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Análisis de Largo Plazo para el Sistema Eléctrico Nacional ... ... baterías, volantes de inercia (FESS) e inercia virtual o sintética. En el Capítulo 5 se identifican los costos

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Text of Análisis de Largo Plazo para el Sistema Eléctrico Nacional ... ... baterías,...

  • Análisis de Largo Plazo para el Sistema

    Eléctrico Nacional de Chile

    Considerando Fuentes de Energía

    Variables e Intermitentes

    Informe Final

    Preparado para:

    Asociación de Generadoras

    de Chile (AG)

    Marzo, 2018

  • A n á l i s i s d e L a r g o P l a z o p a r a e l S i s t e m a E l é c t r i c o N a c i o n a l D e C h i l e C o n s i d e r a n d o

    F u e n t e s d e E n e r g í a V a r i a b l e s e I n t e r m i t e n t e s

    PSR | Moray ii

    Contenido

    1 RESUMEN EJECUTIVO ............................................................................................... 4

    2 INTRODUCIÓN ........................................................................................................ 12

    2.1 EL DESAFÍO DE LA FLEXIBILIDAD ....................................................................................... 12

    2.2 OBJETIVOS DEL ESTUDIO ................................................................................................ 14

    3 EL MARCO REGULATORIO Y LA FLEXIBILIDAD EN CHILE ............................................ 15

    3.1 SERVICIOS DE FLEXIBILIDAD RECONOCIDOS HOY EN CHILE .................................................... 16

    3.2 DETERMINACIÓN DE REQUERIMIENTOS Y ASIGNACIÓN ........................................................ 22

    3.3 CUANTIFICACIÓN Y METODOLOGÍA DE PAGO ..................................................................... 25

    4 ANÁLISIS DE SERVICIOS DE FLEXIBILIDAD EN DISCUSIÓN .......................................... 28

    4.1 SERVICIOS EN DISCUSIÓN Y NUEVA REGULACIÓN ................................................................ 28

    4.2 REVISIÓN DE LA EXPERIENCIA INTERNACIONAL EN SERVICIOS DE FLEXIBILIDAD ......................... 30

    4.3 NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA LA FLEXIBILIDAD ................................................................... 37

    5 CARACTERIZACIÓN DE LOS COSTOS DE FLEXIBILIDAD ............................................... 42

    5.1 REVISIÓN DE LA BIBLIOGRAFÍA INTERNACIONAL.................................................................. 42

    5.2 CLASIFICACIÓN DE COSTOS Y METODOLOGÍA ..................................................................... 43

    5.3 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DE LOS COSTOS DE FLEXIBILIDAD ........................................... 44

    6 METODOLOGÍA DEL ESTUDIO .................................................................................. 52

    6.1 PASO 1 – DEFINICIÓN DE LOS SUPUESTOS Y ESCENARIOS DE SIMULACIÓN .............................. 52

    6.2 PASO 2 – EXPANSIÓN DE LA GENERACIÓN, RESERVAS Y TRANSMISIÓN ................................... 53

    6.3 PASO 3 – SIMULACIÓN HORARIA DETALLADA DE LA OPERACIÓN DEL SISTEMA ......................... 63

    6.4 PASOS 4 Y 5 – CÁLCULO DE LOS COSTOS DE FLEXIBILIDAD .................................................... 63

    6.5 HERRAMIENTAS ANALÍTICAS ........................................................................................... 64

    7 SUPUESTOS Y ESCENARIOS DE SIMULACIÓN ............................................................ 66

    7.1 SISTEMA EXISTENTE ...................................................................................................... 66

    7.2 DEMANDA .................................................................................................................. 68

    7.3 CANDIDATOS PARA LA EXPANSIÓN: RENOVABLES ............................................................... 71

    7.4 COSTOS DE COMBUSTIBLES ............................................................................................ 75

    7.5 RESTRICCIONES DE COMBUSTIBLE .................................................................................... 75

    7.6 ZONAS DE CONTROL DE RESERVAS ................................................................................... 75

    7.7 OTROS SUPUESTOS PARA LA EXPANSIÓN ........................................................................... 75

    7.8 RED DE TRANSMISIÓN ................................................................................................... 77

    7.9 RESTRICCIONES AMBIENTALES ........................................................................................ 77

    8 RESULTADOS DEL ESTUDIO ..................................................................................... 78

    8.1 NOMENCLATURA PARA LA DEFINICIÓN DE ESCENARIOS DE EXPANSIÓN ................................... 78

    8.2 EVOLUCIÓN DE LA OFERTA DE GENERACIÓN ...................................................................... 78

    8.3 NIVELES DE PENETRACIÓN ERV PROYECTADOS .................................................................. 78

    8.4 EXPANSIÓN DE LA CAPACIDAD DE GENERACIÓN (PASO 2, FASE 1) ......................................... 79

    8.5 EXPANSIÓN DE LA CAPACIDAD DE RESERVA (PASO 2, FASE 2) ............................................... 82

    8.6 COSTOS OPERATIVOS .................................................................................................... 85

    8.7 REFUERZOS EN LA TRANSMISIÓN (PASO 2, FASE 3) ............................................................. 86

  • A n á l i s i s d e L a r g o P l a z o p a r a e l S i s t e m a E l é c t r i c o N a c i o n a l D e C h i l e C o n s i d e r a n d o

    F u e n t e s d e E n e r g í a V a r i a b l e s e I n t e r m i t e n t e s

    PSR | Moray iii

    8.8 SIMULACIÓN HORARIA DETALLADA .................................................................................. 88

    8.9 COSTOS MARGINALES ................................................................................................... 93

    8.10 CICLOS DE ENCENDIDO DE LAS UNIDADES TERMOELÉCTRICAS ............................................... 98

    8.11 COSTOS DE FLEXIBILIDAD ............................................................................................. 104

    8.12 EMISIONES DE CO2 .................................................................................................... 107

    8.13 EFECTO DE PENETRACIÓN ERV EN COSTOS OPERATIVOS .................................................... 108

    9 ESTUDIOS ELÉCTRICOS .......................................................................................... 109

    9.1 INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 109

    9.2 ESTUDIOS DE SOPORTE DE POTENCIA REACTIVA ............................................................... 110

    9.3 ESTUDIOS DE ESTABILIDAD ........................................................................................... 113

    10 CONCLUSIONES .................................................................................................... 119

    A. SENSIBILIDADES .................................................................................................... 127

    B. ESTUDIO DE CONTROL DE FRECUENCIA Y DETERMINACIÓN DE RESERVAS .............. 139

    C. RESUMEN REUNIONES CON EMPRESAS ................................................................. 144

    D. CATEGORIZACIÓN DE UNIDADES DEL SISTEMA CHILENO ........................................ 146

    E. CURVAS DE CONSUMO ESPECÍFICO ....................................................................... 147

    F. RESTRICCIONES OPERATIVAS NCP ......................................................................... 148

    G. ASIGNACIÓN DE RESERVAS ................................................................................... 153

    H. EVOLUCIÓN DE LA GENERACIÓN POR TECNOLOGÍA ............................................... 164

    I. RESULTADOS DESAGREGADOS POR HIDROLOGÍA .................................................. 166

    J. PLANES DE EXPANSIÓN DE LA TRANSMISIÓN ........................................................ 167

    K. RESULTADOS POR CASO E HIDROLOGÍA ................................................................ 181

    L. ESTUDIOS ELÉCTRICOS .......................................................................................... 183

    M. DETALLE COSTOS DE FLEXIBILIDAD POR COMPONENTE .......................................... 256

  • A n á l i s i s d e L a r g o P l a z o p a r a e l S i s t e m a E l é c t r i c o N a c i o n a l d e C h i l e C o n s i d e r a n d o

    F u e n t e s d e E n e r g í a V a r i a b l e s e I n t e r m i t e n t e s

    PSR | Moray 4

    1 RESUMEN EJECUTIVO

    La Asociación de Generadoras de Chile, en adelante AG, ha encargado al consorcio PSR-Moray

    (el “Consultor”) el desarrollo del estudio denominado “Análisis de Largo Plazo para el Sistema

    Eléctrico Nacional de Chile Considerando Fuentes de Energía Variables e Intermitentes” (el

    “Estudio”).

    El Estudio tiene por finalidad establecer una cuantificación de los costos más relevantes

    asociados a la prestación de servicios de flexibilidad por parte del sector generación,

    necesarios para la correcta y eficiente operación del sistema eléctrico bajo 81 escenarios

    proyectados, los que contemplan distinto grado de penetración de fuentes de energía variable

    (“ERV”) en el tiempo (hasta 2030), entre otras variables.

    Para los efectos de este Estudio, por servicios de flexibilidad se ent