Browsing by Author "Watts Casimis, David"

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    A Framework for Transmission Expansion Planning: A Complex Problem Clouded by Uncertainty
    (IEEE, 2016) Velásquez Guerino, Constantin Sebastián Klaus; Watts Casimis, David; Rudnick van de Wyngard, Hugh; Bustos Sölch, Cristián Pablo
    Transmission Expansion Planning (TEP), a complex problem that is vital to ensure the proper functioning of restructured electricity markets, is clouded by uncertainties. Timely and cost-effective transmission expansion is necessary for providing secure and reliable electricity service to customers, enhancing competition, and ensuring market efficiency in electricity markets. Given the irreversibility and long lifetimes of transmission investments, TEP requires addressing uncertainties on future system conditions several years ahead. Because of these fundamental properties of transmission, the importance of developing tools and models to assist power system planning under uncertainty has long been recognized. As any decision under uncertainty is made before the uncertainty is revealed, addressing uncertainties allows hedging against risks caused by the outcomes of decisions taken under uncertainty.
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    A Review of FACTS' Practical Consideration and Economic Evaluation
    (IEEE, 2009) Ren, H.; Watts Casimis, David; Mi, Z.; Lu, J.; Mi, Zengqiang; Lu, Jinling
    Flexible AC transmission systems (FACTS) and their controllers are of great interest today. FACTS controllers can offer great opportunities in modern power system, allowing better and safer operation of the grid. Their technical benefits are very well acknowledged, but there are some factors limiting the widespread of this technology: a) lack of a comprehensive consideration of FACTS for multiple operational problems and operational conditions, b) lack of economic assessment of FACTS projects for utilities and transmission entities [1] c) lack of a clear understanding of the options of devices and their configurations [1], and most importantly d) the high degree of uncertainty associated with the transmission system on the time scale that is needed to assess this kind of long-term projects. This paper gives a brief introduction of various FACTS devices and their controllers, main research methods. We mainly provide a survey of FACTS' economic assessment method proposed so far. We conclude that there is a huge literature body of technical benefits associated with FACTS targeting on single operational problems, but limited work on addressing their practical application considerations, and economic evaluation, offering great research opportunities.
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    Análisis de poder de mercado y la elasticidad precio de la demanda en el mercado eléctrico español
    (2009) López Flores, Osvaldo Andrés; Watts Casimis, David; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    El presente trabajo analiza el grado de poder de mercado de las principales empresas oferentes dentro del Mercado Eléctrico Español, utilizando datos reales del mercado spot de energía, esencialmente del llamado mercado diario donde se transan la mayor parte de las transacciones. El trabajo se basa en dos diferentes modelos de medición de la conducta de las empresas oferentes en el sistema eléctrico, a través de mediciones directas e indirectas del grado de poder de mercado ejercido por estas empresas. Las mediciones directas del poder de mercado utilizan datos reales de los costos marginales del mercado y estimaciones del comportamiento de la demanda, a través de la elasticidad precio de ésta. Este último parámetro está basado en la disposición a pagar por parte de las empresas demandantes del sistema, reflejado en las ofertas de compra de energía presentadas para cada período a través de bloques de demanda.
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    Análisis espacio y temporal de la generación agregada de proyectos eólicos en los sistemas eléctricos en Chile
    (2015) Oses Sánchez, Nicolás Irovi; Watts Casimis, David; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Gran parte de las ERNC presentan una dificultad significativa al estimar la variabilidad del recurso en la operación diaria de los parques. Dada esta problemática, se analiza la variabilidad propia del recurso eólico en Chile, mediante la modelación de 70 proyectos de generación eólica distribuidos a lo largo del país. Luego, se identifican las tendencias horarias locales en los perfiles de cada zona, se presentan curvas de costos de suministro eólico en las principales barras del estudio, identificando las barras más costo-eficientes para desarrollar proyectos eólicos. De manera complementaria, se calculan los coeficientes de correlación de la producción, entre cada par de proyectos, analizando las tendencias de diversificación de la generación, al aumentar la distancia de separación de los parques. El efecto de generación agregada se representa modelando las inyecciones de energía eólica en el Sistema de Transmisión Troncal; la generación de los proyectos es agregada en torno a las principales barras del sistema, la producción agregada de cada barra se visualiza mediante perfiles horarios e histogramas de generación, y la misma metodología es desarrollada para estimar la producción agregada de los sistemas eléctricos del norte y centro-sur del país (SING y SIC). Se calculan las probabilidades de excedencia de suministro eólico en cuatro escenarios de integración eólica al sistema: un parque, 12 parques (SING), 58 parques eólicos (SIC) y el total de 70 parques eólicos, en un escenario de interconexión SING-SIC. Finalmente, y como caso de estudio, se analiza la generación agregada de la zona de Calama en el norte del país, y se cuantifican los beneficios de la agregación eólica comparando la generación agregada, desde la inyección de un proyecto, hasta la inyección de seis proyectos eólicos de la zona. El estudio, ha permitido contribuir con el levantamiento más completo a la fecha del potencial de proyectos eólicos a nivel nacional, los cuales se podrán integrar en el sistema en el mediano plazo.
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    Assessment of the power potential extraction in the Chilean Chacao Channel
    (2014) Villalón Sepúlveda, Luis Vicente; Watts Casimis, David; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La factibilidad de una planta de corrientes mareales normalmente es evaluada estudiando las velocidades de los flujos, y los impactos hidrodinámicos y perturbaciones que genera en el medio marino. Sin embargo, a medida que las tecnologías mareomotrices se acercan a una etapa comercial, es importante evaluar la factibilidad de inyectar energía a la red de forma costo-efectiva. Una planta de corriente mareal requiere de una infraestructura eléctrica robusta que logre soportar las inyecciones de potencia. Más aún, encontrar capacidad de transmisión disponible y una infraestructura de conexión es ahora una de las principales barrera de entrada para el desarrollo de las energías renovables. Los objetivos de este artículo son evaluar el potencial energético del canal de Chacao (conocido por ser uno de los canales con mayores potenciales del continente) y modelar el impacto que tendrá la evacuación de energía en la red eléctrica cercana al área de estudio. Finalmente, la meta del estudio es evaluar si las plantas mareomotrices operando en el extremo del sistema de transmisión troncal son técnica y económicamente factibles.
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    Assessment of the power potential extraction in the Chilean Chacao channel
    (2019) Villalón, V.; Watts Casimis, David; Cienfuegos Carrasco, Rodrigo Alberto
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    Classification and discussion on methods for cascading failure Analysis in Transmission System
    (IEEE, 2008) Watts Casimis, David; Ren, Hui
    Given the incidence of blackouts during recent years, there has been an increased interest in understanding them to increase system reliability in the future. Multiple research efforts have been devoted to cascading models, and there is a need for the comparison and discussion of the different modeling theories and focuses of these models. This paper reviews models proposed these years for the analysis of cascading blackouts, proposing a classification based on their assumptions, system representation and underlying modeling theories. A further discussion of the underlying reason of cascading blackouts and modeling focuses is made, concluding that modeling focusing on how the system is driven to present critical condition can give more practical advices on how to relieve the system stress and mitigate the risk of cascading failures.
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    Clean development mechanism : profitability drivers and sustainable development profiles.
    (2014) Albornoz Pavez, Constanza Paz; Watts Casimis, David; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    El mecanismo de desarrollo limpio (MDL) es el único mecanismo de mercado bajo el Protocolo de Kyoto destinado a ayudar a los países en desarrollo a crecer siguiendo un camino más limpio. Los proyectos de energía renovable presentan el mayor potencial dentro del MDL para contribuir al desarrollo sostenible de los países. Sin embargo, ofrecen un menor número de créditos de carbono que otras alternativas de proyectos y presentan mayores riesgos. Hasta el momento, los incentivos del MDL han promovido proyectos que entregan mayores dividendos, dejando las energías renovables y el desarrollo sostenible atrás, exponiendo la necesidad de entender los proyectos de energías renovables y aquellos factores que afectan la rentabilidad para reducir los riesgos y aumentar su rentabilidad. En esta investigación se analizan proyectos de energía renovable de Latinoamérica. Primero se estudian factores de rentabilidad mediante la réplica de 44 flujos de caja y también las diferencias existentes en supuestos usados en proyectos con características similares en Chile. Luego se estudian beneficios de desarrollo sostenible en una muestra de 180 proyectos de energía renovable. Para la muestra el factor de planta es clave para la rentabilidad, seguido del precio de la electricidad, del costo de la inversión y de un retraso de un año. Los resultados también sugieren que los desarrolladores de proyectos eligen los parámetros que más les convengan para que sus proyectos puedan ser registrados en el MDL. Para el desarrollo sostenible, si bien no existen tendencias entre el país anfitrión, la escala o el tipo de proyecto con la sostenibilidad, todos los proyectos evaluados claman entregar al menos un tipo de beneficio. Sin embargo, la transferencia de tecnología, que ayuda a los países a desarrollar sus propias capacidades, se queda atrás. El estudio propone que el MDL sea reestructurado para promover las energías renovables y el establecimiento de criterios universales para la evaluación de la adicionalidad de inversión. Así se evitaría la manipulación de datos que busca aumentar los ingresos por MDL. Una de las medidas propuestas es el uso de una lista de categorías de beneficios como un estándar internacional en el MDL para ayudar a los países más pobres en el desarrollo de capacidades institucionales y a que puedan adaptarse al cambio climático.
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    Complex Theory in Small Systems: An Application to the Bolivian Power System
    (IEEE, 2014) Watts Casimis, David; Ayala Santander, Marysol
    The occurrence of blackouts in recent years and their impact on society call into question the traditional planning and reliability analysis, which focuses on events of significant chances, without explicitly considering the development of catastrophic situations such as blackouts. The complexity theory provides concepts widely applied in other areas, such as economics and science, opening a new field of study in electrical systems. This would provide complementary tools to traditional analysis, helping explaining, quantifying and modeling events with very low probability and high impact for society, such as blackouts and cascading failures. These new concepts are applied to characterize the Bolivian power system, marking the first application to a Latin American system. Results are surprising because of its failure behavior is consistent with a “power law†, suggesting a complex system, characterized by self-organized criticality (SOC) with long-term memory, where small perturbations can propagate out producing blackouts. This suggests that this theory would be appropriate not only to describe giant systems such as those from China and the U.S., but also for smaller systems, such as the Bolivian and other Latin American ones. It was shown that blackouts provide significant risks that would require explicit modeling and risk management.
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    Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS) Focal Plane Developmen
    (2016) Chuss, D.; Ali, A.; Amiri, M.; Appel, J.; Bennett, C.; Colazo, F.; Denis, K.; Dünner Planella, Rolando; Essinger Hileman, T.; Eimer, J.; Fluxa, P.; Gothe, D.; Halpern, M.; Harrington, K.; Hilton, G.; Hinshaw, G.; Hubmayr, J.; Iuliano, J.; Marriage, T.; Miller, N.; Moseley, S.; Mumby, G.; Petroff, M.; Reintsema, C.; Rostem, K.; U-Yen, K.; Watts Casimis, David; Wagner, E.; Wollack, E.; Xu, Z.; Zeng, L.
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    Cutting down residential PV solar systems prices through different business models : a review of PV solar systems cost to discover the real cost that residential customers face
    (2020) Martínez Firgau, Francis Helena; Watts Casimis, David; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Los sistemas solares fotovoltaicos de pequeña escala usualmente no son rentables para los propietarios de viviendas debido a los altos precios, influenciados por la limitación o falta de información, altos costos blandos ineficientes, poca transparencia de precios y la presencia competencia monopolística en el mercado. La reputación de las empresas, el volumen de ventas y el dominio de los servicios públicos locales, promueven la competencia monopolística. A través del modelo econométrico de costos de sistemas solar fotovoltaicos desarrollado en esta investigación, se puede confirmar que los costos blandos representan hasta 60% del costo total de un sistema de pequeña escala y alrededor del 30% de estos son evitables. Además, se demuestra que es posible evitar hasta 1500 USD/kW si se aprovechan las economías de escala. Con este trabajo se busca dimensionar el costo real de sistemas de pequeña escala y aclarar la estructura de costo real que enfrentan sus clientes. Adicionalmente, se demuestra que a través de modelos de negocio es posible reducir las barreras a las que se enfrentan dichos clientes, como las económicas, financieras, regulatorias, técnicas, geográficas y socioculturales como el modelo Third Party Owned o Community Share que pueden mitigar las barreras económicas, financieras y geográficas y Cross Selling adicionalmente puede reducir las barreras técnicas y socioculturales. Para reducir los precios de sistemas solares fotovoltaicos a pequeña escala e incentivar su desarrollo, se propone recopilar y analizar información de costos para proporcionar transparencia de precios al sector público y permitir la competencia en el mercado; desarrollar modelos de negocio basados en la compra agregada para reducir hasta un 300% el costo inicial y aprovechar las bajas tasas de interés como las tasas hipotecarias para disminuir las barreras financieras.Los sistemas solares fotovoltaicos de pequeña escala usualmente no son rentables para los propietarios de viviendas debido a los altos precios, influenciados por la limitación o falta de información, altos costos blandos ineficientes, poca transparencia de precios y la presencia competencia monopolística en el mercado. La reputación de las empresas, el volumen de ventas y el dominio de los servicios públicos locales, promueven la competencia monopolística. A través del modelo econométrico de costos de sistemas solar fotovoltaicos desarrollado en esta investigación, se puede confirmar que los costos blandos representan hasta 60% del costo total de un sistema de pequeña escala y alrededor del 30% de estos son evitables. Además, se demuestra que es posible evitar hasta 1500 USD/kW si se aprovechan las economías de escala. Con este trabajo se busca dimensionar el costo real de sistemas de pequeña escala y aclarar la estructura de costo real que enfrentan sus clientes. Adicionalmente, se demuestra que a través de modelos de negocio es posible reducir las barreras a las que se enfrentan dichos clientes, como las económicas, financieras, regulatorias, técnicas, geográficas y socioculturales como el modelo Third Party Owned o Community Share que pueden mitigar las barreras económicas, financieras y geográficas y Cross Selling adicionalmente puede reducir las barreras técnicas y socioculturales. Para reducir los precios de sistemas solares fotovoltaicos a pequeña escala e incentivar su desarrollo, se propone recopilar y analizar información de costos para proporcionar transparencia de precios al sector público y permitir la competencia en el mercado; desarrollar modelos de negocio basados en la compra agregada para reducir hasta un 300% el costo inicial y aprovechar las bajas tasas de interés como las tasas hipotecarias para disminuir las barreras financieras.
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    Deployment of overnight depot charging stations for electric buses: business models, breakeven price of charging, and total cost of ownership for stakeholders
    (2025) Haddad Carancio, Alexander; Watts Casimis, David; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Los buses eléctricos de baterías han experimentado una rápida adopción en muy pocos países en vías de desarrollo. Además de China, Chile es uno de los países líderes en esta área, mediante la construcción de múltiples estaciones de carga en depósito en su capital, Santiago, las cuales operan utilizando una estrategia de carga nocturna. Este estudio propone un modelo de planificación de flotas de transporte público eléctrico para estimar el tamaño requerido de la flota, los horarios de los buses, la capacidad de infraestructura de carga, y los costos de carga de una manera realista para evaluar su implementación de manera económicamente factible. El modelo es implementado en dos rutas representativas en Santiago, mostrando que las flotas eléctricas conllevan un costo total de propiedad mayor que las flotas diésel bajo las condiciones actuales del mercado. Adicionalmente, se presenta un enfoque desde los modelos de negocio para analizar los roles y la incursión de costos de cada actor involucrado en la operación de buses de transporte público. Se realiza un análisis detallado del diseño y el funcionamiento de una estación de carga en depósito para realizar una evaluación económica, la cual es utilizada para calcular el precio de carga de equilibrio desde la perspectiva del operador de la estación de carga en depósito. Se analizan configuraciones de dos y cuatro buses por cargador utilizando cargadores en corriente continua de 150 kW. Los resultados indican que la migrar de cargadores de dos a cuatro conectores proporciona ahorros significativos en el desarrollo y operación de infraestructura de carga y simplifica las operaciones de la estación al cargar los buses en cola de manera óptima y automática. La instalación de sistemas fotovoltaicos distribuidos y sistemas de almacenamiento en baterías para minimizar los costos de energía, cargos por demanda y la capacidad de generación de respaldo reduce levemente los costos, pero es una segunda mejor solución en comparación con compartir la infraestructura de carga.
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    Early warning mechanism for power system large cascading failures
    (IEEE, 2012) Ren, Hui; Fan, Xiaozhou; Watts Casimis, David; Lv, Xingchen
    As the interconnection of power grids, failure of single component could propagate out, and because of the scale of the power system, it is almost impossible to analysis all failure patterns. Traditional methods for online cascading analysis could face almost unsolvable obstacles on computational burden and accuracy. This paper discusses the mechanisms of early warning of cascading blackouts. Researches have shown, from the complex system point of view, the existence of early-warning signals to indicate for a wide class of systems whether a critical threshold is approaching. Instead of focusing on identifying the possible failure patterns that could lead to cascading blackouts, from the complex system point of view, early warning of cascading blackouts could be realized by identifying how far the system is to the critical state by simulation using fast computational techniques and a group of system indices, providing helpful aid for the operator.
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    Early warning signals for critical transitions in power systems
    (2015) Ren, Hui; Watts Casimis, David
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    Effects of electricity dynamic pricing : from time of use to real time pricing
    (2014) Pérez Odeh, Rodrigo Andrés; Watts Casimis, David; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Los precios dinámicos de electricidad se están implementando en el mundo cada vez más, pues permiten una mejor utilización de la infraestructura, que es cada vez más escasa y difícil de construir. Mejorar el moldeamiento de las tarifas dinámicas y entender sus efectos y limitaciones es una necesidad creciente del regulador y también de las empresas. En este trabajo se propone un modelo para cuantificar los efectos de las tarifas dinámicas sobre la curva de carga, los precios en el mercado al por mayor y el uso de la infraestructura. Se evaluaron diferentes tarifas dinámicas, incluyendo una variedad de tarifas por bloques horarios, tarifa de precio crítico y tarifa de tiempo real para obtener los beneficios teóricos de la tarificación flexible. Cada tarifa dinámica mostró los mismos efectos: el consumo de punta y el precio promedio de electricidad disminuyen y el uso agregado de la energía aumenta. Al moverse hacia tarifas más flexibles aumenta estos efectos. Luego, el análisis se expande y se propone una clasificación más funcional de tarifas dinámicas: tarifas periódicas y predecibles (tarifa plana y tarifas por bloques horarios) y tarifas gatilladas por eventos que responden a las condiciones reales de la demanda (tarifa de precio crítico y tarifa de tiempo real). Por último, se discute los beneficios reales de las tarifas gatilladas por eventos críticos, por sobre las tarifas periódicas.
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    Energía y sociedad: el impacto del COVID-19 en el sector eléctrico de Iberoamérica y el desarrollo del mercado de generación distribuida en Chile
    (2023) Aguirre Macías, Gerson Andrés; Watts Casimis, David; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    La energía ha sido el centro de la sociedad y su desarrollo. La pandemia del COVID-19 trajo consigo cambios en los patrones de consumo de electricidad, la demanda residencial aumentó debido al confinamiento, y los sectores más vulnerables de la población cayeron en “pobreza energética”. Las autoridades implementaron urgentemente políticas que permitieron garantizar la continuidad del servicio durante la emergencia sanitaria, evidenciando la influencia positiva que las regulaciones tienen en los mercados eléctricos. De forma similar, el planeta actualmente vive una emergencia climática, las autoridades tienen el poder para influir no solo en cómo consumimos energía, sino también en cómo la generamos. La generación distribuida es una forma de generación de energía en medio de la comunidad y ha ganado fuerza como modelo de negocio en la última década. Por tanto, debemos conocer las políticas que incentivan la instalación de sistemas fotovoltaicos en la comunidad. Este trabajo emplea la metodología de investigar los marcos regulatorios de mercados eléctricos internacionales para hallar cuáles son las mejores políticas aplicables en Chile y la región, tanto para enfrentar con mayor rapidez situaciones similares a una pandemia o desastre natural en el futuro, como para desarrollar el mercado de generación distribuida en Chile y mitigar los efectos del cambio climático. Luego de revisar regulaciones de 22 países, los resultados indican que la prohibición de desconexión del servicio eléctrico, facilidades de pago de la factura eléctrica, y la reducción de la tarifa eléctrica, fueron las prácticas más usadas para enfrentar al COVID19, las cuales deben focalizarse a los más vulnerables. Por otra parte, el mercado de prosumidores de Chile tiene problemas de financiamiento, inexperiencia de instaladores, baja resiliencia de distribuidoras, estructuras tarifarias, asignación de costos de conexión, entre otros, para lo cual ofrecemos soluciones con base en la experiencia internacional.
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    Energy planning using MESSAGE: The effect of large energy blocks in the Chilean system
    (IEEE, 2010) Watts Casimis, David; Martínez Aranza, Víctor Julio
    The evolution of the Chilean energy matrix into a more sustainable system with high levels of energy sufficiency and security of supply in the long term brings with it important challenges in the way that investors and the regulator make long term decisions and commitments. This translates into a paradigm change in the way in which the system is traditionally managed and planned. This change not only affects the operation and the dispatch of the system but it also affects the costs associated with the operation, economic planning, and financing of it. Long term energy planning is now fundamental for studying changes in the future national energy supply. This article contributes in this way by developing an energy model of the main national system and evaluating the effect of large injections of electrical energy on the structure of the matrix of electricity generation. Utilizing the planning tool MESSAGE, the following are studied: the impact of hydroelectricity generation in the south of the country, nuclear energy generation, and the effect of large blocks of energy that are dispersed and at times intermittent, as renewable energies are, in particular wind power.
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    Evaluación del impacto tecno-económico de El Niño-oscilación del sur en el recurso eólico de Chile.
    (2016) Durán Flores, Pablo Ignacio Adolfo; Watts Casimis, David; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Este trabajo evalúa el impacto de El Niño-Oscilación del Sur (ENOS) en la velocidad del viento, la producción energética, así como también su impacto en el valor de proyectos eólicos potenciales en diferentes sitios a lo largo de Chile. Se aplica el análisis de funciones empíricas ortogonales cicloestacionarias (CSEOF) para aislar la influencia de ENOS en la velocidad del viento y a partir de esto, la influencia en la producción de energía de los parques cercanos, potenciales y existentes, de los sitios analizados en Chile. Se detalla paso a paso la aplicación de la descomposición CSEOF, la cual permite mostrar la evolución temporal de ENOS y de la variabilidad interanual (Modulated Annual Cycle o MAC) como proceso físico. Para traducir la variabilidad en la velocidad del viento mensual en variabilidad de la producción de energía, se propone una curva de potencia mensual basada en la estadística de producción horaria, lo que permite calcular la producción mensual a partir de la media mensual de la velocidad del viento. Finalmente, una revisión de los parámetros tecno-económicos es hecha con el objetivo de modelar el impacto económico de la ocurrencia de un evento de ENOS en un determinado año de la vida de un proyecto. La principal contribución de este trabajo es demostrar que los eventos de La Niña y El Niño son un factor muy importante para la planificación del sistema, para la predicción del potencial eólico en algunas zonas del país y para la evaluación del riesgo en proyectos situados en esas zonas.