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COMISIÓN DE INTEGRACIÓN ENERGÉTICA REGIONAL
COMITÉ NACIONAL CHILENO V CIERTEC - SEMINARIO INTERNACIONAL SOBR E GESTIÓN DE PÉRDIDAS,
EFICIENCIA ENERGÉTICA Y PROTECCIÓN DE LOS INGRESOS EN EL SECTOR ELÉCTRICO
Área de Distribución y Comercialización Identificación del Trabajo: CL-82 Maceió, Brasil, Agosto de 2005
CÁLCULO DEL BALANCE Y PÉRDIDAS DE ENERGIA EN CHILECTRA Tema 1.2: Pérdidas No Técnicas Autores: Claudio Montaña S. / Luis Valenzuela G. Empresa o Entidad: CHILECTRA S.A.
RESUMEN En este artículo se describe el procedimiento que se utiliza para la elaboración del balance de energía y el cálculo de las pérdidas físicas de Chilectra S.A. El balance de energía considera las entradas y salidas de energía en unidades físicas (kWh, GWh, otros) para el sistema eléctrico de Chilectra S.A, y consiste básicamente en que la compra de energía debe ser igual a la venta de energía más las pérdidas. El cálculo del balance y la determinación de las pérdidas de energía se lleva a cabo consolidando una cantidad importante de información, y es efectuada en forma mensual. Debido a la periodicidad mensual del cálculo, para determinar las ventas de energía para el mes en curso, es necesario corregir el desfase que existe entre el período de la compra de energía (mes calendario), con los períodos de facturación de los clientes. Esta corrección se efectúa a través del cálculo de la energía por leer en medidores, que es la estimación de la energía que han consumido los clientes en el mes pero que aún no se ha facturado. Históricamente, para determinar la energía por leer en medidores en Chilectra S.A., se han utilizado distintos métodos, entre los cuales destaca el método de operación corregido y el método de las dos compras. Sin embargo, a partir del año 2002, se utiliza el método de la compra diaria, el cual ofrece mayores bondades pues mejora la exactitud y atenúa las variaciones en los índices de pérdidas que se producían mes a mes con los otros métodos.
El método de compra diaria toma como supuesto que la curva de consumo de los clientes, tienen la misma forma que la curva de compra de energía diaria y por lo tanto la facturación de los clientes es proporcional a ésta última. La venta de energía del mes en curso, se estima sumando a la energía facturada la energía por leer en medidores del mes, y restando la energía por leer en medidores del mes anterior. En la práctica, se ha implementado un conjunto de bases de datos que permiten efectuar mensualmente y en forma eficiente, el cálculo de la energía por leer en medidores, la venta de energía, y la determinación del balance y los índices de pérdidas. Estas aplicaciones permiten además llevar un control exhaustivo de la información y estudiar las tendencias y variaciones temporales tanto de la facturación como de la compra, efectuar pronósticos mensuales de los indicadores de pérdidas y del balance de energía, y asegurar la coherencia de la información.
PALABRAS-CLAVE Pérdidas de Energía, Balance de Energía, Energía por leer en medidores, Método de la compra diaria.
DATOS DEL AUTOR RESPONSABLE Nombre: Claudio Montaña S. / Luis Valenzuela G. Cargo: Jefe de Area Dirección: Santa Rosa 76. Piso 3°. Santiago. Chile. Teléfono: (56-2) 675.25.55 Fax: E-Mail: [email protected]
1. Introducción
El balance de energía para el sistema eléctrico de una distribuidora, detalla las “entradas” y “salidas” de energía en unidades físicas (GWh, MWh, KWh), y consiste fundamentalmente en que en que la compra de energía debe ser igual a la venta de energía más las pérdidas.
De esta definición, se desprende que el índice de Pérdidas de energía se calcula como:
( )compra
ventacompra
E
EEP
−=% x 100( )
compra
ventacompra
E
EEP
−=% x 100
donde Ecompra es el total de la energía comprada o ingresada en un período de tiempo, considerando la energía de peajes y la generación propia; y Eventa es la energía total entregada a los clientes de la empresa, ajustada al mismo período de tiempo.
La determinación del balance y por ende las pérdidas de Energía en Chilectra, presenta dos dificultades o aspectos que es necesario tratar. El primero de ellos tiene relación con la determinación de la Eventa, pues el período de la compra no coincide necesariamente con el periodo de la facturación. De esta forma, si se considera la facturación como la Eventa, el valor de pérdidas obtenido suele ser muy inestable, llegando a ser incluso negativo (puede suceder que la facturación sea mayor que la compra). El segundo de los aspectos importantes tiene relación con la cantidad de información que es necesario consolidar: al ser una empresa que suministra energía a una cantidad importante de clientes (1.350.000 aprox.), en el proceso del cálculo es necesario verificar paso a paso que la información sea coherente y no contenga errores, además de permitir efectuar el cálculo en forma rápida y eficiente .
El primer aspecto es de orden “teórico”, y lo que se busca finalmente es calcular o estimar con la mejor precisión posible, el consumo que los clientes efectuaron en un mes en particular, para poder compararlo con la compra y de ésta forma determinar las pérdidas. Así, será necesario
aplicar métodos para estimar la energía consumida pero que aún no ha sido facturada, denominada energía por leer en medidores o ELM.
Para subsanar el segundo aspecto, es que se ha implementado un conjunto de bases de datos que permiten efectuar el cálculo del balance y las pérdidas de energía de una manera ordenada y eficiente, y además llevar un control exhaustivo verificando la coherencia de la información, y conjuntamente estudiar las variaciones tanto de la facturación como de la compra que se producen en el tiempo.
En este artículo, se explica en una primera parte los métodos utilizados para el cálculo de la venta de energía y la ELM. En los puntos siguientes, se describe resumidamente la manera en que se lleva a cabo el cálculo del balance y se controlan las variables involucradas. Finalmente, se entregan algunas conclusiones.
2. Métodos de cálculo de la ELM. Como se señaló anteriormente, el período de la energía de compra de un mes en particular, no coincide necesariamente con los períodos de facturación de los clientes. Por ejemplo, si la facturación del sector i para el mes j considera el período comprendido entre el día 15 del mes j-1 y el día 15 del mes j, será necesario entonces estimar cuanta energía ha consumido el sector i entre los días 16 del mes j hasta fin del mes. Como las pérdidas de energía deben ser determinadas mensualmente los primeros días del mes siguiente, es necesario corregir este desfase. Esto se efectúa a través del cálculo de la energía por leer en medidores, que es la energía que se ha consumido en el mes pero que aún no ha sido leída (Figura 1). Existen varios métodos de estimar la energía por leer en medidores, que han sido utilizados históricamente por Chilectra. Cabe señalar que dependiendo de la metodología a utilizar será el grado de exactitud del valor obtenido de pérdidas de energía. Uno de los métodos más sencillos es el método de facturación promedio diaria, que consiste en
dividir la facturación del mes por la cantidad de días en los cuales fue considerada (cálculo de la facturación promedio diaria), y multiplicarla por los días calendario del mes o por los días en los cuales se estimará el consumo. Este método, si bien es muy simple de implementar, tiene el inconveniente que en los períodos en los cuales el consumo varía considerablemente dentro del mes o de un mes a otro (por ejemplo, de Febrero a Marzo), se produce una desviación o error importante. Esto se puede corregir en parte al considerar una ponderación entre la facturación promedio diaria del mes actual y del mes posterior, según la cantidad de días de facturación de cada mes que estén en el mes actual. Este método se denomina facturación promedio diaria corregido y produce una mejora respecto del método anterior, sin embargo este tiene el inconveniente que se debe conocer la facturación del mes posterior, por lo que es un método de cálculo ex_post. (ver Anexo) Otro método utilizado, es el de dos compras, el cual se basa en la suposición de que la relación existente entre el compra promedio diaria (compra dividido por el número de días del mes) de dos meses consecutivos es similar a la relación entre la facturación promedio diaria para un sector cualquiera de los mismos dos meses consecutivos. Con esta sencilla relación podemos determinar la ELM al multiplicar los días que aún no han sido facturados por la facturación promedio diaria del mes en cuestión. El error en esta estimación mensual dependerá de que tan similar es el consumo de los días facturados respecto de los que aún no lo han sido. Finalmente, el método utilizado en la actualidad, es el método de la compra diaria. Este supone que la curva de compra diaria tiene la misma forma que la curva del consumo de los clientes, y por lo tanto la facturación es proporcional a la suma de la compra diaria en los días correspondientes (Figura 2). Así, bajo este supuesto, para cada sector de facturación “i”, tenemos:
��=
i
i
i
i
CdeELM
CdfF
,
donde:
iF : Facturación sector i.
iELM : Energía por leer en medidores sector i.
� iCdf : Suma de compra diaria en días de facturación del sector i.
� iCde : Suma de compra diaria en días de estimación del sector i. De la relación anterior, se puede determinar la ELM del sector i como:
�
�⋅=i
iii Cdf
CdeFELM
La ELM total se obtiene simplemente sumando la ELM de todos los sectores de facturación.
3. Determinación de la venta de energía Es importante hacer la distinción entre facturación y venta de energía. La facturación es la suma de MWh o KWh correspondientes a facturas y boletas de energía suministrada en un período de tiempo. Sin embargo, como ya se señaló en la definición de la ELM, los períodos de facturación no coinciden necesariamente con el período de la compra (mes calendario). Por lo anterior, se denominará venta de energía a la facturación corregida, es decir, ajustada al mes calendario. Al sumar a la energía facturada la energía por leer en medidores del mes en curso, y restar la del mes anterior, se obtiene una aproximación de la energía vendida en el mes (Figura 3).
Venta mes J = Facturación mes J + ELM mes J – ELM mes (J-1)
El término (ELM mes actual – ELM mes anterior) se denomina reversa o energía de mes 13. Como Chilectra está dividido en 20 sectores de facturación (agrupaciones de clientes que son facturados un mismo día dentro del calendario de lectura), la venta total de energía se obtiene sumando las ventas de energía de todos los sectores, es decir:
�=j
jT VV
4. Balance de Energía
El balance de energía, se puede plantear básicamente de la siguiente manera:
Compras deCompras deEnergíaEnergía
FacturaciónFacturación Estimación y Estimación y corrección (ELM)corrección (ELM)
PérdidasPérdidas
VentasVentas
Compras deCompras deEnergíaEnergía
FacturaciónFacturación Estimación y Estimación y corrección (ELM)corrección (ELM)
PérdidasPérdidas
VentasVentas
El cálculo del balance y determinación de las pérdidas de energía se lleva a cabo en forma mensual, a través de bases de datos que consolidan la información que generan las diferentes áreas de la compañía, y efectúan el cálculo de la energía por leer en medidores y la venta de energía. Esto es complementado con un análisis de la información en otro conjunto de bases de datos, con el objeto de llevar un control exhaustivo y verificar su coherencia, y adicionalmente estudiar las variaciones tanto de la facturación como de la compra que se producen en el tiempo. El flujograma resumido de este proceso se presenta en la Figura 4.
La información requerida para efectuar el cálculo del balance y la determinación de las pérdidas de energía, es la siguiente:
- Compra diaria
- Compra mensual total
- Energía de peajes
- Consumos no facturados
- Facturación manual
- Facturación de clientes masivos
- Facturación de grandes clientes
- Venta a otras distribuidoras externas a Chilectra.
- Facturación de otras distribuidoras en las cuales Chilectra tiene participación
- Refacturaciones genéricas y devoluciones por provisión.
De esta forma, se puede plantear en forma resumida el detalle de la compra y la venta de energía, para el caso de Chilectra, según la Figura 5.
A partir de la información de compra diaria y de facturación, se efectúa el cálculo de la energía por leer en medidores y el cálculo de la venta de energía, sector a sector y por tarifa. Esa información se consolida con el resto de los conceptos señalados en los puntos anteriores, de donde calculan las pérdidas de energía y el balance de energía. El indicador de pérdidas se determina como un indicador mensual, un indicador acumulado a 12 meses y un indicador acumulado al año, lo que debe ser coherente con la tendencia observada según la información de meses anteriores. (Figura 6).
5. Análisis de la información y pronósticos Toda la información utilizada en el cálculo del balance y la determinación de las pérdidas de energía es procesada, revisada y estudiada a través de un conjunto de bases de datos, con la finalidad de asegurar la coherencia de la información, detectar posibles errores y poder observar tendencias y variaciones en el tiempo. Adicionalmente, el estudio de la información permite efectuar pronósticos mensuales de las pérdidas de energía. Se lleva un control histórico de la facturación promedio diaria masiva y de grandes clientes, por totales, sector a sector, y tarifa por tarifa. Se observa además la evolución de la compra diaria y la compra total, la venta a otras distribuidoras, y todos los otros conceptos señalados en el punto 4. Se estudian las variaciones de un mes con respecto al anterior, y con respecto al mismo mes del año pasado, en forma porcentual y en forma gráfica (Figuras 7 y 8).
En el caso de la facturación masiva, se lleva un control adicional, donde se estudia la evolución de la facturación diaria y total por giro (residencial, comercial, etc) y por tipo de consumo (base, activo, adicional de invierno, etc.). Se lleva además un registro de la cantidad de clientes por sector, la cantidad de clientes con facturación cero por sector, y la cantidad de clientes por giro. En caso de los grandes clientes, se lleva un control adicional de la facturación total y diaria sector a sector. El balance de energía de Chilectra es además llevado en forma gráfica, en una base de datos especial que extrae la información de la base de datos “consolidada” señalada en el punto 4. De esta forma, se arman los balances mensual, acumulado a 12 meses y en formato resumido (Figura 10).
6. Conclusiones En este artículo se presenta la metodología utilizada para efectuar el cálculo de las pérdidas y el balance de energía en Chilectra S.A. Para tal efecto, y dada la cantidad importante de información involucrada, se ha estructurado un conjunto de bases de datos que permiten efectuar el procesamiento y el cálculo en forma eficiente y llevar un control de todas variables involucradas. De esta forma, se garantiza que el indicador de pérdidas sea lo más confiable posible, además permite efectuar pronósticos de las variables involucradas, y finalmente permite detectar posibles errores en la facturación y/o en la compra. El hecho de utilizar el método de la compra diaria para determinar la ELM, permite entregar valores de pérdidas mensuales con una mejor exactitud, y además que se mantienen relativamente estables, “amortiguando” las variaciones importantes de un mes a otro que se observan al utilizar otros métodos.
7. Figuras
Figura 1: Explicación gráfica de la ELM.
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
40.000
45.000compra diaria
facturación diaria
ELM diaria
mes j (calendario)
periodo de facturación del sector i para el mes j
F i
mes
KWh
ELM i
Σ Cdf i Σ Cde i
Figura 2. Supuesto de proporcionalidad entre compra y facturación.
Figura 3. Determinación de la venta de energía
Figura 4. Flujograma resumido del proceso del cálculo del balance y pérdidas.
Total Necesario para suministro (Compra total)
Compra para suministro a clientes
de Chilectra
Compra para Peajes
Total Necesario para suministro (Compra total)
Compra para suministro a clientes
de Chilectra
Compra para Peajes
Mercado
Peaje entrega
Refact. sin CNR
Consumos no
facturados
Facturación manual
Venta a clientes
de Chilectra
Pérdidas de
Energía
Mercado
Peaje entrega
Refact. sin CNR
Consumos no
facturados
Facturación manual
Venta a clientes
de Chilectra
Pérdidas de
Energía
Figura 5. Balance de energía de Chilectra resumido
Indice de Pérdidas de energía mensual y acumulado 12 meses
3,00%
3,50%
4,00%
4,50%
5,00%
5,50%
6,00%
6,50%
7,00%
7,50%
8,00%
Feb-
04
Mar
-04
Abr
-04
May
-04
Jun-
04
Jul-0
4
Ago
-04
Sep
-04
Oct
-04
Nov
-04
Dic
-04
Ene
-05
Feb-
05
Mar
-05
Pér
did
as (
%)
mensual
ac 12 mesesPérdidas de energía acumuladas a 12 meses (%)
0,02,04,06,08,0
10,012,014,016,018,020,022,024,0
Dic
-81
Dic
-82
Dic
-83
Dic
-84
Dic
-85
Dic
-86
Dic
-87
Dic
-88
Dic
-89
Dic
-90
Dic
-91
Dic
-92
Dic
-93
Dic
-94
Dic
-95
Dic
-96
Dic
-97
Dic
-98
Dic
-99
Dic
-00
Dic
-01
Dic
-02
Dic
-03
Dic
-04
Dic
-05
Pé
rdid
as (%
)
Figura 6. Evolución pérdidas Chilectra S.A. a) Últimos 12 meses. b) Histórico.
a) b)
Evolución facturación física diaria por año - masivos total
12.000.000
12.500.000
13.000.000
13.500.000
14.000.000
14.500.000
15.000.000
15.500.000
16.000.000
16.500.000
17.000.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
fact
/dia
s (K
Wh/
d)
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Evolución facturación física diaria por año - grandes clientes total
6.000.000
7.000.000
8.000.000
9.000.000
10.000.000
11.000.000
12.000.000
13.000.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
fact
/dia
s (K
Wh
/d)
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Evolución Compra mensual total por año
500.000.000
600.000.000
700.000.000
800.000.000
900.000.000
1.000.000.000
1.100.000.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Co
mp
ra (K
Wh
)
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Figura 7. Gráficos de evolución mensual de algunas variables.
Evolución facturación física diaria por año - masivos sector 15
0
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
1400000
1600000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
fact
/dia
s (K
Wh
/d) 2000
2001
2002
2003
2004
2005
Evolución facturación física diaria por año - masivos BT1
6000000
7000000
8000000
9000000
10000000
11000000
12000000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
fact
/dia
s (K
Wh
/d)
2002
2003
2004
2005
Figura 8. Ejemplos de gráficos de evolución de facturación masiva por sector y por tarifa
Facturación diaria GCL - sector 3
300.000400.000500.000600.000700.000800.000900.000
1.000.0001.100.0001.200.0001.300.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
KW
h/d
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Facturación diaria GCL - sector 14
0
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
300.000
350.000
400.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
KW
h/d
2000
20012002
20032004
2005
Figura 9. Ejemplos de gráficos de evolución de facturación de grandes clientes por sector y por tarifa
Figura 10: Balance mensual de energía en forma gráfica.
8. Anexo. Explicación del método de la facturación promedio diaria
Para cada sector j y mes i, sean (ver figura): fi,j: facturación del mes i para el sector j. fi+1,j: facturación del mes i+1 para el sector j. Vi,j: Venta del mes i para el sector j. dfi,j: días de facturación del mes i para el sector j dfi+1,j: días de facturación del mes i para el sector j dcali: días calendario del mes i. dmi,j: días de facturación del mes i que son del mes i para el sector j dmi+1,j: días de facturación del mes i que son del mes i para el sector j
Luego, la venta para el sector j por el método de la facturación promedio diaria se calcula como:
ii
jij dcal
df
fV ⋅= , ,
y por el método de la facturación promedio diaria corregido:
jii
jiji
i
jij dm
df
fdm
df
fV ,1
1
,1,
,+
+
+ ⋅+⋅= .
Notar que jijii dmdmdcal ,1, ++= , independiente del sector considerado. Finalmente, cabe señalar que la venta total del sistema independientemente del método se calcula como:
�=j
jT VV
Mes i (dcali)
Días de facturación del mes i (dfi,j)
Días de facturación del mes i+1 (dfi+1,j)
Días de facturación del mes i que son
del mes i (dmi,j)
Días de facturación del
mes i+1 que son del mes i (dmi+1,j)
