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COSTOS DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
BAJO LA PENETRACIÓN DE GENERACIÓN DISTRIBUIDA
FOTOVOLTAICA
XIII JORNADA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Por: Carlos Andrés Garcia Montoya M.Sc, Ph.D (C) - EPM
Dr. Tomás Gómez San Román - UPC
Dr. Jesús María López Lezama - UdeA
Bogotá - Diciembre de 2016
Contenido
o Desafíos de la distribución de energía eléctrica en la actualidad
o Enfoques de solución: Modelos de red de referencia (RNM)
o Evaluación de penetración de GDF
o Resultados
o Conclusiones
o Bibliografía
XIII JORNADA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Desafíos de la distribución de energía en la actualidad
Tanto el Distribuidor como el Regulador
del mercado se enfrentan a nuevos
desafíos:
• Efecto sobre las pérdidas técnicas y no
técnicas
• Penetración de generación distribuida
• Nuevas inversiones
• Calidad del servicio
• Respuesta de la demanda
• Smart grids
• Impacto tarifario
• Estimación de CAPEX y OPEX según
nuevas tecnologías
• Desarrollo de nuevos esquemas
regulatorios
Objetivo principal
XIII JORNADA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
En el presente trabajo se evalúa el impacto de la penetración de GDFsobre costos de la distribución de energía eléctrica en un caso de estudiode Colombia.Esto con el objetivo fundamental de proveer a las empresas de valores deestimados de los costos, de modo tal que se pueda prever su efecto,especialmente, sobre el desempeño de la empresa y su sostenibilidadfrente a los cambios regulatorios y del mercado en el que operan.
Contenido
o Desafíos de la distribución de energía eléctrica en la actualidad
o Enfoques de solución: Modelos de red de referencia (RNM)
o Evaluación de penetración de GDF
o Resultados
o Conclusiones
o Bibliografía
Enfoques de solución
XIII JORNADA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Algoritmos empleados en el análisis de sistemas de distribución de energía eléctrica.
Meta-heurísticas
Basados en Poblaciones
Colonia de hormigas
Algoritmos meméticos
Algoritmos genéticos
Basados en Trayectorias
Enfoques:
• Dimensionamiento de conductores.
• Reconfiguración de alimentadores.
• Expansión óptima.
• Localización óptima de activos.
• Reducción de pérdidas.
• Diseño óptimo del sistema.
• Otros…
Modelos de red de referencia (RNM)
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Modelado de cargas y GDClasificación zonal
Generación de mapas
Construcción de la red topológica
Asignación de equipos eléctricos a la red
Cálculo de los refuerzos de la red de media tensión
necesaria para cumplir con los requisitos de
continuidad del servicio
Red de Referncia
Entradas: -Equipo estandarizado-Restricciones técnicas-Parámetros económicos-Estado inicial de la red (solo para expansión)
Entradas: - Restricciones geográficas-Topología Inicial (solo para expansión)
Entradas: - Índices de continuidad del servicio-Equipo de protección-Tiempo de tasas de fallo/reparación
Entradas: -Punto se suministro-Localización de cargas y GD-Parámetros de modelado de zonas
Diagrama del proceso computacional desarrollado por la RNM
RNM:
Los modelos de red de referencia son
modelos de optimización de sistemas de
distribución
Aplicaciones:
• Planeación de sistemas de distribución.
• Evaluación de impacto técnico y
económico sobre el sistema de
distribución de energía, debido a
cambios tecnológicos en sistemas de.
• Evaluación de la expansión de sistemas
de distribución.
• Desarrollo de marcos regulatorios
adaptables a nuevas tecnologías.
• Otras aplicaciones.
Modelos de red de referencia (RNM)
XIII JORNADA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Contenido
o Desafíos de la distribución de energía eléctrica en la actualidad
o Enfoques de solución: Modelos de red de referencia (RNM)
o Evaluación de penetración de GDF
o Resultados
o Conclusiones
o Bibliografía
XIII JORNADA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Resumen de características del caso de estudio:
• Capacidad instalada inicial 9.447 [KW].
• No se simuló crecimiento de demanda.
• Valor promedio de carga 9,46 [kVA].
• Cargas entre 3 [kVA] y 30 [kVA].
• Generación estimada por los paneles de 3 kWp: 3.520 kWh/año.
• Incrementos de instalación de paneles por numero de instalaciones por año desde50 PV unidades hasta 500 PV unidades. El escenario numero tres considero hasta1000 PV unidades.
• Demanda esperada de energía 41,9 [GWh/año].
Evaluación de penetración de GDF
XIII JORNADA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Evaluación de penetración de GDF
Proyección de penetración de GD solar fotovoltaica en Colombia ycrecimiento de demanda esperado:
* Integración de las energías renovables no convencionales en Colombia (Source: Unidad de planeación minero energética de Colombia, http://www.upme.gov.co/Estudios/2015)
• Crecimiento anual de penetración de GD en capacidad instalada: 3,3 MW/año.
• Crecimiento anual de demanda estimado según UPME, alrededor de 2,0%.
XIII JORNADA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
• Curva de demanda: Demanda hora/Demanda pico [%].
• Curva de generación: Radiación por m2
hora/Radiación máx. por m2 [%].
Evaluación de penetración de GDF
XIII JORNADA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Evaluación de penetración de GDF
Características del caso de estudio de GDF:
• 1000 transformadores fueron seleccionados para la prueba.
• Estos representan aproximadamente 11000 consumidores.
• EL RNM se ejecutó en dos etapas:
• Primera: en modo “Greenfield” la localización de las S/E fue determinada desdeel inicio y el algoritmo construye las redes de media tensión.
• Segunda: en modo “Brownfield”, considerando las características del modo“Greenfield”, se incluyen curvas características de demanda y generación para lospaneles de pequeña escala. En este caso se simuló hasta llegar a una penetraciónde 31.8% en generación suministrada por los paneles.
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o Conclusiones
o Bibliografía
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Ilustración proyecciones de penetración de GD en el caso de
estudio.
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Evaluación de penetración de generación distribuida
Cálculos de GD Conectada en Media Tensión Calculo de Penetración GD Infraestructura
Simulación SAIDI SAIFIPotencia GD
[kW]
Según
Potencia
Instalada
Según # de
Transformador
es
Capacidad, incluye
GD [MVA]
Kilómetros
de red
GD 50 33.17 9.34 150 1.6% 0.5% 9,597 660.46
GD 100 33.27 9.35 300 3.2% 1.0% 9,747 660.46
GD 150 33.2 9.38 450 4.8% 1.4% 9,897 660.46
GD 200 32.93 9.32 600 6.4% 1.9% 10,047 660.46
GD 250 32.51 9.21 750 7.9% 2.4% 10,197 660.46
GD 500 32.03 9.11 1500 15.9% 4.8% 10,947 660.46
GD 1000 33.94 9.63 3000 31.8% 9.5% 12,447 660.46
Ilustración de resultados obtenidos en las simulaciones de penetración de GD
Los valores de costos de inversión de la infraestructura están estimados en 39.033 [MCOP] y los costos de mantenimiento de 3.020 [MCOP].
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o Evaluación de penetración de GDF
o Resultados
o Conclusiones
o Bibliografía
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Conclusiones
• Se desarrolló un estudio que permite estimar el efecto sobre los costos de la distribución deenergía, ocasionados por la penetración de la GDF.
• La expectativa de penetración de GDF para el caso colombiano no presenta una alta incidenciadentro de los costos del OR.
• OPEX y CAPEX no presentan mayores cambios con el ingreso de la GDF a pequeña escala en elcaso de estudio.
• Dada la tasa de crecimiento esperado de la demanda en Colombia, estando cerca de un 2%anual, puede permitir que los refuerzos necesarios para la atención de la penetración de GDF apequeña escala se anulen con las inversiones necesarias por el crecimiento de la demanda.
• El caso colombiano comparado con estudios de España, Países Bajos y Alemania, muestran quelos costos asociados a atender el crecimiento de la demanda pueden superar el costo de lapenetración de GDF.
• Bajo el escenario de niveles de penetración de GDF como los estimados para Colombia, loscostos de distribución están atados a la demanda, es decir, es este el driver de costo principalbajo este escenario.
XIII JORNADA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Bibliografía• G. Platt, S. West and T. Moore, "The real-world challenges and opportunities of distributed
generation," 2015 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), Montreal, QC, 2015,pp. 1112-1116.
• Toledo, Olga Moraes. Oliveira F., Delly, Diniz, Antônia Sônia Alves Cardoso., “Distributedphotovoltaic generation and energy storage systems: A review.” Renewable and SustainableEnergy Reviews, 2010, vol. 14, no 1, pp. 506-511.
• G. Pepermans, J. Driesen, D. Haeseldonckx, R. Belmans, W. D’haeseleer, “Distributed generation:definition, benefits and issues”, Energy Policy, Volume 33, Issue 6, April 2005, p. 787-798.
• Cossent, R., Olmos, L., Gomez, T., Mateo, C., Frias, P., “Distribution network cost under differentpenetration levels of distributed generation”, European Transactions on Electrical Power, 2011,vol. 21, no 6, p. 1869-1888.
• Congreso de la Republica de Colombia, “Ley 1715 de 2014 - Por medio de la cual se regula laintegración de las energías renovables no convencionales al sistema energético nacional.”[Consultado en linea en Junio de 2016]
• UPME, “Integración de las energías renovables no convencionales en Colombia”, Bogotá –Colombia, 2015. [Consultado en línea en Enero de 2016].
• UPME, “Costos indicativos de generación eléctrica en colombia”, Bogotá – Colombia, 2005.[Consultado en linea en Enero de 2016].
