un análisis cuantitativo

448 Pages·2005·2.13 MB·Spanish

Universidad de Sevilla

La demanda residencial de energía
eléctrica en la Comunidad Autónoma de
Andalucía: un análisis cuantitativo

Ester Gutiérrez Moya

Tesis de Doctorado

Facultad de Ciencias Económicas y Empresariales

Directora: Dra. D.ª María Teresa Arévalo Quijada

2003
UNIVERSIDAD DE SEVILLA
La Demanda Residencial de Energía Eléctrica en
la Comunidad Autónoma de Andalucía:
Un Análisis Cuantitativo
Tesis Doctoral presentada por Ester Gutiérrez Moya
Directora: Dra. Dª . María Teresa Arévalo Quijada
Sevilla, junio de 2003
Me gustaría expresar mi más sincero agradecimiento a la profesora
Dª . María Teresa Arévalo Quijada, por su valiosa e inestimable ayuda en
el desarrollo de este trabajo de tesis doctoral, así como en la evolución
de mi carrera docente.
ÍNDICE
CAPÍTULO I- INTRODUCCIÓN
I.1. OBJETIVOS DEL ESTUDIO......................................................................13
I.2. ESTRUCTURA DEL TRABAJO.................................................................17
CAPÍTULO II- MODELOS PARA LA PREDICCIÓN DE LA DEMANDA DE
ENERGÍA ELÉCTRICA
II.1. INTRODUCCIÓN......................................................................................21
II.2. IMPORTANCIA DE LA PREVISIÓN DE LA DEMANDA DE
ENERGÍA ELÉCTRICA............................................................................22
II.3. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PREVISIÓN DE LA DEMANDA
DE ENERGÍA ELÉCTRICA.....................................................................24
II.4. MODELIZACIÓN DE LA PREDICCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA......27
II.4.1. Evolución del entorno de mercado..................................................29
II.4.2. Clasificación de los modelos según su objetivo
II.4.2.1. Modelos de energía total consumida................................30
II.4.2.2. Modelos de picos de demanda.........................................31
II.4.2.3. Modelos horarios...............................................................33
II.4.3. Métodos de previsión de la demanda
II.4.3.1. Métodos de tendencia temporal........................................36
II.4.3.2. Métodos de series cronológicas.......................................37
II.4.3.3. Métodos de usuario final....................................................38
II.4.3.4. Métodos econométricos....................................................39
II.4.3.5. Métodos híbridos...............................................................42
II.5. FUENTES DE DATOS.............................................................................43
II.6. RESUMEN DEL CAPÍTULO....................................................................45
CAPÍTULO III- ESTUDIO DE LA DEMANDA RESIDENCIAL ANUAL
DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN LA COMUNIDAD
AUTÓNOMA DE ANDALUCÍA
III.1. INTRODUCCIÓN....................................................................................49
III.2. CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE PREDICCIÓN....................51
III.3. CLASES DE PREDICCIONES..............................................................53
III.4. EVALUACIÓN DE PREDICCIONES......................................................56
III.5. SELECCIÓN DE VARIABLES Y MODELOS.........................................62
III.6. MODELOS ECONOMÉTRICOS DE PREVISIÓN DE DEMANDA
ANUAL DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN LA C.A.A.................................71
III.7. ESTIMACIÓN BOOTSTRAP
III.7.1. Visión general del método bootstrap............................................151
III.7.2. Tipología de intervalos de confianza............................................153
III.7.3. Predicción con bootstrap..............................................................155
III.7.4. Aplicación práctica a través del programaBSTP........................158
III.8. CONCLUSIONES DEL CAPÍTULO........................................................177
CAPÍTULO IV- ESTUDIO DE LA DEMANDA RESIDENCIAL MENSUAL DE
ENERGÍA ELÉCTRICA EN LA COMUNIDAD AUTÓNOMA DE
ANDALUCÍA
IV.1. INTRODUCCIÓN..................................................................................185
IV.2. ESTUDIO COMPARATIVO DE MODELOS UNIVARIANTES. DATOS
MENSUALES.......................................................................................187
IV.3. INFLUENCIA DEL FACTOR TEMPERATURA. DATOS MENSUALES
IV.3.1. Breve reseña histórica..............................................................237
IV.3.2. Demanda base y temperatura neutra.......................................241
IV.3.3. Cuantificación del efecto temperatura......................................242
IV.3.4. Valores de temperatura neutra más utilizados....................244
IV.3.5. El efecto temperatura en el consumo residencial de
energía eléctrica en la C.A.A...................................................246
IV.3.6. Características de los datos mensuales..................................252
IV.3.7. Análisis de los datos mensuales..............................................261
IV.4. MODELOS DE DEMANDA EN FUNCIÓN DE LA TEMPERATURA
EN LA C.A.A. DATOS MENSUALES................................................269
IV.5. COMBINACIÓN DE PREDICCIONES................................................283
IV.6. EL FUTURO DE LOS MODELOS DE PREVISIÓN DE DEMANDA ANUAL
Y MENSUAL EN LA C.A.A..................................................................292
IV.7. CONCLUSIONES DEL CAPÍTULO.....................................................297
CAPÍTULO V- ANÁLISIS DE LA EFICIENCIA TÉCNICA DEL SECTOR
ELÉCTRICO ESPAÑOL LIBERALIZADO
V.1. INTRODUCCIÓN......................................................................................303
V.2. EL SECTOR ELÉCTRICO COMO OBJETO DE ESTUDIO...................304
V.3. METODOLOGÍA DE ANÁLISIS DE LA EFICIENCIA TÉCNICA DEL
SECTOR ELÉCTRICO ESPAÑOL
V.3.1. El concepto de eficiencia................................................................307
V.3.2. La medición de la eficiencia...........................................................308
V.3.3. Análisis de la eficiencia técnica del sector eléctrico
español.........................................................................................310
V.3.3.1. Aproximación paramétrica................................................311
V.3.3.2. Aproximación no-paramétrica a la eficiencia técnica del
sector eléctrico.................................................................314
V.4. APROXIMACIÓN NO PARAMÉTRICA A LA EFICIENCIA TÉCNICA
DEL SECTOR ELÉCTRICO ESPAÑOL MEDIANTE EL ANÁLISIS
ENVOLVENTE DE DATOS
V.4.1. Introducción...............................................................................316
V.4.2. Estudio Empírico
V.4.2.1. Las unidades objeto de estudio.....................................318
V.4.2.2. Aplicación del análisis envolvente de datos
V.4.2.2.1. Descripción y Selección de las variables.......320
V.4.2.2.2. Procedimiento para selección de modelos....324
V.4.2.3.3. Resultados empíricos....................................329
V.5. CONCLUSIONES DEL CAPÍTULO........................................................341
CAPÍTULO VI-CONCLUSIONES Y FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN
VI.1. CONCLUSIONES GENERALES............................................................347
VI.2. FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN................................................351
APÉNDICE..............................................................................................................357
ÍNDICE DE TABLAS...............................................................................................381
ÍNDICE DE FIGURAS.............................................................................................389
ANEXO....................................................................................................................395
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................451
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
Capítulo I- Introducción
I.1. OBJETIVOS DEL ESTUDIO
El consumo de energía eléctrica es una característica relevante de las
sociedades industrializadas, representando un factor básico para la producción en
diversos sectores, entre los que se encuentran el industrial, el comercial y
el residencial o doméstico. La demanda de electricidad ha aumentado
continuamente a lo largo de las últimas décadas. El creciente nivel de vida de las
sociedades industrializadas está asociado a una mayor demanda de energía
eléctrica doméstica o residencial debido, entre otras causas, a la cada día mayor
utilización de aparatos de calefacción y refrigeración. La proporción que la
demanda doméstica o residencial, en un período determinado y en la zona
geográfica servida por la compañía, representa respecto a la demanda eléctrica
total depende, entre otros factores del porcentaje de la población rural frente a la
urbana, de la renta de tales poblaciones, de las características climáticas de dicha
zona, e incluso de la eventual celebración- en el período considerado- de
acontecimientos extraordinarios de mayor o menor duración de tiempo.
El objetivo fundamental de una compañía eléctrica es satisfacer las
necesidades energéticas de sus abonados (clientes) tan económicamente como
sea posible, con un nivel aceptable de calidad, fiabilidad y seguridad. Estos
objetivos han de lograrse en un entorno, en el que hay que contar, entre otros
factores, con la competencia directa (entre la que se encuentran los medios
sustitutivos de la electricidad y la propia competencia de otras empresas
eléctricas), la competencia indirecta causada por la relocalización de numerosas
plantas industriales en zonas de salarios más bajos o donde podían disfrutar de
mayores ventajas fiscales, el cambio en el tipo de aparatos eléctricos empleados
por sus clientes y la forma o frecuencia con que utilizan los mismos y la elección,
por parte de algunos clientes importantes, de otras alternativas, tales como la
cogeneración.
13
La Demanda Residencial de Energía Eléctrica en la C.A.A.: Un Análisis Cuantitativo
La generación de la electricidad debe satisfacer la demanda instantánea de
los usuarios, ya que no es posible almacenar esta energía en cantidades
considerables, lo que pone de relieve la complejidad de la predicción de la
demanda eléctrica. Otros factores que dificultan el pronóstico de la demanda de la
energía eléctrica son la volatilidad de los precios de los combustibles empleados
en la generación de esta energía (lo que obliga a los departamentos de
planificación de las empresas eléctricas a efectuar pronósticos sobre el precio
futuro de tales combustibles), los incentivos sobre una utilización más efectiva de
la energía eléctrica y las crecientes restricciones legales, entre las que no son las
menores las medioambientales.
Los responsables de la planificación de la demanda eléctrica reconocen la
existencia de ciertos límites a la exactitud de sus pronósticos, ya que siempre
existe un inevitable nivel de incertidumbre y, en consecuencia, han de estar
preparados para modificar sus predicciones conforme se puedan producir
cambios en el mercado. Entre las medidas que tales responsables han adoptado
para incrementar la flexibilidad de su planificación se encuentran la utilización de
horizontes temporales más cortos para sus pronósticos, la posible incorporación
de plantas generadoras de menor capacidad, la elaboración de planes de
contingencia, y una información más precisa sobre el tipo de aparatos utilizados
por sus clientes, así como sobre algunas características de estos últimos (número
de elementos de la unidad familiar, posible utilización de termostatos, horarios de
alumbrado eléctrico, etc.)
Lo anterior exige que los responsables de la planificación eléctrica tengan
una actitud proactiva, es decir que se adelanten a los cambios antes de que estos
tengan lugar, lo que implica la necesidad de identificar, entre otros, los siguientes
elementos:
• Los objetivos estratégicos de fiabilidad en el servicio, lo cual suele hacerse
mediante el establecimiento de ciertos índices siendo muy habitual la
utilización del LOLP (Loss of Load Probability Load) o probabilidad de no
contar con suficiente potencia del parque generador para cubrir la demanda,
14