Retos y proyectos de Luz y Fuerza del Centro

El déficit entre generación local y carga se cubre con fuentes de generación lejana, lo que provoca problemas de confiabilidad y seguridad operativa.

Jorge Chapa de la Torre*

Luz y Fuerza del Centro (LyFC) tiene bajo su responsabilidad, brindar un suministro de energía eléctrica seguro y adecuado en el Área de Control Central (ACC), la cual ha incrementado su demanda máxima a una tasa de 2.4% anualmente.

Debido a que las inversiones para instalar centrales generadoras se concretaron hasta el 2006 después de 31 años, el desbalance entre generación local y carga se ha incrementado notablemente hasta alcanzar un 68%, déficit que se suministra con fuentes de generación que se localizan a más de 240 kilómetros, originando así problemas de confiabilidad y seguridad operativa, que pueden desencadenar un colapso por voltaje.

Introducción

El Plan Nacional de Desarrollo considera que el suministro de la energía eléctrica con la calidad requerida y a precios competitivos permitirá atraer mayores inversiones, contribuyendo así a la generación de empleos en la economía.

Uno de los retos del Sector Eléctrico Nacional (SEN) consiste en mejorar la calidad del suministro de energía eléctrica. Para alcanzar niveles de confiabilidad acordes con los estándares internacionales, se buscará el desarrollo de la infraestructura necesaria.

El ACC es una de las ocho áreas en que se encuentra dividido el SEN y que son coordinadas por el Centro Nacional de Control de Energía (CENACE) de la Comisión Federal de Electricidad (CFE).

Ante la problemática de falta de soporte de voltaje en el ACC, LyFC realizó los estudios correspondientes para resolverla, cuyas conclusiones se presentan en este artículo, mismas que también se han presentado en diversos foros y en grupos de trabajo constituidos por personal de programación y de operación de CFE.

El objetivo salta a la vista. Se deben realizar de manera oportuna las inversiones necesarias que permitan recuperar el nivel de confiabilidad del ACC, para disminuir los riesgos de fallas que pueden desencadenar apagones (blackouts), como los que se presentaron en diversas ciudades de Estados Unidos y Canadá el 14 de agosto de 2003 y el 4 de noviembre de 2006 en Europa.

Problemática operativa

En el 2008 LyFC cumplió 105 años de proporcionar el servicio público de energía eléctrica de manera ininterrumpida. En su área de influencia atiende a más de 20 millones de habitantes, distribuidos en el Distrito Federal, Estado de México, municipios de los estados de Hidalgo, Morelos y Puebla.

Su capacidad instalada de generación se mantiene en 1,174.33 MW con 28 centrales generadoras y 62 unidades, de las cuales el 24.5% corresponden a hidroeléctricas, 19% a una termoeléctrica convencional y 56.5% a generación con turbinas de gas.

La antigüedad de las centrales data de hasta 100 años para el caso de hidroeléctricas, 50 años para el caso de la termoeléctrica y 30 años en las turbogas y las más recientes con casi dos años en operación son 9 unidades de generación distribuida con 5 en proceso de puesta en marcha.

En la zona atendida por LyFC, se cuenta con el apoyo de centrales de generación de CFE, las cuales comprenden 2,250 MW en termoeléctricas, 729.5 MW en ciclo combinado, para un total de 2,979.5 MW. La demanda máxima alcanzada ha sido de 8,674 MW (13 de diciembre de 2007).

En estas condiciones, la generación local actualmente representa apenas el 32% de la demanda total suministrada, y el 68% restante se recibe de centrales lejanas, provocando que el Sistema Eléctrico de Potencia (SEP) del ACC al rebasar los 8,000 MW de demanda, se encuentre operando en estado de ALERTA permanente, otras razones de este estado operativo son:

1. Falta de margen de reserva de generación.

2. Restricciones en las líneas de transmisión para transportar la energía generada desde fuentes lejanas.

3. Mayor probabilidad de ocurrencia de una segunda contingencia, por pérdida de líneas de transmisión, al estar expuestas a fallas por descargas atmosféricas, contaminación, sismos, sabotaje, entre otras; las cuales afectan la confiabilidad del sistema.

4. Crecimiento de la demanda de energía eléctrica en su área de influencia, que en los últimos 10 años ha experimentado un incremento promedio del 2.4% anual.

5. Disminución del margen de reserva de la capacidad de transformación de 400/230 kV.

6. Pérdida de capacidad firme en 27 subestaciones de los bancos de transformación para distribución.

Como ya se mencionó, LyFC opera la red de potencia, gran parte del tiempo en estado de ALERTA ya que los márgenes de reserva en generación y transmisión son reducidos y algunas primeras contingencias no podrían soportarse pasando en caso de disturbio a estado de emergencia. Por esto, se están buscando efectuar inversiones a corto y mediano plazo para operar la red en estado NORMAL. Adicionalmente se tienen preparados esquemas preventivos para evitar llegar el estado de emergencia, como son:

Disparo automático de generación.

Disparo automático de carga.

Disparo automático de carga por baja frecuencia.

Tiro de carga rotativo.

Inversiones propuestas.

El pronóstico de demanda máxima para el año 2008 se espera alcance los 8,890 MW, y para atenderla, es necesario entre tomar acciones tanto por parte de CFE, como de LyFC, entre las que podemos mencionar:

a. Incrementar la generación local y rehabilitar las centrales generadoras existentes.

b. Rehabilitar el equipo de potencia que ha rebasado su vida útil en transmisión, transformación y distribución.

c. Incrementar la capacidad de transmisión (compensación serie), para poder recibir mayor energía generada desde fuentes lejanas.

d. Incrementar la compensación de potencia reactiva para soporte de voltaje (compensación paralelo o CEV?s).

e. Incrementar la capacidad de transformación de 400/230 kV.

f. Recuperar la capacidad firme en subestaciones de distribución.

g. Modernizar los esquemas de control, protección y medición, además de automatizar subestaciones convencionales.

De las acciones propuestas, el incremento de generación cercana representa la de mayor relevancia, como se puede observar en la gráfica del comportamiento carga vs. voltaje del SEP ante un escenario de demanda de 8,936 MW (que se había previsto para diciembre de 2008, pero no se dio) muestra claramente una capacidad máxima de 9,401 MW, que nos darían un margen de reserva importante, pero si se pierde el CEV de Topilejo, solo tendríamos capacidad de 9,155 MW, en otro caso si perdemos las líneas TEX-LAP, se reduciría la capacidad a 8,814 MW, obligando a tirar carga.

La propuesta de LyFC comprende escenarios, de corto y mediano plazo, para lo cual se han realizado estudios de factibilidad y análisis técnico-económicos para la instalación y rehabilitación de las siguientes centrales generadoras:

I. Culminar la segunda etapa de generación distribuida con 5 unidades para un total de 160 MW.

II. El reemplazo de la actual central termoeléctrica convencional Ing. Jorge Luque de 224 MW, por una nueva central de ciclo combinado a gas de 600 MW, con tecnología de punta que incrementaría su eficiencia a casi 51%, reduciendo además de manera más importante la emisión de gases contaminantes a la atmósfera, teniendo disponible el terreno, infraestructura de gas, agua y red eléctrica asociada.

III. Rehabilitar las tres centrales turbogas para generación de carga pico con 11 unidades y 374 MW, instalando 12 nuevas unidades turbogas para generación de carga base y 600 MW, utilizando el mismo terreno e infraestructura de gas y red eléctrica asociada, manteniendo el suministro de potencia activa y potencia reactiva al SEP, así como la capacidad de suministro en caso de emergencia al Sistema de Transporte Colectivo Metro, y de arranque negro para rearmado del SEP en caso de colapso total.

Todos estos proyectos, al desarrollarse dentro de la zona metropolitana de mayor demanda de energía en el país, tienen la función de reducir pérdidas de energía eléctrica al conectarse directamente en la zona de carga. Asimismo, brinda el soporte de voltaje que reducirá la posibilidad de colapso total de SEP por bajo voltaje, al suministrar potencia activa y reactiva en forma dinámica, permitiendo la recuperación de la confiabilidad e incrementando la seguridad operativa.

Actualmente LyFC se encuentra en el proceso de buscar la autorización para estos proyectos, tanto de la CFE como de la Secretaría de Energía (Sener), a quienes ya se les han propuesto estos proyectos, y de contar con su visto bueno, se continuarán los trámites ante la Secretaría de Hacienda y Crédito Público para definir el esquema de financiamiento que pudiera aplicarse dadas las características financieras de LyFC.

Conclusiones

Todos los SEP requieren de inversiones para mantener un nivel adecuado de confiabilidad. Cuando esto no se cumple, se pueden presentar problemas como los que se registraron alrededor del mundo en el 2003 y 2006. No hay sistemas eléctricos infalibles, pero sí es posible prevenir y reducir las consecuencias de las fallas eléctricas si se realizan las inversiones necesarias, ya que los diferentes estados operativos están directamente relacionadas con las inversiones que se realicen.

Para el caso de LyFC, es de primordial importancia concretar los proyectos de generación cercana y concluir el de generación distribuida en el corto y mediano plazos. Como ha quedado demostrado, las condiciones actuales del SEP del ACC no permitirían suministrar la demanda máxima en los próximos años.

*Subdirector de Producción, Luz y Fuerza del Centro. Este texto se basa en una presentación realizada en el XIV Seminario de Ahorro de Energía, Cogeneración y Energía Renovable, PowerMex.