Aplicación de modelos de series de tiempo en el pronóstico de la demanda de energía eléctrica como mecanismo de mejores condiciones contractuales a un cliente libre: Hospital Regional de Lambayeque

Abstract

El presente trabajo de investigación se centra en el análisis del problema que actualmente persiste en el Hospital Regional de Lambayeque. Este importante centro de salud está situado en el distrito de Chiclayo, perteneciente a la provincia de Chiclayo, dentro del Departamento de Lambayeque. Cabe destacar que el hospital mencionado es una de las instituciones más relevantes y complejas de toda la Región Lambayeque. De hecho, su clasificación como un Hospital de nivel III-1 indica que es un nosocomio de alta complejidad, lo que refleja su capacidad para ofrecer servicios médicos avanzados y especializados. El Hospital Regional dispone de un sistema de suministro eléctrico que opera a Media Tensión, el cual tiene una potencia contratada establecida en 982,0 kW. Además, su consumo promedio de energía eléctrica se registra en aproximadamente 292,390.84 kWh por mes. Existen varios elementos que dificultan la realización de un pronóstico preciso y adecuado de la demanda de energía eléctrica en el Hospital Regional de Lambayeque. Estas dificultades se deben, entre otros motivos, a la inexactitud presente en los modelos predictivos que se utilizan para estimar el consumo; a los desafíos estructurales que enfrenta el mercado energético en la región; a la dependencia excesiva de ciertas fuentes energéticas que pueden ser poco confiables; así como a las diversas regulaciones y condiciones contractuales que rigen el suministro de electricidad, las cuales complican todavía más la situación. El propósito principal del trabajo que se presenta en este documento es implementar modelos de series de tiempo con el fin de realizar pronósticos precisos sobre la demanda de energía eléctrica. Este enfoque se busca establecer como un mecanismo que permita ofrecer condiciones contractuales más favorables y ventajosas para un cliente libre específico, que en este caso es el Hospital Regional de Lambayeque. La metodología que se ha implementado en este estudio es de tipo no experimental, lo que significa que no se manipulan variables de manera directa. Además, se clasifica como prospectiva, ya que se centra en la evaluación de datos a partir de un enfoque hacia el futuro, y también es transversal, lo que implica que se lleva a cabo en un único momento en el tiempo, permitiendo así una recopilación de información instantánea. Se puede afirmar que, después de un análisis exhaustivo, el Hospital Regional de Lambayeque es considerado un cliente que opera de manera independiente y por lo tanto tiene la libertad de adquirir su suministro de energía eléctrica directamente de la empresa conocida como ELECTRONORTE S.A. La adquisición de este recurso se lleva a cabo de manera anual, por lo que es fundamental anticipar cuánta Energía Eléctrica y Potencia Activa se necesitará en los meses venideros. Sin embargo, hasta el momento, el Método Econométrico que ha estado utilizando para este propósito no ha producido resultados favorables ni satisfactorios. Al utilizar el análisis de series de tiempo, se logró realizar una proyección bastante precisa de la Energía Activa durante las horas de mayor demanda, alcanzando un margen de error que fue del 2.36% en relación al valor real. De manera similar, para la Energía Activa durante las horas de menor demanda, el pronóstico mostró un desvío del 4.94% con respecto al valor real. Además, se llevó a cabo un análisis de la Potencia Activa en las horas puntas, donde los resultados también fueron satisfactorios, con un error del 3.64% comparado con el valor real. Por otro lado, en las horas fuera de punta, la Potencia Activa se estimó con un margen de error de 2.34% respecto al valor real. El margen de error que se ha calculado al realizar el pronóstico de la demanda de energía eléctrica utilizando la técnica de SERIES DE TIEMPO se sitúa, en promedio, en un 3.32%. Este porcentaje se encuentra significativamente por debajo del margen de error que se obtiene al aplicar el método ECONOMÉTRICO, el cual presenta un error promedio que asciende al 6.87%. Finalmente, como parte integral del contrato que se establece con la empresa encargada de suministrar energía eléctrica al Hospital Regional de Lambayeque, es necesario incluir una cláusula específica que detalle una tolerancia respecto a los valores de Energía Activa y Potencia Activa que han sido solicitados. Estas tolerancias son las siguientes: para la Potencia Activa durante las Horas Punta, se permite un margen de ± 3.02%; para la Potencia Activa en Horas Fuera Punta, el margen es de ± 5.15%; en cuanto a la Energía Activa durante las Horas Punta, se acepta una tolerancia de ± 4.24%; y para la Potencia Activa en Horas Fuera Punta, se estipula un rango de ± 2.80%. Este enfoque tiene como objetivo prevenir la imposición de penalidades que pudieran derivarse por no cumplir con estos valores.

This research paper focuses on the analysis of the problem that currently persists in the Regional Hospital of Lambayeque. This important health center is located in the district of Chiclayo, belonging to the province of Chiclayo, within the Department of Lambayeque. It should be noted that the aforementioned hospital is one of the most relevant and complex institutions in the entire Lambayeque Region. In fact, its classification as a Level III-1 Hospital indicates that it is a highly complex hospital, which reflects its ability to offer advanced and specialized medical services. The Regional Hospital has an electrical supply system that operates at Medium Voltage, which has a contracted power established at 982.0 kW. In addition, its average electricity consumption is recorded at approximately 292,390.84 kWh per month. There are several elements that make it difficult to make an accurate and adequate forecast of the demand for electricity at the Regional Hospital of Lambayeque. These difficulties are due, among other reasons, to the inaccuracy present in the predictive models used to estimate consumption; to the structural challenges faced by the energy market in the region; to the excessive dependence on certain energy sources that may be unreliable; as well as to the various regulations and contractual conditions that govern the supply of electricity, which further complicate the situation. The main purpose of the work presented in this document is to implement time series models in order to make accurate forecasts on the demand for electric energy. This approach seeks to establish itself as a mechanism that allows offering more favorable and advantageous contractual conditions for a specific free client, which in this case is the Regional Hospital of Lambayeque. The methodology that has been implemented in this study is non-experimental, which means that variables are not manipulated directly. In addition,

it is classified as prospective, since it focuses on the evaluation of data from a future- oriented perspective, and it is also transversal, which implies that it is carried out at a

single point in time, thus allowing for the collection of instant information. It can be stated that, after a thorough analysis, the Regional Hospital of Lambayeque is considered an independently operating client and therefore has the freedom to acquire its electricity supply directly from the company known as ELECTRONORTE S.A. The acquisition of this resource is carried out on an annual basis, so it is essential to anticipate how much Electric Energy and Active Power will be needed in the coming months. However, so far, the Econometric Method that has been used for this purpose has not produced favorable or satisfactory results. By using time series analysis, a fairly accurate projection of Active Energy during peak demand hours was achieved, reaching a margin of error that was 2.36% in relation to the actual value. Similarly, for Active Energy during off-peak hours, the forecast showed a deviation of 4.94% with respect to the actual value. In addition, an analysis of Active Power during peak hours was carried out, where the results were also satisfactory, with an error of 3.64% compared to the real value. On the other hand, during off-peak hours, Active Power was estimated with a margin of error of 2.34% with respect to the real value. The margin of error that has been calculated when forecasting the demand for electric energy using the TIME SERIES technique is, on average, 3.32%. This percentage is significantly below the margin of error obtained by applying the ECONOMETRIC method, which presents an average error of 6.87%. Finally, as an integral part of the contract established with the company in charge of supplying electric energy to the Regional Hospital of Lambayeque, it is necessary to include a specific clause that details a tolerance with respect to the Active Energy and Active Power values that have been requested. These tolerances are as follows: for Active Power during Peak Hours, a margin of ± 3.02% is allowed; for Active Power in Off-Peak Hours, the margin is ± 5.15%; for Active Energy during Peak Hours, a tolerance of ± 4.24% is accepted; and for Active Power in Off-Peak Hours, a range of ± 2.80% is stipulated. This approach aims to prevent the imposition of penalties that could arise from not complying with these values.