determinación de la capacidad máxima de generación eólica en el sein

10/08/2009Informe Final 090810/91 Determinacin de la Capacidad Mxima de Generacin Elica

en el SEIN Pag. 1/95

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Objetivo: Estudio para definir la: Mxima Capacidad de Generacin Elica a ser instalada en las Zonas Norte, Sur Medio y Sur del SEIN

Informe Final

Fecha: 10 de Agosto del 2009

Preparado por: Ing. R. Gomez Martinelli; Ing. J. L. Perez



ndice del Contenido 1 Introduccin...............................................................................................................................7 2 Resumen Ejecutivo ...................................................................................................................8

2.1 Resumen de las conclusiones principales del Estudio ...............................................9 2.1.1 La Mxima Produccin Elica que puede instalarse en el SEIN para el ao 2012 ........9 2.1.2 Desempeo dinmico del SEIN incorporando la Mxima Produccin Elica.................11 2.1.3 Evaluacin de los ndices globales de Confiabilidad ..........................................................11 2.1.4 Requerimientos Tcnicos para incorporar la nueva generacin Elica al SEIN ...........12 2.1.5 Interpretacin de los lmites de Capacidad Elica determinados ...................................12

3 Sitios candidatos y expectativas de explotacin Elica en el SEIN ..............................13 4 Determinacin de los Tamaos Preliminares de las Plantas..........................................15 5 Insercin de la Generacin Elica en la RED ....................................................................21

5.1 Estudio de los Escenarios de Mnima Demanda........................................................22 5.1.1 Escenario de Mnima Demanda de Avenida.........................................................................22 5.1.2 Escenario de Mnima Demanda de Estiaje ...........................................................................25

5.2 Tamao de Granjas Elicas para Escenarios de Mnima Demanda ......................28 5.3 Evaluacin de los escenarios de Media y Mxima Demanda .................................30

5.3.1 Escenario de Media Demanda de Avenida ...........................................................................30 5.3.2 Escenario de Mxima Demanda de Avenida........................................................................33 5.3.3 Escenario de Media Demanda de Estiaje .............................................................................36 5.3.4 Escenario de Mxima Demanda de Estiaje ..........................................................................39

5.4 Conclusiones de las Evaluaciones de Flujo de Cargas y Cortocircuito .................43 6 Evaluaciones de Estabilidad..................................................................................................45

6.1 Desempeo dinmico del SEIN con los Parques Elicos en operacin ................46 7 Implementacin del modelo del Parque Elico .................................................................49

7.1 Representacin de los parques con red equivalente ...............................................49 7.2 Implementacin del generador de induccin doblemente alimentado (DFIG)...49 7.3 Implementacin del generador sncrono con impulso directo (SG) .....................51

8 Caractersticas de las diversas tecnologas de aerogeneradores..................................52 8.1 Generador de induccin.................................................................................................53 8.2 Generador de induccin doblemente alimentado .....................................................54 8.3 Generador sncrono con impulso directo (Direct-drive)..........................................55 8.4 Conclusiones respecto de la tecnologa de los Generadores Elicos ....................55

9 Evaluacin de los ndices de Confiabilidad ........................................................................57 9.1 Metodologa e Hiptesis en el Anlisis del escenario de referencia......................57 9.2 SEIN operado con centrales de tipo convencional ...................................................59 9.3 SEIN incorporando la produccin Elica.....................................................................61 9.4 Comparacin de los resultados con y sin produccin Elica ..................................63 9.5 Conclusiones sobre el anlisis de confiabilidad ........................................................63

10 Requerimientos Tcnicos para conectar los Parques Elicos a la red HVAC...........65 10.1 Objetivo ............................................................................................................................65 10.2 Lista de las Normativas de Referencia .......................................................................65



10.3 Requerimientos tcnicos Generales ............................................................................65 10.3.1 Control de la Operacin ...........................................................................................................65 10.3.2 Requisitos de Calidad del Servicio Calidad de la Tensin .............................................67 10.3.3 Requerimientos para los rels de proteccin ......................................................................69 10.3.4 Requerimientos de Estabilidad ...............................................................................................70

10.4 Datos a suministrar con la solicitud de conexin .....................................................70 10.4.1 Datos Generales ........................................................................................................................70 10.4.2 Datos de los aerogeneradores................................................................................................71

Referencias ......................................................................................................................................72 11 Anexo I Informe de Recoleccin y Anlisis de la Informacin ...............................73

11.1 Introduccin .....................................................................................................................73 11.2 Resumen de la informacin disponible suministrada por COES............................73 11.3 Resumen de la informacin elaborada y estimada ..................................................74 11.4 Sntesis de los Anlisis sobre la informacin disponible .........................................74

11.4.1 Caractersticas de los escenarios de Operacin del ao 2012.........................................74 11.4.2 Datos para las Evaluaciones de Confiabilidad .....................................................................78

12 Anexo II Respecto del Indice de Fluctuacin de Tensin........................................95

ndice de las Figuras Figura 4.1: Variaciones admisibles de la tensin en funcin de la frecuencia de ocurrencia ..............................................................................................17 Figura 4.2: Sensibilidad de la Tensin al cambio de 1Mvar en los nodos de 220 kV del Sistema Norte......................................................................20 Figura 6.1: Esquema unifilar en el entorno de la TG3 de Chilca en el estado pre-falla.........................................................................................................47 Figura 6.2: Tensiones y frecuencias en diversos puntos del SEIN como consecuencia de la perdida de la TG3 en Chilca ...................................47 Figura 6.3: Tensiones y trnsitos en las lneas en el entorno de Chilca como consecuencia de la perdida de la TG3 en Chilca .........................48 Figura 6.4: Generacin y trnsitos en las lneas en el entorno de Chilca como consecuencia de la perdida de la TG3 en Chilca ......................48 Figura 7.1: Representacin con red equivalente del Parque Elico admisible en la barra de Marcona 220 kV ..........................................................49 Figura 7.2: Esquema simplificado representando el generador elico doblemente alimentado DFIG............................................................................50 Figura 7.3: esquema a bloques de los principales componentes en el modelo del generador DFIG para Power Factory .....................................50 Figura 7.4: Esquema unifilar del Parque Elico tipo DFIG implementado en la S/S de Chimbote 220 kV ...................................................................51 Figura 7.5: Principales disposiciones de un aerogenerador sncrono impulsado directamente .........................................................................................51 Figura 7.6: Esquema unifilar del Parque Elico tipo SG implementado en la S/S de Guadalupe 220 kV......................................................................52 Figura 8.1: Componentes y disposicin en un aerogenerador de induccin (SCIG)..............................................................................................................53 Figura 8.2: Componentes y disposicin en un aerogenerador de induccin doblemente alimentado (DFIG) ............................................................54 Figura 8.3: Componentes y disposicin en un aerogenerador sncrono impulsado directamente (SG)........................................................................55 Figura 9.1: Produccin en trminos de Energa media anual para los principales Agentes como resultados de las simulaciones.....................60 Figura 10.1: Requerimientos de potencia reactiva para el Parque Elico ...................................................................................................................................69 Figura 11.1: Perfiles horarios tpicos de carga para el rea Norte del SEIN en das laborables y festivos - periodo Avenida...............................78 Figura 11.2: Perfiles horarios tpicos de carga para el rea Centro del SEIN en das laborables y festivos - periodo Avenida............................79 Figura 11.3: Perfiles horarios tpicos de carga para el rea Sur del SEIN en das laborables y festivos - periodo Avenida...................................79 Figura 11.4: Perfiles horarios tpicos de carga para el rea Norte del SEIN en das laborables y festivos - periodo Estiaje..................................79 Figura 11.5: Perfiles horarios tpicos de carga para el rea Centro del SEIN en das laborables y festivos - periodo Estiaje...............................80 Figura 11.6: Perfiles horarios tpicos de carga para el rea Sur del SEIN en das laborables y festivos - periodo Estiaje......................................80 Figura 11.7: Perfil horario tpico semanal de carga para las reas del SEIN en p.u. del pico en el Centro - periodo Avenida.............................80 Figura 11.8: Valor medio de la velocidad del viento y distribucin de Weibull de la variacin para el sitio de Tumbes..........................................89 Figura 11.9: Valor medio de la velocidad del viento y distribucin de Weibull de la variacin para el sitio de Talara..............................................89 Figura 11.10: Valor medio de la velocidad del viento y distribucin de Weibull de la variacin para el sitio de Piura..............................................89 Figura 11.11: Valor medio de la velocidad del viento y distribucin de Weibull de la variacin para el sitio de Chiclayo.......................................90 Figura 11.12: Valor medio de la velocidad del viento y distribucin de Weibull de la variacin para el sitio de Guadalupe..................................90 Figura 11.13: Valor medio de la velocidad del viento y distribucin de Weibull de la variacin para el sitio de Trujillo ..........................................90 Figura 11.14: Valor medio de la velocidad del viento y distribucin de Weibull de la variacin para el sitio de Chimbote....................................91 Figura 11.15: Valor medio de la velocidad del viento y distribucin de Weibull de la variacin para el sitio de Paramonga Nueva..................91 Figura 11.16: Valor medio de la velocidad del viento y distribucin de Weibull de la variacin para el sitio de Huacho ........................................91 Figura 11.17: Valor medio de la velocidad del viento y distribucin de Weibull de la variacin para el sitio de Ica..................................................92 Figura 11.18: Valor medio de la velocidad del viento y distribucin de Weibull de la variacin para el sitio de Marcona ......................................92 Figura 11.19: Valor medio de la velocidad del viento y distribucin de Weibull de la variacin para el sitio de Reparticin.................................92 Figura 11.20: Valor medio de la velocidad del viento y distribucin de Weibull de la variacin para el sitio de Mollendo......................................93 Figura 11.21: Valor medio de la velocidad del viento y distribucin de Weibull de la variacin para el sitio de Moquegua ..................................93 Figura 11.22: Valor medio de la velocidad del viento y distribucin de Weibull de la variacin para el sitio de Tacna............................................93 Figura 11.23: Curva tpica de produccin de una turbina elica de potencia > 2 MW en funcin de la velocidad del viento...............................94



ndice de las Tablas Tabla 2.1: Capacidad Estudiada en los Nodos Candidatos para IFT = 5 %.................................................................................................................................9 Tabla 2.2: Capacidad Mxima de Generacin Elica en los Nodos Candidatos........................................................................................................................10 Tabla 2.3: Resumen de carga en lneas crticas antes condiciones N y N-1, antes y despus de la Gen. Elica .......................................................11 Tabla 3.1: Elenco de los sitios candidatos para las granjas elicas por zonas y regiones del Per, segn las Bases del Estudio.......................13 Tabla 3.2: Elenco de los sitios candidatos para las granjas elicas para la zonas Norte, segn las concesiones del MEM ....................................14 Tabla 3.3: Elenco de los sitios candidatos para las granjas elicas para la zonas Sur Medio, segn las concesiones del MEM...........................14 Tabla 3.4: Elenco de los sitios candidatos para las granjas elicas para la zonas Sur, segn las concesiones del MEM ........................................14 Tabla 3.5: Elenco de los sitios Candidatos segn las bases del estudio donde se aplican las concesiones del MEM................................................15 Tabla 4.1: Generacin Elica por Sitio y Regin en Base al ndice de Fluctuacin de Tensin del 5 %.........................................................................18 Tabla 4.2: Generacin Elica porSitio y Regin en Base al ndice de Fluctuacin de Tensin del 5 % ..........................................................................19 Tabla 5.1: Generacin Elica a incorporar Min.Avenida..................................................................................................................................................................22 Tabla 5.2: Generacin Trmica antes de incorporar la Generacin Elica Min.Avenida....................................................................................................23 Tabla 5.3: Generacin Trmica resultante luego de incorporar la Generacin Elica Min.Avenida..............................................................................23 Tabla 5.4: Comparacin violaciones de tensin luego de incorporar la Generacin Elica Min.Avenida....................................................................24 Tabla 5.5: Comparacin violaciones por sobrecarga luego de incorporar la Generacin Elica Min.Avenida..........................................................25 Tabla 5.6: Comparacin del cambio en Potencias de Cortocircuito debido al despacho de las Granjas Elicas Min.Avenida...........................25 Tabla 5.7: Generacin Elica a incorporar Min.Estiaje.....................................................................................................................................................................26 Tabla 5.8: Generacin Trmica antes de incorporar la Generacin Elica Min.Estiaje ......................................................................................................26 Tabla 5.9: Generacin Trmica resultante luego de incorporar la Generacin Elica Min.Estiaje.................................................................................27 Tabla 5.10: Comparacin violaciones de tensin luego de incorporar la Generacin Elica Min.Estiaje....................................................................27 Tabla 5.11: Comparacin violaciones por sobrecarga luego de incorporar la Generacin Elica Min.Estiaje ..........................................................28 Tabla 5.12: Comparacin del cambio en Potencias de Cortocircuito debido al despacho de las Granjas Elicas Min.Estiaje...........................28 Tabla 5.13: Comparacin del mximo admisible adoptado y el que resulta luego de incorporar la Gen. Elica .......................................................29 Tabla 5.14: Mximos admisibles de Generacin Elica para Avenida y Estiaje en funcin del IFT del 5 %.................................................................30 Tabla 5.15: Generacin Trmica previa a incorporar la Generacin Elica Med.Avenida.................................................................................................30 Tabla 5.16: Generacin Trmica luego de incorporar la Generacin Elica Med.Avenida ...............................................................................................31 Tabla 5.17: Comparacin violaciones de tensin luego de incorporar la Generacin Elica Med.Avenida ...............................................................31 Tabla 5.18: Comparacin violaciones por sobrecarga luego de incorporar la Generacin Elica Med.Avenida......................................................32 Tabla 5.19: Comparacin del incremento posible de Generacin Elica en Med.Avenida sobre el previsto en Avenida........................................32 Tabla 5.20: Generacin Trmica previa a incorporar la Generacin Elica Max.Avenida.................................................................................................33 Tabla 5.21: Generacin Trmica posterior a incorporar la Generacin Elica Max. Avenida..........................................................................................34 Tabla 5.22: Comparacin violaciones de tensin luego de incorporar la Generacin Elica Max.Avenida................................................................34 Tabla 5.23: Comparacin violaciones por sobrecarga luego de incorporar la Generacin Elica Max.Avenida......................................................35 Tabla 5.24: Comparacin del incremento posible de Generacin Elica en Max.Avenida sobre el previsto en Avenida........................................36 Tabla 5.25: Generacin Trmica previa a incorporar la Generacin Elica Med.Estiaje....................................................................................................37 Tabla 5.26: Generacin Trmica luego de incorporar la Generacin Elica Med.Estiaje ..................................................................................................37 Tabla 5.27: Comparacin violaciones de tensin luego de incorporar la Generacin Elica Med.Estiaje ..................................................................38 Tabla 5.28: Comparacin violaciones por sobrecarga luego de incorporar la Generacin Elica Med.Estiaje.........................................................38 Tabla 5.29: Comparacin del incremento posible de Generacin Elica en Med.Estiaje sobre el previsto en Estiaje..............................................39 Tabla 5.30: Generacin Trmica previa a incorporar la Generacin Elica Max.Estiaje....................................................................................................40 Tabla 5.31: Generacin Trmica luego de incorporar la Generacin Elica Max.Estiaje...................................................................................................41 Tabla 5.32: Comparacin violaciones de tensin luego de incorporar la Generacin Elica Max.Estiaje ..................................................................41 Tabla 5.33: Comparacin violaciones por sobrecarga luego de incorporar la Generacin Elica Max.Estiaje.........................................................42 Tabla 5.34: Comparacin del incremento posible de Generacin Elica en Max.Estiaje sobre el previsto en Estiaje..............................................42 Tabla 5.35: Resumen de carga en lneas crticas antes condiciones N y N-1, antes y despus de la Gen. Elica.....................................................43 Tabla 6.1: Resumen de carga en lneas crticas antes condiciones N y N-1, antes y despus de la Gen. Elica .......................................................45 Tabla 9.1: Elenco de los lneas de interconexin que unen las diferentes reas consideradas en las evaluaciones.................................................58 Tabla 9.2: Niveles de demanda de Energa previstos para el ao 2012 por rea del SEIN................................................................................................59 Tabla 9.3: Generacin prevista para el ao 2012 por reas del SEIN.........................................................................................................................................59 Tabla 9.4: Generacin prevista para el ao 2012 por central convencional y Agente del SEIN........................................................................................60 Tabla 9.5: Mxima Generacin Elica para el ao 2012 incorporada al SEIN IFT = 5 %................................................................................................61 Tabla 9.6: Generacin disponible para el ao 2012 por reas del SEIN incorporando la produccin Elica................................................................61 Tabla 9.7: Generacin disponible para el ao 2012 por reas del SEIN incorporando la produccin Elica................................................................62 Tabla 9.8: Generacin disponible para el ao 2012 comparacin con adelanto de las Obras en al 500 kV................................................................62 Tabla 9.9: Generacin disponible para el ao 2012 comparacin con y sin produccin Elica .........................................................................................63 Tabla 9.10: Comparacin de los ndices globales de confiabilidad para diversos escenarios.............................................................................................63 Tabla 10.1: Mximos valores permitidos para los cambios bruscos de tensin.......................................................................................................................67 Tabla 11.1: Resumen de la generacin - Demanda esperada para el ao 2012 en Avenida y Estiaje..........................................................................75 Tabla 11.2: Sntesis del balance generacin - Demanda para el caso de Avenida 2012 Carga Mxima ......................................................................75 Tabla 11.3: Elenco de las sobrecargas en los componentes de red para el caso Avenida 2012 Carga Mxima........................................................75 Tabla 11.4: Sntesis del balance generacin - Demanda para el caso de Avenida 2012 Carga Media ..........................................................................76 Tabla 11.5: Sntesis del balance generacin - Demanda para el caso de Avenida 2012 Carga Mnima........................................................................76 Tabla 11.6: Sntesis del balance generacin - Demanda para el caso de Estiaje 2012 Carga Mxima .........................................................................76 Tabla 11.7: Elenco de las sobrecargas en los componentes de red para el caso Estiaje 2012 Carga Mxima...........................................................77 Tabla 11.8: Sntesis del balance generacin - Demanda para el caso de Estiaje 2012 Carga Media .............................................................................77 Tabla 11.9: Sntesis del balance generacin - Demanda para el caso de Estiaje 2012 Carga Mnima...........................................................................77 Tabla 11.10: Orden de Mrito de las Centrales de Generacin del SEIN para el ao 2012................................................................................................82 Tabla 11.11: Plan de Mantenimiento del parque de Generacin del SEIN para el ao 2012.............................................................................................87



Tabla 11.12: Indisponibilidad Forzada para las unidades de generacin....................................................................................................................................87 Tabla 11.13: Indisponibilidad Forzada para la lneas y transformadores del sistema de transmisin del SEIN .........................................................88 Tabla 11.14: Elenco de los sitios candidatos para las granjas elicas por zonas y regiones del Per.............................................................................88



Historia de las Revisiones Nmero revisin Fecha Rotulado Lista de las modificaciones

0 06/07/2009 090622/58 Informe sobre los resultados preliminares para la evaluacin de la Mxima Generacin Elica admisible en el SEIN. Estado de Avance de las Tareas

1 13/07/2009 090713/71

Se han reportado: las verificaciones de las evaluaciones de la Mxima Capacidad Elica y los ndices de Confiabilidad del SEIN en presencia de solo la Generacin Convencional.

2 20/07/2009 090720/72 Informe Final con las Evaluaciones Estticas y de Confiabilidad

3 10/08/2009 090810/91 Revisin 1 del Informe Final, incorporando las correcciones debidas a la absolucin de observaciones.



1 Introduccin El Estudio tiene como objetivo principal el determinar la Capacidad Total Mxima de Generacin Elica (CTMGE) que puede ser instalada y operada en las zonas de atencin de la demanda (Norte, Sur Medio y Sur) del SEIN de manera que se preserve en lo posible la calidad del servicio y la seguridad de la operacin del sistema. La integracin de fuentes alternativas de generacin de energa elctrica, como por ejemplo aquella elica, puede modificar en modo relevante las condiciones operativas en algunas zonas del sistema elctrico. El incremento esperado de instalaciones de este tipo puede desmejorar la seguridad del sistema resultando necesario rever los criterios de seguridad y las estrategias de planificacin y operacin del sistema. Estos requerimientos se vuelven ms importantes cuando las zonas involucradas se presentan particularmente dbiles en cuanto a soporte de tensin, o se encuentran aisladas. El estudio se ha enfocado en los Escenarios de Avenida y Estiaje del ao 2012, considerando como base los despachos econmicos previstos para entonces y las obras de transmisin del Plan de Expansin. En el presente estudio considera la inyeccin de potencia proveniente de la generacin elica sobre las subestaciones candidatas del sistema de transmisin sealadas en los Trminos de Referencia, contemplando que la potencia aportada tiene factor de potencia 1 pu, esto es, slo aporta potencia activa al sistema y por ellos los impactos estudiados sobre la red de transmisin son los menores que podran preverse. El sistema de subtransmisin para la recoleccin de la potencia producida en el parque elico y su transporte hasta la S/S del sistema de transmisin, as como las alternativas de vinculacin al mismo no son objeto del presente estudio; estos particulares debern analizarse ulteriormente con mayor detalle en los estudios de pre-operatividad, que podran tomar como referencia los valores de mxima capacidad que emita el presente estudio para los nodos candidatos sealados en los Trminos de Referencia. Es importante remarcar que el estudio considera que el sistema de transmisin ha alcanzado el desarrollo previsto para el ao 2012, en particular se destacan las ampliaciones del sistema de 500 kV y los transformadores de rebaje 500/220 kV en Trujillo Norte y Marcona, que deben estar en servicio en el escenario de Estiaje. Sin estas obras de transmsin, las capacidades resultantes seran menores.



2 Resumen Ejecutivo Este Resumen Ejecutivo relativo al estudio para determinar la Capacidad Total Mxima de Generacin Elica (CTMGE) que puede ser instalada y operada en las zonas Norte, Sur Medio y Sur del SEIN para el ao 2012, presenta en forma resumida los aspectos mas importantes necesarios para cubrir los alcances solicitados y las relativas conclusiones. Las principales actividades desarrolladas como parte de la metodologa aplicada han sido: Ubicacin de los sitios Candidatos para el ao de estudio y agregacin a estas

subestaciones (S/S) candidatas las expectativas de explotacin Elica en el SEIN; Determinacin de los tamaos preliminares de los emplazamientos, individualizando para

cada sitio candidato cual sera la mxima produccin que podra admitir desde el punto de vista tcnico, sobre la base del ndice de Fluctuacin de Tensin y de un Grado de Penetracin, donde:

o El ndice de Fluctuacin de Tensin (IFT) da una idea de la mxima produccin que admite cada nodo candidato, considerando la variacin de tensin que esta inyeccin puede producir en el nodo colector ante el cambio mximo esperado de produccin, y

o El Grado de Penetracin (GP) es un ndice que da idea del peso relativo de la Potencia de Generacin Elica sobre la Potencia Operada Total del Sistema;

Insercin de la generacin Elica en las S/S candidatas, para ello se han aplicado los siguientes criterios:

o Incorporar la inyeccin elica en las S/S candidatas del SEIN de mayor tensin, considerando slo la inyeccin de potencia activa (100 % compensado localmente), con ello se pone de manifiesto el menor impacto posible en la red de transmisin para una produccin elica dada;

o Desplazar del despacho del sistema elctrico aquellas mquinas de mayor costo variable de produccin, o si esto no es posible se reduce su despacho tanto como sea necesario sin violar el mnimo tcnico (ejemplo de las unidades turbovapor o aquellas cuya funcin es ejercer un soporte de tensin);

o Inyectar la mxima cantidad Elica individualizada para cada condicin de demanda; en caso de que la reduccin del despacho econmico de unidades convencionales no de lugar a esta produccin, se agrega una demanda equilibrante que si bien representa en la prctica la porcin de generacin elica que no cabra en el SEIN, se puede admitir para fines de este estudio en que se exploran las consecuencias de extender el alcance de esta fuente de generacin, como una merma en la produccin de la generacin convencional, que no afecta a las consecuencias del estudio respecto de la Generacin Elica;

o Ajuste de los estados operativos con los recursos de control de tensin (Reactores, Capacitores, SVCs y consignas de los generadores) existentes al 2012;

o Comparacin de los estados operativos antes y despus de la incorporacin de la produccin elica poniendo en evidencia las eventuales violaciones de tensin y sobrecargas, y evaluar si las causas son atribuibles a la nueva generacin elica;

o Evaluacin de las nuevas potencias de cortocircuito en las S/S Candidatas, con la finalidad de apreciar cuanto se debilitan las redes de transmisin por efecto del desplazamiento de la generacin convencional debido a las nuevas incorporaciones de generacin elica, calculando finalmente los nuevos mximos en funcin del ndice de Fluctuacin de Tensin que podran esperarse, empleando los mismos criterios expuestos en la determinacin preliminar de los tamaos.

Evaluacin del desempeo del SEIN con la nueva generacin Elica operando, efectuando anlisis en estado estacionario y dinmico;

Evaluacin de los principales ndices globales de confiabilidad del SEIN, comparando los valores antes y despus de la incorporacin de la nueva generacin Elica;



Especificaciones relativas a los Requerimientos Tcnicos para conectar los Parques Elicos a la red del SEIN.

2.1 Resumen de las conclusiones principales del Estudio Los captulos siguientes ilustran los resultados aplicando la metodologa de clculo descripta, con la cual se han obtenido las conclusiones que se exponen a continuacin.

2.1.1 La Mxima Produccin Elica que puede instalarse en el SEIN para el ao 2012 Con el objeto de explorar de manera extendida las consecuencias sobre la red del SEIN para el ao 2012 en los perodos de Avenida y Estiaje, se ha evaluado la Produccin Elica que sera admisible si se considerase aceptable un ndice de Fluctuacin de Tensin del 5 %, el cual est en el extremo del rango de tolerancia. Los valores se ilustran en la Tabla 2.1 siguiente:

Generador rea Subestacin Mxima P [MW]

Avenida 2012Mxima P [MW]

Estiaje 2012

GE_Chiclayo_220 CostaNorte SECHO220 37.96 37.96 GE_Chimbote_220 CostaNorte CHIM220 66.59 73.26 GE_Guadalupe_220 CostaNorte SEGUA220 40.17 40.26 GE_Huacho_220 CostaNorte HCHO220 73.46 73.46 GE_Paramonga_220 CostaNorte PANU220 94.17 94.17 GE_Piura_220 CostaNorte SEPO220 18.24 18.24 GE_Talara_220 CostaNorte TALA_220 15.21 15.21 GE_Trujillo_220 CostaNorte SETNOR220 54.21 86.69 GE_Tumbes_220 CostaNorte TUMB60 4.94 4.94 Total Regin Norte 404.95 444.19 GE_Mollendo_138 CostaSur MOLL138 15.38 15.38 GE_Moquegua_220 CostaSur MONT220 79.11 79.11 GE_Reparticion_138 CostaSur REPA138 24.57 24.57 GE_Tacna_66 CostaSur TACNA66 13.04 13.04 Total Regin Sur 132.1 132.1 GE_Ica_220 SierraCentro ICA220 65.26 76.57 GE_Marcona_220 SierraCentro MARC220 33.17 100.13 Total Regin Sur Medio 98.43 176.7 Total SEIN 635.48 752.99

Tabla 2.1: Capacidad Estudiada en los Nodos Candidatos para IFT = 5 %

Estos mdulos de Generacin Elica representan un Grado de Penetracin entre el 12 al 14 % en estado de Demanda Mxima, pero cobra mucho ms significado en Mnima Demanda porque alcanza hasta el 17 al 20 % entre Avenida y Estiaje, siendo estos ltimos valores elevados en el arranque de esta nueva tecnologa en el SEIN. El caso de Avenida en particular, que tiene una alta proporcin de generacin hidrulica, demuestra que en Mnima Demanda no hay cabida al total de Generacin Elica de la Tabla en razn de la Generacin Convencional que debe permanecer en el despacho (se agreg demanda suplementaria por 143 MW), admitiendo entonces hasta 492 MW. Sin embargo, el cierre de un Ciclo Combinado adicional como el de Ventanilla requerira reservar unos 115 MW adicionales, con lo cual la mxima potencia disponible para la Generacin Elica se reducira hasta unos 377 MW, lo que representa un Grado de Penetracin de alrededor del 10 %. Por otra parte, hasta tanto las estadsticas del viento se puedan correlacionar con cierta precisin con la produccin de Generacin Elica aportada al SEIN, se recomienda restringir el ndice de Fluctuacin de Tensin a no ms del 3 %, suponiendo que la produccin elica pudiese variar de 0 a 100 % por efecto de los vientos. Los efectos de la regularidad deben aceptarse cuando los registros del sistema puedan aseverar esta condicin, traducida en trminos de la potencia elctrica que se inyecta en la red.



De lo expuesto se recomienda que: En un principio el Grado de Penetracin no debe ser superior el 10 %, y hasta tanto se pueda comprobar fehacientemente el efecto de las variaciones del viento en la tensin de los nodos del sistema, el ndice de Fluctuacin de Tensin no debe ser superior al 3 %, como suele ser corriente en pases que disponen de esta tecnologa. Para un Grado de Penetracin del 10 % resultan 373 MW en Avenida y 376 MW en Estiaje, y para un ndice de Fluctuacin de Tensin aceptable de hasta el 3 % (el cual reduce a 3/5 el valor de la Tabla anterior en cada nodo candidato), da un total de 381 MW en Avenida y 451 MW en Estiaje. En consecuencia, el valor recomendado del total de Mxima Generacin Elica a instalar en el SEIN para el ao 2012 es de hasta 375 MW, distribuido entre los Sitios Candidatos de modo tal que el ndice de Fluctuacin de Tensin no sea superior al 3 %, como se muestra en la siguiente Tabla 2.2.

Generador rea Subestacin Mxima PE [MW]

Ao 2012

GE_Chiclayo_220 CostaNorte SECHO220 22.4 GE_Chimbote_220 CostaNorte CHIM220 39.3 GE_Guadalupe_220 CostaNorte SEGUA220 23.7 GE_Huacho_220 CostaNorte HCHO220 43.3 GE_Paramonga_220 CostaNorte PANU220 55.6 GE_Piura_220 CostaNorte SEPO220 10.8 GE_Talara_220 CostaNorte TALA_220 9.0 GE_Trujillo_220 CostaNorte SETNOR220 32.0 GE_Tumbes_220 CostaNorte TUMB60 2.9 Total Regin Norte 239.0 GE_Mollendo_138 CostaSur MOLL138 9.1 GE_Moquegua_220 CostaSur MONT220 46.7 GE_Reparticion_138 CostaSur REPA138 14.5 GE_Tacna_66 CostaSur TACNA66 7.7 Total Regin Sur 78.0 GE_Ica_220 SierraCentro ICA220 38.5 GE_Marcona_220 SierraCentro MARC220 19.6 Total Regin Sur Medio 58.1 Total SEIN 375.0

Tabla 2.2: Capacidad Mxima de Generacin Elica en los Nodos Candidatos

Los valores de la Tabla 2.1 se han empleado para evaluar de manera ms rigurosa las capacidades del SEIN para controlar la tensin y las sobrecargas susceptibles de ocurrir, tanto en condiciones de red completa como en contingencia simple, y las restricciones que la incorporacin de esta cantidad extendida de generacin elica podra provocar sobre las unidades de generacin convencional. Las cantidades de Generacin Elica expresadas en la Tabla 2.1 se han empleado en este estudio por igual en Mnima, Media y Mxima Demanda. No es admisible suponer que se incrementen las potencias de Generacin Elica en los sitios candidatos en estados de mayor demanda, a expensas de los incrementos temporarios de las potencia de cortocircuito debidos a la presencia de mayor generacin convencional, porque la Generacin Elica adicional quedara condicionada a la presencia en el despacho de dichas unidades de generacin convencional. Cualquier incremento de Generacin Elica sobre los valores de la Tabla 2.1 provocara sobrecargas mayores a las reportadas en la Tabla 2.3 siguiente, las cuales son apreciables en condiciones normales y de mucha severidad en los estados de contingencia sobre los vnculos ms exigidos (Ventanilla Chavarra y Zapallal Ventanilla).



Condicin Red Completa o N Contingencia N-1 Zapallal-Vent. Vent.-Chavarra Zapallal-Vent. Vent.-Chavarra Escenario

Sin GE Con GE Sin GE Con GE Sin GE Con GE Sin GE Con GE Estiaje Mxima Demanda 60 % 80 % 87 % 101 % 98 % 135 % 125 % 149 %Estiaje Media Demanda 80 % 93 % 98 % 107 % 131 % 154 % 141 % 153 %Estiaje Mnima Demanda 47 % 58 % 64 % 87 % -- -- -- --Avenida Mxima Demanda 60 % 77 % 91 % 102 % 102 % 132 % 130 % 146 %Avenida Media Demanda 57 % 72 % 88 % 102 % 96 % 123 % 126 % 146 %Avenida Mnima Demanda 43 % 59 % 57 % 37 % -- -- -- --

Tabla 2.3: Resumen de carga en lneas crticas antes condiciones N y N-1, antes y despus de la Gen. Elica

La sustitucin de Generacin Convencional por las cantidades de Generacin Elica considerada en el estudio, no causa restricciones en cuanto a la operacin de la tensin. Las fuentes convencionales remanentes junto con los recursos previstos en el sistema de transmisin, permiten soportar el control de tensiones en condiciones estacionarias del tipo N (red completa) y N-1 (contingencia simple) sin desmejorar apreciablemente la calidad del servicio.

2.1.2 Desempeo dinmico del SEIN incorporando la Mxima Produccin Elica La Generacin Elica que se ha evaluado en el estudio, ocasiona una merma en la calidad de respuesta del SEIN a las perturbaciones desde el punto de vista dinmico. Para mantener la calidad de respuesta de la frecuencia sera necesario reducir el estatismo de las unidades que aportan a la regulacin primaria de frecuencia, y aumentar la reserva rotante para prever las fluctuaciones en la produccin elica debido al viento, las cuales pueden superponerse en sentido positivo o adverso a las fluctuaciones normales de la previsin de la demanda del SEIN.

2.1.3 Evaluacin de los ndices globales de Confiabilidad De los resultados obtenidos se puede concluir que la penetracin elica considerada en el estudio no degrada los principales ndices de confiabilidad del sistema, en principio los mejora por el agregado de ms puntos de inyeccin de potencia al SEIN, con excepcin de aquel que representa el valor medio esperado en horas de sobrecargas en las Interconexiones, el cual confirma como ya se haba mencionado en los anlisis determinsticos para definir la mxima capacidad elica, que el sistema presenta algunos cuellos de botella, y que la presencia de la generacin elica agrava estas sobrecargas. Algunos de los puntos ms sensibles que las simulaciones han mostrado cuando el sistema opera con los parques elicos son: 9 Lneas Ventanilla Chavarra 220 kV; 9 Lneas Zapallal Ventanilla 220 kV; 9 Lnea Ica Marcona 220 kV (en el periodo de Avenida sin completar las Obras al 500 kV);

Se aprecia una disminucin de las prdidas en torno al 0.3 %. Se pone en evidencia una disminucin del costo variable de produccin del sistema (alrededor del 15 %), como consecuencia del desplazamiento de fuentes de generacin convencional. Esta disminucin podra ser parcial o totalmente contrarrestada por el necesario incremento en los costos operativos que debe asumir el sistema por el aumento de la reserva primaria de frecuencia, y las modificaciones requeridas en las unidades de generacin para proveer una respuesta mejorada ante los eventos que afectan a la frecuencia. Ms all de la operacin del SEIN con los parques Elicos se puede mencionar el efecto (el cual vale para ambos escenarios con y sin elicos) que produce la anticipacin de la obras de vinculacin entre 500 kV y 220 kV en Marcona y Trujillo Norte (Estiaje 2012), lo cual demuestra el alto riesgo de racionamiento en que incurrira el sistema en caso de que dichas expansiones se postergaran.



2.1.4 Requerimientos Tcnicos para incorporar la nueva generacin Elica al SEIN Como otro resultado del estudio, se ha explicado en detalle la metodologa para evaluar el impacto de este tipo de fuente de generacin, y se han propuesto ndices internacionales de la normativa existente para considerar los requerimientos que deberan exigirse para admitir el ingreso de los Generadores Elicos. De los anlisis del impacto de las tecnologas, se concluye que el SEIN no debe aceptar los generadores elicos cuya construccin est basada en generadores de induccin de jaula de ardilla. Estos han demostrado problemas en su implementacin ante cambios en la fuente primaria (viento), en el tren de impulso y en la respuesta a fallas en el sistema debido a la ausencia de medios de control, y puesto que el SEIN es susceptible a eventos de media a gran severidad, no debe darse cabida a esta tecnologa como fuente de generacin. As mismo, debe exigirse que las tecnologas ms modernas tales como Generador de Induccin Doblemente Alimentado y el Generador Sncrono, dispongan en el diseo de la turbina de los controles de paso (pitch) y de prdida aerodinmica (stall) para asegurar un control ms estable de la velocidad en el rango ms alto (y la potencia entregada a la red), evitando propagar perturbaciones del viento sobre la red.

2.1.5 Interpretacin de los lmites de Capacidad Elica determinados Los resultados del estudio han examinado las consecuencias de admitir Generacin Elica en Per para un valor superior a la capacidad que resulta recomendable para el estado del SEIN previsto para el ao horizonte 2012. El estado del SEIN mencionado resulta de la previsin de la demanda, de las obras del Plan de Transmisin en estado de construccin, licitacin o proyecto, de las nuevas fuentes de generacin convencional previstas de incorporar y del despacho econmico con los precios estimados. Estos resultados permiten visualizar el agravamiento del desempeo del sistema que podra derivarse de un Grado de Penetracin Elico mayor al recomendado (10 %), y esbozan las medidas correctivas que sera necesario tomar en cuenta sobre la capacidad de regulacin de las unidades convencionales en el sistema para contrarrestar en algn grado posible las consecuencias. Si se decide en un futuro aceptar una mayor cantidad de Generacin Elica, ser necesario evaluar las reformas normativas para lograr de los Agentes Generadores ms recursos de regulacin y control de frecuencia, y las posibles alternativas del Plan de Expansin, y por supuesto evaluar el impacto econmico de estas medidas. Es importante remarcar que la incorporacin de Generacin Elica en un sistema debe ser un proceso gradual, que debe comenzar con valores relativamente bajos. Slo luego de asimilar los efectos prcticos en la operacin de esta fuente variable de generacin en los perodos caractersticos de Avenida y Estiaje, se podra admitir un crecimiento del Grado de Penetracin, el cual ser funcin de la precisin que se obtenga en las previsiones de la produccin de generacin a partir de los datos del viento, las fluctuaciones que el viento ocasiona sobre la tensin de la red, y las caractersticas propias del parque de generacin trmico que se debe preservar en Mnima Demanda, y que resulta necesario para cubrir econmicamente la demanda del pico de carga.



3 Sitios candidatos y expectativas de explotacin Elica en el SEIN Los anlisis efectuados para evaluar las capacidades del sistema se han orientados a las zonas del Norte, Sur Medio y Sur del SEIN siguiendo las indicaciones de las Bases del Estudio y, asimismo para las barras a 138 y 220 kV seleccionadas como Candidatas segn se reportan en la siguiente Tabla 3.1.

ZONAS Regin Provincia Sitios Candidatos Tumbes Tumbes Tumbes Piura Talara Talara Piura Piura Piura Lambayeque Chiclayo Chiclayo La Libertad Pacasmayo Guadalupe La Libertad Trujillo Trujillo Ancash Santa Chimbote Lima Barranca Paramonga Nueva

Norte

Lima Huaura Huacho Ica Ica Ica Sur Medio Ica Nazca Marcona Arequipa Caraveli Reparticin Arequipa Islay Mollendo Moquegua Mariscal Nieto Moquegua

Sur Noroeste de Arequipa

Tacna Tacna Tacna Tabla 3.1: Elenco de los sitios candidatos para las granjas elicas por zonas y regiones del Per, segn las Bases del Estudio

Se ha tenido en cuenta tambin el documento del Ministerio de Energa y Minas (MEM) relativo a las Concesiones Temporales en Etapa de Estudio elaborado por la Direccin de Concesiones Elctricas de la DGE (RVPF/2009.05.07), como una referencia que indica la expectativa de aprovechamiento de los recursos elicos del pas. A continuacin se ilustran por zonas los emplazamientos donde se han otorgado las concesiones para los estudios (ver Tabla 3.2, Tabla 3.3 y Tabla 3.4). Sobre esta base y teniendo en cuenta la topologa de la red de transmisin en los alrededores de los sitios candidatos sealados en las Bases del Estudio para el ao horizonte de estudio, se han agrupado estas concesiones en las probables subestaciones (S/S) de los sitios candidatos o vecinas donde la generacin elica podra ser recogida por el sistema elctrico de transmisin interconectado (SEIN):

CENTRALES ELICAS Titular de la Concesin Potencia Instalada

(MW)

Zona NORTE del SEIN

Ubicacin Barra Candidata

Estima Inyeccinpor barra

MW

CE PARQUE TUMBES ZORRITOS IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 150.00 N Tumbes Zorritos 220kV CE PARQUE MNCORA IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 100.00 N Piura Talara 220kV o Zorritos 220kV CE PARQUE NEGRITOSLA BREA GAZ & L'ENERGIE S.A.C. 180.00 N Piura Talara 220kV o Zorritos 220kV 430.0 CE EL TUNAL NORWIND S.A.C. 105.00 N Piura Talara 220kV CE PUNTA BALCONES HUAYRA KALLPA S.A.C. 200.00 N Piura Talara 220kV CE PARQUE TALARA ENERGA ELICA S.A. 240.00 N Piura Talara 220kV CE BALNEARIO PUNTA BALCONES GENERALIMA S.A.C. 300.00 N Piura Talara 220kV CE PARQUE LOBITOS IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 150.00 N Piura Talara 220kV CE EL ALTO PETROLERA MONTERRICO S.A. 200.00 N Piura Talara 220kV CE LA BREA PETROLERA MONTERRICO S.A. 170.00 N Piura Talara 220kV CE TALARA PER ENERGA RENOVABLE S.A. 300.00 N Piura Talara 220kV CE PARQUE LAGUNITOS SOWITEC ENERGAS RENOVABLES DE PER 150.00 N Piura Talara 220kV CE PARQUE VICHAYAL IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 80.00 N Piura Talara 220kV o Piura 220kV 2175.0 CE PARQUE YACILA-ISLILLA GAZ & L'ENERGIE S.A.C. 80.00 N Piura Piura 220kV CE PIURA-PAITA-LOTE 1 GENERALIMA S.A.C. 300.00 N Piura Piura 220kV CE YACILA GENERALIMA S.A.C. 100.00 N Piura Piura 220kV CE PIURA-PAITA-LOTE 2 GENERALIMA S.A.C. 300.00 N Piura Piura 220kV




(MW)

Zona NORTE del SEIN



MW

CE SAN PEDRO GENERALIMA S.A.C. 200.00 N Piura Piura 220kV CE PARQUE BAYOVAR 1 IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 200.00 N Piura Piura 220kV CE PARQUE BAYOVAR 2 IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 200.00 N Piura Piura 220kV CE PARQUE VICE IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 80.00 N Piura Piura 220kV 1540.0CE PARQUE LAMBAYEQUE IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 100.00 N Lambayeque Chiclayo 220kV 100.0CE PARQUE CUPISNIQUE ENERGA ELICA S.A. 240.00 N La Libertad Guadalupe 220kV CE PARQUE SAN PEDRO DE LLOC IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 100.00 N La Libertad Guadalupe 220kV CE PACASMAYO SOLEOL S.A.C. 50.00 N La Libertad Guadalupe 220kV CE SAN PEDRO DE LLOC SOLEOL S.A.C. 50.00 N La Libertad Guadalupe 220kV 440.0CE PARQUE MAGDALENA DE CAO IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 240.00 N La Libertad Trujillo 220kV CE ASCOPE PER ENERGA RENOVABLE S.A. 100.00 N La Libertad Trujillo 220kV CE LA PAMPA PER ENERGA RENOVABLE S.A. 100.00 N La Libertad Trujillo 220kV CE MALABRIGO PETROLERA MONTERRICO S.A. 60.00 N La Libertad Trujil.220kV o S. del Cao 138kV CE MALABRIGO II PETROLERA MONTERRICO S.A. 40.00 N La Libertad Trujil.220kV o S. del Cao 138kV 540.0CE PARQUE CASMA ENERGA ELICA S.A. 240.00 N Ancash Chimbote 220kV CE PARQUE CHIMBOTE ENERGA ELICA S.A. 240.00 N Ancash Chimbote 220kV CE PARQUE NUEVO CHIMBOTE IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 180.00 N Ancash Chimbote 220kV CE CASMA I PER ENERGA RENOVABLE S.A. 100.00 N Ancash Chimbote 220kV CE CHIMBOTE I PER ENERGA RENOVABLE S.A. 100.00 N Ancash Chimbote 220kV CE CASMA SOLEOL S.A.C. 50.00 N Ancash Chimbote 220kV CE PARQUE PAMPA MATACABALLO SOWITEC ENERGAS RENOVABLES DE PER 150.00 N Ancash Chimbote o Paramonga 220kV 1060.0CE PARQUE HUACHO IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 240.00 N Lima Huacho 220kV CE HUACHO I PER ENERGA RENOVABLE S.A. 100.00 N Lima Huacho 220kV CE HUACHO SOLEOL S.A.C. 50.00 N Lima Huacho 220kV 390.0CE PARQUE LAS LOMAS ENERGA ELICA S.A. 240.00 N Lima Cantera 220kV 240.0

Tabla 3.2: Elenco de los sitios candidatos para las granjas elicas para la zonas Norte, segn las concesiones del MEM


(MW)

Zona SUR

Medio del SEIN


EstimaInyeccinpor barra

MW

CE PARQUE LOMITAS 1 IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 200.00 SM Ica Ica 220kV CE PARQUE LOMITAS 2 IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 200.00 SM Ica Ica 220kV CE PARQUE OCUCAJE 1 IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 150.00 SM Ica Ica 220kV CE PARQUE OCUCAJE 2 IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 150.00 SM Ica Ica 220kV CE PARQUE OCUCAJE 3 IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 150.00 SM Ica Ica 220kV 850.0 CE PARQUE SAN ANDRS IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 240.00 SM Ica Independencia 220kV 240.0 CE PAMPA POROMA HUAYRA KALLPA S.A.C. 200.00 SM Ica Marcona 220kV CE MARCONA PER ENERGA RENOVABLE S.A. 100.00 SM Ica Marcona 220kV CE POROMA SOLEOL S.A.C. 50.00 SM Ica Marcona 220kV CE TRES HERMANAS HUAYRA KALLPA S.A.C. 200.00 SM Ica y Arequipa Marcona 220kV CE PARQUE SAN JUAN IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 80.00 SM Ica y Arequipa Marcona 220kV CE MARCONA 1 PER ENERGA RENOVABLE S.A. 100.00 SM Ica y Arequipa Marcona 220kV 730.0

Tabla 3.3: Elenco de los sitios candidatos para las granjas elicas para la zonas Sur Medio, segn las concesiones del MEM


(MW)

Zona SUR

del SEIN Ubicacin Barra Candidata


MW

CE BELLA UNIN HUAYRA KALLPA S.A.C. 200.00 S Arequipa Marcona 220kV CE YAUCA INVERSIONES TROY S.A.C. 300.00 S Arequipa Marcona 220kV 500.0 CE PARQUE PUNTA LOMAS ENERGA ELICA S.A. 240.00 S Arequipa Caraveli 500kV 240.0 PARQ. MIRAMAR DE SANTA MARA IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 80.00 S Arequipa Mollendo o Caman 138kV 80.0 CE PARQUE ILO ENERGA ELICA S.A. 240.00 S Moquegua Ilo 220kV CE ILO 1 PER ENERGA RENOVABLE S.A. 200.00 S Moquegua Ilo 220kV 440.0 CE PARQUE PAMPA ALTA SOWITEC ENERGAS RENOVABLES DE PER 240.00 S Moquegua Moquegua 220kV CE PARQUE ICLA IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 80.00 S Moque.y Tacna Moquegua 220kV 320.0 CE PARQUE TACNA IBEROPERUANA INVERSIONES S.A.C. 150.00 S Tacna Los Hroes 220kV 150.0

Tabla 3.4: Elenco de los sitios candidatos para las granjas elicas para la zonas Sur, segn las concesiones del MEM

Aplicando estas concesiones a las Barras candidatas indicadas para el desarrollo del presente estudio, resultan los siguientes valores por zonas indicados en la Tabla 3.5. Para cada uno de dichos valores de inyeccin provenientes de una estima de la generacin elica en base a la disponibilidad de viento, se debe verificar la posibilidad que tiene la red para evacuar dicho nivel de potencia, respetando los vnculos que impone la operacin normal y en emergencia del sistema.



ZONAS Regin Provincia Sitios Candidatos Potencia MW Concesin

Tumbes Tumbes Tumbes 60 kV 430.0Piura Talara Talara 220 kV 2175.0Piura Piura Piura 220 kV 1540.0Lambayeque Chiclayo Chiclayo 220 kV 100.0La Libertad Pacasmayo Guadalupe 220 kV 440.0La Libertad Trujillo Trujillo 220 kV 540.0Ancash Santa Chimbote 220 kV 1060.0Lima Barranca Paramonga Nueva 220 kV 150.0

Norte

Lima Huaura Huacho 220 kV 390.0 6825.0Ica Ica Ica 220 kV 850.0Sur Medio Ica Nazca Marcona 220 kV 1230.0 2080.0Arequipa Caraveli Reparticin 138 kV 240.0Arequipa Islay Mollendo 138 kV 80.0Moquegua Mariscal Nieto Moquegua 220 kV 320.0

Sur Noroeste de Arequipa

Tacna Tacna Tacna 66 kV 150.0 790.0Tabla 3.5: Elenco de los sitios Candidatos segn las bases del estudio donde se aplican las concesiones del MEM

4 Determinacin de los Tamaos Preliminares de las Plantas Los tamaos de las granjas de generacin elica que efectivamente se instalen en Per, sern definidos en ltima instancia, en base a los anlisis econmicos de la relacin inversin/productividad y el atractivo de precios esperados en el futuro, condicionados a las restricciones tcnicas de operacin del SEIN. La inversin mencionada, considera no solamente el sistema de generacin y subtransmisin de recoleccin de la produccin, incluye tambin los costos de las ampliaciones del sistema de transmisin para hacer factible la conexin a los nodos existentes del SEIN y para evacuar la produccin a travs del sistema de transmisin. Al momento, por tanto, no puede conocerse a priori cual ser la produccin que se espera colectar en torno de cada uno de los sitios candidatos para inyectarla al SEIN a travs del sistema de transmisin. En consecuencia, se encara el problema en el orden inverso determinando para cada sitio candidato cual sera la mxima produccin que podra admitir desde el punto de vista tcnico, tomando como referencia principalmente el grado de penetracin y el ndice de fluctuacin de tensin, aplicados sobre el sistema de transmisin informado para el ao 2012 que sirve de horizonte a este estudio.

Grado de Penetracin (GP) El grado de penetracin es un ndice que da idea del peso relativo de la Potencia de Generacin Elica sobre la Potencia Operada Total del Sistema, y se define como:

GP = 100 GE / (GC + GE) Siendo:

GP: Grado de Penetracin [%] GE: Potencia de la Generacin Elica [MW] GC: Potencia de la Generacin Convencional [MW]

El grado de penetracin usualmente aceptado oscila entre el 10 al 30 %, de acuerdo a las reservas que cada pas adopta respecto de los efectos esperados del viento sobre el sistema con esta tecnologa. Los valores ms altos se encuentran al momento en Espaa y Dinamarca, los cuales estn interconectados en la red de Europa Occidental, y los valores ms bajos suelen adoptarlos los pases que estn en proceso de evaluacin de los efectos que la incorporacin de esta tecnologa



tendra sobre su sistema, o que encuentran efectivas limitaciones a una mayor proporcin de generacin elica por razones de la variabilidad del viento o restricciones operativas de su red y sus fuentes de generacin. Las causas que restringen un grado de penetracin alto derivan de las fluctuaciones que se pueden esperar del viento, la prediccin del viento para programar el despacho de generacin, y el costo de los recursos para contrarrestarlas, tal como tener que operar un mayor margen de reserva primaria de potencia, y en la medida en que las fluctuaciones son de larga duracin, se requiere tambin un mayor margen de reserva secundaria para restituir el margen de la reserva primaria de potencia en tiempos razonables. Puesto que estas fluctuaciones del viento se superponen a las incertezas propias de la curva de carga diaria, es claro que para conservar una cierta calidad de la frecuencia y evitar los cortes de suministro, deben ser incrementados el margen de reserva primaria y la calidad de respuesta de esta reserva primaria, ya sea a travs de aumentar el nmero de mquinas que aportan esta funcin, y/o la velocidad y estabilidad de la respuesta. Por ello es usual comenzar aceptando un grado de penetracin ms bien bajo, del orden del 10 % o menor, para incrementarlo en la medida que se aprecian mejor las fluctuaciones que se pueden presentar en el viento y su dispersin entre las distintas fuentes de coleccin, y la respuesta efectiva de los recursos del sistema que estn disponibles para contrarrestar este efecto, as como el costo que implica mantener o mejorar tal respuesta. A falta de mejores datos, es lgico suponer que el viento puede desarrollar su mxima produccin en cualquier momento del da, considerando por ejemplo que la mxima potencia elica en servicio podra operar en el sistema durante las horas de Mnima Demanda, cuando la potencia operada en base a mquinas de generacin convencional resultara menor. Parece entonces razonable comparar el Grado de Penetracin Elica que a priori se supone aceptable, con el que se obtiene en las horas de Mnima Demanda.

ndice de Fluctuacin de Tensin (IFT) El ndice de fluctuacin de tensin da una idea de la mxima produccin que admite cada nodo candidato, considerando la variacin de tensin que esta inyeccin puede producir en el nodo colector ante el cambio mximo esperado de produccin. El ndice de fluctuacin de tensin se define como:

IFT = 100SNOM (MVA) / SCC (MVA) Donde:

SNOM: es la potencia del parque elico cuya produccin ingresar en un nodo SCC: Es la potencia de cortocircuito trifsica en ese nodo, sin considerar el aporte del

parque elico. En el caso que nos ocupa y suponiendo el 100 % de compensacin de potencia reactiva en el nodo colector, la potencia SNOM del sitio se puede adoptar igual a la produccin en MW. Este valor IFT indica la variacin porcentual de la tensin ante un cambio del 100 % de la potencia inyectada por el sitio elico a la red (ver 12). Para las demandas rpidamente fluctuantes se imponen valores menores al 0.1 %, pero para sitios elicos los requerimientos habituales rondan entre el 3 al 5 %. Como punto de conexin se considera el nodo existente de la red al ao horizonte en cual se vincularn las obras concernientes a las granjas elicas. En caso de que ms de un parque elico se vincule al mismo punto de la red del sistema de transmisin, SNOM es la suma de los MW instalados en dichas granjas, a menos que pueda comprobarse que las variaciones del viento no son simultneas entre las granjas que se conectan al mismo nodo, y sea recomendable usar un factor de simultaneidad.



Si el viento presenta una regularidad notable, es posible que la variacin de la produccin esperada sea slo una cierta proporcin f=Produccin/SNOM de la potencia nominal del parque elico, y en tal caso la expresin ms apropiada para tener en cuenta la regularidad en el IFT ser:

IFT = 100fSNOM (MW) / SCC (MVA) Por ejemplo, si la produccin es muy regular y slo se espera una variacin del 50 % relativa a la produccin mxima, el factor f adopta el valor 0.50, con lo cual para un mismo IFT admisible la capacidad instalada podra ser el doble de la correspondiente a los sitios donde se espera que el viento pueda hacer fluctuar la produccin de 0 al 100 %. La regularidad del viento debe demostrarse finalmente en base a los efectos que provoca en el cambio de produccin entregada en la red, la cual depende ciertamente de las caractersticas del viento, de la extensin de la Granja Elica y caractersticas del terreno, y del nmero de mquinas que componen la Granja. Como se desprende de la Figura 4.1, la cual ilustra las recomendaciones del Standard IEEE 141-1993, es razonable tolerar como mximo hasta un 3 % de fluctuacin de tensin para eventos que provocan esta perturbacin como mucho 1 vez por hora. Esto tambin se desprende de la bibliografa existente de la experiencia en pases con esta tecnologa. El extremo del 5 % corresponde al tope de tolerancia para una frecuencia de 2 veces por hora, y est entre los valores ms altos an para una frecuencia de ocurrencia de 1 vez por hora.

Figura 4.1: Variaciones admisibles de la tensin en funcin de la frecuencia de ocurrencia

Para un primer dimensionamiento y en ausencia de mejor informacin que caracterice la variabilidad del viento, se parte del IFT admisible del 5 %, que es el mayor en el rango, y asumiendo el factor f igual a 1, con lo cual se puede deducir el tamao SNOM que es posible tolerar segn las potencias de cortocircuito en la barra del sistema en la cual se pretende inyectar la produccin de las granjas:

SNOM (MW) = IFTSCC (MVA) / 100 La seleccin de este 5 % para el IFT resultar en capacidades algo mayores, las cuales permitirn poner en evidencia con cierta exceso, las consecuencias que esta Generacin Elica podra producir sobre la red, tal como sobrecargas y deficiencias en el control de tensin, pero no por ello deben entenderse como las que resultarn finalmente aceptables.



Puesto que las potencias de cortocircuito ms bajas se encuentran normalmente en los estados de mnima demanda, stos estados se convertirn en los casos ms restrictivos y por ende los que limitarn los tamaos de las granjas. Se presenta a continuacin los clculos de SNOM resultantes para un IFT del 5 % para los Escenarios de Avenida y Estiaje.

Ave_Min Mx_GEol Est_Min Mx_GEol Regin Sitios Candidatos Scc [MVA] [MW] Scc [MVA] [MW] Norte Tumbes 60 kV 98.73 4.94 121.97 6.10Norte Talara 220 kV 304.29 15.21 731.28 36.56Norte Piura 220 kV 364.72 18.24 728.34 36.42Norte Piura 60 kV 328.81 16.44 578.77 28.94Norte Chiclayo 220 kV 805.57 40.28 892.71 44.64Norte Chiclayo 60 kV 451.76 22.59 477.72 23.89Norte Guadalupe 220 kV 803.34 40.17 874.40 43.72Norte Guadalupe 60 kV 493.62 24.68 422.91 21.15Norte Trujillo 220 kV 1084.12 54.21 1818.51 90.93Norte Trujillo 138 kV 783.55 39.18 1105.32 55.27Norte Chimbote 220 kV 1331.85 66.59 1503.14 75.16Norte Chimbote 138 kV 1223.15 61.16 1203.03 60.15Norte Paramonga Nueva 220 kV 1914.04 95.70 1925.34 96.27Norte Paramonga Nueva 138 kV 543.51 27.18 475.28 23.76Norte Huacho 220 kV 1469.27 73.46 1503.73 75.19Norte Huacho 60 kV 220.70 11.04 221.43 11.07Total Generacin Elica Norte 408.80 504.97Sur Medio Ica 220 kV 1305.23 65.26 1617.72 80.89Sur Medio Ica 60 kV 536.92 26.85 592.67 29.63Sur Medio Marcona 220 kV 663.41 33.17 2054.56 102.73Sur Medio Marcona 60 kV 540.64 27.03 632.95 31.65Total Generacin Elica Sur Medio 98.43 183.61Sur Reparticin 138 kV 497.19 24.86 491.76 24.59Sur Mollendo 138 kV 309.90 15.50 307.79 15.39Sur Moquegua 220 kV 1582.19 79.11 1838.36 91.92Sur Moquegua 138 kV 1224.12 61.21 1365.19 68.26Sur Tacna 66 kV 260.87 13.04 266.15 13.31Total Generacin Elica Sur 132.51 145.20Total Generacin Elica SEIN 639.74 833.79

Tabla 4.1: Generacin Elica por Sitio y Regin en Base al ndice de Fluctuacin de Tensin del 5 %

Para los sitios candidatos que admiten ms de un nivel de tensin (por ejemplo: 220, 138 o 60 kV), se han efectuado los clculos de cortocircuito y de la generacin elica admisible en los diversos niveles de tensin, a efectos de ilustrar cuanto se reduce la capacidad admisible para los niveles de tensin menores. Estos clculos complementarios figuran en filas sombreadas en color verde. Los totales por Regin, y los Totales del SEIN corresponden a la sumas de las potencias admisibles slo para los niveles ms altos de tensin (ignorando las filas sombreadas en verde). En la Tabla 4.2 siguiente se han resumido los valores admisibles en los nodos candidatos para el IFT del 5 %, seleccionados entre los mnimos obtenidos desde ambos escenarios de Mnima Demanda y para el mayor nivel de tensin. En tal caso, los valores de la Tabla 4.2 aseguran que la condicin del IFT 5 % se cumple para todos los escenarios de Mnima Demanda, y por ende para el resto de los escenarios de mayor carga, asumiendo que la fluctuacin del viento produce una fluctuacin de la carga de menos de 2 veces por hora.



Mnimo Mx_GEol

Regin Sitios Candidatos Scc [MVA] [MW] Norte Tumbes 60 kV 98.73 4.94 Norte Talara 220 kV 304.29 15.21 Norte Piura 220 kV 364.72 18.24 Norte Chiclayo 220 kV 805.57 40.28 Norte Guadalupe 220 kV 803.34 40.17 Norte Trujillo 220 kV 1084.12 54.21 Norte Chimbote 220 kV 1331.85 66.59 Norte Paramonga Nueva 220 kV 1914.04 95.70 Norte Huacho 220 kV 1469.27 73.46 Total Generacin Elica Norte 408.80 Sur Medio Ica 220 kV 1305.23 65.26 Sur Medio Marcona 220 kV 663.41 33.17 Total Generacin Elica Sur Medio 98.43 Sur Reparticin 138 kV 491.76 24.59 Sur Mollendo 138 kV 307.79 15.39 Sur Moquegua 220 kV 1582.19 79.11 Sur Tacna 66 kV 260.87 13.04 Total Generacin Elica Sur 132.13 Total Generacin Elica SEIN 639.36

Tabla 4.2: Generacin Elica porSitio y Regin en Base al ndice de Fluctuacin de Tensin del 5 %

Puesto que las sumas por regin y el Total del SEIN son muy semejantes al del escenario de Mnima Demanda de Avenida, ste puede servir para evaluar las condiciones ms restrictivas. Esta Tabla 4.2 no est tomando por ahora en cuenta el incremento posible de Generacin Elica que resulta admisible en Escenarios de Estiaje debido a las nuevas obras previstas. De la Tabla 4.2 se observa que la zona ms al Norte del SEIN presenta una capacidad reducida, que dista mucho de las expectativas enunciadas en la Tabla 3.5 para Zorritos, Talara y Piura. La falta de soporte de tensin en estos nodos es la principal causa por la que esta capacidad es reducida. En la Figura 4.2 se observa una sensibilidad para escenarios del 2011 y 2013, en la cual se mide el cambio en la tensin de barra de 220 kV ante una inyeccin de 1 Mvar en los nodos del Sistema Norte. Las sensibilidades ms altas (menor rigidez) se presentan para los nodos de Zorritos, Talara y Piura, sobre todo en estados de Mnima Demanda cuando la unidad de Talara G4 est fuera de servicio. Esto demuestra la causa principal de esta capacidad reducida resultante. Estos clculos de las potencias de cortocircuito SCC se han efectuado hasta ahora sin reducir la generacin convencional en el SEIN para dar cabida al despacho de la Generacin Elica, por lo tanto los niveles de cortocircuito obtenidos son los mximos posibles. Estos niveles de cortocircuito son precisos slo si las unidades convencionales ms caras (que salen del despacho en horas de menor carga) estn alejadas de los nodos candidatos, o si las unidades ms caras cercanas a los nodos candidatos se mantienen en el despacho por razones tcnicas (generacin forzada). En estos casos, el desplazamiento de generacin convencional para dar lugar a la Generacin Elica no cambia la potencia de cortocircuito en los nodos de los sitios candidatos. Esta hiptesis es vlida, porque los precios del mercado a futuro de la generacin convencional podran cambiar respecto de los esperados al momento de hacer estas evaluaciones, y por tanto es preferible no condicionar la rigidez de los nodos a un despacho eventual para calcular el cupo mximo de generacin elica que cabra admitir.



CAMBIO DE LA TENSION EN LAS BARRAS DE 220 KV DE LA ZONA NORTE ANTE UN CAMBIO DE 1 MVAR

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40

TALA_220

CARHU220

SEGUA220

SEPO220

ZORRI220

SECHO220

SETNOR220

HCHO220

GOLDMILLS220

CAJA220

CHIM220

PANU220

CORONA220

KVAV11MAX AV11MIN ES11MAX ES11MINAV13MAX AV13MIN ES13MAX ES13MIN

Figura 4.2: Sensibilidad de la Tensin al cambio de 1Mvar en los nodos de 220 kV del Sistema Norte

De estos resultados preliminares se puede concluir que: 9 El aporte total de la Generacin Elica Mxima en el SEIN que resulta para los nodos

candidatos debido a un ndice de Fluctuacin de Tensin del 5 % resulta en 639 MW. Con esta produccin, el Grado de Penetracin resultara del 17.6 % para los escenarios de Mnima Demanda. Este Grado de Penetracin suele ser aceptado en diversos pases.

9 Si la variabilidad del viento resultara menor o igual al 50 % de la mxima potencia instalada en cada sitio, la capacidad aceptable podra aumentar potencialmente al doble, en tanto el SEIN en conjunto no supere un grado de penetracin aceptable. Esta variabilidad debe confimarse en trminos de produccin de potencia sobre la red antes de aceptar un incremento tal.



5 Insercin de la Generacin Elica en la RED Una vez obtenidos los valores admisibles de inyeccin de las granjas elicas en los sitios candidatos, y siendo que la suma de stos resulta en un valor usualmente aceptable del Grado de Penetracin, es posible considerarlos a todos simultneamente (esto es, no los mximos por reas en forma secuencial), y evaluar los efectos contemporneos de los mismos sobre el sistema de transmisin, investigando si resultan violaciones de tensin y sobrecargas en los elementos de red que pudieran provocar congestiones en el transporte. La metodologa que se emplea en esta etapa es la siguiente: 9 Se incorporan los generadores en los nodos candidatos, considerando slo la inyeccin de

potencia activa, con 0 Mvar de produccin/consumo de potencia reactiva. Se eligen siempre los nodos de mayor tensin, por cuanto son los que admiten una mayor inyeccin de la produccin elica en la red y provocan el mayor impacto en la red de transmisin.

9 Se desplazan del despacho del sistema las mquinas de mayor costo variable de produccin, o si esto no es posible se reduce su despacho tanto como sea necesario sin violar el mnimo tcnico, tal como es el caso de algunas unidades turbovapor, o de mquinas turbogas necesarias por el soporte de tensin que ofrecen. Las unidades que resultan forzadas por tensin no se quitan del despacho, puesto que la produccin elica es variable y puede resultar incluso cero en algunos momentos, dando lugar a las mismas condiciones que justifican la presencia de la generacin forzada en las proximidades de algunos nodos candidatos (Ej.: Marcona, Talara).

9 Si la reduccin del despacho no da lugar a toda la produccin elica, se pone de relieve esta posible limitacin tcnica y se agrega una demanda equilibrante. Esta demanda equilibrante debe interpretarse como Generacin Elica Negativa, porque est indicando que la produccin Elica supuesta no cabe en el sistema. Esta demanda se ubica en la barra de Mantaro 220 kV por las siguientes razones:

o Puesto que Mantaro presenta suficientes recursos para el control de tensin, el efecto de esta demanda no causar una alteracin perceptible de las tensiones nodales en el resto del SEIN, y debido a la existencia de diversos caminos alternativos hacia el centro de carga del sistema, no alterar apreciablemente la distribucin en los flujos de potencia.

o Si esta demanda se hubiese ubicado en el rea Norte, enmascarara las posibles sobrecargas sobre el sistema de transmisin Norte Centro, del mismo modo que si se ubicara en el rea Sur (Costa o Sierra).

9 Con el sistema balanceado, se hace un reajuste de las tensiones nodales mediante los recursos disponibles, tales como capacitores/reactores en derivacin, tomas (taps) de transformadores y consignas de las unidades de generacin. El objetivo es indagar si con los recursos disponibles y la presencia de las nuevas fuentes de generacin elica, es posible llevar al sistema a una condicin operativa aceptable, esto es, cumpliendo con los requisitos de tensin en el SEIN.

9 Se compara el estado operativo resultante con el previo, y se seala si aparecen nuevas violaciones de tensin y/o sobrecargas en el las lneas o transformadores del sistema de transmisin, y se hace un juicio de valor acerca de si estas violaciones son debidas a la incorporacin de la nueva generacin elica, y se subrayan las restricciones a las que dara lugar la produccin elica. Las evaluaciones no suponen obras de transmisin o recursos de compensacin adicionales para dar lugar a la produccin elica calculada, dado que evaluaciones de este tipo corresponden al mbito de la planificacin o bien, a los estudios de Pre-Operatividad para detectar el impacto de las nuevas incorporaciones al SEIN y evaluar los recursos que mitiguen o remuevan las consecuencias adversas a las que pudieran dar lugar.

9 Finalmente, se evalan las nuevas potencias de cortocircuito en los nodos candidatos, a efectos de apreciar cuanto se debilitan las redes de transmisin por efecto del desplazamiento de la generacin convencional debido a las nuevas incorporaciones de



generacin elica. En los casos en que esta potencia de cortocircuito fuese sensiblemente menor a la empleada para calcular los valores admisibles de generacin elica en los nodos candidatos, se determinan los nuevos valores que podran esperarse (que sern menor a los preliminares), sin hacer ulteriores verificaciones, dado que la red de transmisin estar menos exigida (menos sobrecargas probables), y habr ms generacin convencional en su reemplazo para dar soporte de tensin.

Esta metodologa se aplica a todos los escenarios de estudio.

5.1 Estudio de los Escenarios de Mnima Demanda Los escenarios de Mnima Demanda se emplean para definir el mximo tamao de las granjas elicas en los sitios candidatos, a partir del clculo del ndice de Fluctuacin de Tensin en base a las potencias de cortocircuito en los nodos. Con los resultados de ambos escenarios de Mnima Demanda (Avenida y Estiaje) y descartando los incrementos en la potencia de cortocircuito debidos a la variacin estacional del despacho, se determina la mxima generacin elica a incorporar en cada perodo estacional.

5.1.1 Escenario de Mnima Demanda de Avenida En este primer caso se describe en detalle la aplicacin de la metodologa como ejemplo. En el resto de los escenarios las explicaciones se restringen a comentar los principales resultados. La Generacin Elica a incorporar a partir del IFT del 5 % est indicada en la Tabla 5.1, la cual representa la seleccin del Mnimo resultante entre los escenarios de Avenida y Estiaje de Mnima Demanda. Este valor mnimo as obtenido es el ms seguro porque omite los eventuales incrementos en las potencias de cortocircuito debido a variaciones estacionales del despacho, y no toma en cuenta las obras asociadas al escenario de Estiaje posterior, las cuales podran o no demorarse. Las reas se designan como figuran en la Base de Datos del SEIN, y a los efectos de este estudio la relacin de las reas con las regiones previstas es la siguiente: 9 CostaNorte representa la Regin Norte 9 CostaSur representa la Regin Sur 9 SierraCentro representa la Regin Sur Medio

Generador rea Subestacin P [MW]

GE_Chiclayo_220 CostaNorte SECHO220 40.28 GE_Chimbote_220 CostaNorte CHIM220 66.59 GE_Guadalupe_220 CostaNorte SEGUA220 40.17 GE_Huacho_220 CostaNorte HCHO220 73.46 GE_Paramonga_220 CostaNorte PANU220 95.70 GE_Piura_220 CostaNorte SEPO220 18.24 GE_Talara_220 CostaNorte TALA_220 15.21 GE_Trujillo_220 CostaNorte SETNOR220 54.21 GE_Tumbes_60 CostaNorte TUMB60 4.94 GE_Mollendo_138 CostaSur MOLL138 15.39 GE_Moquegua_220 CostaSur MONT220 79.11 GE_Reparticion_138 CostaSur REPA138 24.59 GE_Tacna_66 CostaSur TACNA66 13.04 GE_Ica_220 SierraCentro ICA220 65.26 GE_Marcona_220 SierraCentro MARC220 33.17

Total 639.36

Tabla 5.1: Generacin Elica a incorporar Min.Avenida

El despacho econmico original de las unidades trmicas en este escenario est ilustrado en la siguiente Tabla 5.2, ordenado en forma decreciente segn el Costo Variable de Produccin [USD/MWh]. Si bien las unidades de San Nicols son las ms caras, se puede demostrar que la



convergencia del flujo de cargas slo es posible con al menos 2 de estas 3 unidades, y con 2 unidades la tensin en la barra de Marcona quedara por debajo de 0.90 pu. Puesto que la Generacin Elica es de carcter variable, y uno de los estados posibles es 0 MW (como el previo a la incorporacin de las unidades elicas), no es posible prescindir de la generacin de San Nicols. Como otras restricciones, la unidad de Enersur G1 (Grupo #1 de Chilca 1), es la nica unidad presente en el sur de Lima, y no es prctico operar el sistema sin unidades en el nodo de Chilca 220 kV, como as tampoco es conveniente prescindir de ambas unidades turbogas de Aguayta, y no es posible detener la unidad TV de Ventanilla por lo cual se apaga una de las unidades turbogas.

Mquina Despacho

[MW]CV

[USD/MWh]Pmax[MW]

Pmin [MW]

SNico G1 19.00 99.35 20.20 10.00 SNico G2 18.30 99.35 20.20 10.00 SNico G3 25.80 99.35 26.90 11.00 Enersur G1 47.97 24.99 174.00 45.00 Aguayt G2 82.00 24.40 85.88 40.00 Aguayt G1 87.60 23.89 87.60 40.00 Ventan G3 159.45 18.04 160.00 70.00 Ventan G4 156.10 18.04 160.00 70.00 Ventan TV 177.40 18.04 152.06 28.00 Total 773.62

Tabla 5.2: Generacin Trmica antes de incorporar la Generacin Elica Min.Avenida

El despacho resultante se ilustra en la Tabla 5.3, y puede notarse que la reduccin es de slo 524.96 MW, y no es suficiente para alojar los 639.36 MW de Generacin elica. La diferencia de 114.4 MW ms 28 MW de reduccin de prdidas, se agrega como una demanda de 142.5 MW concentrada en la barra de 220 kV de Mantaro.

Mquina Despacho CV Pmax Pmin

SNico G1 19.00 99.35 20.20 10.00 SNico G2 18.30 99.35 20.20 10.00 SNico G3 25.80 99.35 26.90 11.00 Enersur G1 40.36 24.99 174.00 45.00 Aguayt G2 40.10 24.40 85.88 40.00 Ventan G3 70.10 18.04 160.00 70.00 Ventan TV 35.00 18.04 152.06 28.00 Total 248.66

Tabla 5.3: Generacin Trmica resultante luego de incorporar la Generacin Elica Min.Avenida

El paso siguiente es la comparacin de las variables operativas entre ambos escenarios (ver Tabla 5.4), a fin de detectar si las granjas elicas son causa de congestin en los corredores por sobrecargas o por niveles de tensin no admisibles. El escenario base (sin la generacin elica) presenta una serie de violaciones a la banda del 5 % y tambin algunas sobrecargas. El escenario nuevo (con Generacin Elica) se lo ajusta con el propsito de conseguir con los recursos disponibles de control, un estado operativo con igual o menor cantidad de las violaciones detectadas, y verificar que no se introducen nuevas violaciones debido a las Granjas Elicas. El escenario original presenta 146 violaciones de tensin, entre ellas 5 violaciones en el nivel de 500 KV (entre 1.064 y 1.077), 14 violaciones en 220 kV (entre 0.927 y 1.064), y 6 violaciones en 138 kV (en la zona de Paragsha y alrededores, como es habitual); el resto es en menor tensin. El nuevo escenario presenta slo las 22 violaciones indicadas en la Tabla 5.4, de las cuales 6 son en 138 kV y resto en menor tensin. En la tabla se ilustra en la columna de la derecha, los valores de tensin en pu del escenario original, para certificar que los valores alcanzados en las variables



operativas son al menos de igual o menor impacto que en el caso previo. Las filas indicadas con la sigla #N/A corresponde a variables que, no siendo violadas en el caso original, si resultan en el nuevo escenario con Generacin Elica. Como comentario, las variables que aqu figuran provienen de un ajuste mejorado en la zona de la Sierra en torno de las centrales de Huanchor, Pachachaca, etc., mediante el cual se han eliminado 15 de las 17 violaciones en las barras de 50 kV.

Nodos fuera de +/- 5% en todo el SEIN

Despus de Incorporar la Gen. Elica [1]

Antes [2]

Name pu kV Nominal pu

PARAGII 0.934 138.00 0.935 PARAG138 0.933 138.00 0.934 UCHU138 0.925 138.00 0.925 CARIPA 0.907 138.00 0.905 COND138 0.903 138.00 0.901 ONU138 0.894 138.00 0.893 HUANZ60 1.069 60.00 1.075 CALLA60B 1.068 60.00 1.074 MOYOP60 1.068 60.00 1.075 CHOSI60 1.068 60.00 1.075 SMATE60 1.066 60.00 1.073 SURCO60 1.066 60.00 1.073 DUVAZ50 0.946 50.00 0.904 YAULI50 0.934 50.00 0.891 CHAIV33 1.050 33.00 1.052 CARMI22.9A 1.050 22.90 1.067 CPIED12 1.068 12.00 1.068 ATOC6 0.949 6.00 #N/A SANTO4 1.059 4.16 #N/A HUICRA2 1.100 2.40 1.100 PAIT2A 0.950 2.40 0.941 PAIT2B 0.950 2.40 0.941

Tabla 5.4: Comparacin violaciones de tensin luego de incorporar la Generacin Elica Min.Avenida

Este resultado no debe interpretarse como que las Granjas Elicas mejoran los niveles de tensin, slo se pretende demostrar que an con las Granjas Elicas es posible operar el sistema con las variables operativas de tensin dentro de la banda permitida. La siguiente Tabla 5.5 ilustra las sobrecargas en lneas y transformadores de 2 y 3 arrollamientos, de la cual se desprende que no aparecen nuevas sobrecargas ni se incrementan las existentes. La columna Despus indica Despus de incorporar la Generacin Elica y Antes corresponde al escenario previo. El leve incremento en TRE_StaRosa y Lne Oquendo-QumicaPacfico, se debe a que en el nuevo escenario se han reducido los niveles de tensin en 60 kV en el rea Costa Centro (previamente haba muchas violaciones por alta tensin U>1.05 pu), lo cual incrementa levemente la corriente para la misma demanda, y por ello la sobrecarga. Las sobrecargas del tr2 hua_571/2 son del transformador elevador de Huanchor, cuya sobrecarga deriva de un despacho mayor de la unidad que la capacidad nominal de los transformadores.



Ramas con carga superior al 100% Despus Antes Name Loading [%] Loading [%]

Lne Oquendo-QuimicaPacifico_L705 144.05 141.27 Lne Morococha-AustriaDuvaz_L6528C 130.77 137.15 Lne Yauli-AustriaDuvaz_L6528B 119.32 125.15 Lne Toquepala-MillSite_L1388 110.70 111.95 TR2_StaRosa (Andahuasi)-II 136.31 136.21 tr2 hua_571 101.81 106.04 tr2 hua_572 101.81 106.04

Tabla 5.5: Comparacin violaciones por sobrecarga luego de incorporar la Generacin Elica Min.Avenida

El cambio resultante en las potencias de cortocircuito en los nodos candidatos ante la insercin de las Centrales Elicas es mnimo, debido a que la generacin desplazada est en nodos alejados de los sitios candidatos. No obstante, en los nodos en donde ms se detecta la reduccin es en Paramonga Nueva y Huacho, debido a la ausencia de despacho de una de las unidades de Aguayta. El tenor de los cambios no puede causar ningn efecto notable en los clculos efectuados del IFT del 5 % para recalcular las potencias de las granjas elicas en los sitios candidatos.

Regin Nodo Candidato Scc

Previo[MVA]

SccCon GE

[MVADelta

[%]

Norte Tumbes 60 kV 98.73 98.71 0.0% Norte Talara 220 kV 304.29 304.13 -0.1% Norte Piura 220 kV 364.72 364.49 -0.1% Norte Chiclayo 220 kV 805.57 804.28 -0.2% Norte Guadalupe 220 kV 803.34 801.81 -0.2% Norte Trujillo 220 kV 1084.12 1080.09 -0.4% Norte Chimbote 220 kV 1331.85 1324.67 -0.5% Norte Paramonga Nueva 220 kV 1914.04 1883.31 -1.6% Norte Huacho 220 kV 1469.27 1446.60 -1.5% Sur Medio Ica 220 kV 1305.23 1299.99 -0.4% Sur Medio Marcona 220 kV 663.41 662.73 -0.1% Sur Reparticin 138 kV 497.19 497.13 0.0% Sur Mollendo 138 kV 309.90 309.87 0.0% Sur Moquegua 220 kV 1582.19 1581.06 -0.1% Sur Tacna 66 kV 260.87 260.83 0.0%

Tabla 5.6: Comparacin del cambio en Potencias de Cortocircuito debido al despacho de las Granjas Elicas Min.Avenida

Como consecuencia se puede concluir que en este escenario de Mnima de Avenida, la red admite inyectar la produccin de las Granjas Elicas sin causar violaciones en los niveles de tensin y/o sobrecargas nuevas en las lneas y transformadores de transmisin. Sin embargo, si se toma en cuenta la demanda equilibrante asignada en Mantaro para dar lugar a esta Generacin Elica, la capacidad disponible entre los Mnimos Tcnicos de las mquinas trmicas y el despacho hidrulico, slo deja lugar para incorporar alrededor de 639 MW (Ver Tabla 5.1) 142 MW = 497 MW.

5.1.2 Escenario de Mnima Demanda de Estiaje En este perodo estacional se ponen en servicio algunas obras que dan mayor rigidez de tensin en algunos nodos, por lo cual la mxima generacin elica admisible se incrementa desde el Criterio del IFT del 5 %. En particular, se consideran los efectos de las mayores potencias de cortocircuito en los nodos de Marcona e Ica debidos a la conexin a 500 kV en Marcona mediante transformador, as como la conexin a 500 kV mediante tr

determinación de la capacidad máxima de generación eólica en el sein

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