Allocation of Distribution Losses among Regions

Abstract

La presente investigación fue desarrollada en conjunto con el Departamento de Estadística e Información (DEI) de Red Eléctrica de España. Recientemente se le ha solicitado a REE brindar información más detallada en lo que respecta a las regiones geopolíticas, conocidas como comunidades autónomas, con respecto al balance energético. REE no posee el acceso a mucha de la información a nivel de distribución, por lo que la asignación de las pérdidas de distribución debe ser estimada. La motivación de la investigación es la de encontrar una manera que permita estimar las pérdidas a partir de poca disponibilidad de información. La dificultad surge básicamente por el hecho de que se desconocen los intercambios regionales en distribución. Actualmente el DEI asigna las pérdidas ponderando con la demanda, lo cual implica que la metodología actual ignora el efecto de la generación distribuida y la ubicación de tanto la generación como de la demanda en los distintos niveles de voltaje. La revisión de literatura reveló que el problema no ha sido atacado con anterioridad por lo que fue necesario establecer la hipótesis de que los métodos empleados para asignar la responsabilidad de las pérdidas en el Mercado pueden ser usados como una aproximación para determinar las pérdidas en una región. A partir de los métodos analizados se determinó que una metodología consistente en la estimación de pérdidas a partir de coeficientes era la más apropiada de aplicar. Los coeficientes de pérdidas son obtenidos de información pasada, por lo que el cálculo de las pérdidas puede ser posible conociendo la demanda y la generación clasificada siguiendo un modelo simplificado de 4 capas. Se efectuó una validación con una red de prueba y los resultados fueron satisfactorios, obteniéndose errores con una desviación menor a los arrojados por la metodología actual. Los resultados también validaron la hipótesis de que es posible conocer las pérdidas de una región de la asignación a los agentes participantes de la misma. La metodología fue aplicada con información real de sistema español para el mes de enero de 2013 para demostrar el proceso que se debe llevar a cabo. Se obtuvo una ecuación de pérdidas considerando la demanda, generación, flujos desde transmisión, importaciones y exportaciones en distribución. Los resultados mostraron coherencia con respecto al efecto de la generación distribuida y las cargas conectadas en baja tensión. Se encontraron similitudes con los resultados obtenidos aplicando el prorrateo y los coeficientes de pérdidas estándar. La tesis reflejó la necesidad de que el DEI tenga acceso a la información de los flujos entre transmisión y distribución, con el fin de obtener directamente las pérdidas de transmisión por región y porque ser un insumo para la metodología propuesta.

The present research was developed in conjunction with the Department of Statistics and Information (DEI) of Red Eléctrica de España. Recently REE has been asked to bring more specific information for the geopolitical regions, known as autonomous communities, regarding the energy balance. REE do not have access to many of the information at the distribution level, thus the allocation of the distribution losses per region has to be estimated. The motivation of the research is to find a way to be able to estimate losses from a reduced availability of information. The difficulty arises because of the fact that distribution flow interchanges between regions are unknown. Currently DEI allocate losses based in a weighted average on demand, meaning that the present methodology ignores the effect of the distributed generation and the location of both load and generation in the different levels. The revision of literature revealed that this problem has never been faced before so it was necessary to start from the hypothesis that allocation methods used to assign the responsibility in energy markets could be used as a proxy to determine the losses contained in a geopolitical region. From the several method analyzed, it was determined that a method consisting in estimating losses from coefficients was the most appropriate to apply. Losses coefficients are obtained from past data, so the computation of losses would only require knowing demand and generation for a simplified four-layer model. A validation was done with a test system and results were successful, obtaining an error with a lower deviation than the methodology currently applied. Results also validated the hypothesis that losses allocation to participants could be used to quantify the losses belonging to a region. The methodology was applied with real data from Spanish system for January of 2013 to show the process that has to be taken. A losses equation to allocate among regions considering the demand, generation, flows from transmission, international imports and exports at the distribution level was obtained. The final output showed coherency regarding the effect of distributed generation and low voltage loads. Results were similar to those derived from the actual procedure applied by DEI in REE and the ones obtained applying standard losses. The thesis reflected that some aspects require improvements in DEI in order to obtain more accurate results when allocating losses. The first step is to be able to access the information regarding the flows from transmission to distribution in order to obtain directly the losses in the transmission level, but it is also important because the proposed methodology require computing losses from injections coming from the transmission level.