VII JORNADA TÉCNICA SUBCOMITÉ DE PLANTAS Mejoras Propuestas al Protocolo de medición del Factor de Conversión de Centrales Hidroeléctricas 21 de agosto de 2019

Consultoría: “Cuantificación de las Incertidumbres Asociadas a los Balances Energéticos del SIN” Alcance f: Revisar y proponer mejoras al Protocolo de Factor de Conversión que está en proceso de revisión por parte del CNO, con miras a tener una mejor representación de la energía equivalente a las reservas hídricas y demás términos empleados en los balances hidro-energéticos.

1. PROPUESTA DE AJUSTE AL PROCEDIMIENTO DE ESTIMACIÓN DEL FACTOR DE CONVERSIÓN Corto Plazo Realizar ajustes al Acuerdo 694 de 2014 (Alcance f) Mediano Plazo Instrumentar en todas las centrales para medición de Caudal Turbinado (Alcance g) Trabajar con el FCo A partir de las medidas confiables y controladas de por lo menos 2 a 3 años de Generación en el contador y Caudal Turbinado. (Alcance c) Visión en la obtención de los Factores de Conversión:

1. PROPUESTA DE AJUSTES AL PROCEDIMIENTO DE ESTIMACIÓN DEL FACTOR DE CONVERSIÓN Punto de partida: Protocolo actual: Acuerdo 694 de 2014 Actualización de definiciones presentadas en el Protocolo actual: En proceso de revisión por parte del CNO Modificaciones de forma: Ajustes a los textos Modificaciones de fondo al numeral 4 del actual Protocolo: “PROCEDIMIENTO PARA PLANTAS EXISTENTES CON MÁS DE SEIS AÑOS DE OPERACIÓN COMERCIAL” Propuesta de modificación al actual procedimiento para mediciones de los Factores de Conversión

1. PROPUESTA DE AJUSTES AL PROCEDIMIENTO DE ESTIMACIÓN DEL FACTOR DE CONVERSIÓN a) Actualización de definiciones presentadas en el Protocolo actual: Propuesta de modificación del numeral 4 del protocolo El actual numeral 4 establece lo siguiente: “4. PROCEDIMIENTO PARA PLANTAS EXISTENTES CON MÁS DE SEIS (6) AÑOS DE OPERACIÓN COMERCIAL De acuerdo con las particularidades de la central, el agente generador podrá realizar las pruebas a cada una de las unidades de la planta de forma individual, o a toda la planta en conjunto. De igual manera, escogerá un único método para la medición del caudal que pasa a través de la conducción de carga, entre los métodos que se presentan en los Anexos Nos. 3, 4, 5 o 6 del presente protocolo. En aquellas plantas en las que se puedan efectuar las pruebas de varias unidades simultáneamente, pero con datos individuales por unidad, será opción del agente programarlas y ejecutarlas cumpliendo con los requisitos de los valores instantáneos y los valores acumulados que trata el Anexo No. 2 y el Anexo No. 8 del presente protocolo”

1. PROPUESTA DE AJUSTES AL PROCEDIMIENTO DE ESTIMACIÓN DEL FACTOR DE CONVERSIÓN a) Actualización de definiciones presentadas en el Protocolo actual: Propuesta de modificación del numeral 4 del protocolo Se propone modificar el texto de la siguiente manera: “4. PROCEDIMIENTO PARA PLANTAS EXISTENTES CON MÁS DE SEIS (6) AÑOS DE OPERACIÓN COMERCIAL Las pruebas se realizarán de acuerdo con las particularidades de la central, las cuales determinarán si se deberán realizar por unidades, grupos de unidades, etapas, o de toda la planta en conjunto. De igual manera, el agente escogerá un único método para la medición del caudal que pasa a través de la conducción de carga, entre los métodos que se presentan en los Anexos Nos. 3, 4, 5 o 6 del presente protocolo. En aquellas plantas en las que se deban efectuar las pruebas de varias unidades simultáneamente, será opción del agente programarlas y ejecutarlas cumpliendo con los requisitos de los valores instantáneos y los valores acumulados que trata el Anexo No. 2 y el Anexo No. 8 del presente protocolo. En este Protocolo se definen los procedimientos a ser utilizados de acuerdo con las particularidades de la central”

2. TIPOS DE PLANTAS SEGÚN CONFIGURACIÓN: PLANTAS CON TURBINAS ABASTECIDAS MEDIANTE CONDUCCIONES INDEPENDIENTES T

2. TIPOS DE PLANTAS SEGÚN CONFIGURACIÓN: PLANTAS CON CONDUCCIONES QUE ABASTECEN A LAS TURBINAS MEDIANTE DISTRIBUIDORES

2. TIPOS DE PLANTAS SEGÚN CONFIGURACIÓN: PLANTAS CON CONDUCCIONES QUE ABASTECEN A LAS TURBINAS MEDIANTE DISTRIBUIDORES

PLANTAS CON TURBINAS ABASTECIDAS MEDIANTE CONDUCCIONES INDEPENDIENTES 3. PROCEDIMIENTO PROPUESTO PARA REALIZAR LAS PRUEBAS DEL FACTOR DE CONVERSIÓN DE ACUERDO AL TIPO DE PLANTA PLANTAS CON TURBINAS ABASTECIDAS MEDIANTE CONDUCCIONES INDEPENDIENTES T Plantas con igual configuración hidráulica de las conducciones y unidades con las mismas características de diseño y condiciones operativas Prueba en solo una o en varias de las unidades, seleccionadas al azar y operadas a la capacidad registrada en el ASIC En estos casos el valor del FC de la unidad seleccionada o el promedio de los FC de las escogidas, será el representativo de toda la central para el nivel del embalse correspondiente

PLANTAS CON TURBINAS ABASTECIDAS MEDIANTE CONDUCCIONES INDEPENDIENTES 3. PROCEDIMIENTO PROPUESTO PARA REALIZAR LAS PRUEBAS DEL FACTOR DE CONVERSIÓN DE ACUERDO AL TIPO DE PLANTA PLANTAS CON TURBINAS ABASTECIDAS MEDIANTE CONDUCCIONES INDEPENDIENTES T Plantas con conducciones de configuración diferente entre unidades y/o con características operativas diferentes de alguna(s) unidad(es) Realizar la medición directa del FC de las unidades (o grupos de unidades) que presentan este tipo de diferencias. El valor del FC representativo de la central para el nivel del embalse considerado es el FC ponderado resultante de los FC de las diferentes unidades y/o grupos de unidades con las mismas características. Como factor de ponderación se utiliza el número de unidades con iguales características de FC, dividido por el número total de unidades de la central

3. PROCEDIMIENTO PROPUESTO PARA REALIZAR LAS PRUEBAS DEL FACTOR DE CONVERSIÓN DE ACUERDO AL TIPO DE PLANTA PLANTAS CON CONDUCCIONES QUE ABASTECEN A LAS TURBINAS MEDIANTE DISTRIBUIDORES Son Plantas con conducciones de configuración diferente entre unidades y/o con características operativas diferentes de alguna(s) unidad(es) Realizar la medición directa del FC de las unidades (o grupos de unidades) que presentan este tipo de diferencias. El valor del FC representativo de la central para el nivel del embalse considerado es el FC ponderado resultante de los FC de las diferentes unidades y/o grupos de unidades con las mismas características. Como factor de ponderación se utiliza el número de unidades con iguales características de FC, dividido por el número total de unidades de la central

3. PROCEDIMIENTO PROPUESTO PARA REALIZAR LAS PRUEBAS DEL FACTOR DE CONVERSIÓN DE ACUERDO AL TIPO DE PLANTA PLANTAS CON CONDUCCIONES QUE ABASTECEN A LAS TURBINAS MEDIANTE DISTRIBUIDORES Para realizar las pruebas del FC en este tipo de centrales de manera que permitan cubrir una amplia gama de condiciones operativas, es recomendable realizar las mediciones para las m unidades abastecidas por cada conducción (de las p conducciones o “etapas” que puede tener una central de este tipo), mediante combinaciones de las m unidades de la conducción operando en grupos de n unidades, con n=1, 2 , …m, cada una de ellas a la potencia que determina la capacidad total instalada de las m unidades abastecidas por la conducción.

3. PROCEDIMIENTO PROPUESTO PARA REALIZAR LAS PRUEBAS DEL FACTOR DE CONVERSIÓN DE ACUERDO AL TIPO DE PLANTA PLANTAS CON CONDUCCIONES QUE ABASTECEN A LAS TURBINAS MEDIANTE DISTRIBUIDORES Selección de unidades generadoras para medir el FC Acerca de la equivalencia o diferencia de las unidades de generación Conformación de unidades para la medición del FC Consolidación de las medidas

Conformación de unidades para la medición del FC 3. PROCEDIMIENTO PROPUESTO PARA REALIZAR LAS PRUEBAS DEL FACTOR DE CONVERSIÓN DE ACUERDO AL TIPO DE PLANTA PLANTAS CON CONDUCCIONES QUE ABASTECEN A LAS TURBINAS MEDIANTE DISTRIBUIDORES Conformación de unidades para la medición del FC FC correspondiente a la capacidad total de las m unidades abastecidas por una conducción de la central. FC correspondiente a cada unidad de generación. FC correspondiente a grupos de n unidades de generación de las m disponibles en el distribuidor de la conducción analizada, con 1<n<m.

3. PROCEDIMIENTO PROPUESTO PARA REALIZAR LAS PRUEBAS DEL FACTOR DE CONVERSIÓN DE ACUERDO AL TIPO DE PLANTA PLANTAS CON CONDUCCIONES QUE ABASTECEN A LAS TURBINAS MEDIANTE DISTRIBUIDORES Acerca de la equivalencia o diferencia de las unidades de generación Se requiere realizar un diagnóstico por Central. Enfoque teórico: Configuración del sistema de generación considerado Materiales de las secciones hidráulicas - Rugosidad interna Geometría hidráulica de sistema de abastecimiento y descarga Características que determinan el desempeño de los equipos de generación Dimensiones - Acople turbina-generador-transformador-transmisión) Estudios de saltos, caudales y potencias

3. PROCEDIMIENTO PROPUESTO PARA REALIZAR LAS PRUEBAS DEL FACTOR DE CONVERSIÓN DE ACUERDO AL TIPO DE PLANTA PLANTAS CON CONDUCCIONES QUE ABASTECEN A LAS TURBINAS MEDIANTE DISTRIBUIDORES Acerca de la equivalencia o diferencia de las unidades de generación Se requiere realizar un diagnóstico por Central. Enfoque Práctico: Utilización de resultados de pruebas realizadas para medir el FC unidad por Criterios de comparación de los FC para establecer equivalencia o diferencia entre unidades: unidad en un nivel del embalse: Sensibilidad en parte decimal del FC Los FC medidos disponibles integran las características hidráulicas, mecánicas y eléctricas de cada unidad Intervalo de confianza Prueba de hipótesis de valores iguales

Consolidación de las medidas 3. PROCEDIMIENTO PROPUESTO PARA REALIZAR LAS PRUEBAS DEL FACTOR DE CONVERSIÓN DE ACUERDO AL TIPO DE PLANTA PLANTAS CON CONDUCCIONES QUE ABASTECEN A LAS TURBINAS MEDIANTE DISTRIBUIDORES Consolidación de las medidas Valores representativos de los FC obtenidos: Operación simultánea de todas las unidades de generación de cada conducción Pruebas individuales por unidad Pruebas por grupos de n unidades. Valor FC representativo de la central para el nivel del embalse analizado (FC global para el nivel del embalse)

Visión de los Factores de Conversión: Corto Plazo Realizar ajustes al Acuerdo 694 de 2014 (Alcance f) Mediano Plazo Instrumentar en todas las centrales para medición de Caudal Turbinado (Alcance g) Trabajar con el FCo A partir de las medidas confiables y controladas de por lo menos 2 a 3 años de Generación en el contador y Caudal Turbinado. (Alcance c) Visión de los Factores de Conversión:

4. EL FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO – FCo (Alcance c) Corresponde a la relación entre la energía neta producida durante un período determinado (potencia media neta) medida en la frontera comercial, y el caudal promedio turbinado durante el mismo período de tiempo, estando la central operando de acuerdo con el despacho asignado por el CND a la planta. 𝐹𝐶𝑜 𝑖 = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑛𝑒𝑡𝑎 𝑖 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑖 Para que sea representativo se requieren mediciones de confiables del Caudal turbinado y serie de datos históricos.

4. EL FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO – FCo CARACTERÍSTICA TIPO DE FACTOR DE CONVERSIÓN FC CON BASE EN ACTUAL PROTOCOLO FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO (FCo) Requerimiento normativo Prueba controlada y auditada por un tercero aprobado por CREG. Programación previa ante el CND. Ninguna. Se rige por el despacho rutinario asignado por el CND. Requerimientos técnicos para medición Si no se dispone de ellos, uso temporal sistemas de medición de caudales turbinados para las pruebas Sistema de medición permanente del caudal turbinado. Niveles del embalse para la medición en las centrales con embalse de regulación Cuatro niveles (4), definidos con base en los percentiles de los niveles del embalse en un período de tiempo. Mínimo 2, cuando se presentan las condiciones definidas en el Protocolo para ello, debido a cercanía entre los niveles de algunos percentiles. Sin restricciones en cuanto a niveles del embalse ya que los FCo se calculan a partir de información operativa, no sobre pruebas programadas. El cubrimiento del rango de variación del embalse dependerá de las condiciones de disponibilidad hídrica y del despacho que se realice de la central, no requiriéndose planear ni programar pruebas como las definidas en el Protocolo.

4. EL FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO – FCo CARACTERÍSTICA TIPO DE FACTOR DE CONVERSIÓN FC CON BASE EN ACTUAL PROTOCOLO FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO (FCo) Obtención de la relación entre el Factor de Conversión y el nivel del embalse Se observan importantes limitaciones en la representatividad de una Función del FC obtenida a partir de una muestra limitada, como la definida en el actual Protocolo. La obtención permanente de valores del FCo que cubren la mayor parte del rango de variación de los niveles del embalse, permite exhibir una mejor aproximación del comportamiento de la Función del FCo en todo el rango de variabilidad, con un tamaño muestral muy amplio que no presenta inconvenientes en la realización de un ajuste simple o mixto a dicha Función del FCo. Restricciones operativas (comercial) para medición Programación previa ante el CND. Ninguna. Se rige por el despacho rutinario asignado por el CND. Potencia (energía) durante la medición Durante la duración de cada prueba se utiliza la capacidad declarada ante el Administrador del Sistema de Intercambios Comerciales (ASIC). Siendo el FCo el resultado del cálculo obtenido a partir de las condiciones operativas resultantes del despacho, incluye cualquiera de las potencias que la central produce para el SIN bajo condiciones para cualquier número de unidades de operación utilizadas, modos de operación de cada una de ellas y sus diferentes combinaciones para cumplir el despacho.

4. EL FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO – FCo CARACTERÍSTICA TIPO DE FACTOR DE CONVERSIÓN FC CON BASE EN ACTUAL PROTOCOLO FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO (FCo) Caudal turbinado durante la medición El requerido en cada nivel para obtener la potencia declarada ante el ASIC. Considera los caudales requeridos por las decisiones de operación que adopta el agente para atender el despacho asignado; se utilizan los caudales necesarios para el número de unidades de operación utilizadas, modos de operación de cada una de ellas y sus diferentes combinaciones para cumplir el despacho. Factor de Potencia durante la medición Actualmente la potencia durante las pruebas se produce sin control normativo del Factor de Potencia. Los Factores de Potencia de la energía usada en la cuantificación de los FCo corresponden a los exigidos a la central durante el despacho. Período de medición para el cálculo Una hora por unidad o grupo de unidades en prueba, operando en condiciones correspondientes a la capacidad declara ante el ASIC durante todo el período de la prueba. Cualquier período de tiempo para el cual se calcula el FCo: FCo horario; FCo diario; FCo semanal; FCo mensual… Durante dicho período, la potencia producida y el caudal utilizado varían de acuerdo con el despacho y/o las decisiones de operación del agente para atenderlo.

4. EL FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO – FCo CARACTERÍSTICA TIPO DE FACTOR DE CONVERSIÓN FC CON BASE EN ACTUAL PROTOCOLO FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO (FCo) Representatividad de condiciones comerciales del despacho Las pruebas del Protocolo no corresponden a una condición de despacho comercial normal . Representa las condiciones reales del despacho económico, con cualquier combinación posible de unidades en operación y modos de utilización. Representatividad de los niveles de embalse utilizados Selección de los niveles del embalse para las pruebas que dependen de su comportamiento en un número de años determinado. Sin condicionamiento al comportamiento histórico de los niveles.

4. EL FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO – FCo Factor de Conversión horario, Central Guatapé. Fuente: CNO, 2016

4. EL FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO – FCo

4. EL FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO – FCo

4. EL FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO – FCo

4. EL FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO – FCo

4. EL FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO – FCo Central Sogamoso

4. EL FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO – FCo Central Urrá

4. EL FACTOR DE CONVERSIÓN OPERATIVO – FCo Medir: - Generación - Caudal Turbinado Estimar el FCo Obtener la Función del FCo a partir de la información operacional del FCo

Gracias por su atención Facultad de Minas Dirección: Carrera 80 Nro. 65 – 223 Medellín, Colombia (+57 4) 425 51 50 degeoma_med@unal.edu.co medellin.unal.edu.co