Modelamiento de los costos reales del uso de gas natural en centrales termoeléctricas, para optimizar el despacho económico del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN) y los costos marginales del mercado eléctrico peruano

Abstract

El funcionamiento adecuado de los mercados eléctricos basados en costos depende principalmente de considerar costos reales y proyecciones adecuadas de los principales parámetros técnicos y económicos de las instalaciones que operan, así como del sistema eléctrico, luego, si se presentaran distorsiones, estas deben ser corregidas, con la finalidad de proveer señales económicas que incentiven la inversión en infraestructura suficiente para atender la demanda en forma continua, segura y confiable. La presente investigación propone mejorar el modelamiento de los costos de producción de las centrales termoeléctricas que usan Gas Natural en la optimización del despacho económico del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN) con la finalidad de brindar señales correctas en el Mercado Eléctrico Peruano, tal como, las proyecciones del Costo Marginal. Para ello se han formulado ecuaciones que representen las cláusulas contractuales del suministro de Gas Natural, tales como “Take or Pay”, “Make Up”, “Carry Forward”, entre otras, y seguidamente incorporadas como restricciones de la función objetivo en el modelo de optimización del despacho económico de mediano y largo plazo denominado PERSEO 2.0, software desarrollado y utilizado por Osinergmin para sus procesos tarifarios. Para validar la factibilidad de la propuesta se compararon los resultados obtenidos de la aplicación del modelo PERSEO 2.0 utilizado actualmente por OSINERGMIN y el PERSEO 2.0 modificado, para el periodo del 2022 al 2030. Del análisis de los resultados obtenidos como: Proyecciones de Costo Marginal de Energía, de Consumo de Gas Natural y del Costo de Operación del SEIN, se puede inferir que la modificación del modelo y sus resultados son consistentes. Asimismo, de los Costos Marginales de Energía obtenidos, se calcularon los Precios Regulados de Energía para el periodo 2022 – 2030 considerando el volumen contratado para atender al mercado regulado, producto de los contratos vigentes y las próximas Licitaciones de Suministro Eléctrico entre los Generadores y Distribuidoras. Finalmente, de los resultados obtenidos se identificaron beneficios para el Mercado Eléctrico Peruano, tales como que permite proveer a las Distribuidoras eléctricas de señales de costos con menor incertidumbre para las futuras licitaciones de suministro eléctrico (para atender a la demanda regulada) que directamente afectan las tarifas eléctricas de los usuarios del SEIN, así también, proveerá señales con menor riesgo para la evaluación de la factibilidad económica y financiera por parte de los desarrolladores de proyectos de nuevas centrales generación, sobre todo en proyectos con tecnologías RER que son de vital importancia en el mediano y largo plazo para la sostenibilidad del SEIN y precios de contratos de suministros eficientes para el Mercado Eléctrico Peruano.

The proper functioning of cost-based electricity markets depends mainly on considering real costs and adequate projections of the main technical and economic parameters of the facilities that operate, as well as of the electrical system, then, if distortions occur, they must be corrected, in order to provide economic signals that encourage investment in sufficient infrastructure to meet demand continuously and safely. The present investigation proposes to improve the modeling of the production costs of the thermoelectric plants that use Natural Gas in the optimization of the economic dispatch of the National Interconnected Electric System (SEIN) in order to provide correct signals in the Peruvian Electric Market, such as, Marginal Cost projections. For this, equations have been formulated that represent the contractual clauses of the supply of Natural Gas, such as "Take or Pay", "Make Up", "Carry Forward", among others, and subsequently incorporated as restrictions of the objective function in the model. optimization of medium and long-term economic dispatch called PERSEO 2.0, software developed and used by Osinergmin for its tariff processes. To validate the feasibility of the proposal, the results obtained from the application of the PERSEO 2.0 model currently used by OSINERGMIN and the modified PERSEO 2.0, for the period from 2022 to 2030, were compared. From the analysis of the results obtained as: Projections of Marginal Cost of Energy, Natural Gas Consumption and the Cost of Operation of the SEIN, it can be inferred that the modification of the model and its results are consistent. Likewise, from the Marginal Energy Costs obtained, the Regulated Energy Prices for the period 2022 - 2030 were calculated considering the volume contracted to serve the regulated market, as a result of the current contracts and the next Electricity Supply Tenders between the Generators and Distributors. Finally, from the results obtained, benefits were identified for the Peruvian Electricity Market, such as the fact that it allows to provide electricity Distributors with cost signals with less uncertainty for future electricity supply tenders (to meet the regulated demand) that directly affect the electricity tariffs of SEIN users, as well as, it will provide signals with less risk for the evaluation of the economic and financial feasibility by the developers of new generation power plants, especially in projects with RER technologies that are of vital importance in the medium and long term for the sustainability of the SEIN and prices of efficient supply contracts for the Peruvian Electricity Market.