miércoles, 22 de octubre de 2008

PRONOSTICO DE LA DEMANDA ELECTRICA

PRONOSTICOS DE LA DEMANDA ELECTRICA EN SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA
La Planificación de un Sistema Eléctrico
OBJETIVO GENERAL:
Tiene como finalidad estudiar, pronosticar, determinar y anticipar los requerimientos, de obras y equipos con el objeto de satisfacer de forma eficiente y con niveles aceptables de confiabilidad, el crecimiento de la demanda y el consumo de energía eléctrica en un periodo determinado de tiempo.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
 Estudiar la demanda eléctrica
 Analizar algunas de las metodologías existentes para la predicción de la demanda en sistemas eléctricos de distribución.
PRONOSTICO DE DEMANDA
Una planificación adecuada de los equipos de GENERACION, TRASMISION Y DISTRIBUCION, requieren como primer paso, del PRONOSTICO DE LA DEMANDA que envuelva la magnitud y localización geográfica de la futura carga, con la suficiente resolución para estudiar diversas alternativas de capacidad, localización e interconexión. De esta forma la calidad y precisión del pronóstico influyen de manera determinante en el costo de las instalaciones del sistema de distribución planificado.
IMPORTANCIA DEL PRONOSTICO DE LA DEMANDA
La importancia del pronóstico de la demanda de la energía eléctrica surge, de forma obvia, de la incertidumbre asociada a una magnitud que se refiere al futuro. Lo mencionado puede ayudar a determinar si, previsiblemente, se va a producir una carencia de capacidad generadora y en consecuencia, pudiera ser conveniente considerar la construcción de nuevas centrales de energía o simplemente impulsar la adopción de medidas de conservación de la energía) o, por el contrario, en el futuro existirá un exceso de capacidad que pudiera aconsejar la no utilización de parte del parque generador ya existente.
La previsión de la demanda es una actividad esencial de los suministradores de energía eléctrica. Sin una adecuada representación de las necesidades futuras de generación eléctrica, los problemas de exceso de capacidad, o por el contrario de capacidad insuficiente, pueden tener costes sorprendentemente altos. La correcta previsión de la demanda también desempeña un importante papel en las decisiones de una compañía eléctrica respecto a que cantidad y en que época será conveniente comprar (vender) energía a otras empresas del sector.
Si las predicciones resultan ser demasiado bajas pueden tener lugar carencias de energía cuyos costes habitualmente son mucho mayores que el valor de la energía no suministrada. Por el contrario, si las previsiones resultan demasiado altas, los costes de oportunidad pueden ser muy elevados al tener comprometidos, de forma improductiva, cuantiosos fondos económicos durante largos periodos de tiempo.

• ¿Por qué PRONOSTICAR?
• ¿PARA QUE PRONOSTICAR?
• ¿Qué PRONOSTICAR?
Pronostico de variables eléctricas
-ventas
-Suscriptores
-Ingresos
-Energía/potencia
-Precios
-Perdidas
 OBJETIVO GENERAL:
Establecer un mecanismo de apoyo teórico-practico, como lo son los pronósticos al momento de tomar una decisión, en cualquier aspecto que sea, para que con la misma y con unas bases estadísticas sólidas podrán permitir, eliminar cualquier posible error al tomar una decisión.
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PRONOSTICO DE LA DEMANDA
• En la demanda de energía eléctrica conviene, frecuentemente segmentar los kilowatios consumidos en los que se observa un comportamiento similar.
• Aunque no existe uniformidad en su aceptación esta muy difundida la división en tres grupos de demanda: residencial, comercial e industrial
• Como se ha comentado anteriormente, el propio precio relativo de la electricidad puede ser un factor importante en la cantidad de energía consumida por las clases de clientes anteriormente mencionadas.
• La influencia de otros factores puede ya no ser tan clara. Así por ejemplo, el precio de los productos sustitutivos (petróleo, gas natural, carbón, etc.) también se suele considerar un factor relevante en la cantidad de energía eléctrica consumida. Sin embargo la magnitud de la renta disponible suele ser un factor más importante en el consumo del sector residencial que en el industrial.
• La demanda de energía eléctrica esta sujeta a alteraciones debido a un gran numero de factores. El consumo de electricidad varia de acuerdo con la estación del año y la hora del día. Con la estación del año ya que se consume más electricidad durante el invierno y el verano que en la primavera o el otoño, estaciones estas ultimas en la que el tiempo es más moderado. El consumo de energía eléctrica también varia según el día de la semana considerado, ya que la demanda suele ser mayor durante los días laborables que durante los fines de semana o los días festivos.
MODELIZACION DE LA PREDICCION DE DEMANDA
En este contexto, el horizonte temporal del pronóstico esta relacionado con los problemas a los que se enfrenta una compañía eléctrica. Básicamente se pueden considerar tres horizontes temporales para la predicción de energía eléctrica:
• A corto plazo se entiende por el periodo que va desde 1 año hasta 3 años.
• Por mediano plazo, se suele entender el periodo de predicción que se extiende en el futuro a partir de 3 años hasta 10 años o desde el momento en que se efectúa el pronóstico. Esta predicción es necesaria, generalmente para establecer, el calendario de mantenimiento de las plantas generadoras y del sistema de transmisión.
• Se suele denominar largo plazo al periodo de predicción que abarca un periodo mayor a diez años en el futuro. Puesto que es el tiempo necesario para planificar, construir, probar y poner en funcionamiento nueva capacidad generadora puede oscilar entre tres y diez años.
PRONOSTICO, PREDICCION Y PROYECCION
 PREDICCION: Es un proceso de estimación de un proceso futuro, basándose en consideraciones subjetivas.
 PROYECCION: Son aquellos datos del pasado que pueden ser combinados sistemáticamente en forma predeterminada, para hacer estimaciones del futuro. Se utilizan métodos estadísticos.


Del gráfico anterior se puede decir con certeza que el pronóstico de la demanda no puede ser hecho con base a una relación matemática pura, lo más razonable es formular un pronóstico considerando tanto la parte matemática (proyección), como la parte cualitativa (Predicción).
MÉTODOS PARA REALIZAR LOS PRONÓSTICOS DE DEMANDA
LOS METODOS SURGEN DE LA NECESIDAD DE ELABORAR PROYECCIONES DE LA DEMANDA DE ENERGIA ELECTRICA EN UN SISTEMA, CON UN IMPORTANTE GRADO DE PRECISION.

A continuación se señalan algunos de los métodos empleados para realizar estimaciones y proyecciones de la demanda:
 Método de tendencia histórica
 Uso futuro de la Tierra.
 Modelos Econométricos.
 Modelos Estocásticos.
 Matrices de Markov.
 Métodos Híbridos
 Método del Usuario Final
METODO DE TENDENCIA HISTORICA
• Los métodos de tendencia histórica, en general, usan los datos anteriores de demanda de cada micro área para extrapolar su carga futura. Sin embargo a medida que el tamaño de las microáreas disminuye, el proceso de desarrollo se cumple de una manera rápida.
• Los métodos de tendencia histórica presentan problemas clásicos como: sobrextrapolación. Esto es, predecir mayor carga de la que puede existir en términos reales en una microárea.
DESVENTAJAS:
• Incapacidad de predecir demanda en área previamente vacantes, es decir, sin demanda que extrapolar.
• Incapacidad de predecir cambios grandes en el comportamiento de la carga debido a condiciones externas.
• No pueden predecir escenarios múltiples, por lo que no son recomendados para planificación a largo plazo.
USO FUTURO DE LA TIERRA
Los modelos de predicción de carga basada en el uso de la tierra, evitan el uso de herramientas de tendencia histórica, de tal manera que el preeditor usa los tipos y densidad de uso de la tierra esperada en cada área y entonces traslada la demanda eléctrica a estas proyecciones de tierra.
Estos métodos utilizan como paso previo la predicción del uso de la tierra, esto es, densidad de población futura en áreas residenciales, comerciales e industriales.
Para ello, esta densidad es representada usualmente en planos de uso de la tierra, divididos en micro áreas.
ECONOMETRICOS
Se basan en ecuaciones estimadas que relacionan la demanda de electricidad con factores externos. Generalmente se considera que algunos de los modelos de este tipo pueden ser tos más complejos de todos los utilizados para la predicción de la demanda de la energía eléctrica.
En estos modelos la demanda futura se determina considerando la influencia que en esta última tienen algunas variables explicativas, Cuyos valores históricos son un requisito imprescindible para la utilización de estos modelos. Entre las mencionadas variables explicativas que suelen ser objeto de consideración en estos modelos se encuentran el número de clientes, la renta de los mismos, el precio de la electricidad y de los productos sustitutivos, el nivel de actividad económica, las variables climáticas, el nivel de equipamiento de los hogares, etc.
MODELOS ESTOCASTICOS:
Logran captar las tendencias de las curvas de demanda que están encubiertas por los cambios bruscos.
MATRICES DE MARKOV:
Emplean técnicas probabilísticas para relacionar la demanda de energía eléctrica con variables económicas cuyo comportamiento futuro se supone conocido.
METODOS DEL USUARIO FINAL
• En la literatura especializada no hay unanimidad en considerar a los métodos de usuario final como cualitativamente distintos de los métodos de saturación de aparatos (generalmente electrodomésticos), ya que la metodología en ambos casos consiste en hallar la energía eléctrica consumida por un determinado tipo de aparato como el resultado de multiplicar el número de usuarios del mismo y sus tasas de utilización por el consumo energético de dicho aparato, agregando a continuación tales productos sobre los diferentes tipos de aparatos electrodomésticos que se desee incluir por considerarlos relevantes desde el punto de vista de la energía consumida.
• Estos modelos son aplicables, en principio, a la estimación de la demanda de energía eléctrica en los sectores residencial, comercial, industrial y servicios. No obstante, a veces, cuando se trata de estimar la demanda de energía eléctrica solo en el sector residencial se tiende más a utilizar la expresión de estimación por saturación de aparatos. En cambio, cuando se trata de una estimación en los demás sectores mencionados se acostumbra a emplear preferentemente la terminología de estimación por el método de usuario final.
METODOS HIBRIDOS
• Cada uno de los métodos anteriores puede tener una aplicación adecuada en un determinado contexto. Así por ejemplo, cuando se dispone de datos de saturación que abarcan un período de quince o más años, los modelos econométricos de regresión pueden ser más convenientes. En cambio si se dispone de datos de saturación de aparatos o de usuario final, éstos serían los métodos apropiados.
• En la práctica, existen numerosas situaciones en las que no existe un método mejor de efectuar la predicción de la demanda eléctrica por lo que, a veces, se recurre a elaborar una combinación de predicciones realizadas por diferentes métodos, pretendiéndose con ello obtener una predicción más robusta que las proporcionadas por cada método individual de pronóstico.
• Entre las ventajas de los modelos híbridos se puede considerar la de que pueden utilizar lo mejor de los tipos Econométricos y de usuario final. Entre sus desventajas pueden citarse la gran cantidad de datos que necesitan

Los métodos que estiman la demanda eléctrica son numerosos pero el uso de métodos híbridos, han demostrado ser los más útiles y flexibles para horizontes de largo plazos.
El manejo de proyecciones estadísticas se dificulta, debido a la gran cantidad de variables que se deben manejar por ello es conveniente el uso de programas de computación
Modelo de predicción de Demanda:
Al emplear cada uno de los métodos antes señalados con anterioridad es importante definir el término de:
MICROÁREA
Es la mínima unidad espacial de carga a la cual se le asigna demanda eléctrica, con un mínimo de tiempo de tres (03) años.
Las microáreas corresponden a divisiones del área bajo estudio y de acuerdo a su forma se pueden clasificar en:
 Irregulares: resultan de la diferenciación del área de influencia de equipos en la zona de interés.
 Regulares: son el producto del reticulado del área bajo estudio.

Características de la demanda
La demanda debe estar caracterizada, por los tipos de usuarios, utilización de la tierra, usos finales y distribución espacial; una vez realizada esta caracterización pueden ser elaborados los pronósticos.
Con el objeto de caracterizar la demanda, se utilizan factores que identifican diferentes propiedades de la demanda.
Algunos de estos factores son:
Demanda: De un sistema eléctrico, es la carga promedio, recibida en los terminales, en un determinado intervalo de tiempo; expresada en kilovatios (KW) ó kilovoltio amperios (KVA).
Demanda máxima: La demanda máxima de una instalación o sistema, es el mayor valor de todas las demandas, el cual se ha medido durante un periodo de tiempo específico. Por ejemplo puede ser el valor más alto de demanda en una semana, un mes, según sea el caso.
CARACTERISTICA DE LA CARGA
Los parámetros utilizados en distribución para caracterizar la carga (Demanda) de un sistema son los siguientes:
Ciclo de carga: es una representación gráfica de variación horaria de la carga (en amperios o KVA)
Valor máximo: es el máximo valor de la demanda observado en el ciclo de carga
Valor Promedio: es la carga promedio en un periodo de tiempo considerado (T), por lo general T=24 horas, tiempo en el que transcurre todo el ciclo de carga
Factor de carga: se define como la relación entre la demanda promedio a la demanda máxima.
Factor de demanda: es la relación entre la demanda máxima a la carga conectada al sistema.
Factor de utilización: es la relación entre la demanda máxima y la capacidad nominal del equipo individual o sistema
Factor de diversidad: es la relación entre la suma de un grupo de cargas considerada la demanda combinada.
Factor de pérdida: Se define como el cociente entre la pérdida promedio de potencia y la máxima demanda.
CURVA TIPICA DE DEMANDA


Horizonte del pronóstico
El horizonte de los pronósticos de demanda, son intervalos de tiempo en los que se analizan las posibles variaciones que presentaría el consumo de un bien o servicio, bajo circunstancias determinadas. La duración del horizonte esta relacionada directamente con el objeto de estudio, según los criterios y circunstancias que afectan la demanda.En los sistemas eléctricos de distribución es el siguiente: Corto plazo, mediano y largo plazo.
El crecimiento de la carga de un sistema se debe a dos procesos que pueden ocurrir simultáneamente, los cuales son:
 Incremento de numero de suscriptores
 Incremento de la demanda promedio de cada suscriptor debido a mejoras en la calidad de vida









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