10.10: ENHANCEMENT: Safety, Security & Risk Management Programs
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8.1. Costo de la línea de transmisión
Para estimar el costo de inversión de la línea de transmisión en HVDC se utilizó el modelo propuesto en [9], dicho modelo depende del voltaje, del número de subconductores, su sección transversal y de las constantes a, b, c, d que fueron obtenidas en el desarrollo de la investigación del CIGRE. La fórmula que modela el costo de la línea de transmisión se muestra a continuación [9]:
𝐶𝐿í𝑛𝑒𝑎 = 𝑎 + 𝑏𝑉 + 𝑆(𝑐𝑁 + 𝑑) 𝑆 = 𝑆1∗ 𝑁 Donde: 𝑎 = 69950 𝑏 = 115,37 𝑐 = 1,117 𝑑 = 10,25 𝐶𝐿í𝑛𝑒𝑎 = 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙í𝑛𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛 [𝑈𝑆 𝑘𝑚] 𝑉 = 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙í𝑛𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛 [𝑘𝑉] 𝑆1 = 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑠𝑢𝑏𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟 [𝑀𝐶𝑀] 𝑁 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑏𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠
Esta fórmula permite conocer el valor de inversión en la línea de transmisión, pero en dólares de agosto del año 2009, para actualizar este costo a dólares de diciembre del 2018 se utilizó un factor de escalamiento de 1,16 [18] que refleja la inflación entre las fechas anteriormente mencionadas.
8.2. Costo de la servidumbre
Para estimar el costo de total del terreno que ocupa la línea de transmisión, se debe calcular el área total que abarca la línea y es necesario conocer el costo del terreno. Como se trata de la interconexión de dos países, cada país tiene una forma diferente de calcular el costo de la servidumbre, en Perú se utiliza la siguiente fórmula:
Donde: 𝑆 = 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑑𝑢𝑚𝑏𝑟𝑒 [𝑚] 𝐶𝑎𝑖𝑟 = 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑎𝑖𝑟𝑒𝑠 [ 𝑈𝑆 𝑚2] 𝐴𝑇 = á𝑟𝑒𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒 [𝑚2] 𝐿 = 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙í𝑛𝑒𝑎 [𝑘𝑚] 𝑁𝑇 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑟𝑟𝑒𝑠 𝐶𝑡𝑒𝑟𝑟 = 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 [𝑈𝑆 𝑚2]
El costo de los aires es 0,1 USD/m2 [19] y el costo del terreno es 9,45 USD/m2 [19], estos
valores están dados en dólares de diciembre de 2018, por lo cual no es necesario realizar un escalamiento.
Por otro lado, Chile no tiene documentos del tipo de la resolución 038 de 2014 de la CREG en Colombia o Base de Datos de Módulos Estandarizados para Transmisión como en el caso de Perú, este país cuenta con estudios de transmisión troncal realizados por empresas privadas a petición del CNE. En estos estudios no se establece una fórmula para calcular el valor de la servidumbre, pero se da conocer el costo de inversión en servidumbre, el ancho de esta y la longitud de la línea de transmisión para proyectos en la zona del norte de chile, con esta información se estimó el precio por metro cuadrado de terreno. Teniendo en cuenta lo anterior, La fórmula a usar en el caso de chile es:
𝐶𝑠𝑒𝑟 = 𝑆 ∗ 𝐿 ∗ 1000 ∗ 𝐶𝑡𝑒𝑟𝑟 Donde: 𝑆 = 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑑𝑢𝑚𝑏𝑟𝑒 [𝑚] 𝐿 = 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙í𝑛𝑒𝑎 [𝑘𝑚] 𝐶𝑡𝑒𝑟𝑟 = 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 [ 𝑈𝑆 𝑚2]
El estimado para costo del terreno en Chile es de 1,85 [20]USD/m2, este valor está dado
en dólares diciembre del año 2013, para actualizar este costo a dólares de diciembre del 2018 se utilizó un factor de escalamiento de 1,08 [18] que refleja la inflación entre las fechas anteriormente mencionadas.
8.3. Costo de las estaciones conversoras
Como se trata de un proyecto en HVDC se necesitan estaciones conversoras para transformar la señal de voltaje AC en DC y luego realizar el proceso inverso, para esto se necesitan estaciones rectificadoras e inversoras, de acuerdo con el Bochure 492 del CIGRE [16], existe una relación lineal entre el costo de las estaciones y su capacidad de potencia, dicha relación se muestra a continuación:
𝐶𝑒𝑠𝑡 = 1,02 [ 𝑀€ 𝑀𝑉𝐴]
Esta relación tiene incorpora el costo de la estación rectificadora, la estación inversora, los transformadores AC y otros componentes menores. Como se utiliza una configuración bipolar de 1500 MW de capacidad, se requieren dos pares estaciones conversoras, cada par con capacidad de 750 MW.
El costo de las estaciones está dado en euros de abril del año 2012, para convertir este costo de utilizo 1,3 [21] como la tasa de cambio a dólares correspondiente para abril del 2012 y luego para actualizar este costo a dólares de diciembre del 2018 se utilizó un factor de escalamiento de 1,1 [18] que refleja la inflación entre las fechas anteriormente mencionadas.
8.4. Costo de las pérdidas totales de la línea y de las estaciones conversoras
Para realizar el análisis económico es necesario conocer el costo total de las pérdidas tanto de las estaciones conversoras como de la línea, estas últimas corresponden a la suma de las pérdidas por efecto Joule y efecto corona. En [10] se presenta una fórmula para estimar el costo anual que generan las pérdidas, pero se tiene que realizar un ajuste dado que la cantidad y el sentido de la potencia a transmitir, no es constante durante todo el año, la fórmula ajustada es:
𝐶𝑃𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠 = [151 ∗ 24 ∗ 𝐹𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠1 + 214 ∗ 24 ∗ 𝐹𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠2] ∗ 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜𝐸 ∗ 𝑃𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝐹𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = 0,7 𝐹𝑐2+ 0,3 𝐹 𝑐 Donde: 𝐶𝑃𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠 = 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑠 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑃𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 [𝑘𝑊] 𝐹𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝐹𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠1 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑒𝑠𝑐𝑒𝑛𝑎𝑟𝑖𝑜 1
𝐹𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠2 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑒𝑠𝑐𝑒𝑛𝑎𝑟𝑖𝑜 2 𝐹𝑐 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜𝐸 = 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 [𝑈𝑆𝐷 𝑘𝑊ℎ]
Para esta interconexión se tiene que durante la temporada de lluvias en Perú se enviaran 1500 MW hacia chile mientras que, en temporada de sequía Chile enviará 1000 MW hacia Perú [22]. En el primer escenario, se utiliza toda la capacidad de la línea de transmisión, por lo que estará cargada al 100% y su factor de carga es 1. Por otro lado, en el segundo escenario, la línea usará el 66,66% de su capacidad y entonces tendrá un factor de carga de 0,6666. Estos factores de carga aplican igualmente para las estaciones conversoras.
Tanto en Perú como en Chile se utilizan precios nodales para valorizar la energía, las entidades reguladoras estiman un precio promedio de las barras del sistema para un periodo de tiempo de 6 meses, dicho precio se estimó para ambos países en el mes de mayo. Se obtuvo que para Perú el precio de la energía en la subestación Montalvo es de 14,74 ctm S/kWh [23] mientras que para Chile el precio de la energía en la subestación Crucero es de 48,82 CLP/kWh [24]. Utilizando la tasa de conversión a dólares correspondiente al mes de mayo para cada valor se obtiene el costo de la energía en dólares para cada subestación [21]. En la S/E Montalvo el precio de la energía es de 0,045 USD/kWh mientras que para la S/E Crucero el precio de la energía es de 0,065 USD/ kWh. Ambos precios dados en dólares del mes de mayo de 2018, para actualizar estos precios a dólares de diciembre del 2018 se utilizó un factor de escalamiento de 1,0 [18] que refleja la inflación entre las fechas anteriormente mencionadas.
Para realizar el análisis económico y el análisis de sensibilidad se decide fijar un precio único de la energía, por lo que se toma un valor intermedio entre el precio de la energía en la subestación Montalvo y la subestación Crucero. Este valor se fija en 0,055 USD/kWh, este precio está dado en dólares de diciembre del 2018.
8.5. Costo de operación y mantenimiento para la línea de transmisión y las estaciones conversoras
Estimar el costo de operación y mantenimiento tanto de la línea como de las estaciones conversoras es una tarea difícil, ya que no se dispone de mucha información al respecto, pero el Brochure 492 [16], establece que para la línea de transmisión en HVDC los costos de operación y mantenimiento serán del 2% de la inversión de la misma, mientras que para las estaciones será del 0,5% de su inversión.