Modelado de Mercados de Electricidad

Siguiendo el acuerdo CAN 536, se aprecia como deseable la integraci´on regional de mercados de electricidad, desde el punto de vista de interconexiones, para satisfacer demandas y de la posible consolidaci´on de un mercado unificado en competencia en el mediano plazo. Sin embargo, lo que a´un est´a por definirse son reglas de juego con beneficios satisfactorios para todas las partes que hayan sido demostradas. El objetivo de este trabajo doctoral es construir un modelo de oferta y demanda para un mercado regional (entre naciones) de electricidad que conduzca al aprendizaje para el establecimiento de reglas de juego del sistema integrado de electricidad. Para ello, se establecieron como metas intermedias el obtener un modelo validado de oferta y demanda para un mercado nacional de electricidad y la proposici´on de un modelo regional de oferta y demanda que parta del modelo nacional propuesto. En este trabajo se construy´o un modelo cuatro dimensional para la oferta y la demanda de potencia en un mercado nacional de electricidad. En la elaboraci´on del modelo se utiliz´o la metodolog´ıa denominada din´amica de sistemas. La evoluci´on de las variables de estado capacidad de generaci´on instalada y capacidad de generaci´on en construcci´on nos permiten ver el comportamiento de la oferta, mientras la evoluci´on temporal de las variables precio al consumidor y demanda de potencia nos permiten ver el comportamiento de la demanda. En este modelo de oferta y demanda nacional se estudi´o la existencia de bifurcaciones, lo que podr´ıa conducir a la existencia de escenarios distintos de evoluci´on del mercado. Esto debido a que se encontraron el fen´omeno de nolinealidad y de no-suavidad, pero no fueron encontradas estructuras emergentes como lo son los atractores extra˜nos y los pseudociclos l´ımites. La validaci´on presenta a este modelo como una representaci´on muy cercana a la realidad cuya principal debilidad est´a en no representar crisis o fen´omenos clim´aticos. Partiendo del Market Coupling, se propuso un modelo para la integraci´on en el que fundamentalmente se realiz´o una redefinici´on del Margen de Reserva en cada una de las naciones que participar´ıan de la integraci´on, llegando a un sistema de 4n−ecuaciones diferenciales de primer orden, no lineales, donde n representa el n´umero de pa´ıses en la integraci´on. La simulaci´on del modelo se realiz´o con los valores de mercado y los valores de calibraci´on de dos naciones suramericanas. Como resultado se obtiene el comportamiento esperado del sistema, salvo en el caso de los valores de exportaci´on, en los que a causa del supuesto de una capacidad de transmisi´on infinita entre naciones, se ve sobrepasar los valores reales encontrados en el mercado en al menos tres veces. Es as´ı, que de acuerdo al supuesto de una capacidad de transmisi´on infinita para la interconexi´on, se puede dar por validado el modelo. Los modelos propuestos en este trabajo de tesis permiten la experimentaci´on para la formulaci´on de las reglas de juego necesarias para la integraci´on regional de mercados Abstract : Following the agreement CAN 536, is seen as desirable regional integration of electricity markets from the point of view of interconnects to meet demands and the possible consolidation of a unified market competition in the medium term. However, what remains to be defined are rules with satisfactory benefits to all parties. The goal of this doctoral work is to build a model of supply and demand for a regional market (between nations) of electricity that is conducive to learning for establishing rules integrated electricity system. For this purpose, intermediate goals were established as to obtain a validated model of supply and demand for a national electricity market and the proposal of a regional model of supply and demand that departs proposed national model. In this paper we built a four dimensional model for the supply and demand of power in a national electricity market. In developing the model we used the system dynamics methodology. The evolution of the state variables of installed generation capacity and generation capacity under construction allow us to see the behavior of supply, while the temporal evolution of the consumer price variable and power demand enable us to see the behavior of demand. In this model of supply and domestic demand is studied the existence of bifurcations, which could lead to the existence of different scenarios of market developments. This is because we found the phenomenon of non-linearity and non-smoothness, but was not found emerging structures as strange attractors and pseudocycles limits. The validation shows to this model is a very close representation of the reality, whose main weakness is not represent economic crisis or abnormal climatic events. From Market Coupling, is proposed a model in which integration was performed essentially redefining Reserve Margin in each of the nations that participate in the integration, reaching a system of 4n− differential equations of first order, nonlinear, where n is the number of countries in the integration. The simulation was performed using market values and calibration values in two South American nations. The result is the expected behavior of the system, except in the case of export values, where is found to exceed the actual values in the market, because we use the assumption of an infinite transmission capacity between nations. Thus, according to the assumption that an infinite transmission capacity for interconnection, be taken for validating the model. The models proposed in this thesis allow the experimentation to formulate the necessary rules for the regional integration of energy markets. Doctorado