Adaptando los sistemas de energía a las necesidades de energía renovable

Los sistemas de energía del mundo están cambiando. Más fuentes de energía renovable, como la eólica y la solar, están formando parte del suministro eléctrico. Este cambio ha llevado a que los mercados y sistemas eléctricos se adapten rápidamente. A diferencia de las fuentes de energía tradicionales que pueden generar electricidad de manera consistente, las fuentes renovables pueden ser impredecibles. Esta imprevisibilidad puede provocar aumentos o disminuciones repentinas en la Demanda de electricidad, conocidas como necesidades de ramping.

Cuando surgen estas necesidades de ramping, es esencial tener una forma de proporcionar energía adicional. Aquí es donde entran en juego los productos de ramping flexible (FRPs). Los FRPs están diseñados para ayudar a gestionar estos cambios repentinos en la demanda o el suministro. Si bien se han introducido en algunos mercados eléctricos, ha habido problemas con la forma en que funcionan en la práctica. A veces, los Precios de los FRPs no reflejan su verdadero valor, lo que puede llevar a ineficiencias.

Este documento discute la importancia de los FRPs y cómo un nuevo enfoque para procurarlos en los mercados de un día antes puede ayudar a reducir costos, mejorar la efectividad de la fijación de precios y satisfacer mejor las necesidades de ramping de nuestros modernos sistemas de energía.

#La necesidad de FRPs

En los mercados eléctricos, hay dos razones principales por las que la necesidad de Capacidad de ramping está aumentando:

1. Variabilidad: Esto se refiere a los cambios esperados en la demanda de electricidad a lo largo del tiempo. Por ejemplo, la demanda puede variar entre diferentes horas del día o incluso dentro de una sola hora.
2. Incertidumbre: Esto significa que no siempre podemos predecir exactamente cuánta electricidad se necesitará en un momento dado. Puede haber saltos inesperados en la demanda debido a varios factores, como cambios en el clima que afectan el uso de calefacción o refrigeración.

Para satisfacer estas necesidades de ramping, los operadores a menudo tienen que tomar acciones de emergencia. Pueden tener que instruir a ciertos generadores de energía para que comiencen a producir electricidad fuera de los horarios regulares. Esto no es ideal. Resalta problemas en el diseño del mercado. Debería haber una forma de programar suficiente capacidad de ramping a través de mecanismos de mercado que eviten estas decisiones de último minuto.

#Enfoques actuales para la adquisición de FRPs

Diferentes operadores eléctricos han introducido FRPs para ayudar a gestionar el cambiante panorama energético. Estos productos apuntan a garantizar que haya suficiente capacidad de ramping disponible cuando se necesite. Sin embargo, se han identificado problemas, particularmente con la forma en que los FRPs están diseñados y precios.

Un problema crítico es que a veces los precios de los FRPs pueden ser muy bajos, incluso cuando las necesidades de ramping son altas. Por ejemplo, en algunos casos, los precios para los FRPs se registraron como cero cuando había una demanda significativa de capacidad de ramping. Esta situación existe porque los diseños de mercado actuales no tienen en cuenta adecuadamente la ubicación y la capacidad de los generadores de energía, lo que lleva a FRPs mal valorados.

En general, los métodos actuales de adquisición de FRPs dependen en gran medida de reglas y no tienen en cuenta factores económicos. Esto puede llevar a oportunidades perdidas para una fijación de precios eficiente y entrega de capacidad de ramping.

#Metodología propuesta

Un nuevo método para adquirir FRPs en mercados de un día antes tiene el potencial de abordar muchas de las deficiencias en los sistemas actuales. Este método propuesto busca garantizar que los requisitos de FRP se establezcan basándose en principios económicos, lo que lleva a una mejor toma de decisiones y reducción de costos.

#Dos pases de mercado

El método propuesto consiste en dos pasos distintos o "pases de mercado":

1. Primer Pase de Mercado: Este paso se centra en generar recomendaciones para los requisitos de FRP basados en varios escenarios de cambios en la carga neta. El objetivo es asegurarse de que estos requisitos puedan satisfacer las necesidades de ramping esperadas mientras se minimizan los costos.

2. Segundo Pase de Mercado: Este paso toma las recomendaciones del primer pase de mercado y las utiliza para emitir premios financieramente vinculantes para energía y FRPs. Optimiza la energía y los FRPs juntos para garantizar que el sistema opere de manera eficiente y dentro de los requisitos establecidos.

#Beneficios del método propuesto

El nuevo enfoque está diseñado para hacer varias cosas eficazmente:

1. Reducción de costos: Al basar los requisitos de FRP en datos en tiempo real y principios económicos, se pueden reducir los costos totales de operación del sistema. Esto lleva a precios de electricidad más eficientes.

2. Mejora en la fijación de precios: Se espera que el enfoque genere precios más precisos para los FRPs que reflejen su valor real durante los períodos de demanda máxima.

3. Entregabilidad de FRPs: El método propuesto busca garantizar que los generadores seleccionados puedan entregar los FRPs a los que se han comprometido. Esto reduce los casos en los que los premios de FRP van a generadores que no pueden entregar la capacidad necesaria.

4. Flexibilidad a lo largo del tiempo: El método tiene en cuenta tanto las necesidades de corto como de largo plazo para la capacidad de ramping, proporcionando así una solución integral a los requisitos de ramping.

#Estudios de caso y experimentos numéricos

Para validar el método propuesto, se llevaron a cabo varios estudios de caso utilizando datos del mundo real de sistemas eléctricos. Cada estudio de caso evalúa cómo se desempeña la solución propuesta en comparación con los métodos tradicionales. Los resultados destacan lo siguiente:

• La metodología propuesta reduce significativamente los costos generales de operación del sistema.
• Elimina la necesidad de desconexiones de carga involuntarias, lo que significa que toda la demanda eléctrica puede ser satisfecha de manera confiable en todo momento.
• Los pagos de FRP a los generadores son más sustanciales, lo que les permite recuperar sus costos de manera efectiva, motivando así inversiones en recursos flexibles.

#Conclusión

La creciente integración de energía renovable en los sistemas eléctricos necesita nuevos enfoques para gestionar la demanda y el suministro de electricidad. Los productos de ramping flexible son vitales para garantizar que los sistemas eléctricos puedan adaptarse a cambios repentinos en la demanda.

La metodología propuesta para adquirir FRPs en mercados de un día antes ofrece una alternativa prometedora a los diseños actuales. Al incorporar principios económicos y datos en tiempo real, este enfoque puede llevar a costos reducidos, mejor fijación de precios y mejorar la entregabilidad de los FRPs.

Este trabajo tiene importantes implicaciones para los encargados de formular políticas y mercados eléctricos. A medida que la demanda de energía renovable siga en aumento, las estrategias efectivas de ramping se volverán esenciales para mantener sistemas de suministro eléctrico confiables y eficientes. El trabajo futuro en esta área se centrará en incorporar medidas de riesgo y otros productos de reserva para mejorar aún más la metodología.