Thesis:

Operating Reserve Demand Curves for the Integration of Variable Renewable Energies into the Chilean Power System

La incorporación de fuentes renovables no despachables afectará la definición óptima de las reservas operativas en un sistema eléctrico. Debido a esto, las señales de precios deben ser adecuadas para asegurar inversiones en nueva capacidad de generación, siendo efectivas tanto en el corto como en el largo plazo. Los mecanismos que definan el precio óptimo de las nuevas capacidades asociadas a la reserva operativa deben reflejar la temporalidad de la confiabilidad y seguridad del sistema eléctrico. Por lo tanto, dado que el valor que la sociedad asigna al consumo de energía eléctrica, como el Valor de Pérdida de Carga (VOLL), es mayor que cero, el valor incremental de las reservas que podría reducir la probabilidad de un evento de pérdida (Loss of Load Probability – LOLP) también debe ser mayor que cero cuando las reservas no son abundantes. Las curvas de demanda de reservas operativas (ORDC) son un mecanismo administrativo dinámico explícito para evaluar los requerimientos de reservas adecuadas que necesita el sistema. Esto se debe a que son el resultado de considerar múltiples fuentes de incertidumbre en el sistema que provocan desequilibrios entre generación y demanda, fijando un precio dinámico en función de su contribución a mejorar la confiabilidad del sistema, y entregando señales efectivas sobre la condición real del escenario, a través de su impacto en el costo marginal. En un mercado como el chileno, la introducción de esta estrategia permite a los operadores aumentar los precios durante eventos de escasez, ya que los precios están determinados por el costo marginal de la unidad de generación más cara que opera en el sistema. El presente trabajo propone una metodología para incorporar de manera óptima fuentes renovables como la energía eólica y solar en sistemas con características hidrotérmicas, como el chileno. De hecho, la introducción de este mecanismo de escasez tendrá un impacto sustancial en los incentivos a la inversión, proporcionando señales adecuadas para alentar y apoyar nuevas tecnologías vinculadas al nuevo camino que Chile está adoptando.

The incorporation of non-dispatchable renewable sources will affect the optimal definition of operating reserves in an electrical system. Therefore, price signals must be appropriate to ensure investments in new generation capacity, being effective both in the short and long term. The mechanisms defining the optimal price for new capacities associated with operating reserves must reflect the temporality of the system's reliability and security. Given that the value society assigns to electricity consumption, such as the Value of Lost Load (VOLL), is greater than zero, the incremental value of reserves that could reduce the probability of a loss event (Loss of Load Probability – LOLP) must also be greater than zero when reserves are not abundant. Operating Reserve Demand Curves (ORDC) are a dynamic, explicit administrative mechanism to evaluate the required adequate reserves needed by the system. This is because they result from considering multiple sources of uncertainty within the system that cause imbalances between generation and demand, setting a dynamic price based on their contribution to improving the system's reliability, and delivering effective signals about the real condition of the scenario, through its impact on the marginal cost. In a market like Chile’s, the introduction of this strategy allows operators to increase prices during scarcity events, as prices are determined by the marginal cost of the most expensive generation unit operating in the system. This paper proposes a methodology to optimally incorporate renewable sources such as wind and solar into systems with hydrothermal characteristics, like the Chilean system. Indeed, the introduction of this scarcity mechanism will have a substantial impact on investment incentives, providing appropriate signals to encourage and support new technologies linked to the new path Chile is taking.