Date post: | 22-Dec-2015 |
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“Modelización Energética"
Ing. CARLOS HUMBERTO REYES ROQUECURSO: FUENTES ALTERNAS DE ENERGIA
MAESTRIA EN INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICAMENCION : ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE
Ica, 25 de Julio del 2014
Energía y Desarrollo Sostenible
Sociedad
Medio Ambiente
Economía
Instituciones y políticas
• La energía es el motor de la producción de bienes y servicios de todos los sectores de la economía. Es fundamental para la prestación de servicios sociales básicos, la mejora del acceso a la enseñanza y el aumento en los ingresos.
• El suministro de energía requiere múltiples procesos: extracción, producción, conversión, transformación, transporte y distribución. Estos procesos, y la utilización de energía, generan emisiones y productos secundarios no deseados.
• La planeación del sector requiere la intervención de un gran número de entidades públicas y privadas, así como el uso de herramientas que permitan evaluar decisiones de largo alcance, que son determinantes para lograr su compatibilidad con un desarrollo sostenible.
Objetivo Fundamental del Planeamiento Energético
• El planeamiento es un Instrumento de la política energética que permite construir una trayectoria coherente del Sistema Energético desde la situación actual hacia un estado futuro deseado
• Se refiere muy especialmente a los proyectos de inversión y uso de los recursos dentro del subsistema de abastecimiento (sobre la base de una prospectiva de demanda que ya incorpora medidas de política energética)
Sistemas y Modelos
• Se entiende por sistema a un conjunto de cosas que ordenadamente relacionadas entre si, contribuyen a determinado objetivo.
• Abordar la realidad desde este concepto es lo que denominamos enfoque sistémico.
• Según el cual, los factores determinantes de la naturaleza son totalidades irreductibles a la suma de sus partes--> objetos sinérgicos.
SISTEMAS
• La resolución de problemas desde el enfoque sistémico considera que el comportamiento de cualquier parte tiene algún efecto sobre el comportamiento del sistema como un todo.
Límite del sistema
Parte del sistema
Relación
7
MODELOS
Un modelo es una representación de algún equipo o sistema real. El valor de un modelo surge cuando éste mejora nuestra comprensión de las características del comportamiento en forma más efectiva que si se observará el sistema real.
Un modelo, comparado con el sistema verdadero que representa, puede proporcionar información a costo más bajo y permitir el logro de un conocimiento más rápido de las condiciones que no se observan en la vida real.
Entender un Proceso
Componente del SistemaCAUSA EFECTO
(estímulo
INPUT
OU
TP
UT
INPUT OUTPUT
X Y ECUACION del MODELO y = A + Bx
(respuesta)
Importancia de los modelos
• El uso de modelos permite adoptar decisiones fundamentadas en el comportamiento esperado de la oferta y la demanda de energía. Proporcionan una base para:
Determinar las opciones y evaluar sus puntos fuertes y débiles.
Comparar las opciones y, por tanto, calcular los costos y beneficios de las aquellas
Examinar los factores limitativos y analizar los límites de los marcos actuales o futuros (financieros, de políticas internas y externas, etc.)
Evaluar los resultados posibles y valorar las posibilidades de éxito a corto y largo plazo.
Manejar grandes volúmenes de datos.
Utilidad de los modelos del sector energético
• Los modelos permiten la búsqueda de equilibrio entre las necesidades (demanda) y los recursos (oferta) de energía, el acceso a servicios energéticos adecuados, a través del mejor suministro disponible.
• Son fundamentales para lograr la seguridad energética de un país.
• El uso de modelos permite evaluar:
Reformas estructurales
Cambios tecnológicos
Seguridad de suministro de energía
Fomento a una producción sostenible
Cambios en las pautas de consumo
Desarrollo de infraestructura y capacidades
Importaciones de recursos energéticos.
Representación de variables
Volatilidad de los precios de referencia. Intensificación de los ciclos económicos. Cambios en la estructura de los
mercados y la regulación.
Exposición a mercados internacionales
Alta intensidad de capital en las principales líneas de negocios.
Activos con impacto en el largo plazo
Refinación Proceso de gas y petroquímica Plantas de generación eléctrica
Procesos productivos complejos intensivos en el uso de capital
Nuevos desarrollos en E&P Estructuras de costos Energías renovables y energía nuclear
Incertidumbres
Crecimiento de la demanda de energía. Cambios en la estructura de la demanda. Múltiples interacciones entre los
participantes del sector.
Satisfacción de demandas en continua evolución
Características del entorno Características del sector
Situaciones complejas y decisiones de gran valor económico
Clasificación de modelos energéticos
Optimización/ Simulación
Propósito/objetivo
De demanda
De oferta
De sistemas
Cobertura espacial
Global
Nacional
Regional
Sectorial
Estatal
Sentido de agregaciónAgregados
Usos finales
Tipos de enfoque
Los modelos de usos finales (bottom-up) y agregados (top-down) son complementarios, ya que responden a distintas preguntas. Su integración permite analizar el impacto de las diferentes políticas, cambios resultantes en precios relativos e ingreso real, sobre el medio ambiente y sobre los distintos sectores de la economía.
El impacto se observa por medio de variaciones en los niveles de demanda de combustibles y energía secundaria.
Usos finales (Bottom-up) Modelos agregados (Top-Down)
Datos con alto nivel de detalle Datos agregados
Permite evaluar el costo-beneficio de tecnologías, programas y políticas individuales
Permite evaluar el costo-beneficio por medio de la producción total de energía y PIB
No necesariamente considera la eficiencia de mercados
Considera eficiencia en mercados
Interacciones entre proyectos y políticas
Interacciones sectoriales
Modelos utilizados y sus aplicaciones
Metodologías Horizonte típico de aplicación
Nivel de agregación
Principio de metodología
Ventajas/desventajas Modelamiento energético
Modelos econométricos
Corto y mediano plazo (no responde a cambios estructurales)
Botton up / top down
Métodos estadísticos Ventajas: Simplicidad y facilidad de aplicación. Desventajas: Requerimientos de conjuntos consistentes de datos e incapacidad de incorporar cambios estructurales (como nuevas políticas)
Modelos de demanda. Curva de demanda y consumos.
Modelos de uso final (contabilidad)
Mediano y largo plazo Bottom up Foco en servicios que usan energía y luego en características tecnológicas que brindan los servicios energéticos
Ventajas: Se incorporan fácilmente cambios tecnológicos anticipados. Desventajas: Requiere muchos detalles en información de uso final y no presenta comportamiento de agentes.
Modelos de demanda y sistemas. Consumos.
Optimización Mediano y largo plazo Bottom up Típicamente problema de optimización lineal restringida. La oferta debe satisfacer demanda energética exógena. Problema dual entrega valores de energéticos.
Ventajas: Especialmente útil cuando hay opciones tecnológicas. Consistente con análisis de back casting. Desventajas: Supuestos de competencia perfecta , no simula comportamiento real de sistemas, modelos complejos y dato-intensivos.
Modelos de oferta
Fuente: Modelos de planeación energética, Gerardo Bazán y Gilberto Ortiz; Energía a debate, Marzo-Abril 2010.
Modelos utilizados y sus aplicaciones (cont.)
Metodologías Horizonte típico de aplicación
Nivel de agregación
Principio de metodología Ventajas/desventajas Modelamiento energético
Equilibrio parcial y simulación
Mediano y largo plazo
Bottom up Simula comportamiento de productores y consumidores ante señales (precios, ingresos, políticas). Típicamente utiliza enfoque iterativo para encontrar equilibrio de mercado. Precios de energía son endógenos.
Ventajas: No están limitados por óptimo y no asume que la afecta la decisión tecnológica. Desventajas: complejos y dato intensivos, relaciones controversiales y de difícil parametrización.
Modelos de sistema energético
Modelos de equilibrio General computable
Mediano y largo plazo
Top down Intentan representar la respuesta macroeconómica real a políticas, como la sustentabilidad de la energía por otros insumos de bienes de consumo.
Las criticas de este tipo de modelos es que carecen de flexibilidad tecnológica que ofrecen otro tipo de modelos.
Modelos de sistema energético
Modelos de desarrollo reciente
Corto, mediano y largo plazo
Bottom up Son modelos asociados al desconocimiento del modelo de proceso, típicamente se emplean redes neuronales, sistemas expertos o sistemas fuzzy. Se realiza el entrenamiento (redes neuronales) o etiquetado (fuzzy) a través de datos. La calidad y vigencia de los datos es crucial para el buen funcionamiento de este tipo de modelos
Presentan buen desempeño en condiciones generales, pero no responden a cambios estructurales o tecnológicos. Su estabilidad y observación no esta asegurada.
Modelos de sistema energético
Fuente: Modelos de planeación energética, Gerardo Bazán y Gilberto Ortiz; Energía a debate, Marzo-Abril 2010.
18Política Energética 1
• Matriz energética diversificada.
• Abastecimiento energético competitivo.
• Acceso Universal al suministro energético.
• Mejoramiento de eficiencia en el uso de energía.
• Autosuficiencia en la producción de energéticos.
• Mínimo impacto ambiental y desarrollo sostenible.
• Desarrollo de la industria del gas natural.
• Fortalecer la institucionalidad del sector.
• Integración energética regional.
1 Mediante el Decreto Supremo Nº 064-2010-EM se aprobó la Política Energética del Perú 2010 – 2040
POLÍTICA ENERGÉTICA
Diversificar la matriz energética para asegurar el abastecimiento confiable y oportuno de la demanda de energía, fortaleciendo la competitividad de nuestro país en un mundo globalizado y garantizando su desarrollo sostenible.
Promover la inversión privada en el sector energético con reglas claras y estables.
Fomentar y ejecutar las obras de electrificación en las zonas rurales y aisladas del país para ampliar la cobertura de la demanda, crear oportunidades para más peruanos y mejorar la calidad de vida de la población.
Fomentar el uso eficiente de la energía.
Promover la integración energética regional.
http://www.minem.gob.pe/
POLÍTICA ENERGÉTICA
Cambios en la matriz energética…
Modificar la actual matriz energética del Perú mediante el desarrollo de las fuentes primarias disponibles en el país, con énfasis en el uso de energías renovables y sustentables ambientalmente.
La idea es: consumir lo que tenemos en abundancia ( hidroenergía y gas natural) y dejar de consumir lo que el país no produce e importa (principalmente petróleo diesel), además de reducir la contaminación ambiental.
http://www.minem.gob.pe/
21
Política energética
Demanda
Seguridad
Competitividad
Sostenibilidad
Geoestratégico
Económico
Ambiental/social
Fuente. CEE
22
“Planificación Energética” instrumento para alcanzar los Objetivos
La planificación es un instrumento de la política energética que permite construir una trayectoria coherente del Sistema Energético desde la situación actual hacia un estado futuro deseado.
23
Evaluación del
Entorno Nacional, Regional y Mundial
de Energía y Minería
Evaluación del
Entorno Nacional, Regional y Mundial
de Energía y Minería
Balance, Matriz y
Eficiencia Energética
Balance, Matriz y
Eficiencia Energética
Plan Estratégico
de Desarrollo Energético
Plan Estratégico
de Desarrollo Energético
Plan de Desarrollo
de Recursos
Renovables
Plan de Desarrollo
de Recursos
Renovables
Inventario y Banco de Proyectos
Hidroeléctricos
Inventario y Banco de Proyectos
Hidroeléctricos
Plan de Expansión de Generación
Plan de Expansión de Generación
Plan de Transmisión
SEIN
Plan de Transmisión
SEIN
Plan del Abastecimiento
Nacional de Hidrocarburos
Plan del Abastecimiento
Nacional de Hidrocarburos
Plan del Abastecimiento Nacional de Gas
Natural
Plan del Abastecimiento Nacional de Gas
Natural
Plan de Transporte de Hidrocarburos
Plan de Transporte de Hidrocarburos
Plan de Acceso Universal de
Energía (Electrificación Rural, GLP, Gas
Natural)
Plan de Acceso Universal de
Energía (Electrificación Rural, GLP, Gas
Natural)
Banco de Proyectos Mineros
Banco de Proyectos Mineros
Proyección del Sector Minero y Contribución al Desarrollo
Local, Regional y Nacional
Proyección del Sector Minero y Contribución al Desarrollo
Local, Regional y Nacional
General Electricidad Hidrocarburos Minería
xxPeriodicidad en años (o como requerido)
11
33
55
33
22
11
22
22
33
33
33
11
11
1.1 1.2
1.3
1.4
1.5
2.1
2.2
2.3
3.1
3.2
3.3
4.1
4.2
Evaluación del
Entorno Nacional, Regional y Mundial
de Energía y Minería
Evaluación del
Entorno Nacional, Regional y Mundial
de Energía y Minería
Balance, Matriz y
Eficiencia Energética
Balance, Matriz y
Eficiencia Energética
Plan Estratégico
de Desarrollo Energético
Plan Estratégico
de Desarrollo Energético
Plan de Desarrollo
de Recursos
Renovables
Plan de Desarrollo
de Recursos
Renovables
Inventario y Banco de Proyectos
Hidroeléctricos
Inventario y Banco de Proyectos
Hidroeléctricos
Plan de Expansión de Generación
Plan de Expansión de Generación
Plan de Transmisión
SEIN
Plan de Transmisión
SEIN
Plan del Abastecimiento
Nacional de Hidrocarburos
Plan del Abastecimiento
Nacional de Hidrocarburos
Plan del Abastecimiento Nacional de Gas
Natural
Plan del Abastecimiento Nacional de Gas
Natural
Plan de Transporte de Hidrocarburos
Plan de Transporte de Hidrocarburos
Plan de Acceso Universal de
Energía (Electrificación Rural, GLP, Gas
Natural)
Plan de Acceso Universal de
Energía (Electrificación Rural, GLP, Gas
Natural)
Banco de Proyectos Mineros
Banco de Proyectos Mineros
Proyección del Sector Minero y Contribución al Desarrollo
Local, Regional y Nacional
Proyección del Sector Minero y Contribución al Desarrollo
Local, Regional y Nacional
General Electricidad Hidrocarburos Minería
xxPeriodicidad en años (o como requerido)
11
33
55
33
22
11
22
22
33
33
33
11
11
1.1 1.2
1.3
1.4
1.5
2.1
2.2
2.3
3.1
3.2
3.3
4.1
4.2
Productos del planeamiento
Fuente: Informe Final MINEM - Comisión Ad Hoc de Planeamiento Minero – Energético . Mayo 2012
Petróleo y gas natural
Precios de combustibles
Macroeconómico
Escenarios prospectivos
PREMISAS SECUENCIA DE PROYECCIONES
Oferta de Hidrocarburos y consumo de sector petrolero
Principales elementos en la planeación energética de México
Ahorro de energía del sector eléctrico
Medidas y uso eficiente de energía
Programa de autoabastecimiento
Oferta y demanda de electricidad y consumo de combustibles del sector eléctrico
Gas seco y gas LP
Petrolíferos y gas LP
Autoconsumos de petrolíferos y gas seco
PEP PGPB PR
Demanda máxima de electricidad
Requerimientos de capacidad
Combustibles para generación
Pública y Privada Por opción tecnológica
PEP, PGPB, PR y PPQ
Por combustibles a utilizar
Demanda de combustibles
Demanda por sector
Demanda nacional, regional y estatal
Demanda de combustibles por sectores: transporte, industrial, residencial, servicios y eléctrico privado
• Gasolinas• Diesel• Combustóleo• Turbosina• Coque de petróleo• Gas natural• Gas LP
• Transporte• Industrial• Residencial• Servicios• Eléctrico privado
• Total país• Noroeste, etc• México DF, etc
Principales productos
Prospectivade gas LP
Prospectivade petrolíferos
Prospectivade petróleo crudo
Prospectivade gas natural
Prospectiva delsector eléctrico
Políticas Energéticas
Balances prospectivos
• Petróleo• Electricidad• Gasolinas• Diesel• Combustóleo• Turbosina• Coque de
petróleo• Gas natural• Gas LP
Inversiones
• Pozos• Capacidades de
procesamiento de refinación y gas
• Capacidad de generación de electricidad
• Infraestructura de transporte y distribución
Otros
• Potencial de ahorro de energía.
• Infraestructura de importación
Estrategia Nacional
de Energía
Prospectivade renovables
Principales modelos del sector
HidrocarburosHidrocarburos
Eficiencia EnergéticaEficiencia Energética
ElectricidadElectricidad
Energías renovablesEnergías renovables
Oferta de hidrocarburos
MOSNR
Portafolio de proyectosOferta de crudo y gasRiesgo de proyectos
Insumos Modelos ResultadosPropiedades de yacimientos,
Factores de recuperación Riesgo exploratorio, volumen original,
Comportamiento presión-producción de yacimientos
MOSDEC
Modelos técnicos
Documentación y evaluación
Jerarquización cartera
Capacidad de proceso y logística
Proceso de crudo Elaboración e importación de petrolíferos
Precios, demandas, capacidad infraestructura, especificaciones
MOGAS
Modelos locales
Capacidad de proceso y transporte
Balance de gas y líquidos
Precios, demandas, capacidad infraestructura, especificaciones
MOGEO
Jerarquización cartera
Jerarquización del portafolio de inversiones
Optimización global de operaciones
Alineación con restricciones de liquidez y endeudamiento
Precios, demandas, capacidad infraestructura, especificaciones
Demanda de hidrocarburos
Autotransporte
Pronóstico de demanda por combustibles:
GasolinaDieselCoque de petróleoTurbosinaCombustóleoGas NaturalGas LP
Por sector: Transporte
AutotransporteAéreo ferroviario
IndustrialResidencial AutogeneraciónServiciosAgropecuario
Pronóstico de demanda regional
Industrial
Residencial
Autogeneración
Transporte Ferroviario
Agrícola
Escenario macroeconómico
Escenarios de precios de combustibles
Proyección regional del parque vehicular por modelo y categoría
Estimación de las eficiencias medias del parque vehicular
Información de consumidores clave de GN
Factores de eficiencia Información de permisos de autogeneración
Información de proyectos de Pemex
Información de consumidores de coque de petróleo
Transporte Aéreo
Servicios
Insumos Modelos Resultados
Exploración y Producción
Estimar las reservas a descubrir y los pronósticos de producción, documentar el portafolio de proyectos, jerarquización y selección de proyectos.
Objetivo
Sistema de evaluación probabilista, herramientas técnicas de balance de materia y simulación numérica de yacimientos.
Metodología
Corto a largo plazo.Horizonte de planeación
Nivel de detalle:o Proyecto/campoo Proyecto/campo/oportunidado Proyecto/unidad de
inversión
Características generales
Modelos técnicos
Documentación y evaluación
Jerarquización cartera
Oferta de electricidad
WASP
Plan de expansiónReserva del sistemaAño de entrada en operación
Inversiones en capacidadAnálisis de la expansión de la red principal de transmisión
Plan de expansión de mínimo riesgo incorporando incertidumbre de precios de combustibles
Confiabilidad de la red de transmisión
Potencia no suministradaFlujos estabilidad, detalle de obras de transmisión
Expansión de redes de transporte de gas natural
PEGyT
México
Análisis de redes
PEGyT/AR
PEGyT/RTG
Evolución de la demandaParque de generación existente
Proyectos potencialesPrecios de combustiblesParámetros de evaluación
Capacidad hidroeléctricaCurvas de carga por nodo
Proyectos de transmisiónCostos de inversiónCostos de operaciónCostos de falla
Insumos Modelos Resultados
Demanda de electricidad
Residencial
Pronóstico de demanda sectorial:
residencial, comercial, alumbrado, bombeos de aguas potables y negras,
riego agrícola, servicio temporal, empresa mediana y gran industria.
Pronóstico de demanda regional
Comercial
Alumbrado
Público
Bombeo
Servicio Temporal
Agrícola
Escenario macroeconómico
Escenarios de precios de combustibles
Escenario de ahorro de electricidad por sector y uso
Criterios de determinación de pérdidas no técnicas
Empresa Mediana
Gran Industria
Insumos Modelos Resultados
Eficiencia energética
Impacto de medidas de eficiencia energética:
Transporte Iluminación Equipos del hogar Inmuebles Cogeneración Edificaciones Motores industrialesBombas de agua
Pronóstico de ahorro de demanda de energía (abatimiento)
Estimación del parque vehicular actual, su consumo energético y crecimiento
Estimación del parque de lámparas y evolución con base en su consumo y horas de uso promedio
Estimación del consumo, entrada y salida del parque de equipos del hogar e inmuebles con base en ventas, función de retiro natural e información disponible
Potencial de cogeneración identificado
Parque de edificaciones y estimación de su crecimiento
Estimación del parque de motores actual, su crecimiento y desempeño, tomando en cuenta las ventas de los últimos años
Proyecciones de crecimiento de bombas de agua con base en datos históricos e información disponible
MOAbEn
Insumos Modelos Resultados
Energías Renovables
Expansión del parque de generación existente por tecnología.
Las tecnologías renovables consideradas son:
BiogasBiomasaGeotermiaGas de relleno sanitario
Mini y Micro Hidráulica
Solar fotovoltaicaSolar térmicaEólica
Generación por tipo de tecnología.
Evolución de la demanda Parque de generación
existente Detalle hidrológico de
cuencas Definición de potencial de
energías renovables Precios de combustibles Parámetros de evaluación Capacidad hidroeléctrica Capacidad de líneas
principales de transmisión Costos de inversión Costos de operación
Ordena @Plus1/
1/ Actualmente en desarrollo
Insumos Modelos Resultados
Modelos de sistema
Capacidad, ubicación geográfica y tipo de tecnologías de nuevas centrales eléctricas.
Niveles de despacho Consumo de combustibles
por tipo y fuente de suministro.
Capacidad y ubicación de infraestructura de transmisión y transporte de gas natural.
Emisiones de GEI del Sector Eléctrico.
Inversiones
Infraestructura actual (capacidades de transformación y transporte de energéticos)
Precios y disponibilidad de energéticos
Demanda eléctrica y de combustibles
Costos de inversión Escenarios de uso de fuentes
renovables en producción de energía eléctrica
Variables económicas
DOSE
Capacidad, ubicación geográfica y tipo de tecnologías de nuevas centrales eléctricas.
Estimación de emisiones de GEI
Impacto de medidas de mitigación en las emisiones de GEI
Balances de energía prospectivos
Requerimientos y uso de energéticos
Requerimientos de infraestructura de transformación
Disponibilidad de recursos (petróleo crudo, GN, carbón, potencial de fuentes renovables)
Capacidades de transformación
Demanda eléctrica y de combustibles por sector
Variables económicas
MEM 70
Insumos Modelos Resultados
Modelo de Optimización del Sistema Nacional de Refinación
Minimizar el costo de suministro de la demanda de petrolíferos.
Objetivo
Optimización linealMetodología
Corto a mediano plazo.Horizonte de planeación
Programación de operaciones, análisis de inversiones y mejora operativa
Características generales
MOSNR
Modelo de Optimización del Suministro y Demanda de Energía y Combustibles
Minimizar el costo de suministro de la demanda de energéticos.
Objetivo
Optimización linealMetodología
Largo plazo.Horizonte de planeación
Optimización de inversiones, diseño de políticas sectoriales
Características generales
MOSDEC
Modelo de Optimización de las Operaciones de PGPB
Optimizar la distribución de corrientes de proceso y transporte de productos, para satisfacer la demanda de productos.
Objetivo
Modelo de programación lineal estática multiplanta.Metodología
Largo plazo.Horizonte de planeación
Cumplir con restricciones de capacidad, inversión, entre otras, al mínimo costo.
Programación de operaciones, análisis de inversiones
Características generales
MOGAS
Modelos locales
Corporativo
Maximizar el valor de los hidrocarburos y obtener una cartera jerarquizada y optimizada de proyectos de inversión.
Objetivo
Optimización lineal y estimación estocástica probabilística.
Metodología
Corto a largo plazo.Horizonte de planeación
Estudios especiales, coordinación interorganismos.
Características generales
MOGEO
Jerarquización cartera
Demanda de hidrocarburos
Autotransporte
Industrial
Residencial
Autogeneración
Transporte Ferroviario
Agrícola
Transporte Aéreo
Servicios
Proyectar la demanda final de combustibles en México.
Objetivo
Metodología bottom-up, modelo microeconómico neoclásico de optimización
Metodología
Largo plazo (16 años) y corto plazo (36 meses).
Incorpora escenarios dela actividad económica, precios al público, ahorro de energía y penetración de tecnologías.
Horizonte de planeación
Características generales
Pronóstico del consumo nacional de electricidad
Pronosticar el consumo nacional de electricidad por sector.
Objetivo
Modelo econométrico, dinámico, logarítmico.
Metodología
Trayectoria de 30añosHorizonte de planeación
Se basa en el escenario macroeconómico, de población y vivienda, de precios de combustibles, de ahorro de electricidad y criterios de determinación del nivel de recuperación de pérdidas no técnicas
Características generales
Residencial
Comercial
Alumbrado
Público
Bombeo
Servicio Temporal
Agrícola
Empresa Mediana
Gran Industria
Wein Automatic System Planning
Determinar un plan óptimo de adiciones de capacidad de generación para el sistema eléctrico al mínimo costo.
Objetivo
Algoritmo de programación dinámica. Simulaciones probabilísticas que incorporan efectos aleatorios.
Metodología
Mediano y largo plazos. En CFE se consideran 20 años.
Horizonte de planeación
Modelo UninodalCaracterísticas generales
WASP
• Usa una técnica de programación lineal para determinar el despacho óptimo bajo ciertas restricciones.
• Utiliza un método de programación dinámica que busca el plan expansión de menor costo entre las diferentes alternativas
MODELO WASP PARA ESTUDIOS DE EXPANSIÓN
• Modelo uninodal que permite planear la expansión de un sistema eléctrico de generación
• Determina mediante estimación probabilísta los costos de producción del sistema, considerando el costo de la energía no servida y la confiabilidad del sistema
OIEA
Modelo de Planificación de Expansión de Generación
Definir planes regionales de expansión de capacidad de generación y de la red principal de transmisión para satisfacer la demanda prevista de manera confiable y a un mínimo costo.
Objetivo
Programación lineal (técnica de partición de Benders)
Metodología
Mediano y largo plazos. En CFE se consideran 20 años.
Horizonte de planeación
Las opciones disponibles para la expansión de la capacidad de generación en cada región (nodo), se definen exógenamente a partir de los catálogos de proyectos potenciales de diversas tecnologías.
Características generales
PEGyT
Modelo México
Minimizar los costos de producción y energía no suministrada.
Objetivo
Simulación Monte Carlo y Programación lineal.
Metodología
Corto plazo.Horizonte de planeación
Generar valores que indiquen la conveniencia de instalar elementos de generación y/o transmisión para reducir costos de producción y el nivel de falla.
Calcular los valores promedio de los costos de producción a un nivel sistema y la potencia no suministrada total y en cada uno de los nodos.
Características generales
México
Análisis de Redes
Diseñar el Programa de expansión de Trasmisión del sistema eléctrico nacional.
Objetivo
Análisis de flujos de potencia, estabilidad transitoria, estabilidad de voltaje y cálculo de corto circuito
Metodología
Corto, mediano y Largo Plazo
Horizonte de planeación
Se modelan todos los elementos del sistema en los niveles de tensión de 69 s 400 kV.
Características generales
Análisis de redes
Modelo de Planificación de Expansión de Generación con acotamiento de riesgos (AR)
Determinar el tipo de tecnología y capacidad de generación que debe instalarse, así como el momento y la ubicación en donde se instalará.
Objetivo
Técnicas de la optimación matemática: descomposición de Benders, programación Entera-Mixta, Dinámica-Dual, relajación lagrangiana.
Metodología
15 añosHorizonte de planeación
Minimizar el valor presente de los costos de inversión más los costos asociados con la operación.
Características generales
PEGyT/AR
Modelo de Planificación Integrado de Expansión de Generación y Red de Transporte de Gas
Determina planes multi-anuales de expansión del sector eléctrico, fuentes y redes de transporte de gas natural
Objetivo
Técnica de gradiente condicionado para descomponer el problema y solución con el optimizador PEGyT actual y un problema multietapa, de programación lineal entera-mixta.
Metodología
15 añosHorizonte de planeación
Descompone el problema Integral de Expansión en dos subproblemas de la infraestructura de generación uy transmisión de electricidad y suministro y transporte de gas natural.
Características generales
PEGyT/RTG
Modelo Bottom-up para Abatimiento de Energía
Estimar el éxito de las medidas de abatimiento.
Objetivo
Modelo Bottom-up, lineal.Metodología
Hasta el año 2030.Horizonte de planeación
Transporte, Iluminación, Equipos del hogar, Inmuebles, Cogeneración, Edificaciones, Motores industriales,Bombas de agua
Características generales
MOAbEn
Ordena @Plus
Identificar oportunidades estratégicas para sistemas de generación en donde las energías renovables juegan un rol relevante.
Objetivo
Optimización linealMetodología
Corto a largo plazo.Horizonte de planeación
Determinar las capacidades de generación y el programa de inversión requerido para abastecer la demanda eléctrica.
Representación detallada de plantas hidroeléctricas, y de escenarios de energías renovables
Características generales
Ordena @Plus
Desarrollo Óptimo del Sector Energético
Determinar la solución de mínimo costo, para el crecimiento del Sector Energético basado en el crecimiento de la demanda
Objetivo
Programación linealMetodología
Largo plazo. 25 períodos simultáneos. Cada período puede ser un año.
Horizonte de planeación
Optimización simultánea de los períodos.
Características generales
DOSE
Modelo Energético de México al 2070
Evaluar el impacto de medidas de mitigación en las emisiones de GEI, originadas por el uso de combustibles fósiles en el sector para el largo plazo.
Objetivo
Modelo uninodal del tipo energético-ambiental.
Metodología
Actualmente, el horizonte de planeación es a partir de 2007 con escenarios al 2070.
Horizonte de planeación
Estructurado en la plataforma LEAP (Long-range Energy Alternatives Planning System) desarrollada en el Instituto del Medioambiente de Estocolmo.
Características generales
MEM 70
Modelos utilizados y sus aplicaciones
Metodologías Horizonte típico de aplicación
Nivel de agregación
Principio de metodología
Ventajas/desventajas Modelamiento energético
Modelos econométricos
Corto y mediano plazo (no responde a cambios estructurales)
Botton up / top down
Métodos estadísticos Ventajas: Simplicidad y facilidad de aplicación. Desventajas: Requerimientos de conjuntos consistentes de datos e incapacidad de incorporar cambios estructurales (como nuevas políticas)
Modelos de demanda. Curva de demanda y consumos.
Modelos de uso final (contabilidad)
Mediano y largo plazo Bottom up Foco en servicios que usan energía y luego en características tecnológicas que brindan los servicios energéticos
Ventajas: Se incorporan fácilmente cambios tecnológicos anticipados. Desventajas: Requiere muchos detalles en información de uso final y no presenta comportamiento de agentes.
Modelos de demanda y sistemas. Consumos.
Optimización Mediano y largo plazo Bottom up Típicamente problema de optimización lineal restringida. La oferta debe satisfacer demanda energética exógena. Problema dual entrega valores de energéticos.
Ventajas: Especialmente útil cuando hay opciones tecnológicas. Consistente con análisis de back casting. Desventajas: Supuestos de competencia perfecta , no simula comportamiento real de sistemas, modelos complejos y dato-intensivos.
Modelos de oferta
Fuente: Modelos de planeación energética, Gerardo Bazán y Gilberto Ortiz; Energía a debate, Marzo-Abril 2010.
Modelos utilizados y sus aplicaciones (cont.)
Metodologías Horizonte típico de aplicación
Nivel de agregación
Principio de metodología Ventajas/desventajas Modelamiento energético
Equilibrio parcial y simulación
Mediano y largo plazo
Bottom up Simula comportamiento de productores y consumidores ante señales (precios, ingresos, políticas). Típicamente utiliza enfoque iterativo para encontrar equilibrio de mercado. Precios de energía son endógenos.
Ventajas: No están limitados por óptimo y no asume que la afecta la decisión tecnológica. Desventajas: complejos y dato intensivos, relaciones controversiales y de difícil parametrización.
Modelos de sistema energético
Modelos de equilibrio General computable
Mediano y largo plazo
Top down Intentan representar la respuesta macroeconómica real a políticas, como la sustentabilidad de la energía por otros insumos de bienes de consumo.
Las criticas de este tipo de modelos es que carecen de flexibilidad tecnológica que ofrecen otro tipo de modelos.
Modelos de sistema energético
Modelos de desarrollo reciente
Corto, mediano y largo plazo
Bottom up Son modelos asociados al desconocimiento del modelo de proceso, típicamente se emplean redes neuronales, sistemas expertos o sistemas fuzzy. Se realiza el entrenamiento (redes neuronales) o etiquetado (fuzzy) a través de datos. La calidad y vigencia de los datos es crucial para el buen funcionamiento de este tipo de modelos
Presentan buen desempeño en condiciones generales, pero no responden a cambios estructurales o tecnológicos. Su estabilidad y observación no esta asegurada.
Modelos de sistema energético
Fuente: Modelos de planeación energética, Gerardo Bazán y Gilberto Ortiz; Energía a debate, Marzo-Abril 2010.