luis imaz. límites a la integración de energías renovables en el sistema eléctrico español
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EOI · 15/12/2011 · http://a.eoi.es/wpsTRANSCRIPT
Límites a la integración de energías
renovables en el sistema eléctrico
español.
Escuela de Organización Industrial- EOI
Madrid, 15 de diciembre 2011
2
Indice
Introducción al sistema español y sus objetivos
Límites a la integración de energías intermitentes
Resultados y consecuencias de los vertidos de EE.RR.
Propuestas técnicas y regulatorias para maximizar la
integración de EE.RR.
Conclusiones
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Funciones del TSO
Funciones del TSO en el sistema eléctrico español:
Garantizar la seguridad y continuidad del suministro eléctrico, manteniendo el equilibrio
instantáneo entre generación y demanda
Diseñar, desarrollar y mantener la red de transporte
Generación Hidraúlica
Generación Eólica
Centro de control de REE
Generación Térmica
Red de Transporte
Distribution network
Subestación de distribución
Subestación de Transporte
Consumo residencial (baja
tensión)
Consumo Industrial (alta
tensión)
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El sistema eléctrico
español
2010: 20.000 MW eólicos y 4.000 MW solares. En 2020: ~35.000 MW + 11.500 MW
Baja capacidad de interconexión con el sistema europeo 2020: 4.000 MW.
Objetivos EU 20-20-20 En 2020, las EE.RR. deberían contribuir en ~40% a la producción de electricidad. (20% de EE.RR. sobre la energía final)
Las dificultades de integración de EE.RR. seguirán aumentando, y se superarán con frecuencia creciente los límites que admite el sistema VERTIDOS
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Capacidad de evacuación de la RdT y la RdD
Cobertura Semanal
0
100
200
300
400
500
600
700
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101 106 111 116 121 126 131 136 141 146 151 156 161 166
Hora
MW
h/h
tir,t2
tir,t1
jin,t3
jin,t2
jin,t1
jin,d5
jin,d4
jin,d3
jin,d2
jin,d1
gua,t2
gua,t1
jin,v5
jin,v4
jin,v3
jin,v2
jin,v1
tir,v2
tir,v1
Seguridad de la red en tiempo real
Control de tensión, sobrecargas
Estabilidad transitoria
Factibilidad del balance de potencia
Limites técnicos de los generadores
convencionales (rampas, tiempos mínimos
ON/OFF, tiempo de arranque, contribución a
las reservas de operación etc.) para seguir
el “requerimiento” (=demanda – EE.RR)
250ms cotro trifásico en la SE
La Mudarra 400 kV
Evolución de la tensión en Montearenas 400 kV
Montearenas 400 kV
Turbinas DFIG y FC con control dinámico de
tensión habilitado
DFIG y FC sin control dinámico de tensión
Límites a la integración de
energías intermitentes
6
Pero… la seguridad del sistema requiere la necesidad de mantener acoplada cierta generación convencional en ocasiones, es preciso limitar y verter una parte de la energía renovable disponible.
[MW]
[h]
[MW] RES Curtailment
Minimum Conventional
Generation needed for
security reasons
Available
RES production
Remaining conventional
technologies
Estas limitaciones se convirtieron en significativas en 2010 (~0,6% del recurso eólico disponible durante ~200 horas).
Se espera que aumenten en el futuro hasta 1 a 7% del recurso eólico + solar disponible, en función de la evolución de la demanda, la hidraulicidad anual, las posibilidades de exportación, y de medidas adicionales que se adopten.
Límites a la integración de
energías intermitentes
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Modelo e hipótesis
2 series de demanda horaria
3 hidraulicidades
3 niveles de exportación
Horizonte 2020
-20,000
-10,000
-
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
MW
Integration and curtailments of RES in the Spanish systemCentral scenario - 2020
Min. Conv. Generation Run-of-river (Medium) SR Cogeneration SR Biomass-SUW-SIW SR Mini-hyd. SR Solar PV
SR Solar CSP Wind 1 2020 Eff. Dem. Total load -Eff.- Curtail. E1
-20,000
-10,000
-
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
MW
Integration and curtailments of RES in the Spanish systemCentral scenario - 2020
Min. Conv. Generation Run-of-river (Medium) SR Cogeneration SR Biomass-SUW-SIW SR Mini-hyd. SR Solar PV
SR Solar CSP Wind 1 2020 Eff. Dem. Total load -Eff.- Curtail. E1
5 series históricas
de producción
eólica
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Consecuencias de los
vertidos de EE.RR.
Impacto económico y medioambiental
Menor cumplimiento de los objetivos 20-20-20
Menores ingresos para los inversores
Incremento de los costes de promover las EE.RR. en España y de alcanzar los objetivos europeos y nacionales.
Cómo maximizar la integración de EE.RR.?
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Propuestas técnicas y
regulatorias
Incremento de exportaciones (aumentar capacidad de interconexión)
Gestión de la demanda (reducción de punta, desplazamiento a horas valle)
Desarrollo de almacenamiento y optimización de su gestión
Integración inteligente de nuevas demandas (vehículo eléctrico)
Herramientas de operación del sistema (previsión, monitorización y control)
Mecanismos de mercado adecuados (evolución técnica y regional), y señales de inversión para generación flexible
Requerimientos más fuertes para los generadores del Régimen Especial que reduzcan la necesidad de acoplar generación convencional para:
cubrir los servicios complementarios que prestan los generadores convencionales desplazados
mantener los niveles de seguridad tanto durante el régimen permanente como durante las perturbaciones (estabilidad transitoria)
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Plan estratégico España-Francia y evolución de la NTC
ARKALE
ARGIA
HERNANI
PRAGNERES
BIESCAS
BAIXAS
VIC
HORIZONTE 2020
Nueva interconexión en la parte
oeste de los Pirineos (el golfo de
Vizcaya es la alternativa
preferente en la actualidad)
HVDC (VSC) 2x1.000 MW
En 2020:
Ratio de España 7%***
Ratio de la Península Ibérica 3.4%***
Saturación prevista > 60%
ARKALE
ARGIA
HERNANI
PRAGNERES
BIESCAS
BAIXAS
VIC
** -- valor objetivo
***-- estudios preliminares
2016-2020
Nuevo refuerzo a largo plazo
11
12
Las limitaciones causadas por restricciones de la red o por hueco de tensión están prácticamente resueltas. El CECRE (Centro de Control de Régimen Especial) monitoriza las condiciones del sistema, y envía instrucciones de limitación de la producción cuando existe algún riesgo para la seguridad del sistema. Estos instrumentos han permitido un record de integración de 59% de la demanda el 6 de noviembre de 2011 a las 2h a.m.
Hasta 2009, las limitaciones de EE.RR. fueron reducidas en términos relativos
WGCC1
…
Re
mo
te c
on
tro
l
Iccp Link
WGCCn
x ~25
x ~800
Monitorización y control
de energías intermitentes
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Requisitos técnicos
actuales
Procedimiento de Operación 12.3 (Capacidad de
soportar huecos de tensión)
Procedimiento de Certificación Validación y Verificación para el P.O.12.3 (PVVC)
Tensión
(pu)
1
0,2
0,5 1 Tiempo (sec)
Comienzo de la
falta
0,8 0,95 pu
0 15
Despeje de la falta Falta
Situaciones donde el generator de
mantenerse conectado
0,6
R.D. 661/2007 and R.D. 1565/2010
Control del factor de potencia
Adscripción a centro de control
Telemedidas
Ya desarrollado pero pendiente de aprobación ministerial
Aplicará a las plantas de renovables existentes de más de 10 MW que se acojan
A corto plazo se espera la puesta en marcha del control de tensión de régimen permanente a consigna
de tensión para las plantas existentes del régimen especial (P.O.7.5 )
Han permitido la integración segura de los más de 20.000 MW eólicos actuales
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Soportar rangos de tensión y
frecuencia sin desconexión
de las plantas
Requisitos para la futura
integración masiva de
renovables (I)
En 2020 habrá ~40.000 MW basados en electrónica (eólica y fotovoltáica)
Requisitos más exigentes para garantizar la seguridad (actores principales)
Soporte de huecos de tensión más exigente y rápida inyección de corriente reactiva durante huecos
Soportar sobretensiones transitorias sin desconexión
Rápido control de tensión durante perturbaciones
Control potencia-frecuencia (regulación primaria)
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Requisitos para la futura
integración masiva de
renovables(II)
Los requisitos futuros se incorporan al Procedimiento de Operación 12.2
Propuesta remitida al ministerio el año pasado (octubre de 2010)
Actualmente está pendiente de aprobación ministerial
Esta propuesta aplicaría a partir del año 2013 a todas las plantas futuras
mayores de 10 MW (o que se conecten a la red de transporte) incluyendo a
eólicas y fotovoltaicas
A más largo plazo… Requisitos ENTSO-e
Un grupo de trabajo ENTSO-e ya ha lanzado un borrador público de
requisitos técnicos para todo tipo de generadores
Al igual que el P.O.12.2, está pensado para permitir la penetración masiva
futura de plantas eólicas y fotovoltaicas
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Conclusiones
La limitación de producción de las EE.RR. ya son necesarias puntualmente en el
sistema eléctrico español por razones de seguridad. Su frecuencia irá en aumento,
puesto que el sistema español prevé seguir aumentando la participación de las
EE.RR. En 2020, se espera un vertido próximo al 3% del recurso primario eólico más
solar. (hasta el doble)
Podrían alcanzar puntualmente valores muy elevados. El objetivo no es eliminarlos por
completo, sino maximizar su integración a coste razonable Eficiencia global: compromiso
entre las tres patas de la política energética europea (seguridad de suministro, Medio Ambiente y
coste)
Para maximizar la integración futura hay que contemplar:
Mayores requerimientos técnicos a los generadores eólicos y fotovoltaicos que permitan
desplazar más generadores convencionales manteniendo la seguridad del sistema
Optimización de las previsiones, interconexiones, gestión de la demanda, carga inteligente del
vehículo eléctrico, almacenamiento, evolución técnica y regional de los algoritmos de mercado,
estudios técnicos., nueva generación flexible (incluso generación de base)
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Gracias