Valorización del Filtrado Autor: Juan Pedro Carriquiry Trabajo final, curso SimSEE IMPORTANTE: Este trabajo se realizó en el marco del curso Simulación de Sistemas de Energía Eléctrica (SimSEE) y fue evaluado por el enfoque metodológico, la pericia en la utilización de las herramientas adquiridas en el curso para la resolución del estudio y por la claridad de exposición de los resultados obtenidos. Se quiere dejar expresamente claro que no es relevante a los efectos del curso la veracidad de las hipótesis asumidas por los estudiantes y consecuentemente la exactitud o aplicabilidad de los resultados. Ni la Facultad de Ingeniería, ni el Instituto de Ingeniería Eléctrica, ni el o los docentes, ni los estudiantes asumen ningún tipo de responsabilidad sobre las consecuencias directas o indirectas que asociadas al uso del material del curso y/o a los datos, hipótesis y conclusiones del presente trabajo. IIE – FING – UDELAR Junio 2016 Montevideo – Uruguay.

Objetivo El objetivo del trabajo es analizar el valor del filtrado que aportaría al sistema eléctrico uruguayo la incorporación de un banco de baterías de capacidad de energía acumulable conocida y potencia de carga y descarga conocidas. Para el cumplimiento del objetivo se utilizará la herramienta SimSee y los conocimientos impartidos en el curso.

Hipótesis de trabajo Las principales hipótesis de trabajo asumidas son: Capacidad de almacenamiento del banco de baterías conocida (240MWh). Potencia de carga y descarga del banco de baterías conocidas (10MW). Eficiencias de carga y descarga conocidas (0,9). Para la valorización del filtrado de energía se asume remuneración al Costo Marginal.

Metodología Primer método de evaluación: Costo Marginal Dado el sistema eléctrico, se incorpora un módulo de almacenamiento de energía (banco de baterías) y se calcula las ventas al Costo Marginal y las compras al Costo Marginal; la diferencia entre las ventas y las compras será una estimación del ingreso neto que recibiría el proyecto si fuese remunerado al costo marginal (Ganancia Neta).

Metodología Segundo método de evaluación: Costo Directo del Paso Agregando a la sala SimSEE un índice de la variable “CDP“ se obtiene el Costo Directo del Paso (Suma de todos los costos). En una sala sin el módulo de baterías se calcula el Costo Directo del Paso; luego, en otra sala se incorpora el banco de baterías y vuelve a calcularse el Costo Directo del Paso. Finalmente se realiza una comparación del CDP entre ambos sistemas.

Resultados del estudio de Costos Marginales Sala de paso horario Simulación: 1/1/2017 al 31/12/2017

Demanda de Potencia Anual, y Generación por Fuente (MW)

Costo Marginal Promedio anual: 47 USD/MWh

Introducción del módulo de almacenamiento en el sistema Introducción del módulo de almacenamiento en el sistema. Se introduce un banco de baterías a los efectos de filtrar la energía del sistema, con las siguientes características:

Filtrado de energía del Banco de Baterías Se trata de comprar energía cuando el costo marginal baja (valle), y vender la energía almacenada cuando el costo marginal aumenta (punta), obteniendo por esta operación una Ganancia Neta.

Demanda de Potencia Anual, y Generación por Fuente (MW), incorporando el módulo de filtrado

Comportamiento semanal del banco de baterías; toma energía cuando el Cmg baja y entrega energía cuando el Cmg sube.

Ganancia Neta semanal del Banco de Baterías (USD) Suma anual aprox Ganancia Neta semanal del Banco de Baterías (USD) Suma anual aprox.: USD 1.600.000

Acumulado anual Ganancia Neta del Banco de Baterías (USD) Suma Anual aprox.: USD 1.600.000

Ganancia Neta estimada del Banco de Baterías para el año evaluado: 1 Ganancia Neta estimada del Banco de Baterías para el año evaluado: 1.6 MM USD Para un Módulo de Almacenamiento de 24 horas a 10MW de Potencia de carga y descarga.

Resultados del estudio de Costo Directo del Paso Sala de paso horario Simulación: 1/1/2017 al 31/12/2017

Costo Directo del Paso para el año evaluado, SIN módulo de almacenamiento. CDP= 71.5 MM USD

Costo Directo del Paso para el año evaluado, CON módulo de almacenamiento. CDP= 70.0 MM USD

Diferencia promedio anual estimada del Costo Directo del Paso para el año evaluado: 1.5 MM USD Para un Módulo de Almacenamiento de 24 horas a 10MW de Potencia de carga y descarga.

Análisis de Sensibilidad de la Capacidad Instalada Sala de paso horario Simulación: 1/1/2017 al 31/12/2017

Se evalúan doce combinaciones de potencia y capacidad de almacenamiento

Comparación del Costo Directo de Paso para el año evaluado

Comparación del Costo Directo de Paso para el año evaluado (Resta del CDP del sistema SIN banco, menos el CDP del sistema CON banco)

Comparación del Costo Directo de Paso para el año evaluado (Resta del CDP del sistema SIN banco, menos el CDP del sistema CON banco, dividido entre la capacidad instalada)

Ganancia Neta del Banco de Baterías al Costo Marginal, para el año evaluado.

Ganancia Neta del Banco de Baterías al Costo Marginal, para el año evaluado.

Ganancia Neta del Banco de Baterías al Costo Marginal, para el año evaluado.

Conclusiones Bajo las hipótesis enunciadas, se concluye que la introducción en el sistema eléctrico nacional de un Módulo de Filtrado (Banco de Baterías), aporta al sistema un Valor Neto positivo. Para el Banco de Baterías de 24hs x 10MW evaluado, la Ganancia Neta es equivalente a 6.775 USD por cada MWh instalado, y el ahorro en el CDP es USD 5.182. Esto representa el valor que el filtrado de energía aportó al sistema. Del análisis de la sensibilidad de las ganancias a la potencia y capacidad instaladas, se desprende que es más conveniente capacidades pequeñas de almacenamiento (12hs.), y que se produce un máximo para 20MW.

Posibles trabajos futuros. Localizar estratégicamente el banco de baterías de forma de aliviar la carga en ciertas redes eléctricas del sistema. Asumir que la instalación de las baterías se realiza de forma distribuida y que existe un consumo diario de energía en las mismas (V2G).

FIN Gracias por vuestra atención.