Economic analysis of transmission enhancement through merchant projects

The lack of economic incentives and uncertainties in recovering the cost of a merchant / economic transmission project is an area of great concern as aging and heavy loading conditions limit the capability of the U.S. transmission networks. Merchant transmission projects are envisioned as market based solutions to enhance the power grid and to import cheaper energy from power suppliers in other areas. However, due to uncertainties in the electric energy market, market based cost recovery mechanisms have not been successful in guaranteeing a full recovery of the investment. As a result, few merchant projects have been built. This dissertation presents a comprehensive analysis of merchant transmission projects and the required economic incentives that are necessary to enhance the power grid. The concept of perpetual options theory is initially introduced to analyze merchant transmission investment through an approved rate. Since the electric usages and the associated revenue are stochastic in nature, applying the perpetual options theory allows an investor to determine the most opportunistic time to start a transmission project and obtain the maximum revenue returns or let the option expire when the economic incentive is not sufficient. In today\u27s environment, this decision approach is more appropriate since it provides transmission investors a better evaluation of its return on investment and an exit strategy for an investment. The probability of not recovering the capital investment associated with an exercise of the option to build is calculated using Kolmogorov forward equation. The risk of an exercise is needed for decision making of the investment and for assessing the incentive needed to encourage transmission investment. A market based transmission rate is designed as an additional incentive for merchant projects. The new rate design provides additional revenues to transmission developers in order to attract the transmission investment. The rate takes into consideration the revenue requirement by the developer and benefits to transmission customers. Finally, a conceptual framework to analyze the strategic interaction between power plant investment and transmission line investment is proposed. The model, which is based on game theory, helps to evaluate different market incentives and the impact of generator\u27s decision on transmission enhancement projects

Operación integrada de redes de distribución de energía y gas natural: un análisis de confiabilidad

Currently the world faces a great challenge, to achieve a sustainable production of energy, which allows the adequate development of humanity but at the same time does not irreversibly affect the environment. For this, it is absolutely necessary to make optimal and effective use of the available energy resources, in order to aim for energy transition objectives that result in the rational and efficient use of energy, the penetration of renewable resources, and social development. This requires that at a technical level, methodologies be proposed that allow for a holistic analysis of the different interactions and synergies present in the energy system. Therefore, it is essential to delve into the knowledge associated with the interaction between the electricity and natural gas networks, since natural gas is expected to be the energy source that supports the increase in generation from intermittent renewable energy sources. It is for the above that this research work analyzes the reliability of the electric power distribution network based on the impact associated with a contingency in the natural gas distribution network, when both networks are coupled through natural gas-based distributed power generators. A novel non-supplied energy index and a single contingency criterion are used for estimation purposes, considering failure rates and repair times of the natural gas network to obtain a more accurate in the estimation. Numerical results show that significant penetration of natural gas-based distributed generation can compromise the reliability of the power distribution network if the natural gas network is of low reliability.Actualmente, el mundo enfrenta un gran desafío y es lograr una producción sustentable de energía que permita el adecuado desarrollo de la humanidad pero que al mismo tiempo no afecte irreversiblemente al medio ambiente. Para ello, es absolutamente necesario hacer un uso óptimo y efectivo de los recursos energéticos disponibles, con el fin de apuntar a objetivos de una transición energética que resulten en un uso racional y eficiente de la energía, la penetración de los recursos renovables y el desarrollo social. Esto requiere que a nivel técnico se propongan metodologías que permitan un análisis holístico de las diferentes interacciones y sinergias presentes en el sistema energético. Por ello, es fundamental profundizar en el conocimiento asociado a la interacción entre las redes de electricidad y gas natural, ya que se espera que el gas natural sea la fuente energética que sustente el incremento de la generación a partir de fuentes renovables intermitentes. Por lo anterior, en este trabajo de investigación se analiza la confiabilidad de la red de distribución de energía eléctrica a partir del impacto asociado a una contingencia en la red de distribución de gas natural, cuando ambas redes se acoplan a través de generadores de energía distribuida a base de gas natural. Para su estimación se utiliza un novedoso índice de energía no suministrada y un criterio de contingencia sencilla, considerando tasas de falla y tiempos de reparación de la red de gas natural para obtener una mayor precisión en la estimación. Los resultados numéricos muestran que una penetración significativa de la generación distribuida basada en gas natural puede comprometer la confiabilidad de la red de distribución de energía si la red de gas natural es de baja confiabilidad

Una estrategia de participación para una planta de generación en el mercado eléctrico colombiano

This paper presents a strategy for a generator to participate and to mitigate the risk effect of price volatility in the Colombian wholesale electricity market. The strategy is used to optimize the generator participation in the long-term market (bilateraEste documento presenta una estrategia para que un generador participe y mitigue el efecto de riesgo de la volatilidad de los precios en el mercado mayorista de electricidad de Colombia. La estrategia se utiliza para optimizar la participación del genera

Una estrategia de participación para una planta de generación en el mercado eléctrico colombiano

Este trabajo presenta una estrategia de participación y mitigación de riesgo para una planta de generación de energía eléctrica en el mercado de energía mayorista en Colombia. La estrategia es usada para optimizar la participación de la planta en el mercado de largo plazo (contratos bilaterales) y mercado spot; igualmente se utiliza para mitigar el riesgo de exposición en el mercado spot empleando derivados financieros. Resultados numéricos indican que la metodología propuesta es más eficiente que los modelos clásicos de optimización toda vez que esta propuesta considera la volatilidad intrínseca de los mercados de largo plazo y mercado spot para su formulación. MSC:46N10, 91G10, 68T05 PACS:89.65.Gh, 07.05.M

Aplicación de redes neuronales artificiales en la protección de distancia en líneas de transmisión

En este trabajo se pretende usar los sistemas inteligentes en la protección de distancia con un concepto de ajuste adaptivo con lo cual se logra una región ideal de operación en la zona 1, que garantice el correcto funcionamiento de un relé neuronal de distancia frente a los inconvenientes que presentan los relés digitales, electromagnéticos o de estado sólido

Algoritmo genético modificado chu-beasley aplicado a la identificación de errores en la estimación de estado en sistemas eléctricos

En este artículo se utiliza un algoritmo genético modificado por Chu-Beasley para mejorar la estimación del estado de un sistema eléctrico de potencia. El algoritmo garantiza una población diversa durante todo el proceso de convergencia. Esta población, junto con una técnica de estimación clásica y combinada con la teoría de punto de apalancamiento, permite obtener resultados de buena calidad. Los resultados reportados demuestran un mejor desempeño cuando estos son comparados con los obtenidos por un estimador de estado tradicional

Entrenamiento de una red neuronal artificial usando el algoritmo simulated annealing

La modificación de los pesos y bias con un algoritmo de entrenamiento de un perceptrón multicapa es un problema clásico de programación no lineal irrestricto. El presente trabajo muestra el desempeño del “Simulated Annealing” como algoritmo de entrenamiento de esta red neuronal resolviendo dos problemas clásicos en redes neuronales, el problema de la “Codificación” y el problema de la “Doble Espiral”. Resultados de buena calidad son obtenidos cuando se compara esta propuesta frente a algoritmos clásicos de entrenamiento

Entrenamiento de una red neuronal artificial usando el algoritmo simulated annealing

La modificación de los pesos y bias con un algoritmo de entrenamiento de un perceptrón multicapa es un problema clásico de programación no lineal irrestricto. El presente trabajo muestra el desempeño del “Simulated Annealing” como algoritmo de entrenamiento de esta red neuronal resolviendo dos problemas clásicos en redes neuronales, el problema de la “Codificación” y el problema de la “Doble Espiral”. Resultados de buena calidad son obtenidos cuando se compara esta propuesta frente a algoritmos clásicos de entrenamiento

Gas natural licuado : una opción para la transición energética de Colombia

Actualmente la humanidad está enfrentando un gran reto, el cambio climático. Para mitigar este fenómeno es necesario descarbonizar la economía mundial, lo que significa reducir drásticamente el uso de combustibles de origen fósil. Para lograr este propósito el Gas Natural Licuado (GNL) juega un papel muy importante, como combustible de transición hacia una economía libre de emisiones de carbono. Este libro presenta los conceptos fundamentales en relación con el uso del GNL. El lector podrá conocer los procesos que se utilizan para producir GNL y como se aprovecha este combustible en los diferentes sectores de la economía. También se analizan algunos escenarios de su posible implementación como combustible de transición energética para Colombia.CONTENIDO Nomenclatura .........................................................................................................7 Introducción ...........................................................................................................9 CAPÍTULO UNO.................................................................................................12 El gas natural (GN)..............................................................................................13 1.1. El gas natural como fuente de energía..................................................13 1.2. El gas natural en Colombia....................................................................15 1.2.1. Proyecciones de producción y demanda ........................................17 1.2.2. Cadena de valor y escenarios para inclusión de GNL..................18 1.3. Ventajas y desventajas del uso del gas natural.....................................19 1.4. Sectores de consumo del gas natural.....................................................21 CAPÍTULO DOS .................................................................................................23 El gas natural licuado (GNL)..............................................................................24 2.1. Gas natural licuado (GNL)....................................................................24 2.2. Producción de GNL................................................................................25 2.2.1. Pretratamiento .................................................................................27 2.2.2. Licuefacción......................................................................................28 2.2.3. Almacenamiento de GNL................................................................31 2.2.4. Transporte de GNL..........................................................................34 2.2.5. Regasificación del GNL ...................................................................36 2.3. Uso final del GNL....................................................................................45 2.3.1. Sector transporte..............................................................................46 2.3.2. Sectores termoeléctrico, industrial y residencial...........................55 CAPÍTULO TRES...............................................................................................57 GNL a pequeña escala en Colombia: producción .............................................58 3.1. Tecnologías de licuefacción a pequeña escala.......................................58 3.2. Requerimientos de gas para producción de GNL................................60 3.3. Potencial producción de GNL en Colombia .........................................61 3.4. Manejo y/o tratamiento del BOG en estaciones de GNL a pequeña escala...............................................................................................................63 3.4.1. Generación de potencia ..................................................................63 3.4.2. Relicuefacción del BOG...................................................................63 3.5. Aspectos de seguridad ............................................................................64 3.6. Mantenimiento e inspección ..................................................................72 3.7. Aspectos normativos de las plantas de producción de GNL a pequeña escala...............................................................................................................76 CAPÍTULO CUATRO ........................................................................................78 GNL a pequeña escala en Colombia: aprovechamiento...................................79 4.1. Importación de GNL en el país..............................................................79 4.2. Potencial de aprovechamiento de GNL en Colombia..........................82 4.2.1. Sector transporte..............................................................................82 4.2.2. Sectores termoeléctrico, industrial y residencial...........................86 4.3. Ajustes normativos para uso de GNL en Colombia.............................90 Consideraciones finales........................................................................................95 Referencias............................................................................................................9

Economic analysis of transmission enhancement through merchant projects

The lack of economic incentives and uncertainties in recovering the cost of a merchant / economic transmission project is an area of great concern as aging and heavy loading conditions limit the capability of the U.S. transmission networks. Merchant transmission projects are envisioned as market based solutions to enhance the power grid and to import cheaper energy from power suppliers in other areas. However, due to uncertainties in the electric energy market, market based cost recovery mechanisms have not been successful in guaranteeing a full recovery of the investment. As a result, few merchant projects have been built. This dissertation presents a comprehensive analysis of merchant transmission projects and the required economic incentives that are necessary to enhance the power grid. The concept of perpetual options theory is initially introduced to analyze merchant transmission investment through an approved rate. Since the electric usages and the associated revenue are stochastic in nature, applying the perpetual options theory allows an investor to determine the most opportunistic time to start a transmission project and obtain the maximum revenue returns or let the option expire when the economic incentive is not sufficient. In today's environment, this decision approach is more appropriate since it provides transmission investors a better evaluation of its return on investment and an exit strategy for an investment. The probability of not recovering the capital investment associated with an exercise of the option to build is calculated using Kolmogorov forward equation. The risk of an exercise is needed for decision making of the investment and for assessing the incentive needed to encourage transmission investment. A market based transmission rate is designed as an additional incentive for merchant projects. The new rate design provides additional revenues to transmission developers in order to attract the transmission investment. The rate takes into consideration the revenue requirement by the developer and benefits to transmission customers. Finally, a conceptual framework to analyze the strategic interaction between power plant investment and transmission line investment is proposed. The model, which is based on game theory, helps to evaluate different market incentives and the impact of generator's decision on transmission enhancement projects.</p