asignación de pagos por capacidad en sistemas hidrotérmicos marcelo tardío a

Asignación de Pagos por

Capacidad en Sistemas

Hidrotérmicos

Marcelo Tardío A.

Índice

• Características del Sistema.• Asignación del Pago por Capacidad.• Asignación de Capacidad - Centrales

Hidroeléctricas.• Propuestas asignación en Centrales

Hidroeléctricas.• Asignación de Capacidad - Unidades

Termoeléctricas.• Propuestas asignación en Unidades

Termoeléctricas.

Características del Sistema

• Demanda 753 MW a diciembre de 2005• Existe Mercado Eléctrico Mayorista:

– Mercado de Contratos.– Mercado Spot

• Los generadores declaran precios cada 6 meses. Compiten “por el mercado”.

• En realidad declaran explícitamente precios de gas y Costos de Operación y Mantenimiento, que son variables formadoras del precio.

Al inicio Enero 1996 a Mayo 2006

Tipo de Generación

Capacidad Efectiva MW

Capacidad Efectiva

%

Capacidad Efectiva MW

Capacidad Efectiva

%

Hidroeléctrica 260.0 47% 440.1 46%

Termoeléctrica 294.8 53% 519.6 54%



• Los precios de gas natural para generación tiene límites superior e inferior establecidos por el Regulador de Hidrocarburos.

• Los valores son de precios de gas natural son:– 0.41 $us/MPC – inferior– 1.30 $us/MPC – superior


• No existe planificación centralizada del crecimiento del sector eléctrico, tanto en generación como en transmisión.

• Existe solo un plan “indicativo” elaborado por el Normador del Sector (Viceministerio de Electricidad)


Confiabilidad

Suficiencia Seguridad


• La suficiencia en la generación está en “manos del mercado”.

• La seguridad de la operación en manos del Operador y Administrador del Mercado.

• Para disminuir los riesgos para los inversores, velar por la suficiencia en el largo plazo, se efectúan Pagos Explícitos por Capacidad.


• El sistema de Pagos de Capacidad adoptado en Bolivia, fija las variables:– Precio de la potencia (denominado Precio

Básico de la Potencia o PBP)– Cantidad de potencia a remunerar

(denominada Potencia Firme o PF)• Son fijados de forma centralizada, es

decir a través de la regulación.• La asignación realizada por

procedimiento establecido en Norma Operativa.

Asignación del Pago por Capacidad

Asignación de Capacidad

• Debido a la complementariedad del sistema hidrotérmico y el diseño regulatorio, la declaración semestral de precios es coincidente con la con la época seca y con el periodo de lluvias.

• Así, la asignación de la cantidad de capacidad a cada generador, es dividida según esta sea hidroeléctrica o termoeléctrica.


• La asignación para las centrales hidroeléctricas se realiza con base a la disponibilidad de la central y depende de sus componente aleatorio:– La hidrología.

• La asignación para unidades generadoras termoeléctricas se realiza con base a la disponibilidad de las unidades y depende de su componente aleatorio:– Indisponibilidad forzada.


• Para realizar tal asignación, el sistema asume una condición pesimista, en el sentido de que imagina la peor situación que pueda ocurrir en el sistema y para la cual dimensiona el parque de generación.

Asignación de CapacidadSupuestos Base

• La Demanda Máxima del sistema ocurre en el periodo seco (ocurre en la realidad).

• El periodo seco corresponde a un año seco con relación a los históricos de afluentes de caudales existentes.

• El día e instante en que ocurre la máxima demanda, las temperaturas en los sitios donde están instaladas las centrales térmicas, serán las máximas probables.

• Se prevé la falla de una unidad generadora térmica en el instante de máxima demanda con las tasas de indisponibilidad forzada registradas.


• El modelo no prevé mantenimientos de las centrales hidroeléctricas e la época seca.

• Supuesto del modelo es que si el sistema está preparado para abastecer la demanda máxima del sistema, sin duda abastecerá demandas menores a la prevista y en condiciones mucho menos exigentes, tanto en el resto de las horas del día, como los demás días del año.

• Existe suministro permanente de combustibles.


• Se realiza la asignación de forma separada:

– para las centrales hidroeléctricas.

– para las unidades generadoras termoeléctricas.


Centrales Hidroeléctricas

Asignación de CapacidadCentrales Hidroeléctricas

La probabilidad de garantizar una cierta energía por el conjunto de centrales hidroeléctricas es:

• 98% entre todo el conjunto de centrales hidroeléctricas por el periodo seco (semestral)

• 89.48% de probabilidad para cada central hidroeléctrica de abastecer su cuota de energía asignada, lo cual resulta de repartir en iguales probabilidades la cuota semestral asignada.

• Probabilidades entre 35.67% y 89.57% para cada central hidroeléctrica de abastecer su cuota de energía asignada cada semana. Resulta de repartir en iguales probabilidades la cuota semestral (a la probabilidad de 89.48%) de la central.

ENERGIA GARANTIZADA POR EL PARQUE HIDROELECTRICOPARA EL 98% EN EL PERIODO SECO

PERIODO NOVIEMBRE/2005 - ABRIL/2006

98.00%

89.48%

78.15%

42.01%

65.56%

49.79%

65.94%

35.67%

65.56%

36.45%

52.76%

62.65%

75.88%

81.11%

64.15%

65.64%

65.56%

43.04%

64.88%

80.17%

87.16%

80.55%

75.55%

75.66%

69.63%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

100.00%S

anta

Isab

el

Cor

ani

Kan

ata

Mig

uilla

s

Ang

ostu

ra -

Lag

o

Ang

ostu

ra

Cho

quet

anga

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o -

Lago

Car

abuc

o

Zon

go

Tiq

uim

ani -

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o

Tiq

uim

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Bot

ijlac

a

Cut

icuc

ho

San

ta R

osa

1

San

ta R

osa

2

Sai

nani

Chu

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qui

Har

ca

Cah

ua

Hua

ji

Cho

jlla

Nue

va

Yan

acac

hi

Cho

jlla

Ant

igua

Kill

pani

Land

ara

Pun

utum

a

CENTRAL

Pro

bab

ilid

ad %

Probabilidad por Periodo Semestral

Probabilidad por Central

Probabilidad por Semana

ENERGÍA GARANTIZADA EN MWh POR TODO EL PARQUE HIDROELECTRICO A NIVEL DE CADA SEMANA (PERIODO SECO)


35,000

40,000

45,000

50,000

55,000

20,000

29/O

ct/0

5

12/N

ov/0

5

26/N

ov/0

5

10/D

ic/0

5

24/D

ic/0

5

07/E

ne/0

6

21/E

ne/0

6

04/F

eb/0

6

18/F

eb/0

6

04/M

ar/0

6

18/M

ar/0

6

01/A

br/0

6

15/A

br/0

6

29/A

br/0

6

13/M

ay/0

6

27/M

ay/0

6

10/J

un/0

6

24/J

un/0

6

08/J

ul/0

6

22/J

ul/0

6

05/A

go/0

6

19/A

go/0

6

02/S

ep/0

6

16/S

ep/0

6

30/S

ep/0

6

14/O

ct/0

6

SEMANAS

MW

h

25,000

30,000 Energía Garantizada POR SEMANA a nivel GLOBAL

Energía Garantizada usando PROMEDIO (Actual)

PERIODO SECO

Probabilidad de garantizar esa

energía = 80.92%

Probabilidad de garantizar esa

energía = 97.19%

PROBABILIDAD GARANTIZADA POR TODO EL PARQUE HIDROELECTRICO A NIVEL DE CADA SEMANA (PERIODOSECO)


87.09% 87.07%

80.92%

85.60%88.56%

98.30%

84.40% 82.36%

91.75%

83.94%

80.17%

91.94%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

110%

10%

29/O

ct/0

5

12/N

ov/0

5

26/N

ov/0

5

10/D

ic/0

5

24/D

ic/0

5

07/E

ne/0

6

21/E

ne/0

6

04/F

eb/0

6

18/F

eb/0

6

04/M

ar/0

6

18/M

ar/0

6

01/A

br/0

6

15/A

br/0

6

29/A

br/0

6

13/M

ay/0

6

27/M

ay/0

6

10/J

un/0

6

24/J

un/0

6

08/J

ul/0

6

22/J

ul/0

6

05/A

go/0

6

19/A

go/0

6

02/S

ep/0

6

16/S

ep/0

6

30/S

ep/0

6

14/O

ct/0

6

SEMANAS

PR

OB

AB

ILID

AD

Probabilidad Garantizada POR SEMANA a nivel PERIODO

Probabilidad Garantizada usando PROMEDIO (Actual)

PERIODO SECO

84.16%

41.13%

64.48%

78.82%

48.89%

68.01%

78.35%

93.17%

62.03%

43.83%

52.28%

76.04%

97.82%97.04%

87.55%

97.19%

31.4

97.66%

99.98%

93.32%

21.91%

Distribución de Probabilidades para la Semana 39

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 50,000

MWh

Prob

abili

dad

%

Distribución log-normal Muestra de la Semana 39

Área Azul+Naranja: Lo que garantizar todas las centrales hidro en conjunto a nivel sistema en la semana citada. Valor no usado.

Área Azul+Naranja+Verde: Lo que deberían garantizan todas las centrales hidro a nivel sistema en la Semana citada, equivale al 98% en la etapa a nivel sistema.

Area Roja: Lo que no pueden garantizar todas las centrales hidros a nivel sistema en la Etapa citada.


0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%25

,487

26,0

02

26,5

27

27,0

63

27,6

10

28,1

67

28,7

36

29,3

17

29,9

09

30,5

13

31,1

30

31,7

59

32,4

00

33,0

55

33,7

22

34,4

04

35,0

99

35,8

08

36,5

31

37,2

69

38,0

22

38,7

90

39,5

74

40,3

73

41,1

89

42,0

21

42,8

70

43,7

36

44,6

19

MWh

Pro

bab

ilid

ad %

Área Azul: Lo que garantizan todas las centrales hidro en conjunto a nivel sistema en la Semana citada, usando el promedio de la EG según la metodología actual


• Existen centrales hidroeléctricas de pasada, que tienen probabilidad de generar su cuota semanal asignada con valores del orden del 30%.

• No tienen capacidad de trasladar el agua de un periodo a otro por la falta de embalse.

• Introducen serias distorsiones en el sistema de asignación.

• El sistema fue capaz de abastecer la demanda máxima en la punta, pero no así demandas inferiores en otras horas del día.

• Existieron racionamientos en bloques de carga media y baja.


• Las señales para la construcción de centrales con embalse y centrales de pasada no son discriminadas.

• Ambas tienen considerables diferencias en cuanto a inversión se requiere.

• La falta de generación hidroeléctrica en el área norte (predominancia completamente hidroeléctrica de pasada), llevó a dos blackouts en el sistema boliviano el 18 de julio y 26 de noviembre de 2003.

• Disponía de 90 MW cuando el conjunto de centrales tenía asignaciones remuneradas del orden de 240 MW.

Generación Semanal Sistema Corani

250

350

450

550

650

750

1 13 25 37 49 61 73 85 97 109 121 133 145 157

Horas de la Semana

MW

Demanda Total Corani

Generación Semanal Sistema Taquesi

250

350

450

550

650

750

1 13 25 37 49 61 73 85 97 109 121 133 145 157

Horas de la Semana

MW

Demanda Total Taquesi

Curvas de Duración de Carga Simultaneas con la Demanda(Cálculo de la Oferta de Potencia Firme Hidroeléctrica Uninodal)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1 25 49 73 97 121 145

Semana [Hrs]

Po

ten

cia

[M

W]

Santa Isabel

Corani

Demanda

Gen. Termo.

Gen Hidro.

Curvas de Duración de Carga Simultaneas con la Demanda - Taquesi(Cálculo de la Oferta de Potencia Firme Hidroeléctrica Uninodal)

800

0

100

200

300

400

500

600

700

1 25 49 73 97 121 145

Semana [Hrs]

Po

ten

cia

[M

W]

CHJ1

YAN

CHJ2

Demanda

Gen. Termo.

Gen Hidro.

Propuesta1


PropuestasP1-Asignación a Centrales Hidroeléctricas

• Dividir tratamiento de centrales hidroeléctricas con embalse y centrales de pasada (filo de agua).

• Mantener el tratamiento de las centrales con capacidad de embalse, ya que son agentes energéticos, pueden “trasladar” la energía de un periodo a otro.

• Para el caso de centrales de pasada, se propone considerar su garantía de suministro semana a semana del periodo seco, de acuerdo a sus caudales históricos.


• La garantía a nivel semestral no garantiza de forma puntual la garantía en una determinada semana, siendo que el suministro de electricidad es primordial y considerando principalmente que existe mucha capacidad de generación en plantas hidroeléctricas de pasada.

• Garantizar el suministro en cada semana con una probabilidad del 98% y no una garantía a nivel global del periodo seco.

PROBABILIDAD GARANTIZADA POR TODO EL PARQUE HIDROELECTRICO A NIVEL DE CADA SEMANA


10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

110%

29/o

ct/0

5

12/n

ov/0

5

26/n

ov/0

5

10/d

ic/0

5

24/d

ic/0

5

07/e

ne/0

6

21/e

ne/0

6

04/fe

b/06

18/fe

b/06

04/m

ar/0

6

18/m

ar/0

6

01/a

br/0

6

15/a

br/0

6

29/a

br/0

6

13/m

ay/0

6

27/m

ay/0

6

10/ju

n/06

24/ju

n/06

08/ju

l/06

22/ju

l/06

05/a

go/0

6

19/a

go/0

6

02/s

ep/0

6

16/s

ep/0

6

30/s

ep/0

6

14/o

ct/0

6

SEMANAS

Garantía POR SEMANA periodo SECO

Garantía usando PROMEDIO (Actual)

Garantía 98% por Semana

PERIODO SECO

Area Azul+Naranja: Lo que garantizar todas las centrales hidro en conjunto a nivel sistema en la Etapa citada. Resultado del modelo y no usado.

Area Azul+Naranja+Verde: Lo que deberían garantizan todas las centrales hidro a nivel sistema en la Semana citada, equivale al 98% en la etapa a nivel sistema.

Area Roja: Lo que no pueden garantizar todas las centrales hidros a nivel sistema en la Etapa citada.


0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%25

,487

26,0

02

26,5

27

27,0

63

27,6

10

28,1

67

28,7

36

29,3

17

29,9

09

30,5

13

31,1

30

31,7

59

32,4

00

33,0

55

33,7

22

34,4

04

35,0

99

35,8

08

36,5

31

37,2

69

38,0

22

38,7

90

39,5

74

40,3

73

41,1

89

42,0

21

42,8

70

43,7

36

44,6

19

MWh

Pro

bab

ilid

ad %

Area Azul: Lo que garantizan todas las centrales hidro en conjunto a nivel sistema en la Semana citada, usando el promedio de la EG según la metodología actual


• La energía que se garantiza con esta propuesta es 8.5% menor a la utilizada actualmente.

Propuesta2



• Cada central hidroeléctrica garantiza de forma individual, un 98% de su producción de forma global durante el periodo seco.

• La energía que se garantiza con esta propuesta es 7.2% menor a la utilizada actualmente.

PROBABILIDAD GARANTIZADA POR TODO EL PARQUE HIDROELECTRICO A NIVEL DE CADA CENTRAL HIDROELÉCTRICA PARA EL PERIODO SECO EN FORMA GLOBAL


10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

110%

29/o

ct/0

5

12/n

ov/0

5

26/n

ov/0

5

10/d

ic/0

5

24/d

ic/0

5

07/e

ne/0

6

21/e

ne/0

6

04/fe

b/06

18/fe

b/06

04/m

ar/0

6

18/m

ar/0

6

01/a

br/0

6

15/a

br/0

6

29/a

br/0

6

13/m

ay/0

6

27/m

ay/0

6

10/ju

n/06

24/ju

n/06

08/ju

l/06

22/ju

l/06

05/a

go/0

6

19/a

go/0

6

02/s

ep/0

6

16/s

ep/0

6

30/s

ep/0

6

14/o

ct/0

6

SEMANAS

Garantía usando PROMEDIO actual(

Garantía a un 98% por central

PERIODO SECO


• Desventajas:– No obtiene provecho de la complementariedad

hidrológica que tienen las cuencas a nivel sistema, es decir, de la “ayuda” que pueden brindar unas a otras para garantizar el suministro.

– Las centrales de pasada presentan el mismo problema, al no tener embalse, no pueden “trasladar” la energía de una semana a otra.

– Los valores a garantizar serán una especie de “promedio” para todo el periodo seco.

– Semanas con garantías de disponibilidad superiores y otras con bajas disponibilidades de agua.

Propuesta3



• Crear una semana representativa del todo el periodo seco.

• Se obtiene con todas las series hidrológicas de cada una de las semanas del periodo seco.

• Se obtiene el valor de energía al 98% que garantiza esta semana representativa del periodo seco.

• La garantía del todo el periodo seco es este valor por las 26 semanas del periodo seco.

PROBABILIDAD GARANTIZADA UTILIZANDO LA SEMANA REPRESENTATIVA DEL PERIODO SECO A NIVEL DE CADA SEMANA


10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

110%

29/o

ct/0

5

12/n

ov/0

5

26/n

ov/0

5

10/d

ic/0

5

24/d

ic/0

5

07/e

ne/0

6

21/e

ne/0

6

04/fe

b/06

18/fe

b/06

04/m

ar/0

6

18/m

ar/0

6

01/a

br/0

6

15/a

br/0

6

29/a

br/0

6

13/m

ay/0

6

27/m

ay/0

6

10/ju

n/06

24/ju

n/06

08/ju

l/06

22/ju

l/06

05/a

go/0

6

19/a

go/0

6

02/s

ep/0

6

16/s

ep/0

6

30/s

ep/0

6

14/o

ct/0

6

SEMANAS

Garantía usando PROMEDIO actual

Garantía con la semana representativa

Periodo Seco


• La energía que el conjunto de centrales garantiza, es 23.6% menor a la utilizada actualmente.

• Mayor probabilidad de garantía de suministro cada semana del periodo seco.

Comparación

PROBABILIDAD GARANTIZADA POR TODO EL PARQUE HIDROELECTRICO A NIVEL DE CADA SEMANA


20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

10%

29/o

ct/0

5

12/n

ov/0

5

26/n

ov/0

5

10/d

ic/0

5

24/d

ic/0

5

07/e

ne/0

6

21/e

ne/0

6

04/fe

b/06

18/fe

b/06

04/m

ar/0

6

18/m

ar/0

6

01/a

br/0

6

15/a

br/0

6

29/a

br/0

6

13/m

ay/0

6

27/m

ay/0

6

10/ju

n/06

24/ju

n/06

08/ju

l/06

22/ju

l/06

05/a

go/0

6

19/a

go/0

6

02/s

ep/0

6

16/s

ep/0

6

30/s

ep/0

6

14/o

ct/0

6

SEMANAS

Garantía usando PROMEDIO (Actual)

Garantía a 98% por Central – P2

Garantía al 98% por semana – P1

Garantía 98% semana representativa – P3

PERIODO SECO

ENERGÍA GARANTIZADA EN MWh POR TODO EL PARQUE HIDROELECTRICO A NIVEL DE CADA SEMANA


20,000

50,000

55,000

15,000

29/o

ct/0

5

12/n

ov/0

5

26/n

ov/0

5

10/d

ic/0

5

24/d

ic/0

5

07/e

ne/0

6

21/e

ne/0

6

04/fe

b/06

18/fe

b/06

04/m

ar/0

6

18/m

ar/0

6

01/a

br/0

6

15/a

br/0

6

29/a

br/0

6

13/m

ay/0

6

27/m

ay/0

6

10/ju

n/06

24/ju

n/06

08/ju

l/06

22/ju

l/06

05/a

go/0

6

19/a

go/0

6

02/s

ep/0

6

16/s

ep/0

6

30/s

ep/0

6

14/o

ct/0

6

SEMANAS

25,000

30,000

35,000

40,000

45,000

MW

h

Energía Garantizada PROMEDIO (Actual)

Energía Garantizada a un 98% por Central – P2

Energía Garantizada 98% por Semana – P1

Energía Gar. 98% - Semana Representativa –P3

PERIODO SECO

PropuestasAsignación a Centrales Hidroeléctricas

Garantía de suministro se verifica de forma semestral en

su conjunto

P1 : Garantía de suministro se verifica semana a semana del

periodo secoSaca provecho de la complementariedad hidrológica de las cuencas

P2 : Garantía de suministro se verifica por central en todo el

periodo secoNo saca provecho complementariedad hidrológica de las cuencas

P3 : Garantía de suministro se verifica por semana

representativa del periodo secoAprovecha la complementariedad hidrológica de forma indirecta


No existe tratamiento diferenciado de centrales con

embalse y centrales de pasada.

P1 : Se realiza un tratamiento diferenciado en cada semana del

periodo seco.

P2 : Se puede utilizar un tratamiento diferenciado en

cada semana del periodo seco.

P3 : No se puede utilizar un tratamiento diferenciado.


Menores valores de probabilidad de garantía de suministro.

Mayores valores de energía a garantizar.

P1 : Probabilidad uniforme de suministro cada semana del periodo seco (98%).

Menores valores de energía a garantizar.

P2 : Mayores probabilidades de garantía de suministro que el método actual.

Menores valores de energía a garantizar .

P2 : Elevadas probabilidades de garantía de suministro que el método actual.

Mucho menores valores de energía a garantizar .

Espacio para que unidades termoeléctricas sean remuneradas.

Disminuye la falta de energía a garantizar en los Bloques Medio y Bajo.


Unidades Termoeléctricas

Asignación de CapacidadUnidades Termoeléctricas

• La asignación se realiza en base a su Tasa de Indisponibilidades Forzadas (TIF), a la disponibilidad permanente del gas natural y la potencia que pueden garantizar bajo condiciones de temperatura máxima probable.

• Supuesto -> la temperatura máxima probable ocurrirá simultáneamente en todos los sitios donde estén instaladas las unidades termoeléctricas.

• Considerando probabilidad de abastecer la máxima demanda en un 98% - por ejemplo -, serán asignadas las cantidades de potencia que este conjunto de unidades pueda garantizar.


• No existe disponibilidad plena de combustibles.

• Desde 2004 existen racionamientos de gas, debido: – Falta de capacidad de transporte de los

ductos de gas natural – Falta de capacidad en plantas de

tratamiento de gas natural ubicadas en los pozos

– Falta de extracción de gas.


• La asignación para unidades generadoras termoeléctricas se realiza con base a la disponibilidad de las unidades y depende de su componente aleatorio:– Indisponibilidad forzada.

Propuesta

Unidades Termoeléctricas

PropuestaAsignación a Unidades Termoeléctricas

• Para resolver la asignación en lo referente a la falta, corte o racionamiento de combustibles para las unidades termoeléctricas, se propone que las cuotas de gas natural asignadas a cada central termoeléctrica (resultado de la escasez), se conviertan en una generación equivalente las 24 horas en MW.

• Esta capacidad puede corresponder a 1 o varias unidades en la central, siendo que solo éstas unidades son las que participarían en el proceso posterior de asignación.

FIN

[email protected]


• “La oferta hidráulica de Potencia Firme se determinará con la potencia que se puede garantizar entre los meses de hidrología baja (mayo a octubre) en el período de punta para una condición de año seco, que corresponda a una probabilidad de excedencia del 95%, salvo que se presente una condición de excedentes (98%) o faltantes (90%) en la oferta de Potencia Firme, de acuerdo a los criterios que establece el presente Reglamento”.

• No indica con precisión si la garantía es semanal, mensual o semestral.


• “…el Comité determinará para la probabilidad de excedencia adoptada (puede ser 98% anual, semestral, semanal) y para cada central hidroeléctrica la energía hidráulica total generada para el período mayo a octubre inclusive…”.

• No indica cómo determinar la energía para cada central, si es a nivel semanal, mensual o semestral. Se puede obtener por agregación de las energías semanales o descomposición de la energía semestral.

asignación de pagos por capacidad en sistemas hidrotérmicos marcelo tardío a

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