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La planeación del Sistema Eléctrico Nacional y el futuro de la capacidad de generación
en manos del Estado
Nelson Ricardo Delgado Contreras Director General Adjunto de Programas de Generación
Contenido
Antecedentes de la planeación del Sistema Eléctrico Nacional
Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
Programa Indicativo para la Instalación y Retiro de Centrales Eléctricas (PIIRCE)
Estricta separación legal de la CFE
2
Antecedentes de la planeación del SEN
3
Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica (LSPEE)*
Prestación del Servicio Público de Energía Eléctrica
La planeación del Sistema Eléctrico Nacional (SEN)
La generación, conducción, transformación, distribución y venta de energía eléctrica.
La realización de todas las obras, instalaciones y trabajos que requieran la planeación, ejecución,
operación y mantenimiento del SEN.
LSPEE
* Abrogada el 11 de agosto de 2014
La prestación del servicio público de energía eléctrica comprendía…
4
Ley de la Industria Eléctrica (LIE)*
Dirigir el proceso de planeación** y la elaboración del PRODESEN
Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional: Documento expedido por la Secretaría de Energía que contiene la planeación del Sistema Eléctrico Nacional, y que reúne los elementos relevantes de los programas indicativos para la instalación y retiro de Centrales Eléctricas, así como los programas de ampliación y modernización de la Red Nacional de Transmisión y de las Redes Generales de Distribución; (art. 3 LIE)
LIE
* DOF 11 de agosto de 2014 ** Art. 27 ... “Corresponde exclusivamente a la Nación la planeación y el control del sistema eléctrico nacional;…” DOF 20 diciembre 2013
Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
5
Definiciones (art. 3 LIE)
Sistema Eléctrico Nacional: El sistema integrado por: a. La Red Nacional de Transmisión; b. Las Redes Generales de Distribución; c. Las Centrales Eléctricas que entregan energía eléctrica a la Red Nacional de
Transmisión o a las Redes Generales de Distribución; d. Los equipos e instalaciones del CENACE utilizados para llevar a cabo el Control
Operativo del Sistema Eléctrico Nacional, y e. Los demás elementos que determine la Secretaría;
Red Nacional de Transmisión: Sistema integrado por el conjunto de las Redes Eléctricas que se utilizan para transportar energía eléctrica a las Redes Generales de Distribución y al público en general, así como las interconexiones a los sistemas eléctricos extranjeros que determine la Secretaría.
Redes Generales de Distribución: Redes Eléctricas que se utilizan para distribuir energía eléctrica al público en general.
Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
Generación
Transmisión
Distribución
Programa Indicativo para la Instalación y Retiro de
Centrales Eléctricas (PIIRCE)
Programas de Ampliación y Modernización de la
Transmisión
Programas de Ampliación y Modernización de la
Distribución
6
Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
Establece de forma indicativa los requerimientos de capacidad de generación para satisfacer la demanda en el SEN y cumplir con los objetivos de energías limpias para los próximos 15 años (art. 13 de la LIE)
No es requisito y no genera derecho para las centrales eléctricas que se instalen o pretendan instalarse en congruencia con dicho programa.
Permite la orientación de la inversión productiva. Referencia para la planeación de la red de transmisión
Programa Indicativo para la Instalación y Retiro de Centrales Eléctricas (PIIRCE)
Garantizar la eficiencia, calidad, confiabilidad, continuidad y seguridad del Sistema Eléctrico Nacional.
Integrar la nueva capacidad de generación de fuentes renovables y convencionales.
Utilizar la capacidad ociosa y reducir el Margen de Reserva. Aumentar capacidad de enlaces internacionales. Robustecer el mallado de la RNT, desarrollando –entre otras cosas– corredores
de energía eléctrica entre el sur y el norte del país.
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El programa de obras e inversiones de las Redes Generales de Distribución es el resultado de los estudios de ingeniería de distribución realizados para satisfacer la demanda incremental y la calidad en el suministro de energía eléctrica.
Las inversiones para las redes de distribución generalmente se proponen para un horizonte de hasta 5 años ya que para plazos mayores disminuye el grado de certidumbre.
Se establece como política alcanzar el grado de electrificación de 99.8% en 2024, para beneficiar a un millón de habitantes.
Programas de Ampliación y Modernización de la Distribución
Programas de Ampliación y Modernización de la Transmisión
Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
8
El PRODESEN es un instrumento para la toma de decisiones para el nuevo Mercado Eléctrico:
Panorama actual del Sistema Eléctrico Nacional Tendencia de la demanda y consumo de electricidad Ubicación y tecnologías de nuevas centrales eléctricas Nuevos elementos de la red nacional Inversiones en generación, transmisión y distribución
Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
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Modelo de optimización
Minimizar 𝑪 Inversión + 𝑪 O&M + 𝑪 ENS
𝑪 Inversión : valor presente del costo de inversión.
𝑪 O&M : valor presente del costo de operación y mantenimiento.
𝑪ENS : valor presente de la Energía No Suministrada.
donde:
Variables de decisión:
Número de unidades de la central (g) que se invierten en el año (y); Número de unidades de la central (g) que se retiran en el año (y);
Datos de entrada
Costo variable de operación de la central (g), costo fijo de operación de la central (g), costo de inversión de la central (overnight cost) (g), valor unitario de la Energía No Suministrada, potencia mínima del generador (g), potencia máxima del generador (g), disponibilidad de Energía Renovable para el generador (g) en el tiempo (t), usos propios del generador (g), costo de combustibles para el generador (g), tasa de descuento.
Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
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Modelo de optimización
Minimizar 𝑪 Inversión + 𝑪 O&M + 𝑪 ENS
Sujeto a:
Balance de Energía; Reserva de capacidad; Restricciones de los sistemas hidráulicos; Límite de potencial de generación para energías eólica y solar; Límites de capacidad de trasmisión; Restricciones técnicas; Cumplimiento de metas de energías limpias.
Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
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Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
Variables Fuente de Información
Crecimiento Económico Criterios Generales de Política Económica –SHCP Subsecretaría de Planeación y Transición Energética
Demanda Máxima Centro Nacional de Control de Energía (CENACE)
Consumo Bruto Centro Nacional de Control de Energía (CENACE)
Precios de combustibles Centro Nacional de Control de Energía (CENACE) Comisión Federal de Electricidad (CFE)
Metas de Energías Limpias
Ley de Transición Energética (Tercero Transitorio)
Potencial de energías renovables
Iniciativa para el desarrollo de las Energías Renovables en México 2012 (SENER) Estudio sobre cogeneración en el sector industrial (SENER-GIZ-COGENERA) El potencial eólico mexicano; AMDEE-PwC Prospectiva de Energías Renovables 2015-2029 (SENER)
Parámetros técnicos y costos
Costos y Parámetros de Referencia para la Formulación de Proyectos de Inversión en el Sector Eléctrico (COPAR, 2015) Cost and Performance Data for Power Generation Technologies (NREL, 2012) Estudio de la Asociación Mexicana de Energía Solar Fotovoltaica (ASOLMEX) y PwC Catálogo de Unidades Generadoras de la Comisión Federal de Electricidad (CFE, 2015) Informes estadísticos trimestrales de operación eléctrica de permisionarios y de permisos administrados, de la Comisión Reguladora de Energía (CRE, 2015) Reportes mensuales de capacidad y generación (CENACE, 2015)
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Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
Características Criterios
Clasificación
Proyectos: - Firmes: proyectos de generación reportados por CENACE que
cumplieron con los criterios publicados el 01/09/15 para integrar proyectos al Programa de Ampliación y Modernización de la RNT, podrán tener permiso de generación otorgado por la CRE.
- Optimización: proyectos de generación que no cumplieron con los criterios publicados el 01/09/15 para integrar proyectos al Programa de Ampliación y Modernización de la RNT, podrán tener permiso de generación otorgado por la CRE.
- Genéricos: proyectos de generación candidatos ingresados al modelo, en función del potencial de recursos por región.
Fecha de operación
Proyectos: - Firmes: en coordinación con CENACE. - Optimización y Genéricos: sujetas a la optimización de la
planeación; el modelo asigna nuevas centrales eléctricas a partir del 2019.
Fuente: Reporte de proyectos de centrales eléctricas con trámite de interconexión en CENACE (diciembre 2015).
Centrales Eléctricas: clasificación y fechas de inicio de operación
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Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
Potencial renovable
Tecnología Potencial
disponible (MW)
Fuente
Bioenergia1/ 1,500 Iniciativa para el Desarrollo de las Energías Renovables en México: Biomasa (SENER, 2012). http://www.pwc.com/mx/es/industrias/infraestructura/estudios-energias-renovables.html
Cogeneración Eficiente2/ 7,045 Estudio sobre Cogeneración en el Sector Industrial en México (SENER, 2009). http://www.cogeneramexico.org.mx/documentos.php
Eólica3/ 12,000
Iniciativa para el Desarrollo de las Energías Renovables en México: Eólica (SENER, 2012). http://www.pwc.com/mx/es/industrias/infraestructura/estudios-energias-renovables.html El potencial eólico mexicano: Oportunidades y retos en el nuevo sector eléctrico (Asociación Mexicana de Energía Eólica - AMDEE - y PWc; 2014). http://www.amdee.org/amdee-estudios
Geotérmica4/ 1,932 Prospectiva de Energías Renovables 2015-2029 http://www.gob.mx/sener/documentos/prospectivas-del-sector-energetico
Hidroeléctrica5/ 8,763 Prospectiva de Energías Renovables 2015-2029 http://www.gob.mx/sener/documentos/prospectivas-del-sector-energetico
Nucleoeléctrica6/ 1,360 Estudio de planificación de expansión de generación del Sistema Eléctrico Nacional considerando la incorporación de capacidad de generación nucleoeléctrica. Gerencia de Análisis de Redes, Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE). 2014.
Solar Fotovoltaica7/ 8,000
Iniciativa para el Desarrollo de las Energías Renovables en México: Solar FV (SENER, 2012). http://www.pwc.com/mx/es/industrias/infraestructura/estudios-energias-renovables.html Prospectiva de Energías Renovables 2015-2029. http://www.gob.mx/sener/documentos/prospectivas-del-sector-energetico
1/ Referente al potencial económicamente competitivo. 2/ Referente al potencial nacional en un escenario medio. 3/ Referente conservador del pontencial nacional. 4/ De acuerdo a la expectativas de crecimiento de la geotermia. 5/ De acuerdo con el potencial probable y un factor de planta del 30%. 6/ Referente al potencial anual por reactor nuclear con fechas de inicio de operación a partir de 2026. 7/ De acuerdo con el potencial técnicamente viable.
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Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
795 en operación 702 en proyectos
117 genéricos ----------------------------------
Total = 1,614 registros
Clases y propiedades del modelo PIIRCE
15
Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
Clases y propiedades del modelo PIIRCE
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Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
Clases y propiedades del modelo PIIRCE
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Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
Clases y propiedades del modelo PIIRCE 69 en operación 56 en proyectos
552 genéricos ---------------------------- Total = 677 registros
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Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
Elementos de la Base de Datos PIIRCE
Lectura de archivos
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Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
Archivos de datos PIIRCE
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Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
Archivos de datos PIIRCE
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Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
Definición del Problema de Programación Lineal Entera Mixta (MILP) PIIRCE
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Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
Solución del MILP PIIRCE
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Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
Solución PLEXOS PIIRCE
Para encontrar la mejor solución al modelo de optimización, PLEXOS utiliza el algoritmo “Branch and Bound” para la solución del problema de programación Lineal-Entera.
Stodas las
soluciones
S0 S1
x1=0 x1=1
S00
x2=0 x2=1
S000
x3=0 x3=1
S001
S00
S000
x3=0 x3=1
S001
S10
S100
x3=0 x3=1
S101
S11
S110
x3=0 x3=1
S111
x2=0 x2=1
.
.
.
S0…
0
S0….
0
xj=0 xj=1
S0…1
Z
Z*
• Proceso de Relajación Lineal: elimina condiciones de variables enteras • Branching: genera un número exponencial de subproblemas • Bounding: acota la búsqueda de soluciones óptimas • GAP: el proceso se detiene cuando la diferencia [%] entre la solución factible entera y la
solución lineal satisface un valor preestablecido.
Capacidad instalada 2015*
*Datos preliminares al cierre de 2015. Fuente: CFE y CRE 1/ Incluye: Carboeléctrica, Turbogás, Lecho fluidizado, Termoeléctrica convencional y Combustión Interna.
Con la capacidad actualmente en operación, se tiene una participación del 20.3% en la generación de energía eléctrica a partir de fuentes de energía limpia.
Térmicas1/
36.5%
Ciclo Combinado
35.4%
Eólica 4.1%
Hidro 18.4%
Cogeneración Eficiente,
Biocombustible 1.9%
Nuclear 2.2% Geotérmica 1.4%
Solar 0.1%
Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
Cogeneración
Eficiente 12% Térmicas 2%
Solar 12%
Hidroeléctrica 9%
Geotérmica 2%
Nuclear
7%
En los próximos 15 años se instalarán 57 GW, con la cual se pretende alcanzar una participación del 37.7% en la generación de energía eléctrica a partir de fuentes de energía limpia.
Ciclo Combinado
35% Eólica 21%
*Información preliminar para PIIRCE 2016-2030
Capacidad instalada 2030*
Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
26
60 mil MW Instalación
57 mil MW Total
Limpias 32.5 mil MW 35.8 mil MW
PRODESEN 2015-2029
PRODESEN 2016-2030
Retiro 15,854 MW 15,364 MW
0
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030
Térmicas Ciclo Combinado
Eólica Solar 1/
Hidroeléctrica Geotérmica
Nuclear Cogeneración Eficiente 2/
*Información preliminar para PIIRCE 2016-2030
Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
27
En los próximos 5 años se instalarán 32 GW de capacidad adicional.
*Información preliminar para PIIRCE 2016-2030
Concepto 2016-2020 2021-2025 2026-2030 Total
2016-2030
Limpias 13,146 13,922 8,772 35,840
Bioenergía 1 0 30 31
Cogeneración Eficiente 2,793 4,252 0 7,045
Eólica 6,928 3,082 1,991 12,000
Geotérmica 336 441 118 895
Hidroeléctrica 985 3,507 556 5,049
Nucleoeléctrica 110 0 4,081 4,191
Solar fotovoltaica 1,980 2,641 1,996 6,616
Termosolar 14 0 0 14
Convencionales 19,041 1,044 1,351 21,436
Carboeléctrica 120 0 0 120
Ciclo combinado 17,999 1,044 1,257 20,300
Combustión Interna 272 0 0 272
Importación 10 0 0 10
Termoeléctrica convencional 473 0 0 473
Turbogás 167 0 94 261
Total 32,187 14,966 10,123 57,276
Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
28 *Información preliminar para PIIRCE 2016-2030
Tecnología Inversión
(mdd)
Limpia 21,882
Bioenergía 0.7
Cogeneración Eficiente 2,402
Eólica 12,985
Geotérmica 168
Hidroeléctrica 534
Solar fotovoltaica 5,757
Termosolar 35
Convencional 17,143
Ciclo combinado 16,421
Combustión Interna 391
Termoeléctrica convencional 147
Turbogás 185
Total 39,025
En los próximos 5 años se requiere una inversión de $39,025 mdd en proyectos de todo tipo de tecnologías.
Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
3,367
57
1,710
4,295
808
1,377
410
140
668
14 193
330
1,222 1,346
2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029
29
• En los próximos 5 años, se espera el retiro del 64% de lo programado. • El programa indicativo de retiro contiene las unidades menos eficientes. • El 69% de la capacidad a retirar corresponde a centrales termoeléctricas convencionales.
Programa indicativo de retiro
Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)
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Estricta separación legal de la CFE
Ley de la Industria Eléctrica (LIE) [DOF 11 agosto 2014]
Artículo 8.- La generación, transmisión, distribución, comercialización y la proveeduría de insumos primarios para la industria eléctrica se realizarán de manera independiente entre ellas y bajo condiciones de estricta separación legal; de la misma manera, se separarán el Suministro de Servicios Básicos y las otras modalidades de comercialización.
Artículo 5.- La Comisión Federal de Electricidad tiene por objeto prestar, en términos de la legislación aplicable, el servicio público de transmisión y distribución de energía eléctrica, por cuenta y orden del Estado Mexicano. Asimismo, dentro de su objeto público, la Comisión Federal de Electricidad podrá llevar a cabo las actividades siguientes: I. La generación dividida en unidades y comercialización de energía eléctrica y productos asociados, incluyendo la importación y exportación de éstos, de acuerdo con la Ley de la Industria Eléctrica, y en términos de la estricta separación legal que establezca la Secretaría de Energía;
Ley de la Comisión Federal de Electricidad [DOF 11 agosto 2014]
31
Estricta separación legal de la CFE
Términos para la estricta separación legal de la Comisión Federal de Electricidad (SENER) [DOF 11 enero 2016]
Separación vertical entre las actividades independientes por cada línea de negocio (generación, transmisión, distribución, suministro Básico, otras modalidades de comercialización y proveeduría de insumos primarios).
En la actividad de generación se plantea una separación horizontal que elimine el poder de mercado, considerando Subsidiarias, Filiales y Unidades de Negocio.
Se conforman Gobiernos Corporativos para fomentar la independencia y competencia entre empresas.
Se determinan “murallas chinas” entre empresas para fomentar la operación independiente y eficiente.
32
Estricta separación legal de la CFE
CFE deberá actuar a través de subsidiarias y filiales u otros modelos de asociación permitidos por la Ley de la CFE. Las nuevas centrales de generación que no sean asignadas a subsidiarias por parte de la SENER, serán parte de empresas filiales o de empresas en las que la CFE participe de manera minoritaria.
Estas nuevas empresas únicamente podrán representar en el Mercado Eléctrico Mayorista (MEM) a las centrales eléctricas que tengan a su cargo y no podrán coordinarse entre estas para definir estrategias. De la misma manera, salvo ciertos casos, no podrán compartir información relacionada con la planeación, operación, mantenimiento y estrategia comercial con otros generadores o comercializadores.
Para fomentar la operación eficiente del sector eléctrico, la CFE deberá crear el número de empresas de generación que defina la SENER en los acuerdos de asignación de activos correspondientes, las cuales serán:
Términos para la estricta separación legal de la Comisión Federal de Electricidad (SENER) [DOF 11 enero 2016]
33
Estricta separación legal de la CFE
6 empresas de Generación: 4 empresas Subsidiarias o Filiales de Generación; 1 empresa Subsidiaria o Filial para Centrales Externas Legadas; 1 empresa Filial para Contratos de Interconexión Legados.
Separación de generación CFE [DOF 29 marzo 2016]
1 empresa Subsidiaria de Transmisión; 1 empresa Subsidiaria de Distribución (dividida en 16 Unidades de
Negocio); 1 empresa Subsidiaria de Suministro para Usuarios Básicos; 1 empresa Filial de Suministro para Usuarios Calificados; 1 Empresa Filial de Proveeduría de Insumos Primarios. Adicionalmente, la CFE podrá establecer otras empresas que considere necesarias.
34
Estricta separación legal de la CFE
Se estima que el parque de generación propiedad de CFE se reparta con el siguiente procedimiento: ~75% de la generación se estima minimizando el HHI (ponderado por
energía consumida) de 300 mercados identificados; ~25% de la generación, provista por las plantas con menor generación, se
deja adscritas a las gerencias que las operan actualmente, y que serán la base de las nuevas empresas
Revisar que esta asignación no genere nuevos mercados con un HHI >2500 y, en su caso, reasignar.
Gracias por su atención
35