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La planeación del Sistema Eléctrico Nacional y el futuro de la capacidad de generación

en manos del Estado

Nelson Ricardo Delgado Contreras Director General Adjunto de Programas de Generación

Contenido

Antecedentes de la planeación del Sistema Eléctrico Nacional

Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN)

Programa Indicativo para la Instalación y Retiro de Centrales Eléctricas (PIIRCE)

Estricta separación legal de la CFE

2

Antecedentes de la planeación del SEN

3

Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica (LSPEE)*

Prestación del Servicio Público de Energía Eléctrica

La planeación del Sistema Eléctrico Nacional (SEN)

La generación, conducción, transformación, distribución y venta de energía eléctrica.

La realización de todas las obras, instalaciones y trabajos que requieran la planeación, ejecución,

operación y mantenimiento del SEN.

LSPEE

* Abrogada el 11 de agosto de 2014

La prestación del servicio público de energía eléctrica comprendía…

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Ley de la Industria Eléctrica (LIE)*

Dirigir el proceso de planeación** y la elaboración del PRODESEN

Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional: Documento expedido por la Secretaría de Energía que contiene la planeación del Sistema Eléctrico Nacional, y que reúne los elementos relevantes de los programas indicativos para la instalación y retiro de Centrales Eléctricas, así como los programas de ampliación y modernización de la Red Nacional de Transmisión y de las Redes Generales de Distribución; (art. 3 LIE)

LIE

* DOF 11 de agosto de 2014 ** Art. 27 ... “Corresponde exclusivamente a la Nación la planeación y el control del sistema eléctrico nacional;…” DOF 20 diciembre 2013


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Definiciones (art. 3 LIE)

Sistema Eléctrico Nacional: El sistema integrado por: a. La Red Nacional de Transmisión; b. Las Redes Generales de Distribución; c. Las Centrales Eléctricas que entregan energía eléctrica a la Red Nacional de

Transmisión o a las Redes Generales de Distribución; d. Los equipos e instalaciones del CENACE utilizados para llevar a cabo el Control

Operativo del Sistema Eléctrico Nacional, y e. Los demás elementos que determine la Secretaría;

Red Nacional de Transmisión: Sistema integrado por el conjunto de las Redes Eléctricas que se utilizan para transportar energía eléctrica a las Redes Generales de Distribución y al público en general, así como las interconexiones a los sistemas eléctricos extranjeros que determine la Secretaría.

Redes Generales de Distribución: Redes Eléctricas que se utilizan para distribuir energía eléctrica al público en general.


Generación

Transmisión

Distribución

Programa Indicativo para la Instalación y Retiro de

Centrales Eléctricas (PIIRCE)

Programas de Ampliación y Modernización de la

Transmisión

Programas de Ampliación y Modernización de la

Distribución

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Establece de forma indicativa los requerimientos de capacidad de generación para satisfacer la demanda en el SEN y cumplir con los objetivos de energías limpias para los próximos 15 años (art. 13 de la LIE)

No es requisito y no genera derecho para las centrales eléctricas que se instalen o pretendan instalarse en congruencia con dicho programa.

Permite la orientación de la inversión productiva. Referencia para la planeación de la red de transmisión

Programa Indicativo para la Instalación y Retiro de Centrales Eléctricas (PIIRCE)

Garantizar la eficiencia, calidad, confiabilidad, continuidad y seguridad del Sistema Eléctrico Nacional.

Integrar la nueva capacidad de generación de fuentes renovables y convencionales.

Utilizar la capacidad ociosa y reducir el Margen de Reserva. Aumentar capacidad de enlaces internacionales. Robustecer el mallado de la RNT, desarrollando –entre otras cosas– corredores

de energía eléctrica entre el sur y el norte del país.

7

El programa de obras e inversiones de las Redes Generales de Distribución es el resultado de los estudios de ingeniería de distribución realizados para satisfacer la demanda incremental y la calidad en el suministro de energía eléctrica.

Las inversiones para las redes de distribución generalmente se proponen para un horizonte de hasta 5 años ya que para plazos mayores disminuye el grado de certidumbre.

Se establece como política alcanzar el grado de electrificación de 99.8% en 2024, para beneficiar a un millón de habitantes.

Programas de Ampliación y Modernización de la Distribución

Programas de Ampliación y Modernización de la Transmisión


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El PRODESEN es un instrumento para la toma de decisiones para el nuevo Mercado Eléctrico:

Panorama actual del Sistema Eléctrico Nacional Tendencia de la demanda y consumo de electricidad Ubicación y tecnologías de nuevas centrales eléctricas Nuevos elementos de la red nacional Inversiones en generación, transmisión y distribución


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Modelo de optimización

Minimizar 𝑪 Inversión + 𝑪 O&M + 𝑪 ENS

𝑪 Inversión : valor presente del costo de inversión.

𝑪 O&M : valor presente del costo de operación y mantenimiento.

𝑪ENS : valor presente de la Energía No Suministrada.

donde:

Variables de decisión:

Número de unidades de la central (g) que se invierten en el año (y); Número de unidades de la central (g) que se retiran en el año (y);

Datos de entrada

Costo variable de operación de la central (g), costo fijo de operación de la central (g), costo de inversión de la central (overnight cost) (g), valor unitario de la Energía No Suministrada, potencia mínima del generador (g), potencia máxima del generador (g), disponibilidad de Energía Renovable para el generador (g) en el tiempo (t), usos propios del generador (g), costo de combustibles para el generador (g), tasa de descuento.


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Modelo de optimización

Minimizar 𝑪 Inversión + 𝑪 O&M + 𝑪 ENS

Sujeto a:

Balance de Energía; Reserva de capacidad; Restricciones de los sistemas hidráulicos; Límite de potencial de generación para energías eólica y solar; Límites de capacidad de trasmisión; Restricciones técnicas; Cumplimiento de metas de energías limpias.


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Variables Fuente de Información

Crecimiento Económico Criterios Generales de Política Económica –SHCP Subsecretaría de Planeación y Transición Energética

Demanda Máxima Centro Nacional de Control de Energía (CENACE)

Consumo Bruto Centro Nacional de Control de Energía (CENACE)

Precios de combustibles Centro Nacional de Control de Energía (CENACE) Comisión Federal de Electricidad (CFE)

Metas de Energías Limpias

Ley de Transición Energética (Tercero Transitorio)

Potencial de energías renovables

Iniciativa para el desarrollo de las Energías Renovables en México 2012 (SENER) Estudio sobre cogeneración en el sector industrial (SENER-GIZ-COGENERA) El potencial eólico mexicano; AMDEE-PwC Prospectiva de Energías Renovables 2015-2029 (SENER)

Parámetros técnicos y costos

Costos y Parámetros de Referencia para la Formulación de Proyectos de Inversión en el Sector Eléctrico (COPAR, 2015) Cost and Performance Data for Power Generation Technologies (NREL, 2012) Estudio de la Asociación Mexicana de Energía Solar Fotovoltaica (ASOLMEX) y PwC Catálogo de Unidades Generadoras de la Comisión Federal de Electricidad (CFE, 2015) Informes estadísticos trimestrales de operación eléctrica de permisionarios y de permisos administrados, de la Comisión Reguladora de Energía (CRE, 2015) Reportes mensuales de capacidad y generación (CENACE, 2015)

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Características Criterios

Clasificación

Proyectos: - Firmes: proyectos de generación reportados por CENACE que

cumplieron con los criterios publicados el 01/09/15 para integrar proyectos al Programa de Ampliación y Modernización de la RNT, podrán tener permiso de generación otorgado por la CRE.

- Optimización: proyectos de generación que no cumplieron con los criterios publicados el 01/09/15 para integrar proyectos al Programa de Ampliación y Modernización de la RNT, podrán tener permiso de generación otorgado por la CRE.

- Genéricos: proyectos de generación candidatos ingresados al modelo, en función del potencial de recursos por región.

Fecha de operación

Proyectos: - Firmes: en coordinación con CENACE. - Optimización y Genéricos: sujetas a la optimización de la

planeación; el modelo asigna nuevas centrales eléctricas a partir del 2019.

Fuente: Reporte de proyectos de centrales eléctricas con trámite de interconexión en CENACE (diciembre 2015).

Centrales Eléctricas: clasificación y fechas de inicio de operación

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Potencial renovable

Tecnología Potencial

disponible (MW)

Fuente

Bioenergia1/ 1,500 Iniciativa para el Desarrollo de las Energías Renovables en México: Biomasa (SENER, 2012). http://www.pwc.com/mx/es/industrias/infraestructura/estudios-energias-renovables.html

Cogeneración Eficiente2/ 7,045 Estudio sobre Cogeneración en el Sector Industrial en México (SENER, 2009). http://www.cogeneramexico.org.mx/documentos.php

Eólica3/ 12,000

Iniciativa para el Desarrollo de las Energías Renovables en México: Eólica (SENER, 2012). http://www.pwc.com/mx/es/industrias/infraestructura/estudios-energias-renovables.html El potencial eólico mexicano: Oportunidades y retos en el nuevo sector eléctrico (Asociación Mexicana de Energía Eólica - AMDEE - y PWc; 2014). http://www.amdee.org/amdee-estudios

Geotérmica4/ 1,932 Prospectiva de Energías Renovables 2015-2029 http://www.gob.mx/sener/documentos/prospectivas-del-sector-energetico

Hidroeléctrica5/ 8,763 Prospectiva de Energías Renovables 2015-2029 http://www.gob.mx/sener/documentos/prospectivas-del-sector-energetico

Nucleoeléctrica6/ 1,360 Estudio de planificación de expansión de generación del Sistema Eléctrico Nacional considerando la incorporación de capacidad de generación nucleoeléctrica. Gerencia de Análisis de Redes, Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE). 2014.

Solar Fotovoltaica7/ 8,000

Iniciativa para el Desarrollo de las Energías Renovables en México: Solar FV (SENER, 2012). http://www.pwc.com/mx/es/industrias/infraestructura/estudios-energias-renovables.html Prospectiva de Energías Renovables 2015-2029. http://www.gob.mx/sener/documentos/prospectivas-del-sector-energetico

1/ Referente al potencial económicamente competitivo. 2/ Referente al potencial nacional en un escenario medio. 3/ Referente conservador del pontencial nacional. 4/ De acuerdo a la expectativas de crecimiento de la geotermia. 5/ De acuerdo con el potencial probable y un factor de planta del 30%. 6/ Referente al potencial anual por reactor nuclear con fechas de inicio de operación a partir de 2026. 7/ De acuerdo con el potencial técnicamente viable.

http://www.pwc.com/mx/es/industrias/infraestructura/estudios-energias-renovables.html






http://www.gob.mx/sener/documentos/prospectivas-del-sector-energetico







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795 en operación 702 en proyectos

117 genéricos ----------------------------------

Total = 1,614 registros

Clases y propiedades del modelo PIIRCE

15



16



17


Clases y propiedades del modelo PIIRCE 69 en operación 56 en proyectos

552 genéricos ---------------------------- Total = 677 registros

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Elementos de la Base de Datos PIIRCE

Lectura de archivos

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Archivos de datos PIIRCE

20


Archivos de datos PIIRCE

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Definición del Problema de Programación Lineal Entera Mixta (MILP) PIIRCE

22


Solución del MILP PIIRCE

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Solución PLEXOS PIIRCE

Para encontrar la mejor solución al modelo de optimización, PLEXOS utiliza el algoritmo “Branch and Bound” para la solución del problema de programación Lineal-Entera.

Stodas las

soluciones

S0 S1

x1=0 x1=1

S00

x2=0 x2=1

S000

x3=0 x3=1

S001

S00

S000

x3=0 x3=1

S001

S10

S100

x3=0 x3=1

S101

S11

S110

x3=0 x3=1

S111

x2=0 x2=1

.

.

.

S0…

0

S0….

0

xj=0 xj=1

S0…1

Z

Z*

• Proceso de Relajación Lineal: elimina condiciones de variables enteras • Branching: genera un número exponencial de subproblemas • Bounding: acota la búsqueda de soluciones óptimas • GAP: el proceso se detiene cuando la diferencia [%] entre la solución factible entera y la

solución lineal satisface un valor preestablecido.

Capacidad instalada 2015*

*Datos preliminares al cierre de 2015. Fuente: CFE y CRE 1/ Incluye: Carboeléctrica, Turbogás, Lecho fluidizado, Termoeléctrica convencional y Combustión Interna.

Con la capacidad actualmente en operación, se tiene una participación del 20.3% en la generación de energía eléctrica a partir de fuentes de energía limpia.

Térmicas1/

36.5%

Ciclo Combinado

35.4%

Eólica 4.1%

Hidro 18.4%

Cogeneración Eficiente,

Biocombustible 1.9%

Nuclear 2.2% Geotérmica 1.4%

Solar 0.1%


Cogeneración

Eficiente 12% Térmicas 2%

Solar 12%

Hidroeléctrica 9%

Geotérmica 2%

Nuclear

7%

En los próximos 15 años se instalarán 57 GW, con la cual se pretende alcanzar una participación del 37.7% en la generación de energía eléctrica a partir de fuentes de energía limpia.

Ciclo Combinado

35% Eólica 21%

*Información preliminar para PIIRCE 2016-2030

Capacidad instalada 2030*


26

60 mil MW Instalación

57 mil MW Total

Limpias 32.5 mil MW 35.8 mil MW

PRODESEN 2015-2029

PRODESEN 2016-2030

Retiro 15,854 MW 15,364 MW

0

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030

Térmicas Ciclo Combinado

Eólica Solar 1/

Hidroeléctrica Geotérmica

Nuclear Cogeneración Eficiente 2/



27

En los próximos 5 años se instalarán 32 GW de capacidad adicional.


Concepto 2016-2020 2021-2025 2026-2030 Total

2016-2030

Limpias 13,146 13,922 8,772 35,840

Bioenergía 1 0 30 31

Cogeneración Eficiente 2,793 4,252 0 7,045

Eólica 6,928 3,082 1,991 12,000

Geotérmica 336 441 118 895

Hidroeléctrica 985 3,507 556 5,049

Nucleoeléctrica 110 0 4,081 4,191

Solar fotovoltaica 1,980 2,641 1,996 6,616

Termosolar 14 0 0 14

Convencionales 19,041 1,044 1,351 21,436

Carboeléctrica 120 0 0 120

Ciclo combinado 17,999 1,044 1,257 20,300

Combustión Interna 272 0 0 272

Importación 10 0 0 10

Termoeléctrica convencional 473 0 0 473

Turbogás 167 0 94 261

Total 32,187 14,966 10,123 57,276


28 *Información preliminar para PIIRCE 2016-2030

Tecnología Inversión

(mdd)

Limpia 21,882

Bioenergía 0.7

Cogeneración Eficiente 2,402

Eólica 12,985

Geotérmica 168

Hidroeléctrica 534

Solar fotovoltaica 5,757

Termosolar 35

Convencional 17,143

Ciclo combinado 16,421

Combustión Interna 391

Termoeléctrica convencional 147

Turbogás 185

Total 39,025

En los próximos 5 años se requiere una inversión de $39,025 mdd en proyectos de todo tipo de tecnologías.


3,367

57

1,710

4,295

808

1,377

410

140

668

14 193

330

1,222 1,346

2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029

29

• En los próximos 5 años, se espera el retiro del 64% de lo programado. • El programa indicativo de retiro contiene las unidades menos eficientes. • El 69% de la capacidad a retirar corresponde a centrales termoeléctricas convencionales.

Programa indicativo de retiro


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Ley de la Industria Eléctrica (LIE) [DOF 11 agosto 2014]

Artículo 8.- La generación, transmisión, distribución, comercialización y la proveeduría de insumos primarios para la industria eléctrica se realizarán de manera independiente entre ellas y bajo condiciones de estricta separación legal; de la misma manera, se separarán el Suministro de Servicios Básicos y las otras modalidades de comercialización.

Artículo 5.- La Comisión Federal de Electricidad tiene por objeto prestar, en términos de la legislación aplicable, el servicio público de transmisión y distribución de energía eléctrica, por cuenta y orden del Estado Mexicano. Asimismo, dentro de su objeto público, la Comisión Federal de Electricidad podrá llevar a cabo las actividades siguientes: I. La generación dividida en unidades y comercialización de energía eléctrica y productos asociados, incluyendo la importación y exportación de éstos, de acuerdo con la Ley de la Industria Eléctrica, y en términos de la estricta separación legal que establezca la Secretaría de Energía;

Ley de la Comisión Federal de Electricidad [DOF 11 agosto 2014]

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Términos para la estricta separación legal de la Comisión Federal de Electricidad (SENER) [DOF 11 enero 2016]

Separación vertical entre las actividades independientes por cada línea de negocio (generación, transmisión, distribución, suministro Básico, otras modalidades de comercialización y proveeduría de insumos primarios).

En la actividad de generación se plantea una separación horizontal que elimine el poder de mercado, considerando Subsidiarias, Filiales y Unidades de Negocio.

Se conforman Gobiernos Corporativos para fomentar la independencia y competencia entre empresas.

Se determinan “murallas chinas” entre empresas para fomentar la operación independiente y eficiente.

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CFE deberá actuar a través de subsidiarias y filiales u otros modelos de asociación permitidos por la Ley de la CFE. Las nuevas centrales de generación que no sean asignadas a subsidiarias por parte de la SENER, serán parte de empresas filiales o de empresas en las que la CFE participe de manera minoritaria.

Estas nuevas empresas únicamente podrán representar en el Mercado Eléctrico Mayorista (MEM) a las centrales eléctricas que tengan a su cargo y no podrán coordinarse entre estas para definir estrategias. De la misma manera, salvo ciertos casos, no podrán compartir información relacionada con la planeación, operación, mantenimiento y estrategia comercial con otros generadores o comercializadores.

Para fomentar la operación eficiente del sector eléctrico, la CFE deberá crear el número de empresas de generación que defina la SENER en los acuerdos de asignación de activos correspondientes, las cuales serán:

Términos para la estricta separación legal de la Comisión Federal de Electricidad (SENER) [DOF 11 enero 2016]

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6 empresas de Generación: 4 empresas Subsidiarias o Filiales de Generación; 1 empresa Subsidiaria o Filial para Centrales Externas Legadas; 1 empresa Filial para Contratos de Interconexión Legados.

Separación de generación CFE [DOF 29 marzo 2016]

1 empresa Subsidiaria de Transmisión; 1 empresa Subsidiaria de Distribución (dividida en 16 Unidades de

Negocio); 1 empresa Subsidiaria de Suministro para Usuarios Básicos; 1 empresa Filial de Suministro para Usuarios Calificados; 1 Empresa Filial de Proveeduría de Insumos Primarios. Adicionalmente, la CFE podrá establecer otras empresas que considere necesarias.

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Se estima que el parque de generación propiedad de CFE se reparta con el siguiente procedimiento: ~75% de la generación se estima minimizando el HHI (ponderado por

energía consumida) de 300 mercados identificados; ~25% de la generación, provista por las plantas con menor generación, se

deja adscritas a las gerencias que las operan actualmente, y que serán la base de las nuevas empresas

Revisar que esta asignación no genere nuevos mercados con un HHI >2500 y, en su caso, reasignar.

Gracias por su atención

35

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