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

1. INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL Cuarto Coloquio Internacional Corredor Eólico del Istmo Complementación híbrida entre el Corredor Eólico del Istmo y el Complejo Hidroeléctrico del Río Grijalva Dr. Ricardo O. Mota Palomino Huatulco,Oaxaca, Septiembre 2004

2. 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

3. Estudios Desarrollados • Desarrollo de modelos de simulación de aprovechamientos eoloeléctricos e hidroeléctricos para evaluar el beneficio de integrarlos al Sistema Eléctrico Nacional • Cálculo de índices de confiabilidad del sistema generador para dimensionar el “mercado” que puede ser suministrado por el sistema • Comparación del comportamiento del sistema eolo-hidroeléctrico para compararlo con uno hidro-termoeléctrico

4. Criterios de evaluación de beneficios de un parque generador Se desea comparar los beneficios derivados de un proyecto de generación eléctrica de acuerdo a los parámetros siguientes: • Energía generada en un período de tiempo determinado • Capacidad (en MW) agregada al sistema con el proyecto • Mejoramiento de la calidad entendida como confiabilidad o garantía de suministro • En México se utilizan explícitamente los conceptos 1 y 2

5. Criterios de evaluación de beneficios de un parque generador • Las centrales eoloeléctricas y las hidroeléctricas son recursos renovables de naturaleza aleatoria • Las centrales hidroeléctricas con capacidad de almacenamiento son “programables”, por lo que pueden “reclamar” una aportación en capacidad para el período de tiempo en que pueden predecir esta “programación” • En este contexto se evaluó la aportación del desarrollo de granjas eoloeléctricas al coordinar su operación con el complejo hidroeléctrico del Río Grijalva

6. Modelaje de los sistemas • Generalmente los sistemas eoloeléctricos se desarrollan como una opción “ahorradora” de energía de otra naturaleza:

7. Modelaje de los sistemas • Debido a la naturaleza aleatoria de la hidrología, para evaluar los beneficios que introduce el Complejo hidroeléctrico a un sistema, se requiere desarrollar metodologías probabilísticas de simulación del parque generador • Adicionalmente aplicar criterios probabilísticos para evaluar su contribución a la confiabilidad ó garantía de suministro

8. Modelaje de los sistemas

9. Descripción del Estudio Realizado Coordinación Hidro-Eólica Coordinación Hidro-Térmica Objetivo del Estudio: Evaluar el Beneficio de la generación eólica en la Coordinación Hidrotérmica de largo plazo del SIN

10. Criterio probabilístico de suministro de potencia Mediante el método de Monte-Carlo se tratan de calcular índices de confiabilidad del sistema generador. Estos índices son principalmente: • LOLE (Índice de pérdida de carga esperada) • LOEE (Índice de pérdida de energía esperada) Permiten cuantificar la continuidad y magnitud de los racionamientos de energía

11. Criterio probabilístico de suministro de potencia (i)   La pérdida de carga esperada (LOLE hr/año): Es el promedio de número de días u horas en un período dado (comúnmente un año) en el que la demanda pico diaria o la demanda horaria se espera que exceda la capacidad disponible de generación; y (i)LaPérdida de energía esperada (LOEE MWh/año): Es la energía que se espera no poder abastecer durante un período dado (comúnmente un año) por el sistema generador dado que la demanda excede la capacidad disponible de generación

12. Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Complejo hidroeléctrico)

13. Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Complejo hidroeléctrico)

14. Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Central eoloeléctrica)

15. Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Central eoloeléctrica)

16. Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

17. Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

18. 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)

19. CAPACIDAD EN VIENTO (MW) DEMANDA MEDIA SIN VIENTO (MW) LOEE SIN VIENTO (GWh/año) DEMANDA MEDIA CON VIENTO (MW) LOEE CON 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)

20. CAPACIDAD EN VIENTO (MW) DEMANDA MEDIA SIN VIENTO (MW) LOEE SIN VIENTO (GWh/año) DEMANDA MEDIA CON VIENTO (MW) LOEE CON 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 híbrido)

21. Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema hidrotérmico)

22. Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema hidrotérmico)

23. Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema hidroeléctrico)

24. Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema hidroeléctrico)

25. Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

26. Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

27. CAPACIDAD EN VIENTO (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)

28. Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

29. Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

30. 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 Criterio probabilístico de suministro de Potencia (Sistema híbrido)

31. Conclusiones Principales • Las evaluaciones actuales de CFE de proyectos candidatos a considerarse en su plan de expansión de generación consideran solamente criterios determinísticos de producción • El uso de métodos y criterios probabilísticos para el manejo de recursos renovables permite evaluar su contribución al mejoramiento de la garantia de suministro • Mediante el empleo de métodos y criterios probabilísticos es posible cuantificar la equivalencia entre centrales termoeléctricas y centrales de recursos renovables • Mediante su contribución a la confiabilidad en sistemas compuestos, es posible asignar crédito adicional a las centrales eoloeléctricas • Se desarrollaron métodos y modelos para hacer estas evaluaciones.