1 SEGUNDA JORNADA TÉCNICA DE DISTRIBUCIÓN Consejo Nacional de Operación - ASOCODIS “VALORACIÓN ECONÓMICA DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA” POR JAIRO HUMBERTO.

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1 1 SEGUNDA JORNADA TÉCNICA DE DISTRIBUCIÓN Consejo Nacional de Operación - ASOCODIS “VALORACIÓN ECONÓMICA DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA” POR JAIRO HUMBERTO LÓPEZ GARCÍA JUNIO 2 DE 2005

2 2 PRESENTACIÓN 1.INTRODUCCIÓN 2.MODELO TEÓRICO APLICADO 3.MODELO PRÁCTICO ESPECÍFICO 4.CONCLUSIONES

3 3 ELEMENTOS DE ANÁLISIS Calidad del Servicio en Sistemas de Transmisión y Distribución. (Variaciones de forma de la onda de tensión y corriente, duración y número de interrupciones) ELEMENTOS PRIMARIOS Requisitos que se deben cumplir:  Información técnica  Restricciones operativas  Definición de la calidad de la potencia  PLANTEAMIENTO  Determinación de los costos y las inversiones en la infraestructura de las redes para mejorar la Calidad de la Potencia  ACTORES  Clientes finales  Generadores,  transportadores  Distribuidores  Comercializadores  Organismos de Regulación, Control y Vigilancia VALORACIÓN DE LOS COSTOS Valorar económicamente la Calidad de la Potencia en Sistemas de Distribución de Energía Eléctrica  ELEMENTOS SECUNDARIOS  Evaluación de los costos por los daños causados.  Costos de equipos para medición y sistemas de información  Reclamaciones  Indemnizaciones  Competitividad  Características de la red de distribución  Condiciones de operación 1.INTRODUCCIÓN ESQUEMA GENERAL PARA LA VALORACIÓN DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA  ELEMENTOS PRIMARIOS  Marco Regulatorio  Clientes  Generadores  Transportadores  Distribuidores  Comercializadores

4 4 1. INTRODUCCIÓN SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA Y LA CALIDAD DEL SERVICIO Nivel Jerárquico I (HLI) Nivel Jerárquico II (HLII ) Nivel Jerárquico III (HLIII) CLIENTE FINAL REDES DE DISTRIBUCIÓN SISTEMA DE TRANSMISIÓN GENERACIÓN

5 5 1. INTRODUCCIÓN IMPACTO ECONÓMICO DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA Para evaluar el impacto económico de la calidad de la potencia en un SDL deberá considerar como mínimo los siguientes estudios: Caracterizar el comportamiento de la calidad de la potencia del sistema. Estimar los costos asociados con las variaciones de la calidad de la potencia. Caracterizar las soluciones alternativas en términos de costo y efectividad. Realizar análisis técnico económico comparativo.

6 6 1. INTRODUCCIÓN IMPACTO ECONÓMICO DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA Caracterizar el comportamiento de la calidad de la potencia del sistema. Seleccionar los equipos de medida adecuados Registrar, evaluar y almacenar la información de las variables de la calidad de la potencia. Entender los tipos de disturbios y la ocurrencia en el sistema y la frecuencia de su ocurrencia.

7 7 1. INTRODUCCIÓN IMPACTO ECONÓMICO DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA Estimar los costos asociados con las variaciones de la calidad de la potencia. Pérdidas de producción en proceso para el cliente final, incremento de materiales, pérdidas en la capacidad de producción, ventas pendientes, incrementos en requerimientos de inventarios, etc. Pérdidas relacionadas con la labor de producción para el cliente, tales como empleados ociosos, tiempos extras, limpieza, reparaciones, etc. Costos complementarios como daños en equipos de los clientes finales, costos de pérdidas de oportunidad, multas debido a retrasos, etc. Pérdidas para la empresa distribuidora por personal, materiales, tiempos extras, reclamaciones, indemnizaciones, etc., requeridos como consecuencia de la mala calidad.

8 8 1. INTRODUCCIÓN IMPACTO ECONÓMICO DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA Caracterizar las soluciones alternativas en términos de costo y efectividad Modificaciones al sistema de suministro y equipos que afectan a múltiples usuarios. Servicio de tecnologías que afectan a un solo usuario. Acondicionamiento de potencia en equipos localizados dentro de la industria. Diseño y especificación de equipos.

9 9 1. INTRODUCCIÓN IMPACTO ECONÓMICO DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA Realizar análisis técnico económico comparativo Minimizar los costos anuales para cada alternativa, incluyendo los costos asociados con las pérdidas por las variaciones de la calidad de la potencia y los costos anualizados de la implementación de las soluciones.

10 10 1. INTRODUCCIÓN COSTOS POR LA CALIDAD DEL SERVICIO EN ESTADOS UNIDOS Estimativo de los costos por la mala calidad del servicio por tipo de cliente en EEUU Comercial 72% Industrial 26% Residencial 2% US$ 57 Billones US$ 20 Billones US$ 2 Billones Estimativo de costos por la mala caldiad del servicio por tipo de interrupción en EEUU US$ 52 Billones Interrupciones Momentáneas 67% Interrupciones Permanentes 33% US$ 27 Billones Costos totales US$ 79 Billones Interrupciones Momentáneas <= 5 minutos Interrupciones Permanentes > 5 minutos Ref: “Understanding the Cost of Power Interruptions to U.S.” EOL BNL

11 11 1. INTRODUCCIÓN IMPACTO DE LA CALIDAD DEL SERVICIO POR SECTOR PRODUCTIVO Ref: PQ INVESTIGATIONS AND INDUSTRY CONTACTS

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13 13 1. INTRODUCCIÓN EQUIPOS TÍPICOS PARA EL MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DEL SERVICIO PRECIOS A DICIEMBRE DE 2001 Ref: Richard E. Brown and Mike W. Marshall - AAB Consulting

14 14 LAS ALTERNATIVAS TÉCNICAS PARA REDUCIR EL NÚMERO Y SEVERIDAD DE LOS PROBLEMAS DE CALIDAD DE POTENCIA VAN DESDE LOS PROPIOS EQUIPOS DEL USUARIO HASTA LA EMPRESA DE SERVICIOS 4 3 21 Contactores Motores Otros cargas: Rect-Variadores- INCREMENTO DEL COSTO SOLUCIÓN EN LA EMPRESA DE SERVICIOS PROTECCIÓN COMPLETA DENTRO DE LA PLANTA. PROTECCIÓN DE CONTROLES ESPECIFICACIÓN DE EQUIPOS : INMUNIDAD INCREMENTO DE LOS COSTOS PARA LA CORRECCIÓN DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA. PC 1. INTRODUCCIÓN TENDENCIA DE LOS COSTOS PARA EL MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DEL SERVICIO

15 15 Costo totales = Costos para el cliente + costos para la empresa CT = CC + CE 2. MODELO TEÓRICO APLICADO A LA CALIDAD DEL SERVICIO CC: Costos para el cliente por la mala calidad del servicio  Daños en equipos y dispositivos  Utilización de equipos adicionales alternos  Lucro cesante  Pérdidas de producción  Penalizaciones por incumplimientos en contratos establecidos  Insatisfacción del cliente final

16 16 Costo totales = Costos para el cliente + costos para la empresa CT = CC + CE 2. MODELO TEÓRICO APLICADO A LA CALIDAD DEL SERVICIO CE: Costos para la empresa por el mejoramiento de la calidad del servicio - AOM - Inversiones - Reclamaciones, indemnizaciones, compensaciones, etc.

17 17 NminNrefNopt Nivel de Calidad del Servicio Modelo Teórico de la Calidad del Servicio en Sistemas Eléctricos Costos Vs. Calidad del servicio Costos Vs. Calidad del servicio 2.1 MODELO GENERAL APLICADO Costos resultantes para la EMPRESAS por la calidad del servicio Costos resultantes para el CLIENTE por la calidad del servicio Costos totales de la calidad del servicio = Costo para el CLIENTE + costo para la EMPRESA Costos Resultantes ($)

18 18 Fallas Calidad de la Potencia Costos Vs. Calidad de la Potencia 2.1 MODELO GENERAL APLICADO Inversiones y gastos para la Empresa Costos Incurridos ($) F objetivo F ref1 F ref2 P Costo Total Costo Inversiones Ref:”La regulación de la calidad en el servicio eléctrico en base a principios teóricos y experiencia internacional” S. Urbiztondo, 2000

19 19 COEFICIENTES DE COSTOS. Históricamente, el cálculo de los coeficientes de costos se restringía a intentar determinar el costo de la energía no suministrada. Se han seguido tres grandes tendencias para intentar calcularlo. MÉTODO INDIRECTO: basados en estudios de índices macroeconómicos. Resultados generales. MÉTODOS DIRECTOS: basados en el estudio de eventos específicos. Analiza las suspensiones o las perturbaciones generales en alguna zona e intenta deducir los costos directos e indirectos ocasionados, incluyendo las pérdidas de materia prima, producción imperfecta, lucro cesante, daños y rotura de maquinaria, etc. Demasiado específico. 2.1 MODELO GENERAL APLICADO

20 20 MÉTODOS BASADOS EN ENCUESTAS. Típicamente, una medida del valor asociado al producto, o a la mala calidad o falta de dicho producto, es lo que el cliente estaría dispuesto a pagar por él. En el caso de la electricidad, esta máxima no se cumple, la electricidad se ha convertido en un producto básico para cualquier cliente, ya sea industrial, comercial o residencial y se considera como un derecho el ser suministrado al menor costo posible. 2.1 MODELO GENERAL APLICADO

21 21 MÉTODOS BASADOS EN ENCUESTAS. Procedimientos más utilizados para valorar las encuestas. 1.PROCEDIMIENTO DIRECTO: El más utilizado según el cual se pregunta al cliente los costos que le puede ocasionar una mala calidad. Este método funciona razonablemente bien con los grandes clientes, clientes industriales y en algunos casos para los clientes comerciales, que conocen los problemas derivados de una alteración del servicio en su proceso productivo o en su propia actividad, y son capaces de cuantificarlos en dinero. 2.1 MODELO GENERAL APLICADO

22 22 MÉTODOS BASADOS EN ENCUESTAS. Procedimientos más utilizados para valorar las encuestas. 2. DISPONIBILIDAD A PAGAR POR LA BUENA CALIDAD: Se pregunta si está dispuesto a pagar por una mejora en la calidad, combinando con el empeoramiento de la calidad que se está dispuesto a aceptar a cambio de una reducción en la tarifa. Se supone que estas dos variables deberían representar el costo marginal en el nivel de calidad en que se encontrase cada cliente, y que ambos deberían ser parecidos. Los clientes generalmente están dispuestos a pagar mucho menos por una mejora en la calidad, de lo que quieren que se les baje la tarifa por un empeoramiento equivalente en la calidad. 2.1 MODELO GENERAL APLICADO

23 23 MÉTODOS BASADOS EN ENCUESTAS. Procedimientos más utilizados para valorar las encuestas. 3. PROCEDIMIENTO INDIRECTO: Se pide a los clientes que determinen qué medidas tomarían para protegerse de eventuales situaciones de mala calidad. Para ello, se les propone una serie de medidas alternativas, y se les pide que determinen la más adecuada a sus necesidades. 2.1 MODELO GENERAL APLICADO

24 24 CONSIDERACIONES GENERALES Los resultados obtenidos en unos países no son extrapolables a los demás. La valoración económica de la calidad depende del nivel que tenga en ese momento, además que dentro de la valoración entran muchos conceptos subjetivos que pueden variar considerablemente de una sociedad a otra. El costo de la falla del suministro eléctrico es una medida en unidades monetarias del daño económico y social que sufren los consumidores, producto de la reducción de la calidad del servicio y en especial por la alteración de la energía suministrada. 2.1 MODELO GENERAL APLICADO

25 25 CONSIDERACIONES GENERALES La falla es entendida como la alteración transitoria o permanente de la forma de onda de tensión o corriente. El servicio insatisfactorio de la energía eléctrica representa un valor varias veces superior al precio de la energía eléctrica en razón de los perjuicios sociales y económicos que acarrea una restricción de dicho servicio. El costo de la falla constituye algo difícil de valorar dada la serie de factores que influyen en él y lo que resulta es estimar el costo de una falla, tanto para el cliente que se ve perjudicado por ella, como para la empresa de servicios por evitarla. Es por lo tanto necesario introducir herramientas prácticas y fáciles para estimar y calcular los costos por la mala calidad del servicio. 2.1 MODELO GENERAL APLICADO

26 26 Costo Cliente Costo Empresa COSTO TOTAL CC calidad potencia CC calidad suministro CCcpFrec CCcpTensión CCcpArmónicos CCcpTransitorios CCcsDuraciónInt CCcsNúmeroInt CCcpvLentasF CCcpvTransitoriasF CCcpvDiariasF CE calidad potencia CE calidad suministro CEcpFrec CEcpvLentasF CEcpvTransitoriasF CEcpvDiariasF CEcpTensión CEcpArmónicos CEcpTransitorios CEcsDuraciónInt CEcsNúmeroInt 2.1 MODELO GENERAL APLICADO

27 27 2.1 MODELO GENERAL APLICADO

28 28 2.2 VALORACIÓN DE LOS COSTOS PARA EL CLIENTE FINAL BASES DE DATOS DE LAS VARIABLES DE LA CALIDAD DEL SERVICIO DEFINIR EL INDICADOR PARA LA VARIABLE EN ANÁLISIS MEDIR O ASOCIAR EL IMPACTO DE LA VARIACIÓN DE LA VARIABLE EN ANÁLISIS EN EL CLIENTE FINAL (RESIDENCIAL, COMERCIAL, INDUSTRIAL) A TRAVÉS DE FACTORES DE PROPORCIONALIDAD VALORAR LOS COSTOS POR EL IMPACTO DE LA VARIABLE EN E L CLIENTE FINAL

29 29 2.2 VALORACIÓN DE LOS COSTOS PARA EL CLIENTE FINAL RESOLUCIÓN CREG 024 DE 2005 - ANEXO 1. MODIFICACIÓN A NUMERALES 6.2.1 Y 6.2.2 DEL ANEXO GENERAL DEL REGLAMENTO DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA – RESOLUCIÓN CREG 070 DE 1998 Los Numerales 6.2.1 y 6.2.2 del Anexo General del Reglamento de Distribución de Energía Eléctrica quedarán así: “6.2.1. ESTÁNDARES DE CALIDAD DE LA POTENCIA SUMINISTRADA Los siguientes fenómenos calificadores miden la Calidad de la Potencia (CPE) suministrada por un OR: 6.2.1.1 Desviaciones de la Frecuencia y magnitud de la Tensión estacionaria La frecuencia nominal del SIN y su rango de variación de operación son las establecidas en el Código de Operación incluido en el Código de Redes (Resolución CREG 025 de 1995 y aquellas que la modifiquen, complementen o sustituyan). La responsabilidad por el control de la frecuencia corresponde al Centro Nacional de Despacho –CND- y a los generadores.

30 30 2.3 VALORACIÓN DE LOS COSTOS DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA APLICADA A LAS VARIACIONES DE LA FRECUENCIA

31 31 Costos por variaciones de la frecuencia Los costos asociados con las variaciones de la frecuencia pueden ser calculados de acuerdo con las mediciones momentáneas de la frecuencia que pueden ser realizadas en un punto cualquiera del SIN. Por el tiempo de duración de la frecuencia que esté fuera de los límites establecidos o variaciones lentas Por el número de frecuencias instantáneas fuera de los límites establecidos en un período de 60 segundos o variaciones transitorias Por la caracterización de las variaciones de la frecuencia en un período de 24 horas o variaciones diarias. 2.3 VALORACIÓN DE LOS COSTOS DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA APLICADA A LAS VARIACIONES DE LA FRECUENCIA

32 32 La frecuencia se puede medir: A pequeñas variaciones lentas por tiempos mayores de 15 segundos con variaciones superiores o inferiores de +/- 0.33 % de la frecuencia nominal o fuera del rango de variación de +/- 0.2 Hz. A variaciones transitorias por tiempos menores de 15 segundos con variaciones superiores o inferiores de +/- 1.0 % de la frecuencia nominal. A variaciones diarias de frecuencia en función de la frecuencia instantánea con variaciones superiores o inferiores de +/- 12 ciclos. 2.3 VALORACIÓN DE LOS COSTOS DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA APLICADA A LAS VARIACIONES DE LA FRECUENCIA

33 33 Se considera que la energía eléctrica suministrada es de mala calidad si la frecuencia en el punto de entrega sobrepasa alguno de los anteriores límites. Cf = CfvLentas + CfvTransitorias + CfvDiarias Cf: Costos totales por variaciones de la frecuencia CfvLentas: Costos por variaciones lentas de la frecuencia CfvTransitorias: Costos por variaciones transitorias de la frecuencia CfvDiarias: Costos por la variaciones diarias de la frecuencia 2.3 VALORACIÓN DE LOS COSTOS DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA APLICADA A LAS VARIACIONES DE LA FRECUENCIA

34 34 2.3 VALORACIÓN DE LOS COSTOS DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA APLICADA A LAS VARIACIONES DE LA FRECUENCIA

35 35 BASES DE DATOS – MEDICIONES DE FRECUENCIA VARIACIONES LENTAS CC VLentasF K VLentasF_Res K VLentasF_Com K VLentasF_Ind CC VLentasF_Res CC VLentasF Com CC VLentasF Ind

36 36 FACTORES DE PROPORCIONALIDAD - K 2.4 VALORACIÓN DE LOS COSTOS DE LA CALIDAD DEL SERVICIO

37 37 FACTORES DE PROPORCIONALIDAD - K Valor normalizado = Valor horario de la carga / Valor máximo de la carga 2.4 VALORACIÓN DE LOS COSTOS DE LA CALIDAD DEL SERVICIO

38 38 COSTOS POR LAS VARIACIONES LENTAS DE FRECUENCIA PARA LOS CLIENTES C ES : Costo Energía suministrada [$/kWh] P(i): Potencia promedio de la instalación [kW] t(i): Tiempo durante el cual se suministró energía con variaciones de lentas de frecuencia [Horas] K vLentasF : Factor de proporcionalidad por las variaciones lentas de frecuencia por tipo de cliente 2.5 VALORACIÓN DE LOS COSTOS DE LA CALIDAD DEL SERVICIO

39 39 2.5 VALORACIÓN DE LOS COSTOS DE LA CALIDAD DEL SERVICIO Costos de la energía suministrada y no suministrada (ENS)

40 40 2.5 VALORACIÓN DE LOS COSTOS DE LA CALIDAD DEL SERVICIO 1.Los costos de las tarifas corresponden a las de EEPPM para el mes de marzo de 2002. 2. Los costos incrementales ENS corresponden a los valores indicados en la Resolución CREG 096 de 2000 actualizado al mes de diciembre de 2002. 3. Los costos de racionamiento ENS corresponden a valores propuesto en la Asesoría para el Desarrollo Regulatorio de la Calidad del Servicio para el Sector Eléctrico Colombiano, de Christensen Associates – Consultores Unidos S.A. – Econometría S.A. actualizado al mes de marzo de 2002.

41 41 2.5 VALORACIÓN DE LOS COSTOS DE LA CALIDAD DEL SERVICIO 4. El costo de la Energía No Suministrada en Argentina a Diciembre de 2002, estuvo entre 1 US$/kWh y 2.71 US$/kWh. 5. El costo de la Energía No Suministrada en Estados Unidos a Diciembre de 2002, está entre 0.23 y 14 US$/kWh. 6. El costos de los racionamientos por las voladuras de las torres de interconexión del sistema interconectado de Colombia durante el año 2001, desde el punto de vista del cliente final, fueron calculados con el costo del último escalón de racionamiento definido por la UPME a diciembre de 2001 [2,558 $/kWh].

42 42 2.6 VALORACIÓN DE LOS COSTOS DE LA CALIDAD DEL SUMINISTRO

43 43 FACTORES DE PROPORCIONALIDAD ( K) PARA LA DURACIÓN DE LAS INTERRUPCIONES 2.2 METODOLOGÍA PARA LA VALORACIÓN DE LOS COSTOS

44 44 COSTOS POR LA DURACIÓN DE LAS INTERRUPCIONES P (i) : Potencia promedio mensual, en kW. C ENS : Costo de la energía no suministrada en $/kWh o costo incremental de la energía t (i) : Sumatoria del tiempo de las interrupciones para el cliente durante un período de tiempo (Horas) K DurInt : Factor de proporcionalidad definido en función de la magnitud del indicador de duración de las interrupciones medido de acuerdo con el tipo de cliente 2.6 VALORACIÓN DE LOS COSTOS DE LA CALIDAD DEL SUMINISTRO

45 45 COSTOS POR EL NÚMERO DE INTERRUPCIONES Consumo Energía/mensual: Consumo promedio mensual, en kWh C ENS : Costo de la energía no suministrada en $/kWh o costo incremental de la energía NTI: Número total de interrupciones K NumInt : Factor de proporcionalidad definido en función de la magnitud del indicador del número de las interrupciones medido de acuerdo con el tipo de cliente 2.6 VALORACIÓN DE LOS COSTOS DE LA CALIDAD DEL SUMINISTRO

46 46 3.MODELO PRÁCTICO ESPECÍFICO

47 47 3.MODELO PRÁCTICO ESPECÍFICO

48 48 3.MODELO PRÁCTICO ESPECÍFICO VALORACIÓN DE LOS COSTOS POR DESLASTRE DE FRECUENCIA EN EL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE EEPPM : Valoración económica de la variaciones lentas de frecuencia durante los años 2001 y 2002 en el Sistema de Distribución de EEPPM es de: $ 2.335.256.295

49 49 4. CONCLUSIONES Se ha presentado una visión general para evaluar los costos que implica la prestación del servicio de energía desde el punto de vista de la calidad técnica del servicio o calidad de la potencia. Se han introducido indicadores o parámetros de medición de algunas de las diferentes estipulaciones de la calidad de la potencia y del suministro. La metodología indicada incluye el efecto que la mala calidad tiene para el cliente y las consideraciones técnicas y operativas para la empresa de servicios para mejorar o sostener la calidad del servicio. Se han presentado los modelos teórico y práctico que determinan los costos para los clientes finales y para las empresas de distribición por la calidad del servicio.

50 50 SEGUNDA JORNADA TÉCNICA DE DISTRIBUCIÓN Consejo Nacional de Operación - ASOCODIS “VALORACIÓN ECONÓMICA DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA” POR JAIRO HUMBERTO LÓPEZ GARCÍA JUNIO 2 DE 2005