MARCO METODOLÓGICO PARA LA INTEGRACIÓN DE FLEXIBILIDAD OPERATIVA EN LA PLANEACIÓN DE SISTEMAS DE ENERGÍA
La transición energética sostenible constituye “un conjunto significativo de cambios en los patrones de uso de energía en una sociedad, que potencialmente afectan los recursos, el transporte y los servicios”. Esta transformación está ligada a la expansión de las energías renovables en sustitución de tecnologías basadas en combustibles fósiles que para el sector empresarial representan una oportunidad de innovación. Según, la integración de la sostenibilidad en los modelos de negocio permite a las organizaciones no solo reducir su impacto ambiental, sino también generar ventajas competitivas sostenibles y crear valor a largo plazo para todos sus grupos de interés. Esta transformación del sector eléctrico requiere innovaciones sistémicas orientadas a incrementar la flexibilidad del sistema de potencia, que surge de la necesidad de gestionar eficazmente el desbalance espaciotemporal entre oferta y demanda ante la creciente participación de energías renovables variables y el aumento de flexibilidad operativa definida como la capacidad del sistema para desplegar recursos respondiendo ágilmente a cambios en la carga neta. La flexibilidad ha sido estudiada y clasificado desde múltiples perspectivas, incluyendo: opciones de flexibilidad del lado de la demanda (gestión de cargas y respuesta a la demanda), opciones de flexibilidad del lado de la oferta (flexibilidad en la generación), opciones de flexibilidad del lado de la red (infraestructura de transmisión y distribución), sistemas de almacenamiento de energía. Para integrar las características de flexibilidad requeridas por los sistemas eléctricos modernos, se han propuesto diversos mecanismos de mercado clasificables en tres categorías complementarias. La primera contempla nuevos productos de mercado, incluyendo servicios auxiliares avanzados y productos de rampa que responden a las necesidades operativas del sistema. La segunda incorpora nuevos actores, tales como agregadores de demanda y operadores de sistemas de almacenamiento. La tercera abarca nuevos diseños de mercado, destacando los modelos locales de energía y los mercados de flexibilidad. Cuando estos mecanismos se integran coherentemente en la planeación energética de largo plazo, posibilitan la formulación de proyectos viables que impulsan la descarbonización de la matriz de generación eléctrica y contribuyen significativamente al cumplimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible. En el proceso de planificación de flexibilidad se ha propuesto cuatro etapas secuenciales e integradas: (1) clasificación de activos según sus atributos técnicos y operativos; (2) cuantificación de propiedades de flexibilidad mediante métricas estandarizadas como el Índice Normalizado de Flexibilidad, (3) integración mediante el diseño de productos de flexibilidad adaptados a las características específicas de cada sistema; y (4) identificación de acciones estratégicas para garantizar un suministro energético seguro y confiable ante la creciente penetración de energías renovables variables, que se expone a continuación: La metodología se estructura en tres etapas interconectadas. En la etapa de clasificación, se identifican, categorizan y caracterizan sistemáticamente todos los activos capaces de aportar flexibilidad al sistema según sus atributos técnicos y operativos, creando un inventario estructurado que fundamenta las fases subsecuentes. Durante la etapa de cuantificación, se aplican métricas estandarizadas de flexibilidad que permiten comparar objetivamente tecnologías. Finalmente, en la etapa de valoración e implementación, se seleccionan y ajustan los mecanismos de mercado más apropiados según los resultados del diagnóstico, para posteriormente formular proyectos viables que integren políticas regulatorias, planes de acción y fuentes de financiamiento que faciliten la integración sostenible de elevadas penetraciones de generación renovable en el sistema eléctrico.
MARCO METODOLÓGICO PARA LA INTEGRACIÓN DE FLEXIBILIDAD OPERATIVA EN LA PLANEACIÓN DE SISTEMAS DE ENERGÍA
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DOI: 10.37572/EdArt_16102638324
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Palavras-chave: flexibilidad operativa; planificación de sistemas energéticos; energía renovable; transición energética; mercados de flexibilidad; sistemas eléctricos.
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Keywords: operational flexibility; energy system planning; renewable energy; energy transition; flexibility markets; power systems.
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Abstract:
The sustainable energy transition constitutes “a significant set of changes in patterns of energy use in a society that potentially affect resources, transportation, and services.” This transformation is linked to the expansion of renewable energy as a substitute for fossil-fuel-based technologies and represents an opportunity for innovation in the business sector. The integration of sustainability into business models allows organizations not only to reduce their environmental impact, but also to generate sustainable competitive advantages and create long-term value for all stakeholders. The transformation of the electricity sector requires systemic innovations aimed at increasing power-system flexibility, which arises from the need to effectively manage spatial and temporal imbalances between supply and demand as variable renewable energy participation grows. Operational flexibility is understood as the system’s ability to deploy resources in order to respond rapidly to changes in net load. Flexibility has been studied and classified from multiple perspectives, including demand-side options such as load management and demand response, supply-side options such as generation flexibility, grid-side options involving transmission and distribution infrastructure, and energy-storage systems. To integrate the flexibility characteristics required by modern power systems, a range of market mechanisms has been proposed in three complementary categories. The first comprises new market products, including advanced ancillary services and ramping products that respond to operational system needs. The second incorporates new actors such as demand aggregators and storage-system operators. The third encompasses new market designs, particularly local energy models and flexibility markets. When these mechanisms are coherently integrated into long-term energy planning, they enable the formulation of viable projects that support decarbonization of the electricity-generation mix and contribute significantly to achieving the Sustainable Development Goals. Flexibility planning has been structured into four sequential and integrated stages: (1) classification of assets according to technical and operational attributes; (2) quantification of flexibility properties using standardized metrics such as the Normalized Flexibility Index; (3) integration through the design of flexibility products adapted to the specific characteristics of each system; and (4) identification of strategic actions to ensure secure and reliable energy supply under increasing penetration of variable renewable energy. The proposed methodology is organized into three interconnected stages. During classification, all assets capable of providing flexibility are systematically identified, categorized, and characterized according to their technical and operational attributes, creating a structured inventory that supports subsequent phases. During quantification, standardized flexibility metrics are applied to enable objective comparison among technologies. Finally, during assessment and implementation, the most appropriate market mechanisms are selected and adjusted according to diagnostic results, after which viable projects are formulated integrating regulatory policies, action plans, and financing sources that facilitate the sustainable integration of high shares of renewable generation into the electricity system.
- Pilar T. Parada-Mayorga
- Martha Liliana Torres-Barreto
- Ivan D. Serna-Suarez
- Oscar A. Quiroga Q