son incluidos como Capacidad Exógena. LEAP luego caculará la expansión del sistema eléctrico y su impacto sobre el resto de la cadena energética utilizando esos datosLEAP se continúa siendo utilzando como el modelo a partir del cual obtener los reportes de resultados

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Flujo de Cálculos

103

Como trabaja la Optimización en LEAP

LEAP 2011 incluye una rutina de expansión basada en criterios de optimización de mínimo costo y luego despachadas por los diferentes módulos

Para efectuarlo LEAP trabaja con el OSeMOSYS www.osemosys.org

OSeMOSYS a su vez depende del GLPK, un toolkit software utilizado para resolver problemas de programación lineal con el método simplex revisado

Ambos OSeMOSYS y GLPK son gratuitos

Ambos están totalmente integrados al LEAP a través de una interfase transparente para el usuario. Por lo tanto, no es necesario ningún software adicional para utilizar la rutina de optimizaición en LEAP

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Para calcular la expansión de un sistema óptimo, LEAP tiene en cuenta todos los costos y beneficios relevantes del sistema, incluyendo:

Costos de CapitalValores de rescate (costos de desmantelamiento)Costos Operativos y de Mantenimiento Fijos y Variables Costos de las Externalidades (ej.: contaminación o costos de reducción)

El análisis de mínimo costo puede a la vez considerar restricciones adicionales como un límite de emisión en determinados contaminantes (ej.: CO2, NOx, SOx, PM10, etc.) y capacidades mínimas y máximas para determinado tipo de centrales eléctricas

Cómo se analizan los Costos


Alcance Limitado:Actualmente el módulo de optimización sólo funciona con el módulo eléctrico dentro de transformaciónCalcula el menor costo de expansión de capacidad y el despacho de un módulo, pero no el menor costo de configuración del sistema en su conjuntoUtiliza de programación lineal: lo que no pueden examinar adecuadamente grandes adiciones de capacidad discreta (esto es importante en los sistemas de energía más pequeñas)Por lo tanto, no toma en cuenta un equilibrio adecuado entre lasinversiones en eficiencia y aumento de la oferta

Capacidad limitada para Importación de Despacho detallada de OSeMOSYS al LEAP:

Los esquemas de despacho calculados en OSeMOSYS actualmente no pueden ser totalmente importados de nuevo en LEAPPara obtener los mejores resultados con curvas de carga complejas, resulta mejor utilizar las reglas de despacho propias de LEAP para simular el despacho por costo de operación ascendente

Actuales Limitaciones

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VIII. Diseño del LEAP

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Datos Generales– Definición Parámetros de Base

– Ir a GENERAL, PARAMETROS BASICOS y allí definir si se analizará Demanda, Transformación, Costos, Cargas Ambientales Sector Energía, etc.

– Definir además: Año base, años de corte– Unidades por defecto– Sistema de Costeo, etc.

– Fuentes EnergéticasDefinir la lista de los combustibles nacionales con sus respectivas características físico-químicas y la categoría de Balance a la cual pertenecerán. El LEAP presenta por defecto una cantidad predeterminada de fuentes energéticas.

Diseño del LEAP

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Datos Generales

– Efectos AmbientalesDefinir el nombre del efecto, la categoría, y su unidad de medida. Al igual que en el caso de “Fuentes”, el LEAP presenta por defecto una cantidad predeterminada de “Efectos”

– Crear en TED los factores de emisión específicaCrear un archivo con los factores de emisión nacionales (opcional) para Demanda y Transformación de energía o usar los provistos por defecto en el modelo

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Diseño del LEAPDESCRIPCIÓN DEL PROCESO: DEMANDA

– Armar las “Ramas” del “Arbol” desde el Current Account (Año Base). Desagregar el “Arbol” en sus diferentes “Ramas” según la información de base disponible.

– Definir si el análisis se realizará en energía Util o Neta y caracterizar:

Nivel de ActividadIntensidad Energética Final (Neta/Util)EficienciaParticipación de las FuentesEquipamientoCarga Ambiental (opcional)Costos (opcional)

Diseño del LEAPDESCRIPCIÓN DEL PROCESO: TRANSFORMACIÓN

– Armar las “Ramas” del “Arbol” desde el Current Account (Año Base). Desagregar el “Arbol” en sus diferentes según la información de base disponible. Considerando “Módulos” y los respectivos “Procesos”que lo componen.

– Definir en el “Arbol”, las “Propiedades” y las características del “Módulo” y sus “Procesos”:

Tipo de MóduloCapacidadesEficienciaTecnologíaFuentes (input/output)Regla de DespachoCostos (Opcional)Impacto Ambiental (Opcional)

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Diseño del LEAPDESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Carga de Datos

– Ingresar la Información del “Current Account”Ingresar la información del Año BaseControlar los consumos sectoriales con la información de baseControlar la producción de los módulos con la información de baseReproducir el Balance Energético del Año Base (control)Reproducir las emisiones GEI (Opcional)

– Crear los EscenariosDefinir los escenarios que se analizarán con el LEAPEstablecer las relaciones jerárquicas entre estos

Diseño del LEAP

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Carga de Datos (cont.)

– Ingresar las variables de los escenarios

– Se pueden crear Variables Principales (“Key Variables”), las que permiten que a través de funciones se modifiquen las proyecciones

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Diseño del LEAP

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Resultados

– Correr el modelo

– Salidas a Excel y análisis de los resultados

MUCHAS GRACIAS

Nicolás Di [email protected]

Fundación Barilochewww.fundacionbariloche.org.ar

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Presentación del Modelo LEAP - aquasec.org · académicas y gubernamentales localizadas en ... usuario pasar rápidamente del planteo de políticas energéticas y ambientales,