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GENERACIÓN DISTRIBUIDAGENERACIÓN DISTRIBUIDA
Características de la generación distribuida en un mercado competitivo.
“UTILIZACION DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES NO CONVENCIONALES PARA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD”
ING. MARIO VIGNOLO
Generación distribuidaGeneración distribuidaCaracterísticasCaracterísticas
• Es la generación conectada directamente en Es la generación conectada directamente en las redes de distribuciónlas redes de distribución
• Potencias relativas pequeñas (Potencias relativas pequeñas ( 5 MW) 5 MW)
• Tecnologías: Tecnologías:
– Renovables (ej. eólica, solar, etc.) Renovables (ej. eólica, solar, etc.)
– No renovables (ej. gas, diesel, etc.)No renovables (ej. gas, diesel, etc.)
– CogeneraciónCogeneración
Generación distribuidaGeneración distribuida
SISTEMA INTERCONECTADO DE TRANSMISIÓN
GENERADORES CENTRALES
CONVENCIONALES
RED DE DISTRIBUCIÓN
DemandaDemanda Generador Distribuido
La generación La generación distribuida en el mundodistribuida en el mundo
Ventajas competitivas Ventajas competitivas
Generación central
Generación central
Generación central
Transmisión Transmisión Transmisión
Distribución en AT
Distribución en AT
Distribución en AT
Distribución MT Distribución MT Distribución MT
Distribución BT Distribución BT Distribución BT
REINO UNIDO ARGENTINA CHILE
30 mils / kWh(1)
100 mils / kWh (2)
100 mils / kWh (4)
95 mils / kWh (6)
30 mils / kWh(3)
30 mils / kWh(5)
Ventajas competitivas (II)Ventajas competitivas (II)
• Precios a nivel de generación convencional Precios a nivel de generación convencional central vs. precios para el consumidor final central vs. precios para el consumidor final ((p p 70 mils / kWh) 70 mils / kWh)
• La generación distribuida es competitiva con La generación distribuida es competitiva con costos medios en el rango de 40 - 50 costos medios en el rango de 40 - 50 mils/kWhmils/kWh
• El costo que imponen las redes de transporte El costo que imponen las redes de transporte de energía mide directamente el grado de de energía mide directamente el grado de competitividad de la generación distribuidacompetitividad de la generación distribuida
VentajasVentajas competitivas (III)competitivas (III)
• La generación distribuida reduce la La generación distribuida reduce la utilización de las redes de transporte utilización de las redes de transporte de energía y las pérdidas globales de energía y las pérdidas globales del sistema por kWh consumido del sistema por kWh consumido efectivamenteefectivamente
Reduce la necesidad de inversión Reduce la necesidad de inversión en activos fijos en las redes de en activos fijos en las redes de transporte de energíatransporte de energía
Valor adicional de la Valor adicional de la generación distribuidageneración distribuida
• Reduce las pérdidas en las redes de Reduce las pérdidas en las redes de distribución de energíadistribución de energía
• Incrementa la confiabilidad en el Incrementa la confiabilidad en el suministro de energía eléctricasuministro de energía eléctrica
• Puede utilizarse para la regulación de Puede utilizarse para la regulación de tensión en distribucióntensión en distribución
• Permite generar energía limpia Permite generar energía limpia utilizando fuentes renovables en un utilizando fuentes renovables en un muy amplio segmento de inversiónmuy amplio segmento de inversión
Pérdidas en la red de Pérdidas en la red de distribucióndistribución
EJEMPLO: Red radial simple de Distribución
Potencia base: 100 kW
r = 0.001 p.u.
TA
B
C
D1 / 200 kW
D2 / 200 kW
G / 400 kW
Fig. 4. Red de distribución radial.
Pérdidas en la red de Pérdidas en la red de distribución (I)distribución (I)
Caso 1: Generador entregando 400 kW
Perdidas = l = r.p2
l = 0.001(22 + 42) = 0.02 p.u. (2 kW)
TA
B
C
D1 / 200 kW
D2 / 200 kW
G / 400 kW
Fig. 5. Flujos de potencia con el generador entregando 400 kW.
400 kW200 kW0 kW
Pérdidas en la red de Pérdidas en la red de distribución (III)distribución (III)
Caso 2: Sin generador
Perdidas = l = r.p2
l = (2x0.001)(42) + (0.001)x22 = 0.02 p.u. (3.6 kW)
TA
B
C
D1 / 200 kW
D2 / 200 kW
Fig. 6. Flujos de potencia desconectando el generador G.
200 kW400 kW
Pérdidas en la red de Pérdidas en la red de distribución (IV)distribución (IV)
• Para el ejemplo particular visto la Para el ejemplo particular visto la presencia de presencia de GG produce una produce una reducción de pérdidas del 44 %reducción de pérdidas del 44 %
• Existe un valor de potencia inyectada Existe un valor de potencia inyectada para el cual las pérdidas son mínimas para el cual las pérdidas son mínimas (250 kW con pérdidas de 1 kW)(250 kW con pérdidas de 1 kW)
• También hay disminución en las También hay disminución en las pérdidas de la red de transmisiónpérdidas de la red de transmisión
Confiabilidad en el Confiabilidad en el suministrosuministro
Alimentador1
Alimentador2
Capacidad100 MW
Capacidad100 MW
Carga100 MW
Alimentador FOR (Indisponibilidad)1 0.022 0.02
Fig. 7. Ejemplo: Confiabilidad en el suministro de energía eléctrica (sin GD).
B
EJEMPLO: Confiabilidad en el suministro (sin GD)
Confiabilidad en el Confiabilidad en el suministrosuministro
Cap. no disp. Cap. disp. Prob. (MW) (MW) del estado 0 200 0.98x0.98 = 0.9604 100 100 2x0.98x0.02 = 0.0392 200 0 0.02x0.02 = 0.0004
Número esperado de días en el año en los cuales la carga puede experimentar problemas:
LOLP x 365 = 0.146 dias / año (3.50 horas /año)
LOLP = 0.0004 (Probabilidad de no satisfacer la carga)
Confiabilidad en el suministroConfiabilidad en el suministro
Alimentador1
Alimentador2
Capacidad100 MW
Capacidad100 MW
Carga100 MW
Elemento FOR (Indisponibilidad)Alimentador 1 0.02Alimentador 2 0.02GDR 0.5
Fig. 8. Ejemplo: Confiabilidad en el suministro de energía eléctrica (con GD).
B
GDR
100 MW
EJEMPLO: Confiabilidad en el suministro (con GD)
Confiabilidad en el suministroConfiabilidad en el suministro
LOLP = 0.0002 (Probabilidad de no satisfacer la carga)
Capacidad no disponible
(MW)
Capacidad disponible
(MW)
Probabilidad del estado
0 300 0.98x0.98x0.5 = 0.4802
100 200 2x0.98x0.02x0.5 +
0.98x0.98x0.5 = 0.4998
200 100 2x0.98x0.02x0.5 +
0.02x0.02x0.5 = 0.0198
300 0 0.02x0.02x0.5 = 0.0002
Número esperado de días en el año en los cuales la carga puede experimentar problemas:
LOLP x 365 = 0.073 dias / año (1.75 horas /año)
Confiabilidad en el suministroConfiabilidad en el suministroConclusionesConclusiones
• La presencia de GD en la red de La presencia de GD en la red de distribución puede proporcionar distribución puede proporcionar seguridad adicional en el seguridad adicional en el suministro de energía eléctricasuministro de energía eléctrica
Energía reactiva y Energía reactiva y regulación de tensiónregulación de tensión
TA B
Fig. 9. Red de distribución radial simple sin GD.
T1
T2
EJEMPLO: Red de distribución radial simple sin GD
Energía reactiva y Energía reactiva y regulación de tensión regulación de tensión (II)(II)
EJEMPLO: Red de distribución radial simple con GD
T
A B
Fig. 10. Red de distribución radial simple con GD.
T1
T2
G
GD
Energía reactiva y regulación Energía reactiva y regulación de tensión (III)de tensión (III)
EJEMPLO: Red de distribución radial simple con GD
E
XQRPV
Energía reactiva y Energía reactiva y regulación de tensión (IV)regulación de tensión (IV)
ControladorDMS
PV
CHP S A
P+/-Q P+/-Q
P , Q
P , Q P , Q
P , -Q
Fig. 12. DG integrada. Control dinámico de la red.
Externalidades ambientalesExternalidades ambientales
(*) Fuente: Pace University Centre for Environmental Legal Studies (1990)
EXTERNALITY COSTS FOR NATURAL GAS-FIRED UNITS
TYPE OF TECHNOLOGYEXTERNALITY USD/lb Existing
Steam PlantCombined
CycleBACT
(SCR,SWI)[A] [B] [C] [D]
[1] SO2 2.03 0 0 0[2] NOx 0.82 0.248 0.42 0.042[3] Particulates 1.19 0.003 0.003 0.0002[4] CO2 0.0068 110 110 110Totals:[5] USD/MMBTU Input 0.95 1.10 0.78[6] Heat Rate (BTU/KWh) 10400 9000 9000USD/kWh Generated 0.010 0.010 0.008
Externalidades ambientalesExternalidades ambientales
(*) Fuente: Pace University Centre for Environmental Legal Studies (1990)
EXTERNALITY COSTS FOR COAL-FIRED UNITS
TYPE OF TECHNOLOGYEXTERNALITY USD/lb Existing
Boiler(1.2 %sulphurcoal)
AFBC1
(1.1 %sulphurcoal)
IGCC2
(0.45 %sulphurcoal)
[A] [B] [C] [D][1] SO2 2.03 1.80 0.55 0.48[2] NOx 0.82 0.607 0.3 0.06[3] Particulates 1.19 0.15 0.01 0.01[4] CO2 0.0068 209 209 209Totals:[5] USD/MMBTU Input 5.76 2.80 2.46[6] Heat Rate (BTU/KWh)USD/kWh Generated 0.058 0.028 0.025
Externalidades Externalidades ambientalesambientales
(*) Fuente: Pace University Centre for Environmental Legal Studies (1990)
SUMMARY OF ENVIRONMENTAL COSTS FOR VARIOUS RENEWABLE ENERGY
TECHNOLOGIES
TECHNOLOGY TYPE USD Cents / kWh
Solar 0 to 0.4
Wind 0 to 0.1
Biomass 0 to 0.7
Concepción de las Concepción de las regulaciones sin GDregulaciones sin GD
• Generación localizada en el sistema Generación localizada en el sistema de transmisiónde transmisión
• Usuarios que solo consumenUsuarios que solo consumen
Gen - Tras - Dis - Consumidor
ANTECEDENTES: Reino Unido, Argentina y Chile
Concepción de las Concepción de las regulaciones con GDregulaciones con GD
• Generación localizada en el sistema Generación localizada en el sistema de transmisión y el de distribuciónde transmisión y el de distribución
• Usuarios que Usuarios que no no solo consumensolo consumenGen -Tras - Dis - Consumidor - Dis - Gen
AutoGen
Eficiencia en el mercado Eficiencia en el mercado eléctricoeléctrico
• El desarrollo de un mercado El desarrollo de un mercado eléctrico competitivo implica eléctrico competitivo implica obtener eficiencia económica obtener eficiencia económica mediante estructuras tarifarias mediante estructuras tarifarias (señales) que reconozcan (señales) que reconozcan precisamente costos y beneficios precisamente costos y beneficios realesreales
• Ventaja competitiva de la GD Ventaja competitiva de la GD respecto a la generación central respecto a la generación central convencionalconvencional: :
NO USO DE LA RED DE TRASMISIÓN
ConclusionesConclusiones
•La viabilidad de la GD depende fuertemente La viabilidad de la GD depende fuertemente del tratamiento regulatorio, en particular, de del tratamiento regulatorio, en particular, de la asignación de los costos de trasmisiónla asignación de los costos de trasmisión
•Por los montos de inversión requeridos, la Por los montos de inversión requeridos, la GD puede ser una fuente de competencia GD puede ser una fuente de competencia adicional en el mercado eléctrico nacionaladicional en el mercado eléctrico nacional
•La internalización de las externalidades La internalización de las externalidades ambientales de la GD renovable es una ambientales de la GD renovable es una decisión de política energética y ambientaldecisión de política energética y ambiental