Servicios complementarios: suministro y remuneración eficiente de reservas en sistemas de potencia

En un sistema de potencia la generación y la carga cambian aleatoriamente y más rápido de lo que toma redespachar centrales. Sin embargo, en todo momento la carga más las pérdidas de transmisión deben ser iguales a la cantidad generada; de lo contrario, la frecuencia del voltaje se desvía de su valor nominal (en Chile 50 Hz), cambiando la velocidad con que giran las máquinas eléctricas y, en casos extremos, obligando a desconectar centrales o consumos. Por eso, los operadores de sistemas mantienen parte de la capacidad de generación como reservas primarias, secundarias y terciarias. Las reservas son parte de los servicios complementarios de red. Normalmente las reservas primarias y secundarias las proveen centrales ya despachadas, a quienes se les obliga a mantener reservas funcionando a menos de su capacidad.

Cuántas reservas mantener, quién debe proveerlas y cómo se deben remunerar son temas controversiales. En el pasado no se les prestó mucha atención porque las reservas se proveían a costos modestos. Sin embargo, esto cambió con la generación eólica y solar fotovoltaica porque son intermitentes y obligan a mantener ingentes y costosas reservas.

En abril presentamos los resultados preliminares de una investigación que caracteriza el llenado de mínimo costo de una curva de duración de carga cuando el operador obliga a mantener un monto dado de reservas. Mostramos que en la solución óptima (i) las centrales no se especializan: las centrales de punta destinan parte de su capacidad para dar reservas durante las horas punta y las centrales de base destinan parte de su capacidad para dar reservas durante las horas valle; (ii) las reservas expanden la inversión de centrales de base y de punta; (iii) si cada central recibe la anualidad de la tecnología de punta y en cada momento se le paga la energía que produce y las reservas que provee a los costos marginales de la energía y las reservas, todas las centrales cubren exactamente sus costos de capital y operación, tal como en un sistema adaptado clásico sin reservas.

Así, existe un conjunto de precios que descentraliza conjuntamente las inversiones en capacidad para generar energía y las reservas necesarias para regular la frecuencia en cada momento y las autofinancia. Este sistema de precios podría emerger de una licitación competitiva.

Cabe señalar que la actual norma técnica chilena es distinta que esta regulación eficiente, porque distribuye las reservas entre todas las centrales y supone que su valor económico es igual a los ingresos que la central pierde por no vender energía en el mercado spot.