CVAR constrained planning of renewable generation with consideration of system inertial response, reserve services and demand participation.
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Date
2014
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Abstract
La integración de generación renovable puede ayudar a la diversificación de fuentes de energía, mejorando el desempeño económico del sector generación, como también puede significar un incremento en el costo de la electricidad debido a la necesidad de recursos de flexibilidad adicionales que permitan una operación segura, frente al carácter impredecible, variable y asíncrono de este tipo de tecnologías. En este contexto, se propone un modelo de costo-riesgo capaz de planificar la generación y determinar portafolios eficientes, balanceando los beneficios de la diversificación del mix y los costos de mantener la seguridad de suministro incorporando servicios de control de frecuencia y flexibilidad de la demanda, incluyendo la satisfacción de los niveles necesarios de inercia presentes en el sistema. El modelo minimiza el costo esperado de inversión y operación del sistema en base a diversos escenarios hidrológicos y de precios de combustibles fósiles, restringiendo al mismo tiempo la exposición a riesgo de los portafolios a través de su Conditional Value at Risk (CVaR).
Problemas de gran tamaño pueden ser resueltos utilizando el modelo (e.g. 8760h y 1000 escenarios) dado que se utiliza programación lineal y se desarrolla un algoritmo basado en descomposición de Benders, adaptado para tratar con restricciones de CVaR en el problema maestro. A través de diversos análisis, incluyendo el principal sistema eléctrico de Chile, se muestra los efectos de las tecnologías renovables en la reducción del riesgo hidrológico y de precios de combustibles fósiles, los efectos de la seguridad de suministro en el costo, riesgo y la inversión en renovables y la importancia de los servicios provistos por la demanda en la limitación de la exposición a riesgo a través de la inversión en energías renovables.La integración de generación renovable puede ayudar a la diversificación de fuentes de energía, mejorando el desempeño económico del sector generación, como también puede significar un incremento en el costo de la electricidad debido a la necesidad de recursos de flexibilidad adicionales que permitan una operación segura, frente al carácter impredecible, variable y asíncrono de este tipo de tecnologías. En este contexto, se propone un modelo de costo-riesgo capaz de planificar la generación y determinar portafolios eficientes, balanceando los beneficios de la diversificación del mix y los costos de mantener la seguridad de suministro incorporando servicios de control de frecuencia y flexibilidad de la demanda, incluyendo la satisfacción de los niveles necesarios de inercia presentes en el sistema. El modelo minimiza el costo esperado de inversión y operación del sistema en base a diversos escenarios hidrológicos y de precios de combustibles fósiles, restringiendo al mismo tiempo la exposición a riesgo de los portafolios a través de su Conditional Value at Risk (CVaR).
Problemas de gran tamaño pueden ser resueltos utilizando el modelo (e.g. 8760h y 1000 escenarios) dado que se utiliza programación lineal y se desarrolla un algoritmo basado en descomposición de Benders, adaptado para tratar con restricciones de CVaR en el problema maestro. A través de diversos análisis, incluyendo el principal sistema eléctrico de Chile, se muestra los efectos de las tecnologías renovables en la reducción del riesgo hidrológico y de precios de combustibles fósiles, los efectos de la seguridad de suministro en el costo, riesgo y la inversión en renovables y la importancia de los servicios provistos por la demanda en la limitación de la exposición a riesgo a través de la inversión en energías renovables.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2014