Un glosario de debate energético y términos de política

Un glosario de términos de debate energético
Las líneas eléctricas de alto voltaje se encuentran cerca de una subestación eléctrica en las afueras de Sydney. Reuters

El mercado energético de Australia es un elemento destacado en nuestro ciclo de noticias diarias. En medio de la ideología y la política interminables que giran en torno al sector, términos técnicos como "poder de carga base" y "generación despachable" se lanzan con tanta frecuencia que existe el peligro de que el significado de estos términos se pierda en el debate público.

El término "crisis energética" es bandolera dando vueltas con cierta confusión sobre si la crisis se trata de precios o de seguridad del suministro. La política de esto es infernal y en gran medida evitable si todos los lados de la política hubieran prestado atención constante y basada en principios a la política energética durante los años 20 desde la formación del Mercado Nacional de Energía.

Vale la pena dejar las cosas claras sobre el significado de algunos de estos términos y cómo se relacionan con las políticas climáticas, las nuevas tecnologías y el avance de la reforma y regulación del mercado en Australia.

Este glosario, que de ninguna manera es exhaustivo, es un primer paso.

Poder de carga base

El poder de carga base se refiere a los recursos de generación que generalmente se ejecutan continuamente durante todo el año y operan a niveles de salida estables. La operación continua de los recursos de carga básica tiene sentido económico porque tienen bajos costos de operación en relación con otras fuentes de energía. El valor de las plantas de carga base es principalmente económico y no está relacionado con su capacidad para seguir la demanda del sistema en constante variación.

Las plantas de carga base incluyen plantas de energía de ciclo combinado a carbón y a gas. Sin embargo, el internacional de Australia compromiso reducir las emisiones de carbono está reduciendo la viabilidad económica de las fuentes tradicionales de carga de base.

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Las centrales eléctricas de carbón como esta en Loy Yang están siendo retiradas gradualmente.

Mercado mayorista (el "Mercado Nacional de Energía")

El término Mercado Nacional de Energía es confuso porque se refiere a un mercado competitivo para la energía al por mayor, principalmente en el costo oriental de Australia. No incluye Australia Occidental o el Territorio del Norte y también incluye el sistema de gas. El Mercado Nacional de Energía permite que todo tipo de recursos de energía a escala de servicios públicos se conecte al sistema de transmisión para cumplir con los requisitos de energía a gran escala.

Sin embargo, las conversaciones de la industria sobre el "mercado de la energía" o incluso el "NEM" también pueden referirse a toda la cadena de suministro que incluye las redes para la transmisión de voltaje y la distribución de voltaje medio y bajo, así como la venta minorista al consumidor final. Los precios que los consumidores ven incluyen todos estos aspectos de la cadena de suministro. Esto puede aumentar significativamente la confusión.

El mercado mayorista se denomina "mercado" porque existe competencia entre los generadores. Cada generador coloca "ofertas" de precios diarios para vender energía y ajusta las cantidades en bandas de precios de hasta 10 cada cinco minutos. De esta manera, la venta de energía se corresponde con la energía y el rendimiento disponibles de la unidad generadora.

El mercado trabaja para despachar eficientemente todos los recursos variables y "despachables" para minimizar el costo de la electricidad. los Operador del mercado energético australiano (AEMO) coordina el Mercado Nacional de Energía.

Precio al por mayor

El precio mayorista "spot" al que se comercializa la energía en el NEM se basa en las ofertas de generadores más altas aceptadas para equilibrar la oferta y la demanda en cada región. Esto tiene como objetivo fomentar un comportamiento eficiente por parte de los generadores, así como coordinar la dirección eficiente de los recursos.

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El almacenamiento se refiere a la energía capturada para su uso posterior, generalmente en una batería. La electricidad ha sido costosa de almacenar en el pasado, pero se espera que el costo de almacenamiento continúe disminuyendo con la mejora de las tecnologías de baterías. Por ejemplo, baterías de iones de litio fueron desarrollados para comunicaciones móviles y computadoras portátiles, pero ahora se están ampliando para vehículos eléctricos y almacenamiento de energía a escala de servicios públicos.

entorno
Las baterías de iones de litio se desarrollaron para teléfonos móviles, pero ahora se están utilizando como parte de vehículos eléctricos como el Modelo S y el Modelo X de Tesla Inc. Reuters

Debido a los niveles de almacenamiento tradicionalmente bajos en el sistema, la electricidad debe generarse principalmente en cuestión de segundos después de que se necesita, de lo contrario, la estabilidad del sistema puede estar en riesgo. La tecnología de almacenamiento será más valiosa a medida que aumente la penetración en el mercado de la energía eólica y solar. Con la disminución de los costos de varias tecnologías de batería, esto será más fácil de entregar.

Demanda (y pico de demanda)

La demanda se refiere a la cantidad de electricidad requerida para cumplir con los niveles de consumo en un momento dado. La potencia se refiere a la tasa de consumo de energía en megavatios (millones de vatios o MW), mientras que la energía en megavatios-hora (MWh) se refiere al consumo total durante un período, como un día, mes o año.

La demanda máxima es la tasa más alta de consumo de energía requerida en una temporada en particular, como la calefacción en invierno o la refrigeración en verano. Es una medida vital porque determina cuánto equipo de generación se necesita para cubrir interrupciones inesperadas y mantener un suministro confiable.

Generación despachable

La generación distribuible se refiere a un tipo de generación basada en combustibles fósiles o energía hidroeléctrica que se puede controlar para equilibrar el suministro y la demanda de electricidad. Las centrales eléctricas más flexibles basadas en la combustión de gas natural (como las turbinas de gas de ciclo abierto o las centrales hidroeléctricas) pueden operar a carga parcial y responder a cambios a corto plazo en la oferta y la demanda.

La flexibilidad es la clave aquí. El almacenamiento también puede proporcionar flexibilidad, ya sea desde baterías o almacenamiento de bombeo hidro. La necesidad de tales recursos es cada vez más urgente debido a Jubilación de las plantas de carga base más antiguas y la creciente cantidad de fuentes de energía menos intensivas en emisiones.

Control de frecuencia

Los generadores síncronos en las centrales eléctricas giran alrededor de 50 ciclos por segundo. Esta velocidad se conoce como "frecuencia" (denotado Hertz, símbolo Hz). Controlar esta frecuencia constante es esencial para mantener la fiabilidad.

Si hay pérdida de generación en alguna parte, se extrae energía adicional a través de la red eléctrica de otras plantas. Esto hace que los rotores de estos generadores se desaceleren y la frecuencia del sistema disminuya. Un parámetro clave es la llamada "tasa máxima de cambio de frecuencia". Cuanto más rápido cambie la frecuencia, menos tiempo estará disponible para tomar medidas correctivas.

Inercia

La inercia se refiere a la capacidad de un sistema para mantener una frecuencia constante después de un desequilibrio significativo entre la generación y la carga. Cuanto mayor es la inercia, más lenta es la tasa de cambio de frecuencia después de una perturbación.

Una preocupación crítica es que la inercia casi siempre debe ser suficiente para permitir una potencia estable. Dado que muchas centrales eléctricas de carbón están siendo retiradas, la cantidad de inercia está disminuyendo notablemente.

Eventualmente, los sistemas de energía deberán proporcionar inercia explícitamente al agregar rotores síncronos (que operan independientemente de la generación de energía) o al proporcionar otros controles del sistema de energía que puedan responder muy rápidamente a las desviaciones en la frecuencia del sistema de energía. Estos pueden basarse en una combinación de almacenamiento y electrónica de potencia avanzada que ya está disponible en la actualidad.

Mercados regionales dentro del mercado nacional de energía

El Mercado Nacional de Energía opera como cinco mercados regionales interconectados en los estados del este: Queensland, Nueva Gales del Sur, Victoria, Australia del Sur y Tasmania. Esto refleja la forma en que los sistemas de energía se establecieron originalmente bajo las autoridades estatales.

El Mercado Nacional de Energía no puede operar como un mercado único con un precio único debido a dos factores importantes. No es rentable eliminar por completo las restricciones de transmisión de energía entre las regiones estatales, y las pérdidas eléctricas en la transmisión de energía significan que cada ubicación requiere un precio diferente para reflejar de manera eficiente el impacto de estas pérdidas.

Cuando hay grandes flujos de energía entre regiones, los precios pueden variar hasta un 30% entre regiones debido a pérdidas. Los precios altos ocurren cuando hay escasez de energía en relación con la demanda. Los precios negativos se producen cuando la carga es inferior a la generación estable mínima comprometida. Durante los períodos de precios altos (generalmente debido a la alta demanda o, con menos frecuencia, debido a una menor capacidad), pueden producirse mayores diferencias de precios cuando los interconectores alcanzan sus límites, lo que hace que se envíe una generación de precios muy altos en la región de importación.

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El Mercado Nacional de Energía opera en toda la costa este de Australia.

Interconectores

En vista de las largas distancias en el Mercado Nacional de Energía (4000km de extremo a extremo, el sistema de energía síncrona más largo del mundo), existen limitaciones significativas en la capacidad de transmisión entre las regiones estatales. Estas restricciones reciben un tratamiento especial llamado "interconectores".

Las pérdidas marginales de energía a través de estos interconectores se calculan cada cinco minutos para respaldar el envío eficiente de recursos y para garantizar que los precios spot en cada región sean eficientes y consistentes con la oferta y la demanda predominantes. Sin embargo, estos interconectores tienen una capacidad limitada (debido al sobrecalentamiento y otros factores), y AEMO gestiona cuidadosamente su uso para garantizar el equilibrio y la inercia en todas las regiones.

Servicios auxiliares y reserva rotativa

Los servicios auxiliares se refieren a una variedad de métodos que el mercado requiere para un control constante de frecuencia y voltaje. Mantienen la calidad del suministro y respaldan la estabilidad del sistema eléctrico contra perturbaciones. Este control de frecuencia se requiere durante la operación normal para mantener el equilibrio continuo del suministro y la demanda de energía. Para este propósito, cierta capacidad de generación se mantiene en reserva para variar su producción hacia arriba y hacia abajo para ajustar el nivel total de generación del sistema.

Esta diferencia entre la salida de potencia máxima y el nivel operativo más bajo se denomina "reserva giratoria". La reserva de hilatura también se requiere para la reducción de salida para cubrir la desconexión repentina de la carga o el aumento repentino de la energía solar o eólica.

Actualizaciones de transmisión

La actualización del sistema de transmisión, incluidos los interconectores, es un proceso regulatorio complejo. La transmisión tiene un valor significativo en toda la cadena de suministro de electricidad, desde los productores hasta los consumidores.

Este valor es fácil de medir dadas las condiciones del mercado eléctrico en cualquier momento dado. Pero es difícil predecir cuándo estos interconectores necesitan ser construidos o reemplazados porque algunos activos de transmisión pueden operar por hasta 80 años. Se requiere una coordinación significativa en la planificación de nuevas inversiones, ya que la ubicación y el momento de implementación de la nueva capacidad de generación renovable es incierta y variable.

Ventanas de liquidación de precios de 30 minutos (y ventanas de cinco minutos)

A los generadores se les paga el precio spot por toda su producción, y AEMO cobra a los consumidores (a través de los minoristas) al precio spot por su consumo. Este precio de "negociación" se calcula cada 30 minutos con el fin de realizar transacciones de los flujos de efectivo (como un promedio del precio de envío de cinco minutos). Este proceso se llama "liquidación".

Existe un plan para pasar a un acuerdo de cinco minutos en los próximos tres años. Esto ayudaría a recompensar recursos más flexibles (incluidas las baterías), ya que responden de manera más eficiente al impacto de los cambios repentinos en la producción.La conversación

Acerca de los autores

Ariel Liebman, Director Adjunto, Monash Energy Materials and Systems Instutute, y Profesor Titular, Facultad de Tecnología de la Información, Universidad Monash y Ross Gawler, investigador sénior, Universidad Monash

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.

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