Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear

Equation Chapter 1 Section 1 Proyecto Fin de Máster Máster en Sistemas de Energía Eléctrica Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear Autor: Manuel Serrano Lasunción Tutor: José Luís Martínez Ramos Miguel Ángel González Cagigal Dpto. Ingeniería Eléctrica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2022 iii Proyecto Fin de Máster Máster en Sistemas de Energía Eléctrica Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear Autor: Manuel Serrano Lasunción Tutor: José Luís Martínez Ramos Catedrático de Universidad Miguel Ángel González Cagigal Profesor sustituto interino Dpto. de Ingeniería Eléctrica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2022 v Proyecto Fin de Máster: Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear Autor: Manuel Serrano Lasunción Tutores: José Luís Martínez Ramos Miguel Ángel González Cagigal El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2022 El Secretario del Tribunal vii A mi familia A mis amigos A ti. ix Agradecimientos Toda persona que busque la felicidad tiene una serie de metas en su vida cuya consecución le acerque más a ese estado de gracia que se experimenta al sentirse orgulloso de si mismo y sus méritos. Desde que entré en la carrera de Ingeniería Industrial y me acerqué al mundo de la electricidad noté que una de mis metas debía ser especializarme en este campo tan interesante y extenso. Por ello, tras acabar la carrera especializándome en la mención eléctrica decidí intentar enfocar mi carrera profesional a este sector; para ello el Máster en Sistemas de Energía Eléctrica me daría unas bases y conocimientos muy preciados para las empresas de Ingeniería Eléctrica. Mis pensamientos no fueron erróneos. He crecido como persona durante este año, he enriquecido mis conocimientos sobre el mundo eléctrico en todos sus ámbitos (desde técnicos hasta económicos) y he conocido a profesores y compañeros sensacionales. Me agradezco a mi mismo haber tomado esta decisión, que me hacen estar seguros ahora al 100% de que quiero dedicar mi vida a especializarme en el sector eléctrico. Agradezco a mis padres todo el apoyo recibido, la ayuda diaria en todos los ámbitos de la vida, los ánimos y la educación que he recibido para llegar hasta aquí. El interés que mi madre pone cuando le explico algo relacionado con mi especialidad, que entiende y quiere cada vez más, y el tiempo que invierte en que la maquinaria de mi vida siga funcionando perfectamente, aunque tenga que ir corriendo todo el tiempo; Las ganas que tiene mi padre de hablar conmigo de asuntos relacionados con la ingeniería, tratándome ya como un igual y no como un estudiante. A mis amigos que han apoyado mis decisiones y escuchan disertaciones sobre el mercado eléctrico todos los días. Y agradezco a Carmen López Marchena, especialmente a ti, no solo por aportarme estabilidad cariño y comprensión, paciencia y un sinfín de cualidades increíbles, sino porque el punto del camino en el que nos encontremos ahora mismo viene marcado única y exclusivamente por los pasos que se han dado anteriormente. Gracias a ti yo he dado los pasos correctos estos últimos años. Gracias a ti entré en este Máster y espero que sean para siempre contigo los pasos que queden por dar. Esperar que este trabajo ayude a vislumbrar una solución a la problemática de funcionamiento del mercado eléctrico es quizás un objetivo muy ambicioso. Miles de pensadores, economistas e ingenieros con más experiencia y mejor preparados trabajan diariamente con este fin; Pero espero que quede plasmado una parte de todo lo que he aprendido en el máster y te sirva a ti como lector/a para entender que ningún sistema es perfecto bajo cualquier circunstancia, y las adaptaciones, desarrollo y evolución de nuestras herramientas actuales son una parte fundamental de la mejora de la sociedad. Manuel Serrano Lasunción Departamento de Ingeniería Eléctrica, MSIE Sevilla, 2022 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Tipos de oferta al mercado por países ¡Erro r! Marcador no definido. Tabla 2. Energía por tecnología en época estival e invernal 21 Tabla 3. Potencia instalada por año de diversas tecnologías 33 Tabla 4. Comparativa entre nuevos y antiguos precios en la hora 1 de día con poco recurso hidráulico 40 Tabla 5. Diferencia entre mercado antiguo y modificado con el método 1 para las 24 horas de día con poco recurso hídrico 41 Tabla 6. Comparativa entre el mercado actual y modificado en hora 1 06/01/2021 46 Tabla 7. Comparativa mercado actual y modificado para las 24 horas del día o06/01/2021 47 Tabla 8. Comparativa entre beneficios percentuales en el precio al modificar el modelo 49 Tabla 9. Comparativa semanal de precios tras aplicar el método 1 52 Tabla 10. Comparativa de precios en la hora 2 tras aplicar el método 2 56 Tabla 11. Comparativa de precios en la hora 19 tras aplicar el método 2 58 Tabla 12. Precio de las 24 horas aplicando el método 2 comparado con el precio actual 59 Tabla 13. Media de precios de las 24 horas del día aplicando ambos métodos 61 Tabla 14. Comparativa de resultados de ámbos métodos por hora 61 Tabla 15. Centrales nucleares instaladas en territorio nacional 64 Tabla 16. Fechas de desmantelamiento de las centrales nucleares españolas 65 Tabla 17. Potencias instaladas en el caso actual frente a los dos escenarios de ENTSOE 66 Tabla 18. Precio de casación mercado OMIE con situaciones favorables año 2030 nocturno 73 Tabla 19. Precio de casación mercado OMIE con situaciones favorables año 2030 diurno 75 Tabla 20. Precio de casación mercado OMIE con situaciones desfavorables año 2030 77 xvii ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Redes DC implementadas por Edison 2 Figura 2. Esquema de componentes de la red eléctrica 4 Figura 3. Esquema de pool de mercado competitivo 5 Figura 4. Casación de mercado competitivo marginalista 6 Figura 5. Tipos de oferta al mercado competitivo 7 Figura 6. Interconexions eléctricas con paises limítrofes 9 Figura 7. Representación del beneficio de las interconexiones 9 Figura 8. Aumento del beneficio social al crecer la capacidad de interconexión 10 Figura 9. Esquema del sistema eléctrico español 11 Figura 10. Esquema del sistema eléctrico español 12 Figura 11. Bloques de oferta de compra y venta 13 Figura 12. Energía horaria por tecnologías día 05/02/2022 19 Figura 13. Energía horaria por tecnologías día 22/07/2022 20 Figura 14. Potencia instalada en España en 2021 21 Figura 15. Evolución temporal del precio del gas licuado 23 Figura 16. Cierre de mercado por hora según la última tecnología 25 Figura 17. Cierre de mercado marginalista. Ofertas simples y complejas 26 Figura 18. Esquema de flexible hourly block 27 Figura 19. “Curva de pato”; Desajuste entre la carga y la generación por desaparición del Sol 28 Figura 20. Curva de generación diaria por tecnologías 29 Figura 21. Uso del recurso hidráulico por horas 29 Figura 22. Dataframe de compras en la hora 2 antes y después de eliminar la generación hidráulica 31 Figura 23. Casación de mercado en la hora 1 del día 01/03/22 lograda con Python 36 Figura 24. Detalle de casación de mercado en la hora 1 del día 01/03/22 lograda con Python 37 Figura 25. Comparación entre casación real y mercado optimizado método 1 38 Figura 26. Detalle de comparativa entre casación real y mercado optimizado 39 Figura 27. Detalle de corte en el mercado optimizado 40 Figura 28. Comparativa de precio por hora en un día con poca disponibilidad hídrica método 1 42 Figura 29. Casación de mercado actual OMIE a día 06/01/2021 43 Figura 30. Detalle de casación día 06/01/2021 44 Figura 31. Comparativa entre mercado actual y modificado día 06/01/2021 45 Figura 32. Detalle de casación mercado real y modificado método 1 46 Figura 33. Variación de precios por hora 48 Figura 34. Aumento de energía casada al modificar el mercado método 1 48 Figura 35. Beneficio percentual al utilizar el método 1 propuesto en ambos días 50 xix Figura 36. Comparación de mercados al mantener la hidráulica dentro variando el precio 50 Figura 37. Diferencia de precios según el día de aplicación del método 52 Figura 38. Comparativa entre reducción de precio y uso de hidráulica 53 Figura 39. Corte de mercado antiguo y nuevo tras aplicar el método 2 en la hora 2 55 Figura 40. Detalle de corte de mercado nuevo tras aplicar el método 2 56 Figura 41. Corte de mercado antiguo y nuevo tras aplicar el método 2 en la hora 19 57 Figura 42. Detalle de corte de mercado nuevo tras aplicar el método 2 en la hora 19 58 Figura 43. Gráfica comparativa de precios durante las 24 horas tras aplicar método 2 60 Figura 44. Gráfica comparativa de energía hidráulica durante las 24 horas tras ser redistribuidas 60 Figura 45. Reducción porcentual de precios por método en 24 horas 62 Figura 46. Potencia instalada actualmente en España 67 Figura 47. Energía casada por horas en el mercado ibérico. Hora 15 68 Figura 48. Energía casada por horas en el mercado ibérico. Hora 3 68 Figura 49. Potencia instalada en 2030 siguiendo el plan de acción climática global 69 Figura 50. Potencia instalada en 2030 siguiendo en plan de transición sostenible 70 Figura 51. Comparativa entre cierre de mercado actual y supuesto en 2030 nocturno 72 Figura 52. Detalle comparativo de cierre de mercado actual y supuesto 2030 nocturno 73 Figura 53. Comparativa entre cierre de mercado actual y supuesto en 2030 diurno 74 Figura 54. Detalle de cierre de mercado actual y supuesto en 2030 diurno 75 Figura 55. Comparativa entre cierre de mercado actual y supuesto en 2030 situaciones desfavorables 76 Figura 56. Detalle de cierre de mercado actual actual y supuesto en 2030 situaciones desfavorables 77 xxi Notación * Conjugado REE Red Eléctrica Española OMIE Operador de Mercado Ibérico de Energía MW Megavatio MWh. Megavatio hora GW Gigavatio : Tal que < Menor o igual > Mayor o igual \ Backslash ⇔ Si y sólo si CA Corriente Alterna CC Corriente Continua HVDC High Voltage Direct Current SO System Operator CCTT Ciclo Combinado OCU Organización de consumidores y usuarios 1 1 INTRODUCCIÓN AL MERCADO ELÉCTRICO S impensable concebir hoy en día un mundo sin electricidad. Toda nuestra actividad económica, gustos, intereses y aficiones se alimentan de electricidad de una u otra manera. Podemos afirmar por tanto que la invención y control de la electricidad por parte de la humanidad fue un acontecimiento que cambió completamente nuestra existencia. En este contexto y dada su importancia deben, como cualquier otro bien social, protegerse y regularse las actividades relacionadas con el mismo; en este caso la generación, transporte y distribución de la energía eléctrica. Analicemos en este aspecto los primeros pasos que se dieron en la regulación del mercado eléctrico y su avance hasta nuestros días. 1.1 Historia del mercado eléctrico 1.1.1 Desarrollo de la electricidad y primeros usos públicos Mucho antes de conocer la electricidad como tal, la humanidad era consciente de su existencia en hechos naturales como las descargas producidas por peces eléctricos, de los que datan textos del Antiguo Egipto ( 2750 aC) donde comentan sus características y la reacción del cuerpo humano ante este tipo de eventos; incluso sabían que estos flujos de energía podían transmitirse por materiales conductores. Otros fenómenos como el efecto triboeléctrico (frotar una barra de ámbar contra la piel, electricidad estática) que atrae pequeños objetos con el material cargado era conocido en culturas antiguas del Mediterráneo. El término electricidad y eléctrico, que aparecen por primera vez en la publicación “Pseudodoxia Epidémica” de Thomas Browne, proceden de William Gilbert, quien realizó un estudio sobre electricidad y magnetismo y acuñó el término neolatino electricus, proveniente de ήλεκτρον [elektron], palabra griega para ámbar. La electricidad llegó a comprenderse bien tras las investigaciones de Ampère, Faraday y Ohm a principios del s. XIX, y la unificación magnetismo – electricidad se plasmó en un único fenómeno electromagnético, descrito E Hay una fuerza motriz más poderosa que el vapor, la electricidad y la energía atómica. La voluntad. - Albert Einstein - Introducción al mercado eléctrico 2 por las Ecuaciones de Maxwell (1861- 1865). La primera aplicación de estos avances es el telégrafo eléctrico de Samuel Morse (1833), que revolucionó las telecomunicaciones. A finales del siglo XIX con la Segunda Revolución Industrial aparecen ingenieros e inventores históricamente conocidos, como pueden ser Tesla, Westinghouse, Graham Bell o Von Siemens; Sin embargo para el fin de este trabajo, que es el análisis del mercado eléctrico, debemos destacar a Alva Edison (1847 – 1931), que relacionó la investigación científica con el mercado capitalista, consiguiendo aplicar los avances tecnológicos en una actividad industrial. Figura 1. - Redes DC implementadas por Edison [1] Tras presentar la bombilla en la Exposición Internacional de Electricidad en Paris, desarrolló en Nueva York la primera gran central eléctrica del mundo. Edison Illuminating Company construyó varias estaciones de corriente continua para alimentar a la ciudad de Nueva York. Tiempo después como sabemos el científico Nikola Tesla miembro de la empresa fundada por George Westinghouse consiguió apartar el uso de corriente continua e implantar la generación y transporte usando corriente alterna, lo que permitía transportarla distancias mucho mayores. Estos fueron los ingredientes necesarios para empezar a hablar de la comercialización de energía eléctrica a gran escala, pues como podemos suponer Edison comercializaba su energía de manera local; similar a adquirir cualquier servicio directo del comprador y sin competencia, lo que lo hace poco atractivo para estudiar como un mercado eléctrico. Fue necesaria la llamada “Guerra de las Corrientes”, en la que se debatió cual de los dos tipos de corriente (CA y CC) era más competitiva en el transporte de energía, para implantar el uso generalizado de corriente alterna y desbloquear el problema del transporte a grandes distancias de energía eléctrica. Es este el inicio de un camino de investigación tanto técnica como económica, dando lugar a los distintos tipos de mercado eléctrico que existen. 3 3 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear 1.1.2 Creación del mercado eléctrico Dada su versatilidad y multitud de variantes, consideramos mercado eléctrico al mecanismo de compra y venta de la electricidad como bien de consumo. Como se ha comentado anteriormente, tratándolo de una manera simplista podríamos afirmar que el primer mercado eléctrico fue el creado por Edison en Nueva York; sin embargo nos interesa analizar la introducción de competencia y eliminación del monopolio, al menos en generación. Con esto nos referimos a que aunque el mercado sea menos desarrollado que los actuales (que se comentarán posteriormente) en tareas de venta al consumidor, sí que se introduzca un consenso (no necesariamente competitivo) entre generadores. Esto es, no hay solo un generador. Varios generadores deben cooperar para cubrir la demanda eléctrica de una región determinada. La primera red nacional fue creada en Reino Unido en 1935, subdividiendo el país en siete áreas (Manchester, Leeds, Newcastle, Birmingham, Bristol, Londres y Glasgow), lo que permitió abaratar el coste de la electricidad [2] El aspecto fundamental para crear un mercado eléctrico es interconectar varias centrales de generación entre ellas y a su vez con los clientes; esto permite decidir (independientemente del método de selección) cuanta potencia aportará cada generador y retribuirlos por ello. Si el sistema funciona como islas aisladas (como era el caso inicial con Alba Edison) podemos denominarlo mercado, pues se compra y vende energía, pero no es ni un mercado regulado, ni competitivo, ni ninguna de las variables que hoy en día contemplamos; simplemente es un usuario pagando por un bien que la compañía generadora decidirá si puede o no entregar y a qué precio lo hace. En este aspecto podemos confirmar que los primeros mercados de energía eran regulados (como el caso Español hasta 1997) ; en ellos el gobierno establecía el precio de la electricidad y remuneraba los costes de generación, transporte y distribución a una serie de compañías que abastecían sin competir entre ellas. 1.1.3 Tipos de mercado de energía eléctrica actuales Actualmente hay numerosas variantes de mercado eléctrico, cada país cuenta con un modelo “general” enriquecido con diferentes características propias de su tipo de mercado y sistema eléctrico. En este aspecto se comentarán las tipologías generales de mercado según su regulación, para tener una buena base sobre la que comentar el mercado español. El mercado eléctrico puede regularse siguiendo dos paradigmas. - En primer lugar, los mercados centralizados. Estos se basan en un modelo de monopolio, en el cual las empresas son integradas verticalmente. Esto quiere decir que una sola empresa cubre todos los aspectos del mercado eléctrico, desde la generación al transporte y la comercialización. Estos mercados se basan en unas tarifas de precios fijos cobradas al usuario final. Todas las inversiones realizadas en la red se retribuyen a las empresas encargadas a través de esas tarifas. Esto significa que el usuario final será el responsable de pagar las inversiones en nuevas infraestructuras, incluso cuando sean inversiones erróneas. Sus puntos fuertes son básicamente la estabilidad regulatoria, la garantía de recuperar la inversión por parte de la empresa eléctrica y la capacidad de incorporar “obligaciones sociales” a las tarifas. Esto significa que el gobierno puede introducir costes extras en las tarifas del consumidor para hacer frente a programas de ayuda u otros gastos ajenos a la generación eléctrica (p. ej pagar un bono social), lo que puede verse como un punto fuerte a nivel social pero débil al permitir cobrar elementos externos al bien que se está vendiendo a los clientes. Introducción al mercado eléctrico 10 Figura 8. – Aumento del beneficio social al crecer la capacidad de interconexión [3] Logrando eliminar la renta de congestión y llegar a un precio único en toda la Unión Europea. 1.2.1 Funcionamiento del mercado eléctrico ibérico El sistema eléctrico español se encuentra regido por dos entidades fundamentales. El Operador de Mercado (OMIE) y el Operador del Sistema (REE). El operador de mercado se encarga del sistema de ofertas de compra y venta en el mercado diario e intradiario, mientras que el operador del sistema se encarga de asegurar la seguridad y replicabilidad de las operaciones de transporte de energía programadas en el día. Figura 9. – Esquema del sistema eléctrico español [5] El mercado eléctrico ibérico sigue un modelo de mercado - Competitivo tanto en generación como en comercialización. Esto significa que los productores de energía deberán competir por vender la potencia producida por sus centrales en un mercado de energía justo y transparente, cuyos resultados podrán ser analizados por cualquier ciudadano. A su vez los clientes finales podrán decidir a quién comprar su energía en el denominado mercado minorista. Llegarán a acuerdos donde adaptarán sus formas de pago al tipo de consumo que realicen. - Marginalista, es decir, el último agente generador de energía que entre al mercado marcará el precio 11 11 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear de la energía a pagar por todos los compradores y a recibir por todos los vendedores. Esto incitará a los inversores a adentrarse en tecnologías novedosas y más baratas, que les reportarán mas beneficios, dejando atrás y expulsando del mercado a las tecnologías más antiguas y costosas. El entramado de este sistema se estructura en: mercado a plazo, mercado diario, intradiario y de servicio de ajustes del sistema: - Los mercados a plazo son los llamados contratos bilaterales explicados en el punto 1.1.3.1.- Tipos de mercado de compra y venta de energía. Estos se acuerdan directamente entre los productores, como se puede apreciar en la figura superior, y las comercializadoras o clientes. - El mercado diario, que tiene el comportamiento comentado en el punto 1.1.3.1.- Tipos de mercado de compra y venta de energía - Los mercados intradiarios, a los que los agentes vendedores pueden acudir para comprar energía que cerraron vender en el mercado diario, si consideran que no serán capaces de producirla. - Los mercados de ajuste se centran en reservas, utilizadas para cubrir el sistema en determinadas situaciones; tanto ante fallas como ante contingencias en tensión y frecuencia. Todos estos mercados están coordinados e interconectados con los mercados del resto de Europa para intentar armonizarlos, utilizando los principios de interconexión planteados al principio de este apartado. Esta iniciativa de interconexión de mercados se llama PCR (Price Coupling of Regions) y utiliza un algoritmo de casación total de mercados, denominado Euphemia. 1.2.2 Agentes del mercado eléctrico Figura 10. – Esquema del sistema eléctrico español El mercado eléctrico peninsular tiene la peculiaridad de contar, como se ha comentado, con competencia en todas las fases en las que se puede introducir. (Recordemos que el transporte de electricidad no tiene una competencia lógica). Es por ello por lo que cuenta con diversos agentes que se encargarán de la compra y venta de energía [6]: - Productores de energía eléctrica: Son los generadores de energía de diversa procedencia y características. Se adaptarán a las distintas ofertas de venta (Ver punto 1.2.3 Tipos de oferta al mercado diario) y deberán construir, operar y mantener las instalaciones de producción. Introducción al mercado eléctrico 12 - Comercializadores: Venden la energía eléctrica a consumidores finales del sistema, accediendo a la red de distribución. Los comercializadores buscarán captar clientes compitiendo con el resto de agentes de su mismo tipo, buscando comprar energía en el mercado de manera óptima para resultar competitivos. - Comercializadores de referencia: Funcionan como establece la normativa, marcando la referencia para el resto de comercializadores y consumidores - Consumidores directos: Van directamente al mercado, sin pasar por la figura de la comercializadora. Suelen ser grandes consumidores que buscan optimizar su gasto sin pagar gestión de comercializadoras o llegar a tratos especiales con los productores de energía (bilaterales) - Representantes: Actúan por cuenta de un sujeto en el mercado. Es muy frecuente que diversos productores, por ejemplo, de generación fotovoltaica de pequeño tamaño se engloben en un representante que litigará por ellos en los mercados - Gestores de carga del sistema: Son consumidores, pero habilitados para la reventa de energía para servicios de recarga de vehículos eléctricos. Todos estos agentes ofertarán sus servicios de compraventa siguiendo el principio de ofertas del mercado marginalista, buscando optimizar sus beneficios ofertando o comprando a los precios que consideren oportuno. Al existir distintos mercados pueden realizar incluso ofertas de venta extremadamente altas (o de compras muy bajas) buscando no casar en el mercado diario, pero tener derecho a acceder al resto de mercados intradiarios y de ajuste. El método de oferta de cada agente es propio y objeto de un análisis detallado, pero no es ese el objetivo de este trabajo. 1.2.3 Tipos de oferta al mercado diario El mercado español cuenta con dos tipos de ofertas: simples y complejas. Según la naturaleza del agente que participa en el mercado podrá atenerse a una de ellas y sus variantes. Explicadas con más detalle estas ofertas son: 1.2.3.1 Ofertas simples Las ofertas simples son en España ofertas de bloque. Se ofrece hasta un máximo de 25 tramos (uno por hora mas uno extra si hay cambio de hora). Se componen de un precio y una cantidad de energía, pudiendo variar ambos en cada tramo. Se ordenan de manera creciente en las ofertas de venta y decreciente en las ofertas de compra para formar el mercado eléctrico. 13 13 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear Figura 11. – Bloques de oferta de compra y venta [7] Es importante recalcar que los compradores solo pueden realizar ofertas simples, no añadir ninguna condición adicional a sus bloques de compra. Por tanto, si entran en el mercado los bloques simples se casarán sin ninguna otra condición que tener un precio inferior al de casación. 1.2.3.2 Ofertas complejas Los agentes vendedores de energía pueden atenerse a una serie de condiciones extra para vender su energía que no sean solo entrar al mercado por tener un precio inferior al de casación. Estas condiciones son las siguientes: - Condición de indivisibilidad: Permite “unir” los bloques de horas, de manera que si la oferta resulta casada tiene que ser toda la energía ofertada y no solo un tramo de la misma. Si se usa esta condición no se puede declarar ninguna mas - Condición de gradiente de carga: Entre dos periodos consecutivos solo permitirá una diferencia máxima de energía. Esto se usa en grupos de generación que no tengan una capacidad de adaptación rápida (por ejemplo, el carbón o nuclear) - Condición de ingresos mínimos: Solo casa la energía que ha ofertado para las diversas horas si en total logra llegar a unos ingresos mínimos (sea por casar mucha energía o por casar menos pero a precios superiores). En caso de no llegar a esos ingresos retira toda la oferta. - Condición de parada programada: Si por ingresos mínimos una oferta resulta sin casar, se le permite entrar a mercado en los primeros periodos mientras reduce la potencia de la instalación. Por ello la energía que incorpore al mercado deberá ser decreciente durante estos primeros periodos en los que declare la condición. - En el caso de que un agente vendedor case en el mercado una cantidad de energía que posteriormente no pueda ofrecer por cualquier razón (mantenimiento, fallo en la central…) deberá acudir a los mercados de ajustes a comprar, a un precio superior, la energía que aseguró poder suministrar. 15 17 2 ANÁLISIS DEL MERCADO ELÉCTRICO GESTIONANDO LOS RECURSOS HIDRÁULICOS DE MANERA CENTRALIZADA l sistema de generación de cada país cuenta con una serie de elementos generadores de energía eléctrica basados en distintas tecnologías. Según la orografía del país, situación política, histórica, posicionamiento estratégico y otros muchos factores la nación contará con una serie de tecnologías más popularizadas y desarrolladas que otras. Un buen ejemplo de esto es Francia, que debido a su situación en la II Guerra Mundial y a la posibilidad de desabastecimiento debido a su localización tomó un rumbo energético extremadamente pro nuclear. En el caso de la Península Ibérica cuenta con múltiples recursos para disponer de un mix energético muy variado. En primer lugar, los recursos renovables son muy buenos en esta zona. La Irradiancia es alta, el viento sopla de una manera continua y controlada en muchas regiones, y cuenta con ríos y mares para controlar la energía hidráulica. En segundo lugar, contamos con centrales nucleares de base y con ciclos combinados dependientes del gas. Además, España es pionera en tecnologías como la termosolar y otras tecnologías de carácter renovable. E Hay una fuerza motriz más poderosa que el vapor, la electricidad y la energía atómica. La voluntad. - Albert Einstein - Análisis del mercado eléctrico gestionando los recursos hidráulicos de manera centralizada 18 18 2.1 Estudio del cierre de mercado actual 2.1.1 Cierre de mercado en distintas épocas y horas del año Con la introducción planteada anteriormente no es extraño deducir que la época del año en la que nos encontremos propiciará que el cierre de mercado sea producido por una u otra tecnología, y que determinadas tecnologías se encuentren mucho más presentes en unas estaciones y condiciones que en otras. Gracias a los datos facilitados por OMIE podemos analizar cierres de mercado en diversas épocas del año y conocer en detalle el mix energético que la compone. OMIE, el Operador de Mercado Ibérico de Electricidad tiene la obligación de hacer públicas las ofertas de compra y venta de energía recibidas, su precio y energía y la casación de todos los mercados (diarios, indradiarios, ajustes), así como otros muchos datos con el objetivo de la transparencia en las transferencias de energía. Es por ello que podrán tomarse estos datos, plasmarlos en gráficas y alterarlos para comprobar qué sucedería en situaciones especiales. 2.1.1.1 Mix energético en invierno En la gráfica que se analiza a continuación se puede observar un comportamiento acorde a las necesidades sociales según la época invernal del año. Se aprecian dos puntas de consumo principalmente: - La primera se produce en el meridiano del día, momento en el que la jornada laboral se encuentra en pleno apogeo; las casas tienen vida, se está cocinando en ellas y se necesita atemperarlas. - La segunda se produce en las últimas horas del día. Esta se debe al uso de calefacciones en invierno, cuando las temperaturas empiezan a caer. Se muestran por capas las tecnologías utilizadas, diferenciadas por un código de colores. 19 19 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear Figura 12. – Energía horaria por tecnologias día 5/02/2022 Analizando las tecnologías utilizadas podemos apreciar diversos factores: - La energía nuclear tiene un funcionamiento constante, pues son centrales de base con un rendimiento muy alto y costosas de parar. Por ello se intuye que ofertarán al mercado a precios nulos, pues necesitan entrar al mix energético y verter su energía a la red. - La energía hidráulica dependerá de su disponibilidad en embalses. En este caso estamos basándonos en el año 2022, año de sequía, por lo que su aparición es inferior a otros años. Por otro lado, es importante recalcar su punta de uso en las horas en las que el sol desaparece, es decir, en la llamada “curva de pato” de la generación fotovoltaica. Esto responde a una regulación actual, que enuncia lo siguiente: “BOE-A-2021-8447: A objeto de cumplir los objetivos en materia de energías renovables establecidos en esta ley, las nuevas concesiones que se otorguen, de acuerdo con lo establecido en la legislación de aguas sobre el dominio público hidráulico para la generación de energía eléctrica, tendrán como prioridad el apoyo a la integración de las tecnologías renovables en el sistema eléctrico” obligando a la hidráulica, al ser renovable regulable, a amortiguar la caída de generación fotovoltaica en la hora de puesta de sol, evitando así aumentos muy marcados en el precio de la electricidad. - La generación eólica dependerá de la disponibilidad de recurso eólico básicamente. Si existe viento entrarán al mix, pues ofertan más barato que otras tecnologías. Esta depende poco de la época del año, pues en determinadas zonas del territorio ibérico el recurso eólico es muy constante durante todo el año. - El ciclo combinado (CCTT) funcionará como central de punta, es decir, cubrirá las puntas de demanda que no puedan ser cubiertas por el resto de las tecnologías, gracias a su velocidad de puesta en marcha y la versatilidad que posee a la hora de regular potencia generada. Análisis del mercado eléctrico gestionando los recursos hidráulicos de manera centralizada 26 26 2.1.3 Funcionamiento de la hidráulica dentro del mercado Existen básicamente tres tipos de centrales hidráulicas, con funcionamientos diferentes. Estas son: - Centrales de agua fluyente: Generan energía al paso de una corriente de agua por una serie de turbinas colocadas en el cauce de un río. Al no tener un poder regulatorio de la potencia que generan (no pueden almacenar agua) su participación en los mercados será similar a la participación de las energías renovables; esto es, venden a un coste asequible puesto que la energía que no consigan casar será perdida. - Centrales de agua embalsada: Cuentan con embalses donde almacenan el agua; si bien dependen de la disponibilidad del recurso hidráulico, pueden vender en el mercado a las horas y los precios más convenientes. Son estas centrales las susceptibles de ser controladas en este proyecto. Estas son las que marcan los precios de la energía, funcionando como centrales de punta. - Centrales de bombeo: Cuentan con dos embalses, uno aguas arriba y otro aguas abajo. En las horas en las que hay poca demanda, y por tanto los precios son más baratos, compran energía al mercado para bombear el agua hacia el embalse superior. En las horas en las que la demanda es alta, turbinan esta agua generando energía que venden y consiguiendo con ello beneficio. ¿Por qué la generación hidráulica está fijando el precio de la energía en más del 50% de las horas? Según OCU (Organización de Consumidores y Usuarios) el coste marginal de este tipo de tecnología es inapreciable, ya que se trata de instalaciones en muchos casos ya amortizadas y que operan con un recurso público, el hídrico. La explicación por parte de los organismos y empresas que cuentan con centrales de generación hidráulica es que cuentan con un recurso de capacidad limitada y con su forma de ofertar maximizan el beneficio social. Dicen maximizar el beneficio debido a que, al fijar el importa de su energía calculando los precios del ciclo combinado, pueden expulsar centrales de generación de gas que venderían a un precio mayor. Figura 17. – Cierre de mercado marginalista. Ofertas simples y complejas [10] En la gráfica se observa el corte de las ofertas compuestas (verde oscuro con azul oscuro). En este caso tras la subida ocasionada por los precios del ciclo combinado vemos una recta prácticamente horizontal (verde) hasta el cruce con la curva de demanda (azul). 27 27 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear Esto se corresponde a las centrales de generación hidráulica, calculando precios similares a los del ciclo combinado y fijando el precio. El razonamiento puede tener lógica, pero si se comprende cómo funciona el mercado marginalista llegar a la conclusión de que esta idea carece de sentido es fácil. Si el ciclo combinado cierra el mercado a 215 $/MWh en esta situación, no es necesario ofertar a 213 $/MWh para expulsarlo del mismo. La energía que la hidráulica tenga disponible puede venderse a 0 $/MWh y su efecto sería el mismo: Mover hacia la derecha la curva de oferta, abaratando el coste de corte. La solución puede pasar por tanto por eliminar del mercado competitivo a la tecnología de generación hidráulica, y casar su potencia disponible cada hora al margen del mercado marginalista. En este mercado el precio lo seguiría fijando el ciclo combinado, pero la venta de generación hidráulica a un precio inferior hará que la media a pagar por el cliente final sea inferior. Actualmente la hidráulica funciona con un modelo de oferta al mercado denominado “Flexible Hourly Blocks” en determinados mercados como el de Reino Unido, Noruega, Suecia, Dinamarca, Finlandia. Un bloque de oferta Flexible Hourly Block fija un precio mínimo de aceptación y un volumen de energía fijo de venta. Solo dura una hora, pero esta no se especifica, por lo que es el propio algoritmo de Euphemia el que la coloca en la hora en la que maximice el bienestar social. Por su funcionamiento este tipo de ofertas debe ser utilizado por tecnologías que tengan flexibilidad en cuanto a su puesta en marcha y su parada. Figura 18. – Esquema de flexible hourly block ¿Y para qué se está utilizando actualmente la generación hidráulica en el mercado ibérico? Según el BOE-A-2021-8447, “Artículo 7. Generación eléctrica en dominio público hidráulico A objeto de cumplir los objetivos en materia de energías renovables establecidos en esta ley, las nuevas concesiones que se otorguen, de acuerdo con lo establecido en la legislación de aguas sobre el dominio público hidráulico para la generación de energía eléctrica, tendrán como prioridad el apoyo a la integración de las tecnologías renovables en el sistema eléctrico”. Esto significa que como son capaces de variar su generación, se utilizará su capacidad disponible para equilibrar las horas del día en los que la demanda de energía renovable se vea reducida notablemente. Un buen ejemplo del caso en el que deben entrar a funcionar es la llamada “Curva de pato” de la fotovoltaica. Análisis del mercado eléctrico gestionando los recursos hidráulicos de manera centralizada 28 28 Figura 19. – “Curva de pato” desajuste entre la carga y la generación por la desaparición repentina del Sol Se denomina curva de pato a la situación en la que la desaparición repentina de una fuente renovable (principalmente solar) a una hora determinada reduce mucho la generación de fuentes renovable en esas horas. Es necesario respaldar con fuentes de respuesta rápida (ciclo combinado e hidráulica) esta reducción de potencia, para poder seguir abasteciendo al consumo. En la gráfica puede observarse en color azul la demanda de energía eléctrica (ascendente hacia las horas del día en que la población vuelve a casa y hace uso de aparatos eléctricos). En gris podemos ver el tipo de curva de generación fotovoltaica, presente obviamente en las horas de Sol. Por último, en rojo el esfuerzo que deben hacer determinadas tecnologías regulables a las 19:00 de la tarde para suplir la demanda de la población. 29 29 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear Figura 20. – Curva de generación diaria por tecnologias [10] En esta tabla facilitada por OMIE puede apreciarse como en el momento en el que la generación fotovoltaica desaparece de manera casi instantánea, la tecnología hidráulica aumenta su generación. Si cotejamos esto con los datos del día que estamos analizando, podemos apreciar fácilmente utilizando una herramienta como Python que por horas el uso del recurso hidráulico es el siguiente: Figura 21. – Uso del recurso hidráulico por horas Respaldando por tanto la casación del mercado diario de OMIE en que el uso de la hidráulica se está focalizando en las horas del día en las que no se cuenta con la energía solar; especialmente las horas en las que este 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Uso del recurso hidráulico por horas Análisis del mercado eléctrico gestionando los recursos hidráulicos de manera centralizada 30 30 desaparece, dejando un hueco de potencia importante. En las horas centrales del día (de 12 a 18 ) podemos apreciar que el uso del recurso derivado del agua es mínimo. 2.2 Desarrollo del modelo en Python Para demostrar o descartar hipótesis se ha utilizado Python como motor de cálculo. Haciendo uso de Pydae, una librería que permite el manejo de datos a gran escala, y en especial de los denominados “Dataframes”, que no son más que tablas de gran dimensión con datos, se han analizado diversos datos facilitados por OMIE. La manera de proceder ha sido la siguiente: - Se han tomado los datos de la página web de OMIE, en el apartado “OMIE Data” y posteriormente “Resultados del mercado diario”. En este apartado pueden encontrarse los datos relativos al cierre de los mercados de cada día por hora, incluyendo unidad de generación, cantidad ofertada (o comprada), precio de compraventa. - Por otro lado OMIE facilita, como si se tratase de una matriculación, todos los datos sobre cada unidad de generación, por tanto conociendo el código de entrada al mercado de la unidad se puede conocer que tipo de tecnología genera. - Los archivos se encuentran en formato csv; esto es “Coma Separated Values”, un método universal de almacenamiento de datos que se basa en detectar la separación de datos a través de una coma. - Se ha divido la lista diaria de compradores y vendedores en el mercado en dos dataframes, uno de “compradores” y otro de “vendedores”. - Se ha subdividido la lista en dataframes por horas, de manera que tenemos 24 tablas de compradores y 24 tablas de vendedores. Una por hora. - Esto puede hacerse extensivo al tiempo de análisis deseado. Si se utiliza un método durante, por ejemplo, una semana pueden dividirse los dataframes en más tiempo. - La lista de vendedores ha sido cotejada con la lista de unidades mencionada en el paso 1. Las unidades hidráulicas se eliminarán de cada dataframe (tabla) horaria, consiguiendo una lista de ofertantes sin hidráulica. En este paso hemos sacado a la hidráulica del mercado. Debe ser diferenciable el tipo de unidad de generación hidráulica, para no eliminar fuentes no necesarias. - Como la energía de esta generación hidráulica debe ser casada en las cantidades en que lo hacía hora a hora, ahora eliminamos a los compradores que ofertaban más dinero al mercado. Con esto eliminamos demanda que iba a ser forzosamente casada, la casamos con la hidráulica fuera de mercado y dejamos el mercado para las unidades que van a competir y los compradores que se acercan más al precio de cierre de mercado. 31 31 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear Figura 22. – Dataframe de compras en la hora 2 antes y despues de eliminar la cantidad equivalente a la hidráulica - Se dibujan las gráficas y se comprueba que los resultados validan la hipótesis. 2.2.1 Programación del método de casación hidráulica 1 (Para más información o análisis del código en detalle consultar Anexo 1) Este método, explicado con detenimiento en el punto 2.2.2 se ha programado siguiendo el siguiente planteamiento: - Se ha tomado de la página de OMIE [11] los datos sobre el cierre del mercado eléctrico ibérico en formato .csv - Los datos han sido convertidos a Excel para poder trabajar con mayor comodidad - Se ha separado la oferta y demanda en dos dataframes, uno de compra y uno de venta - A su vez los dataframes de compras y ventas se subdividen en 24 dataframes por cada hora, para hacer la casación horaria del mercado - Se realiza la casación del mercado entre esa compra y venta, organizando en sentido ascendente las ventas y en sentido descendente las compras (el estilo del mercado marginalista) - Se realiza una búsqueda en el dataframe de ventas, basado en otro archivo .csv denominado “LISTA_UNIDADES” que contiene toda la información sobre las unidades de generación del país - Dentro de los dataframes de ventas, aquellos que tengan un precio menor al de casación del mercado actual (las que resultarían casadas) y son elementos de generación hidráulica serán eliminados - A su vez se elimina una cantidad igual de potencia del dataframe de compra para la hora que Análisis del mercado eléctrico gestionando los recursos hidráulicos de manera centralizada 32 32 corresponda. Esto se traduce en “eliminar la misma cantidad de compra que de venta hidráulica, así simulamos estarlo casando fuera del mercado” - Se realiza la nueva casación de mercado - Por último, se realizan los cálculos pertinentes para calcular el precio final según el precio de venta definido para la generación hidráulica 2.2.2 Programación del método de casación hidráulica 2 (Para más información o análisis del código en detalle consultar Anexo 2) Este método, explicado con detenimiento en el punto 2.3 se ha programado siguiendo el siguiente planteamiento: Hasta el punto 7 del apartado anterior el procedimiento es exactamente igual; a partir de este: - Se toman esas unidades hidráulicas eliminadas en el punto anterior y se unifican en un único dataframe - Ese es el dataframe de “capacidad hidráulica disponible para las 24 horas” - Esta capacidad hidráulica se redistribuirá de manera que las horas más caras obtendrán más hidráulica - Se reintroducen en los dataframes de venta de energía la hidráulica que corresponda a cada hora - Se realiza la nueva casación de mercado 2.2.3 Programación del horizonte de mercado eléctrico 2030 (Para más información o análisis del código en detalle consultar Anexo 3) Este método, explicado con detenimiento en el bloque 3 se ha programado siguiendo el siguiente planteamiento: - Hasta el punto 5 del apartado 2.2.1.1 todo se realiza igual. - A partir de aquí se subdivide por tecnologías cada dataframe de hora, de manera que por cada hora se obtendrán 8 dataframes distintos (un dataframe de cada tecnología en cada hora). - Estas tecnologías por hora se redimensionan. Si se calcula un aumento del 20%, se añade una oferta de ese tipo de tecnología del 20% a su precio medio. - Una vez redimensionada la venta, se aumenta en un 10% las ofertas de compra al mercado - Se realiza la casación en el nuevo horizonte temporal desarrollado 2.3 Hipótesis de optimización. Control horario centralizado La primera hipótesis a plantear parte de contar con un control absoluto de la generación hidráulica por parte de un supuesto organismo de regulación de dicha tecnología. Como se ha comentado anteriormente la problemática a superar es el control de la generación hidráulica sobre un bien renovable como es el agua. Las centrales de generación hidráulica de agua embalsada tienen la capacidad de generar electricidad cuando les resulte más oportuno en términos económicos, siempre que superen dos inconvenientes: - Disponibilidad del agua: El agua es un bien de primera necesidad, y los embalses deben contar con un porcentaje programado como reserva para el uso humano, regadío y otras actividades en periodos de sequía. Por esto las centrales no pueden generar todo lo que consideren oportuno, sino que deben ceñirse a estas normas. Esto propiciará que según la época del año la generación hidráulica se encuentre más o menos presente en el mix energético. 33 33 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear - Entrada en el mercado eléctrico: Como es lógico para vender su electricidad el otro escollo que deben superar las centrales de generación hidráulica es la de ser casadas en el mercado eléctrico. Como se ha comentado antes, por su modo de ofertar al mercado podrían verse en el límite y no ser casadas; sin embargo la característica que la diferencia del resto de tecnologías renovables, su capacidad de almacenamiento, hace que oferten usando “Flexible Hourly Blocks” (Ver 2.1.3 Funcionamiento de la hidráulica dentro del mercado) eliminando este problema. La generación hidráulica venderá diariamente toda la energía por hora que tengan capacidad de vender por disponibilidad del recurso. Una vez superados estos inconvenientes las centrales de generación hidráulica se encontrarían vendiendo una energía cuyo coste marginal es de aproximadamente 60$/MWh en 2022 (precios inferiores incluso en años anteriores, a media de precio de generación hidráulica no solía superar los 55 €/MWh, precio al que cerraba el mercado eléctrico con el coste del gas) a precios mucho mayores, como se ha detallado en apartados anteriores. Cabe destacar que las hipótesis planteadas en los apartados venideros buscan reducir el precio de cierre del mercado eléctrico; puede discutirse con posterioridad el valor exacto con el que se retribuirá a las centrales de generación hidráulica. La hipótesis por tanto plantea lo siguiente: El mercado eléctrico marginalista está desarrollado para ser funcional entre empresas que compiten por vender su energía en el mercado. Como las nuevas tecnologías serán más baratas que las antiguas, atraen inversores, expulsando así de manera natural a las tecnologías menos rentables en un ciclo de competencia idealmente bueno. Cuando analizamos a la generación hidráulica o nuclear notamos que su pertenencia al mercado eléctrico en competencia no tiene sentido, ya que los inversores no pueden invertir en estas tecnologías. Esto se debe tanto a la moratoria nuclear en el caso de la generación nuclear como a la existencia de zonas de aprovechamiento hidráulico limitados en el caso de la generación hidráulica. TIPO DE TECNOLOGÍA POTENCIA INSTALADA POR AÑO 2016 2018 2020 2022 Hidráulica 17.050 MW 17.064 MW 17.098 MW 17.094 MW Nuclear 7.573 MW 7.117 MW 7.117 MW 7.117 MW Carbón 10.030 MW 10.030 MW 5.733 MW 3.764 MW Ciclo Combinado 26.636 MW 26.250 MW 26.250 MW 26.250 MW Eólica 22.971 MW 23.429 MW 27.498 MW 29.477 MW Solar Fotovoltaica 4.686 MW 4.767 MW 11.682 MW 16.560 MW Cogeneración 6.021 MW 5.842 MW 5.703 MW 5.638 MW Total Instalado 104.546 MW 104.091 MW 110.814 MW 115.640 MW Tabla 3. – Potencia instalada por año de diversas tecnologías Como puede apreciarse en la tabla superior, según datos facilitados por REE en los últimos años se ha asistido a un incremento de la generación fotovoltaica y eólica (en seis años se ha cuadriplicado la fotovoltaica); sin embargo, la nuclear se mantiene constante, al igual que la hidráulica. El carbón se ve muy reducido por el cierre de las centrales térmicas convencionales, demostrando no solo que el modelo de mercado marginalista va eliminando las tecnologías más antiguas y caras dando paso a las nuevas y más rentables para el inversor, sino también que, como se ha planteado, la generación hidráulica no es objeto de inversión, y por tanto no tiene sentido que se encuentre dentro del mercado de competencia. Es cierto que podría seguirse la misma reflexión con respecto a las nucleares, pero como ha podido constatarse Análisis del mercado eléctrico gestionando los recursos hidráulicos de manera centralizada 34 34 en la Figura 19.- Curva de generación diaria por tecnologías, la generación nuclear es de base, por lo que ofertan a precios muy reducidos o nulos y entran siempre al mercado; con esto podemos concluir que no juega un papel primario en el cierre de mercado y no se especula con los precios de dicha tecnología. Por tanto, sería lógico plantear que la potencia generada en ambos casos, sea controlada de manera privada o pública, debiese venderse aparte del mercado marginalista, dejando a este solo para las energías que deben competir para cubrir una demanda menor a la real, pues hemos casado lo que generan hidráulica y nuclear antes de ir al mercado; sin embargo, en este trabajo no se incluirá a la generación nuclear en el algoritmo de optimización por dos motivos: - El funcionamiento del mercado no cambia con su presencia en la parte inferior del mismo. La casación se realizaría a precios muy superiores y menos energía (por quitar nuclear) y luego se descontaría parte de ese precio al venderse ellas aparte a coste prácticamente cero. - Como se verá en la parte 3 de este proyecto, la generación nuclear tiene los días contados. Su vida útil no supera el año 2040 desde su creación en ninguna de las centrales repartidas por el territorio nacional, y la legislación actual impide instalar nuevas centrales de generación nuclear. Ambos factores hacen concluir que la introducción de la generación nuclear en estos algoritmos de optimización no tendrá resultados notables y complicarán el mercado. Se plantea pues casar la energía hidráulica a parte del mercado marginalista, dejando este para las energías que van a competir. Como el mercado marginalista dicta que se pague a todos los vendedores el precio al que se ha vendido la última unidad de energía en el mercado, la idea es no permitir la entrada en el mercado de las unidades de generación hidráulica. Estas informarán de su potencia disponible por hora, que será automáticamente casada a un precio fijado, y se eliminará esa demanda del mercado. En este primer análisis haremos algo muy simple. La propuesta se basa en eliminar las ofertas de hidráulica de las ofertas de venta presentadas a OMIE en el mercado diario para cada hora y casarlas aparte. El precio al que ellos están ofertando su energía desaparecería del mercado de casación, y se verían forzados a vender la misma cantidad de energía que se ha casado para cada hora pero recibiendo como compensación un precio de venta inferior. Este precio sería calculado de la siguiente manera: Precio venta hidráulica = coste marginal de generación + beneficio a la hidráulica. Como resumen se eliminaría de cada franja horaria la venta de hidráulica, eliminando a su vez las compras de consumidores en el mercado por un valor igual a la energía hidráulica que se ha sacado del mercado. Esta hidráulica estaría vendiéndose a parte del mercado, teniéndose en cuenta su coste para el precio final de la energía. Esto podría abaratar el precio final a pagar por el consumidor de la siguiente manera: 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜𝑚𝑒𝑟𝑐𝑎𝑑𝑜 =150€./𝑀𝑊ℎ 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎𝑐𝑎𝑠𝑎𝑑𝑎 =40.000 𝑀𝑊ℎ 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑎 =65€./𝑀𝑊ℎ 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎ℎ𝑖𝑑𝑟á𝑢𝑙𝑖𝑐𝑎 = 6.000 𝑀𝑊ℎ 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 =150∗40.000+65∗6.000 40.000+6.000 € Anteriormente se estarían casando 46000 MWh a 150€ esa hora, ahora se casan en el mercado 40.000 a 150, fuera del mismo 6.000 a 65 y el precio final de venta de energía será inferior. El principal inconveniente de este método, más simple que el próximo que va a presentarse, es que se está 35 35 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear suponiendo que las hidráulicas seguirán ofertando la misma cantidad en los mismos intervalos horarios después del recorte en sus beneficios, y esto no tendría por qué pasar. Podrían suceder muchos escenarios, desde la parada de la generación en forma de huelga hasta la venta en el mercado en otras franjas horarias. Por tanto, supondría un control total por parte de un organismo regulatorio de las centrales de generación hidráulica. 2.3.1 Comparativa horaria adoptando el modelo Para probar el funcionamiento de este modelo se utilizarán los datos horarios facilitados por OMIE para los días 01/03/2022 y 06/01/2021 respectivamente como ejemplo. Recordemos que lo que se busca demostrar es que eliminando la oferta hidráulica en cada hora y casándola fuera del mercado el precio que el cliente final paga va a reducirse. Se demostrará que esto es cierto cuando: - Se eliminen las ofertas hidráulicas del mercado cada hora, con precios elevados - Se elimine la demanda equivalente a esta cantidad, que se casará fuera de mercado a un precio topado Y el precio de cierre de mercado quede inferior al actual. Para ello se introducirán ejemplos gráficos de varias horas, además de una tabla resumen de todas las horas para este día de ejemplo. El último aspecto digno de mención es la fecha escogida para realizar este análisis. El estudio realizará los mismos cálculos para las 24 horas del día 1 de Marzo de 2022, año con los precios de la energía muy superiores a su predecesor, y por otro lado el día 6 de Enero de 2021. Esto se hará así debido a la penetración de hidráulica en el sistema en cada uno de esos días. Este año ha sido seco, por lo que aun obteniendo resultados competentes la comparativa es más clara si usamos un día con uso de hidráulica muy alto. Análisis del mercado eléctrico gestionando los recursos hidráulicos de manera centralizada 42 42 Tabla 5. – Diferencia entre mercado antiguo y modificado com el método para las 24 horas de un día con poco recurso hídrico De una manera gráfica podemos observar la validez del método, tan simple como limitar el precio de la hidráulica a 65 € y casarla de manera paralela al mercado, manteniendo la cantidad de energía proveniente del agua casada cada hora y haciendo una media de precios. Es curioso constatar que se requiere de una cantidad mínima considerable de recurso hídrico para que este reajuste del mercado resulte exitoso. En el ejemplo que se analizará a continuación, en un día con una presencia de generación hidráulica mucho mayor, el éxito es notablemente superior. En este caso podemos llegar a comprobar que hay horas en las que el precio de la electricidad se encarece, ya que al eliminar la hidráulica del mercado entran a participar otras tecnologías de mayor precio, cerrando el mercado a un precio superior. Este precio superior no puede ser contrarrestado por la venta paralela de hidráulica debido a su despreciable valor en las horas medias del día. El método por tanto no es fructífero en horas del día con poco uso hidráulico y mucha penetración renovable en este caso, pero en líneas generales mejora el precio medio. - Precio medio a día 1 de marzo antes del control hidráulico: 209.9 € - Precio medio a día 1 de marzo tras aplicar el control: 205.93 € Este método sería fiel al uso actual de la energía hidráulica, pues permitiría mantener la finalidad del recurso hidráulico actual : suavizar la denominada curva de pato de la tecnología fotovoltaica como se ha planteado en el punto Figura 28. – Comparativa de precio por hora en un día con poca disponibilidad hídrica Se observa por tanto una reducción general del precio que es claramente dependiente de la cantidad de energía hidráulica disponible para eliminar del mercado y ser tratada de esta manera y del precio al que se venda dicha energía. Reduciendo de 65€/MWh a un valor inferior la disminución será mayor. 43 43 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear 2.3.1.2 Casación de mercado día 6 de Enero de 2021 Figura 29. – Casación de mercado actual OMIE a día 06/01/2021 Una vez más el modelo funciona como se ha comentado. Haciendo uso de Python se calculan las curvas agregadas de oferta y demanda, y cotejando los datos reales de OMIE se confirma que el precio de corte es el correcto, y por tanto el sistema programado se adapta a la realidad de una manera fiel. En este caso observamos el corte de la hora 1 del día 6 de Enero, es decir las 12 de la noche de ese día. Si analizamos con más detalle podemos comprobar que el corte se realiza de la siguiente manera: Análisis del mercado eléctrico gestionando los recursos hidráulicos de manera centralizada 44 44 Figura 30. – Detalle de casación día 06/01/2021 Es decir, a falta de regulaciones finales en el mercado se fija la transacción de 50445 MW a un precio de 71.5 € en esa primera hora del día. Se ha elegido este día porque comparativamente el uso de hidráulica es muy superior al del día 1 de Marzo desarrollado en el punto anterior. Esto hace que los resultados puedan ser más evidentes de comentar que en dicho día, ya que contar con más recurso hidráulico reducirá el precio aún más. Siguiendo la misma metodología explicada, el mercado cerraría de la siguiente manera al casar la hidráulica a un precio reducido fuera del mercado. Es importante recalcar que en este caso el precio de la generación hidráulica se está fijando en 25€/MWh. Esta cifra puede ser objeto de contradicción, pues se está reduciendo su valor de 65€/MWh a 25€/MWh de un ejemplo a otro. Esta disminución es debida a dos factores fundamentales: - En primer lugar, se busca demostrar la eficiencia del método. En un mercado con cierres de precio de 60/70 €/MWh de media, poner el precio a 65 €/MWh es caro y poco útil. - Por otro lado, la generación hidráulica se nutre de un bien de uso público, por lo que podría llegar a discutirse si no debería ofertar a coste cero. Se considera que con las condiciones de mercado del año 2021 remunerar con 25€/MWh a las empresas generadores de potencia hidráulica es correcto y suficiente. Para la misma hora ahora el cierre quedaría de la siguiente manera: 45 45 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear Figura 31. – Comparativa entre mercado actual y modificado día 06/01/2021 Se aprecia por tanto un corte a una menor cantidad de energía dentro del mercado (recordemos que casamos fuera la generación hidráulica) y un precio similar. Precio similar sin añadirle el descuento hidráulico, que es paralelo al mercado. Análisis del mercado eléctrico gestionando los recursos hidráulicos de manera centralizada 46 46 Figura 32. – Detalle de casación de mercado real y modificado Se casan fuera de mercado 17537 MWh de potencia hidráulica, quedando el conteo total de precio de la siguiente manera para esta primera hora: OMIE ACTUAL CONTROL HORARIO CENTRALIZADO COMPARATIVA Energía casada mercado Precio cierre mercado Energía casada mercado Precio cierre mercado Hidráulica fuera mercado Precio topado hidraulica Precio actual Precio método propuesto 50.445 MW 71.5 € 33.920 MW 73.7 € 17.537 MW 25 € 71.5 € 57.1 € Tabla 6. – Comparativa entre el mercado actual y modificado en la hora 1 06/01/2021 Habiéndose calculado el precio final del método propuesto siguiendo el cálculo introducido en el apartado anterior: 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜𝑚é𝑡𝑜𝑑𝑜 =33920 ∗73,7 + 17537 ∗25 51457 =𝟓𝟕. 𝟏 €/𝑴𝑾𝒉 Observándose una nada desdeñable bajada de precio al utilizar el método y casar la hidráulica fuera del mercado. Al igual que sucedía en el apartado anterior, la reducción de precios se traduce en un aumento de la demanda por parte del cliente: 47 47 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎𝑐𝑎𝑠𝑎𝑑𝑎 =33.920 + 17.537 =51.457 𝑀𝑊 𝜟𝑬𝒄𝒂𝒔𝒂𝒅𝒂 =𝟓𝟏.𝟒𝟓𝟕 𝑴𝑾 −𝟓𝟎.𝟒𝟒𝟓 𝑴𝑾 = 𝟏. 𝟎𝟏𝟐 𝑴𝑾 A lo largo de todas las horas el precio variará de la siguiente manera: HORA OMIE ACTUAL CONTROL HORARIO CENTRALIZADO COMPARATIVA Energía casada mercado Precio cierre mercado Energía casada mercado Precio cierre mercado Hidráulica fuera mercado Precio topado hidráulica Precio actual Precio método propuesto Δ Energía 1 50445 71.5 € 33920 73.7 € 17537 25 € 71.5 € 57.1 € 1012 MW 2 45637 67.95 € 30245 68.3 € 15616.5 25 € 67.95 € 53.55 € 224.5 MW 3 39359 63.7 € 30130 64.5 € 12257.6 25 € 63.7 € 53.07 € 3028 MW 4 42040 57.45 € 32255 60.9 € 10395.9 25 € 57.45 € 52.14 € 611 MW 5 38190 55.4 € 29960 57.65 € 9487.5 25 € 55.4 € 49.8 € 1257 MW 6 38175 53 € 29780 55.2 € 8907.6 25 € 53 € 48.24 € 512.6 MW 7 39340 51.6 € 32160 54 € 7949.0 25 € 51.6 € 48.25 € 760 MW 8 41334 53.8 € 32800 54.1 € 8610.6 25 € 53.8 € 48 € 76.6 MW 9 43860 52 € 36355 55.1 € 8567.6 25 € 52 € 49.3 € 1062.6MW 10 48500 55.5 € 39360 55.9 € 9169.6 25 € 55.5 € 50.06 € 29.6 MW 11 53890 57.45 € 44315 57.65 € 10002.4 25 € 57.45 € 51.63 € 427.4 MW 12 47555 57.51 € 38929 59.31 € 10453.8 25 € 57.51 € 52.04 € 1827.8MW 13 58080 57.7 € 48100 58.57 € 10232.6 25 € 57.7 € 52.68 € 252.6 MW 14 61028 57.5 € 53570 59.55 € 8227.8 25 € 57.5 € 54.95 € 769,8 MW 15 56760 57.36 € 47955 57.65 € 9638 25 € 57.36 € 52.18€ 833 MW 16 53908 55.36 € 46680 56.42 € 8524 25 € 55.36 € 51.56 € 1296 MW 17 51915 55.7 € 44268 57.3 € 8823 25 € 55.7 € 51.93 € 1176 MW 18 52860 57.6 € 42828 57.7 € 10198 25 € 57.6 € 51.41 € 166 MW 19 56930 64.5 € 44340 64.68 € 12908 25 € 64.5 € 55.73 € 318 MW 20 59450 65 € 47000 67.1 € 13469 25 € 65 € 57.72 € 1019 MW 21 60345 64.5 € 49840 67.5 € 13487 25 € 64.5 € 58.45 € 2982 MW 22 62430 50.3 € 50430 52.4 € 13100 25 € 50.3 € 46.75 € 1100 MW 23 56430 59.6 € 41320 62.3 15870 25 € 59.6 € 51.95 € 760 MW 24 59450 64.6 € 47340 66.7 13270 25 € 64.6 € 57.57 € 1160 MW Tabla 7. – Comparativa mercado actual y modificado para las 24 horas del día 06/01/21 Una vez más los precios se han reducido horariamente manteniendo la filosofía de uso de hidráulica del mercado español actual. Análisis del mercado eléctrico gestionando los recursos hidráulicos de manera centralizada 48 48 Figura 33. – Variación de precios por hora Quedando además la media horaria reducida de la siguiente forma: - Precio medio a día 6 de enero 2021 antes del control hidráulico: 58.6 € - Precio medio a día 6 de enero 2021 tras aplicar el control: 52.33 € Siendo por tanto la reducción porcentual de un 10.7% de media diario Además, puede apreciarse que una reducción del coste de un bien implica el aumento de la compra del mismo; esto se ve reflejado también en el mercado eléctrico, al ser ahora mayor la energía casada por haber disminuido el precio del bien: Figura 34. – Aumento de energia casada al modificar el mercado €0,00 €10,00 €20,00 €30,00 €40,00 €50,00 €60,00 €70,00 €80,00 12345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Comparativa de precios por hora Precios actuales Precios utilizando el modelo 49 49 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear 2.3.2 Comparativa entre ambos mercados y conclusiones del modelo Tras analizar el método en dos días diferentes se puede comparar el ahorro medio diario, teniendo en cuenta que hablamos de dos días diferentes, en épocas diferentes y con precios diferentes 06/01/2021 HIDRÁULICA 25€ 01/03/2022 HIDRÁULICA 65€ Precio OMIE Precio modificado % Reducido Precio OMIE Precio modificado % Reducido 71,50 € 57,10 € 20,14 270,90 € 247,18 € 8,76 67,95 € 53,55 € 21,19 260,20 € 250,68 € 3,66 63,70 € 53,07 € 16,69 235,10 € 232,56 € 1,08 57,45 € 52,14 € 9,24 221,50 € 216,14 € 2,42 55,40 € 49,80 € 10,11 219 € 214 € 2,28 53 € 48,24 € 8,98 221 € 214,50 € 2,94 51,60 € 48,25 € 6,49 240 € 234,93 € 2,11 53,80 € 48 € 10,78 261,60 € 246,84 € 5,64 52 € 49,30 € 5,19 259,80 € 246,53 € 5,11 55,50 € 50,06 € 9,80 229 € 232,85 € -1,68 57,45 € 51,63 € 10,13 203 € 199,34 € 1,80 57,51 € 52,04 € 9,51 158,20 € 177,84 € -12,41 57,70 € 52,68 € 8,70 147,80 € 149,74 € -1,31 57,50 € 54,95 € 4,43 145 € 146,26 € -0,87 57,36 € 52,18 € 9,03 141 € 147,09 € -4,32 55,36 € 51,56 € 6,86 137,50 € 143,23 € -4,17 55,70 € 51,93 € 6,77 139,30 € 145 € -4,22 57,60 € 51,41 € 10,75 162,50 € 177,19 € -9,04 64,50 € 55,73 € 13,60 207 € 200,76 € 3,01 65 € 57,72 € 11,20 257,50 € 241,60 € 6,17 64,50 € 58,45 € 9,38 264 € 242,84 € 8,02 50,30 € 46,75 € 7,06 250 € 236,50 € 5,40 59,60 € 51,95 € 12,84 207,90 € 202,10 € 2,79 64,60 € 57,57 € 10,88 199 € 196,69 € 1,16 Tabla 8. – Comparativa entre benefícios percentuales en el precio al modificar el modelo Que puede resumirse de la siguiente manera: Análisis del mercado eléctrico gestionando los recursos hidráulicos de manera centralizada 50 50 Figura 35. – Beneficio percentual al utilizar el método propuesto en ambos días Es decir, la media horaria es de reducción, pero curiosamente en el año 2022, con poco uso de hidráulica nos encontramos con varias horas donde los precios se encarecen utilizando el método. ¿Por qué sucede esto? Al eliminar la poca generación hidráulica que hay y producirse cambios en el mercado la existencia de ciclos combinados con precios tan descontrolados hacen que la mera entrada de un nuevo generador que anteriormente no existía suba el precio de cierre por ejemplo en 20€. Esto unido a la poca cantidad de generación hidráulica (por sequía) especialmente en las horas medias del día, para las cuales se prioriza la fotovoltaica, hacen que la reducción de precios de la misma al margen del mercado no sea suficiente para reducir el pico de precio que ha causado el ciclo combinado que ha entrado. Por tanto, puede concluirse que efectivamente la reducción del precio final a percibir por los consumidores está marcada por dos componentes fundamentales: - La disponibilidad del recurso hidráulico, ya que al eliminar generación del mercado el comportamiento del mismo es impredecible; hay horas en las que el precio puede bajar, otras subir. Lo que hace “infalible” al modelo es la reducción de precios causada por la disminución del precio de pago por la hidráulica. En horas con poca o nula hidráulica este sistema funciona perceptiblemente peor. - El precio al que se decida vender la generación hidráulica también tiene un impacto significativo en el precio final a percibir por el consumidor. Queda concluido que podría mantenerse la forma de operar de la generación hidráulica, siendo obligada simplemente a tener un límite en los beneficios recibidos por la energía generada. Es exactamente lo mismo eliminar la oferta del mercado y “casarla fuera del mismo”, como se está proponiendo para analizarlo de una manera visual que mantenerla dentro, operando a los mismos precios (el cierre de mercado será igual) y retribuir sus beneficios extra al cliente final. Ejemplo de la alternativa propuesta: Mercado cierra a 270.9 €/MWh.en la hora 1; En el han entrado 12.000 MWh de generación hidráulica en la hora 1. 270.9 ∗ 12000 −65 ∗12000 => (𝑷𝒊𝒏𝒊𝒄 − 𝑷𝒕𝒐𝒑)∗ 𝑯𝒊𝒅𝒓𝒂𝒖𝒍𝒊𝒄𝒂 = € 𝑎 𝑑𝑒𝑣𝑜𝑙𝑣𝑒𝑟 = 2.470.800 € 51 51 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear En la hora 1 la hidráulica deberá devolver 2470800 a devolver a los clientes finales según la potencia consumida; Esto es exactamente igual que el método propuesto, en el que se le elimina del mercado y se reduce el precio de venta de la energía al ser casado fuera. 2.3.2.1 ¿Qué sucedería si solo se modifica el precio de la generación hidráulica dentro del mercado? Este subapartado busca demostrar que, efectivamente, las centrales de generación hidráulica no engañan al decir que aunque varíen su precio de venta de potencia el mercado no variará: En el caso que puede observarse a continuación se ha eliminado toda la capacidad hidráulica disponible del mercado y se ha reacondicionado a un precio de 25€/MWh. La realidad es que la curva que antes era más suave por la aparición de la generación hidráulica ahora tendría una pendiente mayor, formada por ciclos combinados, y el precio acabaría siendo el mismo. Esto da fuerza a la teoría de que el único método factible, al no marcar la generación hidráulica el precio sino acompañar los precios del ciclo combinado, es sacarlas del mercado y casarlas de manera paralela, abaratando el coste global de pago del cliente final. Figura 36. – Comparación de mercados al mantener la hidráulica dentro variando el precio Análisis del mercado eléctrico gestionando los recursos hidráulicos de manera centralizada 58 58 Figura 42. – Detalle de corte de mercado nuevo tras aplicar el método 2 en la hora 19 Parece que si, pues en este caso el precio del mercado se está reduciendo a 51.3 € desde los 52 € en los que cerraba con anterioridad. Si además incorporamos la generación hidráulica casada fuera del mercado nos encontraremos con una situación muy favorable: OMIE ACTUAL CONTROL DIARIO CENTRALIZADO Energía casada mercado Hidráulica mercado actual Precio cierre mercado Energía casada mercado Precio cierre mercado Hidráulica redistribuida fuera de mercado Precio hidráulica redistribuida Precio final método 43860 8567.6 52 € 35186 51.3 € 9861.2 25 € 46 € Tabla 11. – Comparativa entre horas al aplicar el método 2 en la hora 19 Que reduce el precio en un porcentaje de: %𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑜 =100 −46 ∗100 52 =𝟏𝟏.𝟓𝟑% 59 59 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear 2.4.2.3 Desglose por horas y comparativa con el mercado actual OMIE Para tener una visión global, se agrega una tabla análisis de los cierres en cada hora del día utilizando este método: HORAS OMIE ACTUAL CONTROL DIARIO CENTRALIZADO Energía casada mercado Hidráulica mercado actual Precio cierre mercado Energía casada mercado Precio cierre mercado Hidráulica redistribuida fuera de mercado Precio hidráulica redistribuida Precio final método 1 50445 17537.2 71.5 € 35575 79 € 13585.27 25 € 64 € 2 45637 15616.5 67.95 € 32290 74 € 12920.26 25 € 60 € 3 39359 12407.6 63.7 € 30130 64.5 € 12103.25 25 € 53 € 4 42040 10545.9 57.45 € 30255 60.8 € 10906.22 25 € 51 € 5 38190 9487.5 55.4 € 28450 51.27 € 10526.21 25 € 44 € 6 38175 8907.6 53 € 20202 51.8 € 10070.20 25 € 43 € 7 39340 7949 51.6 € 30986 50 € 9804.2 25 € 44 € 8 41334 8610.6 53.8 € 32070 51.25 € 10222.2 25 € 45 € 9 43860 8567.6 52 € 35186 51.3 € 9861.2 25 € 46 € 10 48500 9169.6 55.5 € 39375 55.1 € 10545.21 25 € 49 € 11 53890 10302.4 57.45 € 43620 56.2 € 10906.22 25 € 50 € 12 47555 10453.8 57.51 € 46020 57.65 € 11020.22 25 € 51 € 13 58080 10232.6 57.7 € 47685 57.65 € 10963.22 25 € 52 € 14 61028 10227.8 57.5 € 49577 59.5 € 10925.22 25 € 53 € 15 56760 9638 57.36 € 46500 53.2 € 10906.22 25 € 48 € 16 53908 8524.2 55.36 € 44536 51.5 € 10526.22 25 € 46 € 17 51915 8823.2 55.7 € 42330 52.5 € 10583.21 25 € 47 € 18 52860 10198 57.6 € 42840 57.7 € 10944.3 25 € 51 € 19 56930 12908 64.5 € 44700 65 € 12255.25 25 € 56 € 20 59450 13469 65 € 41147 67.15 € 12350.25 25 € 57 € 21 60345 12967.6 64.5 € 49840 67.5 € 12350.25 25 € 59 € 22 62430 7068.3 50.3 € 55065 49.3 € 9557.19 25 € 46 € 23 56430 12595 59.6 € 44300 57 € 15200.31 25 € 49 € 24 59450 13888.4 64.6 € 48130 64.5 € 13870.28 25 € 56 € Tabla 12. – Precio de las 24 horas aplicando el método 2 comparado con el precio actual Observando como las horas siguen la tendencia de reducción de precios analizada anteriormente, podemos confirmar que el método funciona de una manera satisfactoria, logrando reducir el precio todas las horas, al unir la distribución óptima del recurso hidráulico y la disminución de precios de este. En este gráfico se puede comprobar cómo se reduce el precio hora tras hora: Análisis del mercado eléctrico gestionando los recursos hidráulicos de manera centralizada 60 60 Figura 43. – Gráfica comparativa de precios durante las 24 horas tras aplicar el método Habiéndose redistribuido la energía de la siguiente manera: Figura 44. – Gráfica comparativa de energia hidráulica durante las 24 horas tras ser redistribuidas Que como puede observarse es un reparto más equitativo debido a la igualdad de precios entre horas. Si una hora estuviese muy descompensada, con precios muy elevados, la generación hidráulica se volcaría en esa hora. €0 €10 €20 €30 €40 €50 €60 €70 €80 12345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Comparativa de precios Precios método aplicado Precios Mercado OMIE 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Distribución energía hidráulica Distribución Hidráulica OMIE Distribución Hidráulica modificada 61 61 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear 2.5 Observaciones y conclusiones finales sobre los modelos analizados Se analizará en primer lugar que método dio mejores resultados. Para ello, como en ambos se ha analizado el día con más uso hidráulico (01/06/2021) con la misma modificación en el precio de venta de la generación hidráulica, serán estos resultados los que utilizaremos para el análisis. En primer lugar calculemos la variación media de precio en las 24 horas: Tabla 13. – Media de precios de las 24 horas del día aplicando ambos métodos Y puede observarse que el método 2 da unos resultados mínimamente mejores. Horariamente podremos observar lo siguiente: MÉTODO 1 MÉTODO 2 Precio OMIE Precio modificado 1 % Reducido Precio modificado 2 % Reducido 71,50 € 57,10 € 20,14 64 € 10,49 67,95 € 53,55 € 21,19 60 € 11,70 63,70 € 53,07 € 16,69 53 € 16,80 57,45 € 52,14 € 9,24 51 € 11,23 55,40 € 49,80 € 10,11 44 € 20,58 53 € 48,24 € 8,98 43 € 18,87 51,60 € 48,25 € 6,49 44 € 14,73 53,80 € 48 € 10,78 45 € 16,36 52 € 49,30 € 5,19 46 € 11,54 55,50 € 50,06 € 9,80 49 € 11,71 57,45 € 51,63 € 10,13 50 € 12,97 57,51 € 52,04 € 9,51 51 € 11,32 57,70 € 52,68 € 8,70 52 € 9,88 57,50 € 54,95 € 4,43 53 € 7,83 57,36 € 52,18 € 9,03 48 € 16,32 55,36 € 51,56 € 6,86 46 € 16,91 55,70 € 51,93 € 6,77 47 € 15,62 57,60 € 51,41 € 10,75 51 € 11,46 64,50 € 55,73 € 13,60 56 € 13,18 65 € 57,72 € 11,20 57 € 12,31 64,50 € 58,45 € 9,38 59 € 8,53 50,30 € 46,75 € 7,06 46 € 8,55 59,60 € 51,95 € 12,84 49 € 17,79 64,60 € 57,57 € 10,88 56 € 13,31 Análisis del mercado eléctrico gestionando los recursos hidráulicos de manera centralizada 62 62 Tabla 14. – Comparativa de resultados de ambos métodos por hora Figura 45. – Reducción porcentual de precios por método en 24 horas Es decir, horariamente puede apreciarse que el método 2 tiene una reducción más pronunciada que el método 1. - Hacer uso de la hidráulica de manera redistribuida según precios es una solución aceptable - No puede extrapolarse el correcto funcionamiento para todas las horas en todas las situaciones, pues en días con poco recurso hídrico y precios del ciclo combinado más elevados podemos encontrarnos con resultados peores utilizando el método 2. - Hacer uso del método 2 resultaría en un obligado cambio en la legislación actual, que como se ha comentado anteriormente plantea la utilización de la generación hidráulica regulable para suplir las curvas de pato. - Podrían aparecer situaciones en los que el recurso se ha utilizado por motivos económicos en las horas más costosas del día, pero esto condujese a la creación de nuevas horas más costosas por el forzoso arranque de ciclos combinados para suplir la demanda ante la desaparición repentina de la generación fotovoltaica. En resumen, ambos métodos parecen ser válidos y abaratar el coste de la energía en España, sin embargo deben ser somentidos a un control más exhaustivo con diversos escenarios de generación para comprobar cual de ellos (o un mix entre ambos) llevará el sistema hasta su punto óptimo. Puede concluirse que la forma de explotación de la generación hidráulica no es óptima en la situación actual (tanto energética como de desarrollo) del mercado eléctrico. 63 63 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear 3 ESCENARIOS ENERGÉTICOS ANTE LA DESAPARICIÓN NUCLEAR a tecnología nuclear ha sido históricamente objeto de mucha controversia. La peligrosidad de sus residuos, unido a los desastres naturales provocados por la negligencia humana en el uso de esta poderosa tecnología y determinados grupos de presión antinuclear han causado un miedo a la misma especialmente acentuado en España. En este apartado se busca analizar desde un punto de vista objetivo el escenario energético futuro ante la inminente desaparición de la tecnología nuclear, debido a la nula inversión en las mismas y el fin de la vida útil de los reactores en funcionamiento. Para ello se pondrá el foco en escenarios futuros planteados por ENTSO-E, la red de operadores de redes eléctricas europeas, y se buscará plantear el mercado eléctrico bajo esos supuestos. 3.1 Generación nuclear en España Para centrar el foco en la generación nuclear se tratará su capacidad de generación en España, sus posibilidades de desarrollo y vida útil, así como su papel en el mercado energético actual. 3.1.1 Capacidad de generación nuclear En España se encuentra en funcionamiento 5 centrales nucleares, situadas en 5 emplazamientos diferentes. Dos de estas centrales cuentan con dos reactores, sumando un total de 7 reactores nucleares en el territorio español. Estas centrales suman una potencia instalada de 7398,77 MW [12]: L Hay una fuerza motriz más poderosa que el vapor, la electricidad y la energía atómica. La voluntad. - Albert Einstein - Escenarios energéticos ante la desaparición nuclear 64 64 Tabla 15. – Centrales nucleares instaladas en territorio nacional Como además las centrales de generación nuclear tienen un rendimiento anual de aproximadamente el 96%, puede concluirse que son centrales de base que estarán funcionando, y por tanto entrando, siempre en el mix energético. En otras palabras exceptuando paradas de mantenimiento y recarga de combustible, poco frecuentes, contaremos siempre con 7398 MW de potencia cada hora en el mix. Si esta potencia desapareciese debería ser cubierta por otras tecnologías indudablemente más costosas. ¿Por qué no se instala más generación nuclear en territorio español, como pasa en otros países como Francia? Esto es debido a la llamada moratoria nuclear 3.1.2 Moratoria nuclear En España a partir de 1950 se desarrolla un gran interés por la energía nuclear. A raíz de eso en 1960 empiezan a aparecer las primeras centrales (Zorita, Garoña, Vandellós, Ascó…) Tras determinados accidentes nucleares en países como Estados Unidos y la presión de determinados sectores científicos y ecologistas en 1982 se suspenden los programas de energía nuclear. En 1994 se consolida con la Ley de Ordenación del Sistema Eléctrico (Ley 40/1994 del 30 de Diciembre) la llamada moratoria nuclear, con la que se paralizan y posteriormente se suspenden las obras de 7 centrales nucleares proyectadas. Las perdidas económicas en inversiones fueron pagadas por los ciudadanos en forma de cobros de pequeños porcentajes por parte de las compañías eléctricas. Al no ser objeto de este trabajo analizar detalladamente las causas y el contexto político de la moratoria, solo se deja constancia de los hechos para analizar el escenario energético actual, fuertemente marcado por las decisiones que se toman años atrás. (La instalación de centrales de generación no es un proceso rápido, y se necesitan años para ello). A partir de este momento y como es lógico la creación de nuevas centrales de generación nuclear en España está paralizada, por lo que no se creará nueva potencia con este tipo de tecnología. Este debate vuelve a abrirse en un momento en el que las centrales llegan a su fin de vida útil, y la potencia que aportan al mercado eléctrico de una manera fiable y precios bajos se ve amenazada por el inminente cierre de las mismas. ¿Cómo se aportará esta energía? ¿Se plantea suplir con gas, estando su abastecimiento condicionado por factores externos y políticas internacionales? REACTOR EMPLAZAMIENTO POTENCIA (MW) TIPO AÑO EXPLOTACIÓN Almaraz 1 Cáceres 1049.40 PWR 1983 Almaraz 2 Cáceres 1044.50 PWR 1984 Ascó 1 Tarragona 1032.50 PWR 1984 Ascó 2 Tarragona 1027.21 PWR 1986 Cofrentes Valencia 1092.02 BWR 1985 Vandellós Tarragona 1087.14 PWR 1988 Trillo Guadalajara 1066.00 PWR 1988 65 65 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear 3.1.3 Desmantelamiento nuclear La vida útil de las centrales nucleares es de aproximadamente 40 años. Al ver los años de puesta en marcha de las mismas se puede deducir que entre 2027 y 2035 deben ser cerradas, y así es. El gobierno pactó con las grandes eléctricas un calendario para el cierre progresivo de las centrales entre estos años, que conducirá al apagón nuclear en el país. El plan pasa por cerrar las centrales siguiendo el siguiente orden: REACTOR POTENCIA (MW) AÑO EXPLOTACIÓN AÑO CIERRE Almaraz 1 1049.40 1983 2027 Almaraz 2 1044.50 1984 2028 Ascó 1 1032.50 1984 2030 Ascó 2 1027.21 1986 2032 Cofrentes 1092.02 1985 2030 Vandellós 1087.14 1988 2035 Trillo 1066.00 1988 2035 Tabla 16. – Fechas de desmantelamiento de las centrales nucleares españolas Empezando los trabajos previos de clausura entre 3 y 5 años antes del cese de la actividad de cada central, e iniciando el desmantelamiento 3 años después del cierre de las mismas. La estimación económica en el cierre de estas centrales y la posterior gestión de los residuos nucleares de una manera óptima es de 24.435 millones de euros si se construye un solo cementerio central y 26.560 millones de euros si se opta por siete almacenes repartidos por España. Puede concluirse por tanto que en una aproximación del escenario energético en el año 2030 la generación nuclear será muy inferior a la actual. [13] 3.2 Modelo de mix energético sin generación nuclear El futuro es sin duda incierto, máxime teniendo en cuenta la situación de crisis e incertidumbre energética que se está viviendo con respecto a la cantidad de gas disponible debido al conflicto vivido en Ucrania. Huelga comentar que los expertos manejan distintos escenarios que dependen de diversos factores, fundamentalmente de la capacidad económica y las prioridades del sistema financiero internacional. En épocas de crisis no se destina tanto dinero a políticas de desarrollo energético sostenible, sino que se priman otros factores más urgentes para el bienestar social. Por ello ENTSO-E (La red de operadores eléctricos europeos, donde participa Red Eléctrica) ha elaborado distintos escenarios de desarrollo para el año 2030. [14] Se ha elegido el análisis del horizonte 2030 en este trabajo debido a dos motivos - En primer lugar la incertidumbre aumenta conforme aumenta el horizonte de análisis. - En segundo lugar permite analizar la reducción de generación nuclear, ya que como se ha comentado en 2030 cuatro de las siete centrales activas en España deben cerrar. Escenarios energéticos ante la desaparición nuclear 66 66 En la tabla que se agrega a continuación se comparan tres escenarios: - En primer lugar el mix actual, - en segundo el mix en 2030 suponiendo Acción Climática Global (CGA); este es el escenario más positivo, que podría darse en una época de bonanza. Descarbonización a gran velocidad, mucha instalación de renovables, almacenamiento. - En tercer lugar suponiendo Transición Sostenible (ST) se plantean unos objetivos más realistas. Un crecimiento constante de renovables, crecimiento económico moderado. Este escenario sigue en línea con los objetivos de la UE para 2030, pero algo por detrás de los objetivos para 2050. Los distintos mixes quedarían de la siguiente manera: TIPO DE TECNOLOGÍA ESCENARIO ENERGÉTICO ACTUAL GCA 2030 ST 2030 Biofuels 400 MW 2 GW - Gas 26,2 GW 27,9 GW 24,5 GW Carbón 3,46 GW 3,9 GW 4,6 GW Hidro 20,1 GW 31 GW 31 GW Nuclear 7,1 GW 3,1 GW 3,1 GW Termosolar 2,3 GW 6,1 GW 2,3 GW Fotovoltaica 17 GW 40 GW 25,8 GW Eolica onshore 29,5 GW 34,5 GW 31 GW Eolica offshore - 62 MW - Total Instalado 115 GW 148,5 GW 123 GW Tabla 17. – Potencias instaladas en el caso actual frente a los dos escenarios de ENTSOE Se puede observar que la tendencia de cara al futuro sea cual sea el perfil de desarrollo elegido es de desarrollo de tecnologías renovables y reducción nuclear. Se aprecia un mantenimiento de la potencia instalada en ciclos combinados; esto significa que no van a realizarse nuevas inversiones en este tipo de tecnologías, pero tampoco se pretende cerrar a corto plazo las que existen. Esto se debe a que estas centrales dan una respuesta rápida ante cambios en la demanda, por lo que son usadas en regulación y para puntas de demanda. Con el mix energético actual se hace difícil cubrir el rol del ciclo combinado si no se sobredimensiona el parque de generación mucho; haría falta tener instalado al menos 3 veces la potencia instalada actual en renovables, de manera que con el recurso solar/eólico disponible cubran toda la demanda con sus variaciones sin problema. Esto incurriría en un desperdicio de energía muy elevado en días con condiciones favorables. Además, sería necesario contar con sistemas de almacenamiento a gran escala como reserva rodante. Cada uno de los tres escenarios quedará de la siguiente manera: 67 67 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear Figura 46. – Potencia instalada actualmente en España En el modelo energético actual el 54% de la potencia instalada es generación renovable. La producción de energía renovable está compuesta principalmente por la hidráulica, solar y eólica. El resto de potencia se encuentra gobernada principalmente por el ciclo combinado, nucleares y en menor medida carbón. Cabe destacar que potencia instalada y potencia generada son términos muy distintos que hay que aclarar: - Potencia instalada: En una situación óptima y funcionando al 100%, es la potencia en MW que pueden dar las instalaciones de generación en el territorio analizado. Como es lógico cuando se habla de renovables la situación climática nunca permitirá obtener toda la potencia instalada en el territorio; Además existen limitaciones por las líneas de transporte, que tienen una potencia característica y no pueden superarla. - Potencia generada: En un instante determinado depende de los recursos de generación disponibles, la situación climática y la adaptación de la red de transporte y distribución. Es la potencia que puede negociarse en el mercado eléctrico de energía. Como es lógico para alimentar con recursos renovables al consumo de la Península habría que sobredimensionar mucho el sistema; esto es: suponiendo que nunca se funcionará al 100%, hace falta tener mucha más potencia instalada, para que aún funcionando al 40% puedan suplir de energía al sistema. Como se ha comentado, actualmente la potencia instalada renovable es un 55% aproximadamente de todo el mix; sin embargo, si analizamos un día con buena situación climática, como el 24/08/2022, encontraremos lo siguiente: Escenarios energéticos ante la desaparición nuclear 74 74 Comprobemos que el mercado ajustado a la situación de una hora media del día para la situación en 2030 sigue los mismos parámetros: Figura 53. – Comparativa entre cierre de mercado actual y supuesto en 2030 diurno Y si apreciamos con más detalle podemos encontrarnos el siguiente corte: 75 75 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear Figura 54. – Detalle de cierre de mercado actual y supuesto en 2030 diurno Es decir, pasamos de un mercado que ya tenía precios inferiores a horas precedentes debido al buen rendimiento de la generación fotovoltaica a uno mucho más favorable, en el que la renovable está prácticamente cerrando el mercado diario de la emergía. El precio exacto de corte quedaría de la siguiente manera: Situación Energía Casada Precio Actual 60060 MWh 141 € TS 2030 64430 MWh 40 € Tabla 19. – Precio de casación mercado OMIE con situaciones favorables año 2030 diurno Efectivamente, la construcción de más potencia instalada renovable causará que en situaciones climáticas beneficiosas el sistema quede cubierto de una manera correcta y más barata. Sin embargo, es obvio que no es esta la situación que se vivirá siempre en terreno Español. Escenarios energéticos ante la desaparición nuclear 76 76 3.3.1.3 Mercado diario 2030 nocturno en ausencia de viento La eliminación del 50% de la potencia nuclear instalada para el año 2030 puede parecer un asunto de poca importancia. ¿Cuál será la importancia de 3 GW de potencia en un parque de generación de más de 100 GW? No debería afectar a la factura en el mercado, sobre todo si se está supliendo esta energía con la instalación de grandes cantidades de recursos renovables. Sin embargo, la energía nuclear tiene una cualidad con la que el resto de fuentes de generación eléctrica no cuentan. Son la fuente de energía base del sistema energético por excelencia. Esto significa que su altísimo rendimiento y disponibilidad (superior al 95% de las horas) hacen que sea un recurso seguro con el que contar en el mercado. Su desaparición por tanto podrá pasar desapercibida en una situación, como se ha comprobado, favorable para los recursos renovables. Pero: ¿Qué sucederá en una situación en la que el viento no sea favorable y nos encontremos en una hora nocturna, sin recurso fotovoltaico? Figura 55. – Comparativa entre cierre de mercado actual y supuesto en 2030 situaciones desfavorables Puede apreciarse a simple vista que la cantidad de energía vendida a un coste bajo (0) se reduce drásticamente. No existe eólica, vendida a bajo precio, y a su vez falta la nuclear. Esto hace que los precios aumenten, pues se necesita utilizar la única tecnología disponible para ser arrancada en todo momento. El ciclo combinado. 77 77 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear Esta situación puede verse agravada, pues como se comenta no se está teniendo en cuenta el posible encarecimiento del gas desde el precio actual hasta el 2030. Figura 56. – Detalle de cierre de mercado actual y supuesto en 2030 situaciones desfavorables En la imagen puede apreciarse con aún más detalle la reducción de tecnologías a un precio reducido. El resultado del mercado sería en este caso: Situación Energía Casada Precio Actual 44280 MWh 271 € TS 2030 46130 MWh 302.2 € Tabla 20. – Precio de casación mercado OMIE con situaciones desfavorables año 2030 Es decir, un aumento del precio de la energía, traducido además en una menor energía casada comparada con el caso 3.3.1.3. Al ser superior el precio se compra menos energía. Escenarios energéticos ante la desaparición nuclear 78 78 3.3.2 Comentarios y conclusiones acerca de la comparativa Esta comparativa ha resultado muy beneficiosa para llegar a determinadas conclusiones relacionadas con el devenir de la energía eléctrica en el país, conclusiones extensibles a la mayoría de los países de Europa. El avance hacia el desarrollo renovable es innegablemente positivo. Contar con más potencia instalada de carácter renovable cumple no solo con los objetivos medio ambientales de la Unión Europea, sino que como se ha observado permiten abaratar los costes en muchos casos del mercado eléctrico. Estas tecnologías siguen el espíritu mismo del mercado competitivo. Son tecnologías más nuevas y baratas, y por tanto más competitivas a ojos de los inversores. Su capacidad para desplazar a las tecnologías como el ciclo combinado en el mercado, aumentando el porcentaje de demandas horarias cubiertas por tecnologías renovables es innegable. Pero también es innegable que hay diversos problemas relacionados con la misma. En primer lugar, se ha podido constatar como en una hora en ausencia de sol y viento, incluso con el desarrollo tecnológico con el que se ha contado para realizar el análisis (nada pesimista) no es suficiente para cubrir la demanda, y los precios aumentan. En segundo lugar, la capacidad de transporte de las líneas que interconectan todo el territorio español no es ilimitada. Esto significa que si no se cuenta con otras tecnologías de base, aunque el mercado cierre con precios inferiores gracias a la gran instalación renovable si esta se encuentra concentrada en una zona es posible que el análisis de viabilidad tecnológica realizado por REE arroje resultados negativos. En estos casos sería necesario arrancar grupos de ciclo combinado, o hacer uso de otras tecnologías con precios superiores. En situaciones de mala climatología solo hay tres soluciones: - Tener un parque de generación tremendamente sobredimensionado, invirtiendo en renovables que en situaciones favorables quizás no puedan ni entrar al mercado. - Arrancar ciclos combinados aun disponiendo de renovables disponibles, por problemas de viabilidad técnica - Contar con grandes centrales de almacenamiento. O bien instalar bombeo de manera masiva o bien contar con baterías a gran escala. Ambas ideas no realizables a corto plazo. Como puede apreciarse la desaparición de una tecnología de base como es la nuclear puede afectar en gran medida al cierre de mercado. El aumento de potencia instalada renovable apoyada por la potencia de base nuclear crearía un mix energético muy positivo y de un precio inferior al que muestran estos análisis actuales. 79 79 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear Conclusiones 80 80 4 CONCLUSIONES Este escrito ha buscado surtir tres efectos en el lector: - El primero es generar (en quien no lo tuviese) y alimentar las ganas de conocimiento sobre una realidad tan compleja como es la generación y mercados de energía eléctrica; una de las partes de la ingeniería que más se acerca al ciudadano de a pie., al aunar economía con técnicas de ingeniería. - El segundo es demostrar la complejidad de cualquier mercado en competencia, máxime cuando los recursos no dependen siempre del territorio nacional, sino que se incluyen políticas internacionales en la ecuación. Como se habrá podido comprobar, se llega a conclusiones sobre el sistema actual y como tratarlo, pero no puede afirmarse taxativamente que haya un método mejor que el vigente. - El tercero y último es el descubrimiento de las posibilidades que los sistemas de tratado de datos masivo, programación y Big Data desbloquean al investigador. Esto, unido con una notable transparencia por parte del operador del mercado (OMIE) hacen posible vislumbrar escenarios futuros, modificar los actuales y suponer mejoras en el mercado. Se ha logrado, tras realizar un viaje por la historia, los orígenes y el funcionamiento de los distintos mercados eléctricos, plantear la realidad sobre el mercado actual desarrollado en la Península Ibérica. De este planteamiento se ha centrado el foco en la problemática ampliamente planteada por expertos y medios de comunicación derivada de la actual explotación de la generación hidráulica. Del análisis exhaustivo de los datos facilitados por OMIE no ha sido difícil concluir que no es tan fácil como parece variar el mercado eléctrico simplemente reduciendo el precio de venta de la generación hidráulica, pues siguen entrando determinadas centrales de ciclo combinado a la casación del mercado, aumentando de igual manera el precio. Por ello se ha llegado a la conclusión de que la mejor manera de operar la generación hidráulica y conseguir resultados positivos es apartarla del mercado, limitando su precio y casando su energía con los vendedores que ofertan a mayor precio. Esto es solo un artificio matemático (que puede traducirse en dejar que operen en el mercado y devuelvan los excedentes económicos por encima de X €/MWh) Se han planteado dos métodos de distribución hidráulica siguiendo este principio y se han comparado entre ellos, para analizar sus ventajas e inconvenientes. Además, se ha demostrado el correcto funcionamiento a lo largo de un periodo de tiempo del modelo, lo que haría replicable a largos periodos el programa presentado (realizando Hay una fuerza motriz más poderosa que el vapor, la electricidad y la energía atómica. La voluntad. - Albert Einstein - 81 81 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear modificaciones en determinados bucles) Por otro lado, la generación nuclear es el otro foco de controversia social más candente en la sociedad cuando de generación eléctrica se trata. No faltan los detractores de la misma, y por contraposición los defensores de la energía nuclear que observan a países como Francia, obnubilados por su capacidad de generación nuclear, y por ende su “independencia” eléctrica. Las situaciones de crisis hacen poner en duda toda la estructura social que se ha ido construyendo en los años anteriores; no iba a ser menos cuando de una crisis energética se trata. Para tratar desde un punto de vista objetivo este aspecto, se ha planteado un escenario energético futuro plausible. A través del mismo ha podido verse una vez más que sentar cátedra y afirmar de manera tajante algo en el sistema energético actual no es fácil. Tras analizarse días diferentes se aprecia como el desarrollo renovable es objetivamente positivo, abaratando en muchas ocasiones el precio de la electricidad, pero no son las únicas fuentes de generación que hay que cuidar y desarrollar; en días con poco recurso renovable, incluso con el desarrollo del parque de generación que se ha planteado en el modelo del año 2030 se aprecian encarecimientos de los precios. Y como toda predicción, se realiza con muchos márgenes de incertidumbre: ¿Subirá exponencialmente el precio del gas? ¿Se crearán centrales de nueva generación nuclear que prácticamente no emitan residuos? ¿Será el desarrollo económico del país mayor o menor? En el marco de simulación que se ha planteado en el proyecto, con una situación económica y de materias primas similar a la actual, el lector puede plantearse: ¿Habrá merecido la pena todo el desarrollo renovable y de la red de transporte si depende de la disponibilidad del recurso renovable y pueden llegar a encarecerse los precios en muchas ocasiones? Desarrollo renovable, aumento de interconexiones y extensión de vida útil de las centrales nucleares ya instaladas podrían convertir a España en un país exportador de energía a toda la Unión Europea. Esta es la solución que parece tener una mejor proyección de futuro. Referencias 82 82 REFERENCIAS [1] Linieros, «Redes Eléctricas en DC implementadas por Edison en Nueva York,» 14 Mayo 2019. [En línea]. Available: (https://www.sectorelectricidad.com/22363/redes-electricas-en-dc-implementadas-por-edison- en-nueva-york/). [2] nationalGrid, «The history of Energy,» 12 9 2020. [En línea]. Available: https://www.nationalgrid.com/stories/energy-explained/history-of-energy. [3] J. L. M. Ramos, Transparencias de asignatura "Programación de la generación y mercados de energía eléctrica", Mercados eléctricos competitivos, Sevilla, 2021. [4] R. E. E. (REE), «Refuerzo de las interconexiones,» [En línea]. Available: https://www.ree.es/es/red21/refuerzo-de-las-interconexiones. [5] A. G. E. SL, «Sistema eléctrico español,» 12 4 2012. [En línea]. Available: https://www.atalaya.eu/renovables/sistema-electrico.php. [6] A. L. T. García, Transparencias de diapositivas "El Mercado Eléctrico Ibérico", Sevilla, 2021. [7] C. Goizueta, «De mercados mayoristas y sanciones por infracciones,» 28 Agosto 2019. [En línea]. Available: https://blog.cnmc.es/2019/08/28/de-mercados-mayoristas-y-sanciones-por-infracciones/. [8] R. E. Española, «Red Eléctrica,» Julio 2022. [En línea]. Available: https://www.ree.es/es/datos/generacion/potencia-instalada. [Último acceso: 3 Septiembre 2022]. [9] TradingEconomics, «Europa supera el 70% de gas almacenado a un coste 10 veces superior ante el posible cierre de Nord Stream 1,» 5 Agosto 2022. [En línea]. Available: https://www.elespanol.com/invertia/empresas/energia/20220805/europa-supera-almacenado-superior- posible-nord-stream/692930965_0.html. [Último acceso: 5 Septiembre 2022]. [10 ] O. (. d. M. I. Eléctrico), «OMIE Precio horario del mercado diario,» [En línea]. Available: https://www.omie.es/es/market-results/daily/daily-market/daily-hourly-price. [11 ] O. (. d. M. I. Eléctrico), «Acceso a ficheros OMIE,» [En línea]. Available: https://www.omie.es/es/fileaccess-list. [Último acceso: 10 Agosto 2022]. [12 ] M. p. l. t. e. y. e. r. demográfico, «Centrales Nucleares en España,» Marzo 2020. [En línea]. Available: https://energia.gob.es/nuclear/Centrales/Espana/Paginas/CentralesEspana.aspx. [Último acceso: 9 Julio 2022]. [13 ] «España gastará 26.500 M en cerrar las centrales nucleares y guardar sus residuos,» 2021. [En línea]. Available: https://www.epe.es/es/economia/20220411/espana-gastara-26-500-m- 13505414#:~:text=El%20Gobierno%20pact%C3%B3%20con%20las,nuclear%20total%20en%20el%20 pa%C3%ADs.. [Último acceso: 28 Junio 2022]. [14 R. Roca, «El periódico de la energía,» 26 Febrero 2018. [En línea]. Available: 83 83 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear ] https://elperiodicodelaenergia.com/asi-sera-el-mix-electrico-en-espana-en-2030-y-2040-segun-los- operadores-de-la-red-electrica-europea/. [Último acceso: 15 2022 Junio]. Anexos 90 90 df_fotovoltaica_t = df_unidades.loc[df_unidades['TECNOLOGÍA'] == 'RE Tar. CUR Solar Fotovoltáica'] df_fotovoltaica = pd.concat([df_fotovoltaica_m,df_fotovoltaica_t]) df_solar_ter_m = df_unidades.loc[df_unidades['TECNOLOGÍA'] == 'RE Mercado Solar Térmica'] df_solar_ter_t = df_unidades.loc[df_unidades['TECNOLOGÍA'] == 'RE Tar. CUR Solar Térmica'] df_solar_ter = pd.concat([df_solar_ter_m,df_solar_ter_t]) df_lignito_m = df_unidades.loc[df_unidades['TECNOLOGÍA'] == 'Lignito Pardo'] df_antracita = df_unidades.loc[df_unidades['TECNOLOGÍA'] == 'Hulla Antracita'] df_lignito_n = df_unidades.loc[df_unidades['TECNOLOGÍA'] == 'Lignito Negro'] df_ter_nor = df_unidades.loc[df_unidades['TECNOLOGÍA'] == 'RE Mercado Térmica no Renovab.'] df_ter_nor_t = df_unidades.loc[df_unidades['TECNOLOGÍA'] == 'RE Tar. CUR Térmica no Renov.'] df_carbon = pd.concat([df_lignito_m,df_lignito_n, df_antracita, df_ter_nor, df_ter_nor_t]) df_resto = df_unidades.loc[~((df_unidades['CODIGO'].isin(df_hidraulica['CODIGO']))&(df_unid ades['CODIGO'].isin(df_cc['CODIGO']))&(df_unidades['CODIGO'].isin(df_nuclear['CO DIGO']))&(df_unidades['CODIGO'].isin(df_eolica['CODIGO']))&(df_unidades['CODIGO' ].isin(df_fotovoltaica['CODIGO']))&(df_unidades['CODIGO'].isin(df_solar_ter['COD IGO']))&(df_unidades['CODIGO'].isin(df_carbon['CODIGO']))),:] #df_total = pd.concat([df_solar_ter,df_fotovoltaica,df_carbon,df_nuclear,df_eolica,df_cc,df_ hidraulica]) compras = df.loc[:,'Tipo Oferta'] == 'C' df_compras = df.loc[compras] df_compras.head() ventas = df.loc[:,'Tipo Oferta'] == 'V' df_ventas = df.loc[ventas] df_ventas.head() aum = 1.06 graficar = ['Hora','Unidad', 'Energía Compra/Venta', 'Precio Compra/Venta'] df_compras_grafica = df_compras[graficar] df_ventas_grafica = df_ventas[graficar] df_compras_grafica = df_compras_grafica.sort_values(by = 'Precio Compra/Venta', ascending=False) df_ventas_grafica = df_ventas_grafica.sort_values(by = 'Precio Compra/Venta') df_compras_grafica['SUMATORIO'] = df_compras_grafica['Energía Compra/Venta'].cumsum() df_ventas_grafica['SUMATORIO'] = df_ventas_grafica['Energía Compra/Venta'].cumsum() #2- DIVIDIMOS EN HORAS ESAS OFERTAS DE COMPRA Y VENTA #la compra será inmutable. 91 91 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear df_compras_15 = df_compras_grafica.loc[df_compras_grafica.loc[:, 'Hora'] == 15] #lo creamos para la hora 1 df_compras_15['SUMATORIO'] = df_compras_15['Energía Compra/Venta'].cumsum() df_compras_15_2030 = df_compras_grafica.loc[df_compras_grafica.loc[:, 'Hora'] == 15] #lo creamos para la hora 1 df_compras_15_2030['SUMATORIO'] = df_compras_15_2030['Energía Compra/Venta'].cumsum() df_compras_15_2030['Energía Compra/Venta'] = df_compras_15_2030['Energía Compra/Venta'] * aum df_compras_15_2030['SUMATORIO'] = df_compras_15_2030['Energía Compra/Venta'].cumsum() df_ventas_15 = df_ventas_grafica.loc[df_ventas_grafica.loc[:, 'Hora'] == 15] df_ventas_15['SUMATORIO'] = df_ventas_15['Energía Compra/Venta'].cumsum() #3- DIVIDIMOS CADA HORA EN SUS CATEGO #HORA 1 DIVIDIDA df_ventas_15_h = (df_ventas_15[df_ventas_15['Unidad'].isin(df_hidraulica['CODIGO'])]) df_ventas_15_h['SUMATORIO'] = df_ventas_15_h['Energía Compra/Venta'].cumsum() df_ventas_15_cc = (df_ventas_15[df_ventas_15['Unidad'].isin(df_cc['CODIGO'])]) df_ventas_15_cc['SUMATORIO'] = df_ventas_15_cc['Energía Compra/Venta'].cumsum() df_ventas_15_n = (df_ventas_15[df_ventas_15['Unidad'].isin(df_nuclear['CODIGO'])]) df_ventas_15_n['SUMATORIO'] = df_ventas_15_n['Energía Compra/Venta'].cumsum() print(df_ventas_15_n) df_ventas_15_e = (df_ventas_15[df_ventas_15['Unidad'].isin(df_eolica['CODIGO'])]) df_ventas_15_e['SUMATORIO'] = df_ventas_15_e['Energía Compra/Venta'].cumsum() df_ventas_15_f = (df_ventas_15[df_ventas_15['Unidad'].isin(df_fotovoltaica['CODIGO'])]) df_ventas_15_f['SUMATORIO'] = df_ventas_15_f['Energía Compra/Venta'].cumsum() df_ventas_15_st = (df_ventas_15[df_ventas_15['Unidad'].isin(df_solar_ter['CODIGO'])]) df_ventas_15_st['SUMATORIO'] = df_ventas_15_st['Energía Compra/Venta'].cumsum() df_ventas_15_c = (df_ventas_15[df_ventas_15['Unidad'].isin(df_carbon['CODIGO'])]) df_ventas_15_c['SUMATORIO'] = df_ventas_15_c['Energía Compra/Venta'].cumsum() #print(df_ventas_1_c) df_ventas_15_resto = (df_ventas_15[df_ventas_15['Unidad'].isin(df_resto['CODIGO'])]) df_ventas_15_resto['SUMATORIO'] = df_ventas_15_resto['Energía Compra/Venta'].cumsum() Anexos 92 92 #4 COGEMOS CADA CATEGORÍA Y LE HACEMOS LA REGLA DE 3 #-VER CUANTOS MW SON DE ESA CATEGORÍA ACTUALMENTE n_f = 26/17 n_n = 0 n_cc = 24.5/26.2 n_c = 1 n_h = 31/20.1 n_t = 1 #n_e = 31/28 n_e = 1 n_r = 0.5 n_st = 1 #HACER LA REGLA DE 3 (25.8/17 PARA FOTOVOLTAICA) #print(df_ventas_1_f) df_ventas_15_f['Energía Compra/Venta'] = df_ventas_15_f['Energía Compra/Venta'] * n_f df_ventas_15_f['SUMATORIO'] = df_ventas_15_f['Energía Compra/Venta'].cumsum() df_ventas_15_h['Energía Compra/Venta'] = df_ventas_15_h['Energía Compra/Venta'] * n_h df_ventas_15_h['SUMATORIO'] = df_ventas_15_h['Energía Compra/Venta'].cumsum() df_ventas_15_cc['Energía Compra/Venta'] = df_ventas_15_cc['Energía Compra/Venta'] * n_cc df_ventas_15_cc['SUMATORIO'] = df_ventas_15_cc['Energía Compra/Venta'].cumsum() df_ventas_15_e['Energía Compra/Venta'] = df_ventas_15_e['Energía Compra/Venta'] * n_e df_ventas_15_e['SUMATORIO'] = df_ventas_15_e['Energía Compra/Venta'].cumsum() df_ventas_15_n['Energía Compra/Venta'] = df_ventas_15_n['Energía Compra/Venta'] * n_n df_ventas_15_n['SUMATORIO'] = df_ventas_15_n['Energía Compra/Venta'].cumsum() df_ventas_15_resto['Energía Compra/Venta'] = df_ventas_15_resto['Energía Compra/Venta'] * n_r df_ventas_15_resto['SUMATORIO'] = df_ventas_15_resto['Energía Compra/Venta'].cumsum() df_ventas_15_st['Energía Compra/Venta'] = df_ventas_15_st['Energía Compra/Venta'] * n_st df_ventas_15_st['SUMATORIO'] = df_ventas_15_st['Energía Compra/Venta'].cumsum() df_ventas_15_c['Energía Compra/Venta'] = df_ventas_15_c['Energía Compra/Venta'] * n_c df_ventas_15_c['SUMATORIO'] = df_ventas_15_c['Energía Compra/Venta'].cumsum() 93 93 Análisis del mercado eléctrico español. El rol de la generación hidráulica y nuclear df_ventas_15_2030 = pd.concat([df_ventas_15_resto, df_ventas_15_n,df_ventas_15_e,df_ventas_15_f,df_ventas_15_cc,df_ventas_15_h,df_v entas_15_st]) #print(df_ventas_1_2030) df_ventas_15_2030 = df_ventas_15_2030.sort_values(by = 'Precio Compra/Venta') df_ventas_15_2030['SUMATORIO'] = df_ventas_15_2030['Energía Compra/Venta'].cumsum() #print(df_ventas_1_2030) #AÑADIR POTENCIA OFERTADA A LAS UNIDADES YA EXISTENTES, ASÍ: NUEVAPOT_UNIDAD1 = ANTIGUA*(25.8/17) #ASÍ NO TENGO QUE INVENTAR UNIDADES Y PRECIOS yyx = df_compras_15.plot(x ='SUMATORIO',y='Precio Compra/Venta', kind = 'line', label = 'Compra antigua') df_ventas_15_2030.plot(x ='SUMATORIO',y='Precio Compra/Venta', kind = 'line', ax = yyx, label = 'Venta modificada') df_ventas_15.plot(x = 'SUMATORIO', y = 'Precio Compra/Venta', kind = 'line', ax = yyx, label = 'Venta antigua') df_compras_15_2030.plot(x = 'SUMATORIO', y = 'Precio Compra/Venta', kind = 'line', ax = yyx, label = 'Compra modificada') plt.xlabel('Energía Casada (MW)') plt.ylabel('Precio (€)') plt.show() #5 UNA VEZ HECHO ESTO PARA TODAS LAS TECNOLOGÍAS DE UNA HORA REUNIFICARLOS CON LA UNIFICACIÓN DE DATAFRAMES #VER COMO SALE. SI SE ABARATA MUCHO PODEMOS SUPONER UN AUMENTO EN LAS DEMANDAS DE UN 10%. COGER TODAS LAS DEMANDAS Y AUMENTAR UN 10% MANTENIENDO PRECIO