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Complementación híbrida entre el Corredor Eólico del Istmo y el Complejo Hidroeléctrico

del Río Grijalva

Dr. Ricardo O. Mota Palomino

INSTITUTO POLITECNICO NACIONALCuarto Coloquio Internacional

Corredor Eólico del Istmo

Huatulco,Oaxaca,Septiembre 2004

Consultado en: http://planeolico.iie.org.mx/4tocol/7-RicardoIPN.pps

Fecha de consulta: 20/09/2009.

Antecedentes

CFE ha determinado la viabilidad física de producir energía eoloeléctrica en el Istmo de Tehuentepec

Se ha establecido el “Corredor Eólico del Istmo de Tehuantepec” estimado en 2000 MW

Al considerar la eoloelectricidad como un recurso “comercial”, requiere demostrarse su viabilidad técnico-económica

Estudios Desarrollados

Desarrollo de modelos de simulación de aprovechamientoseoloeléctricos e hidroeléctricos para evaluar el beneficio deintegrarlos al Sistema Eléctrico Nacional

Cálculo de índices de confiabilidad del sistema generador paradimensionar el “mercado” que puede ser suministrado por el sistema

Comparación del comportamiento del sistema eolo-hidroeléctrico para compararlo con uno hidro-termoeléctrico

Criterios de evaluación de beneficios deun parque generador

Se desea comparar los beneficios derivados de un proyecto degeneración eléctrica de acuerdo a los parámetros siguientes:

1. Energía generada en un período de tiempo determinado

2. Capacidad (en MW) agregada al sistema con el proyecto

3. Mejoramiento de la calidad entendida como confiabilidad ogarantía de suministro

En México se utilizan explícitamente los conceptos 1 y 2

Criterios de evaluación de beneficios deun parque generador

Las centrales eoloeléctricas y las hidroeléctricas son recursosrenovables de naturaleza aleatoria

Las centrales hidroeléctricas con capacidad de almacenamientoson “programables”, por lo que pueden “reclamar” unaaportación en capacidad para el período de tiempo en quepueden predecir esta “programación”

En este contexto se evaluó la aportación del desarrollo degranjas eoloeléctricas al coordinar su operación con el complejohidroeléctrico del Río Grijalva

Modelaje de los sistemas

Generalmente los sistemas eoloeléctricos se desarrollan comouna opción “ahorradora” de energía de otra naturaleza:

Modelaje de los sistemas

Debido a la naturaleza aleatoria de la hidrología, para evaluar losbeneficios que introduce el Complejo hidroeléctrico a unsistema, se requiere desarrollar metodologías probabilísticas desimulación del parque generador

Adicionalmente aplicar criterios probabilísticos para evaluar sucontribución a la confiabilidad ó garantía de suministro

Modelaje de los sistemas

Generator of wind series

Wind power simulator

Generator of hydrologic series

Market with uncertainity

Dispatch priorities

Hydropower simulator

Procedure to assign load to hydro plants

Updating water levels and availabity of hydro

power plants

Assesment of deficits and changes in state

of thermal units

Availability of thermal power plant

Generator of timefor failure luse and

repairment

WIND

HYDRO

THERMAL

Coordinación Hidro-Eólica

Objetivo del Estudio:

CoordinaciónHidro-Térmica

Evaluar el Beneficio de lageneración eólica en laCoordinación Hidrotérmicade largo plazo del SIN

Descripción del Estudio Realizado

Criterio probabilístico de suministro de potencia

Mediante el método de Monte-Carlo se tratan de calcularíndices de confiabilidad del sistema generador. Estosíndices son principalmente:

LOLE (Índice de pérdida de carga esperada)

LOEE (Índice de pérdida de energía esperada)

Permiten cuantificar la continuidad y magnitud de losracionamientos de energía

Criterio probabilístico de suministro de potencia

(i) La pérdida de carga esperada (LOLE hr/año): Es elpromedio de número de días u horas en un período dado(comúnmente un año) en el que la demanda pico diaria ola demanda horaria se espera que exceda la capacidaddisponible de generación; y

(i) La Pérdida de energía esperada (LOEE MWh/año): Esla energía que se espera no poder abastecer durante unperíodo dado (comúnmente un año) por el sistemagenerador dado que la demanda excede la capacidaddisponible de generación

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Complejo hidroeléctrico)

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Complejo hidroeléctrico)

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Central eoloeléctrica)

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Central eoloeléctrica)

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

CAPACIDAD EN VIENTO

(MW)

LOLE (hrs/año)

DEMANDA MEDIA SIN

VIENTO (MW)

DEMANDA MEDIA CON

VIENTO(MW)

BENEFICIO (MW)

PORCIENTO DE LA

CAPACIDAD INSTALADA

(%)

200 22.0 1764.6 1842.9 78.3 39.15

9.0 1750.7 1829.3 78.6 39.3

500 22.0 1764.6 1958.0 193.4 38.68

9.0 1750.7 1944.6 193.9 38.78

750 22.0 1764.6 2052.5 287.9 38.38

9.0 1750.7 2039.1 288.4 38.45

1000 22.0 1764.6 2147.8 383.2 38.32

9.0 1750.7 2133.4 382.7 38.27

2000 22.0 1764.6 2519.1 754.5 37.725

9.0 1750.7 2504.8 754.1 37.705

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

CAPACIDADEN VIENTO(MW)

DEMANDA MEDIA SIN

VIENTO(MW)

LOEESIN

VIENTO (GWh/año)

DEMANDA MEDIA CON

VIENTO(MW)

LOEECON

VIENTO (GWh/año)

BENEFICIO EN LA

REDUCCIÓN DE LOEE

(GWh/año)

200 1829.3 364.6 1829.3 12.5 352.1

500 1945.0 1709.3 1945.0 12.5 1696.8

750 2040.2 3025.0 2040.2 12.5 3012.5

1000 2135.5 3961.5 2135.5 12.5 3949.0

2000 2510.5 7441.2 2510.5 12.5 7428.7

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

CAPACIDADEN VIENTO(MW)

DEMANDA MEDIA SIN

VIENTO(MW)

LOEESIN

VIENTO (GWh/año)

DEMANDA MEDIA CON

VIENTO(MW)

LOEECON

VIENTO (GWh/año

)

BENEFICIO EN LA

REDUCCIÓN DE LOEE

(GWh/año)

200 1842.6 528.2 1842.6 30.0 498.2

500 1958.0 1882.9 1958.0 30.0 1852.9

750 2053.1 3156.4 2053.1 30.0 3126.4

1000 2149.6 4091.8 2149.6 30.0 4061.8

2000 2522.1 7551.3 2522.1 30.0 7521.3

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema hidrotérmico)

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema hidrotérmico)

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema hidroeléctrico)

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema hidroeléctrico)

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)CAPACIDAD ENVIENTO(MW)

LOLE (hrs/año)

DEMANDA PICO SIN VIENTO

(MW)

DEMANDA PICO CON

VIENTO (MW)

BENEFICIO (MW)

PORCIENTO DE LA CAPACIDAD

INSTALADA (%)

200 22.0 2859.5 2986.7 127.2 63.6

9.0 2835.6 2964.9 129.3 64.65

500 22.0 2859.5 3175.8 316.3 63.26

9.0 2835.6 3154.1 318.5 63.7

750 22.0 2859.5 3330.3 470.8 62.77

9.0 2835.6 3309.3 473.7 63.16

1000 22.0 2859.5 3485.0 625.5 62.55

9.0 2835.6 3463.0 627.4 62.74

2000 22.0 2859.5 4087.4 1227.9 61.395

9.0 2835.6 4057.8 1222.2 61.11

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

CAPACIDAD ADICIONAL

(MW)

LOLE (hrs/año

)

DEMANDA PICO SIN

CAPACIDAD ADICIONAL

(MW)

DEMANDA PICO CON

CAPACIDAD ADICIONAL

(MW)

BENEFICIO(MW)

PORCIENTO DE LA

CAPACIDAD INSTALADA

%

200 22.0 2859.5 2986.7 127.2 63.6

VIENTO 9.0 2835.6 2964.9 129.3 64.65

200 22.0 2859.5 3166.4 306.9 153.45

TERMO 9.0 2835.6 3144.7 309.1 154.55

Conclusiones Principales

1. Las evaluaciones actuales de CFE de proyectos candidatos aconsiderarse en su plan de expansión de generación consideransolamente criterios determinísticos de producción

2. El uso de métodos y criterios probabilísticos para el manejo derecursos renovables permite evaluar su contribución al mejoramientode la garantia de suministro

3. Mediante el empleo de métodos y criterios probabilísticos es posiblecuantificar la equivalencia entre centrales termoeléctricas y centralesde recursos renovables

4. Mediante su contribución a la confiabilidad en sistemas compuestos,es posible asignar crédito adicional a las centrales eoloeléctricas

5. Se desarrollaron métodos y modelos para hacer estas evaluaciones.