TITULO. RESUMEN EJECUTIVO Estudio de pre-operatividad de la Central Solar Fotovoltaica La Joya 20 MWp SOFV1324PB1GME

Transcripción

1 TITULO RESUMEN EJECUTIVO SOFV1324PB1GME Fecha de elaboración 15/11/2013 Elaborado por A.I.G.

2 Revisión Revisado por Fecha Comentario 00 SOFV1324PB1GME Pag. 2

3 ÍNDICE 1 OBJETIVO GENERALIDADES Antecedentes Ubicación Descripción del proyecto Punto de conexión al SEIN Año previsto de puesta en operación comercial Características eléctricas generales del proyecto Niveles de tensión y aislamiento Capacidad de cortocircuito RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LA CENTRAL Diseño preliminar y potencia estimada Panel fotovoltaico Seguidor a un eje Norte-Sur Centro de Transformación Inversor Transformador elevador Celdas de media tensión Líneas de subtransmisión colectoras de Media Tensión RESUMEN DE LA INGENIERÍA DEL PROYECTO Subestación CS La Joya 138/23kV Línea de transmisión de 138kV CONCLUSIONES DE LOS ESTUDIOS ELÉCTRICOS DEL PROYECTO UNIFILAR DEL SISTEMA DEL PROYECTO SOFV1324PB1GME Pag. 3

4 ÍNDICE DE TABLAS TABLA 1. COORDENADA DE LOS VÉRTICES DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN... 8 TABLA 2. NIVELES DE AISLAMIENTO TABLA 3. NIVEL DE CORTOCIRCUITO TABLA 4. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL GENERADOR FOTOVOLTAICO TABLA 5. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS EN CONDICIONES ESTÁNDAR TABLA 6. CARACTERÍSTICAS DEL SEGUIDOR FOTOVOLTAICO TABLA 7. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DE LOS INVERSORES TABLA 8. TRANSFORMADOR DE POTENCIA TABLA 9. CARACTERÍSTICAS DEL CONDUCTOR SOFV1324PB1GME Pag. 4

5 ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 1. SITUACIÓN DE LA CENTRAL SOLAR EN LA REGIÓN DE AREQUIPA FIGURA 2. LOCALIZACIÓN DEL PUNTO DE CONEXIÓN... 9 SOFV1324PB1GME Pag. 5

6 1 OBJETIVO El objetivo de este documento consiste resumir la información de la Central Solar (CS) Fotovoltaica La Joya, que Enel Green Power Perú está desarrollando en el departamento de Arequipa, Perú. El presente documento forma parte de la documentación a presentar al COES como parte del Estudio de Pre-operatividad de la Central Solar. La información aquí indicada podrá ser actualizada durante el desarrollo del Estudio de Operatividad. SOFV1324PB1GME Pag. 6

7 2 GENERALIDADES En los siguientes apartados se describen las características generales del proyecto. 2.1 Antecedentes La CS La Joya se engloba dentro del portafolio de proyectos de generación de energía con recursos energéticos renovables que Enel Green Power Perú está desarrollando en Perú. 2.2 Ubicación La central solar fotovoltaica La Joya estará localizada junto a la localidad de La Joya, en el departamento de Arequipa, Perú. En las siguientes figuras se muestra la situación de la misma. Figura 1. Situación de la central solar en la región de Arequipa. Las coordenadas geográficas del centro de la planta son aproximadamente (UTM DATUM WGS84): - Huso = 19 - Este = ,00 m - Sur = ,00 m Las coordenadas de la subestación de la CS La Joya 138/23 kv son las siguientes (UTM DATUM WGS84): - Huso = 19 - Este = ,77 m SOFV1324PB1GME Pag. 7

8 - Sur = ,17 m - Altitud = msnm En la siguiente tabla aparecen las coordenadas de los puntos de inicio y fin de la línea así como de los diferentes vértices en los que se produce un cambio en la dirección de la línea: COORDENADAS LÍNEA DE TRANSMISIÓN VÉRTICES DATUM WGS 84 COTA ESTE SUR (msnm) A B Tabla 1. Coordenada de los vértices de la línea de transmisión 2.3 Descripción del proyecto La CS fotovoltaica La Joya consiste en una instalación de energía solar fotovoltaica de 18 MWn de potencia instalada, que estará compuesta por módulos fotovoltaicos de silicio poli-cristalino conformando subcampos de 1 MWac. En cada subcampo, se instalará una cabina de conversión CC/AC y transformación BT/MT, que incluirá 2 inversores fotovoltaicos de 500 kw, 1 transformador 23/0,27kV de 1000 kva y celdas de 23kV. Para posibilitar la evacuación de la energía generada por la central, se construye una subestación transformadora elevadora que se ubicará en el área de la CS y estará equipada con un transformador de potencia 138/23kV 20MVA. La subestación tendrá una configuración en PI, con entrada/salida de línea realizada mediante el seccionamiento de la línea eléctrica que trascurre próxima a la CS. La línea de transmisión tendrá una configuración de doble circuito en 138kV. 2.4 Punto de conexión al SEIN La Central Solar verterá su producción energética a la línea L-1030 de 138 kv que interconecta la subestación eléctrica (SE) Mollendo con la subestación eléctrica Repartición a aproximadamente 13 km de la SE Repartición y 51 km de la SE Mollendo. La conexión a la línea existente se realizará por medio de una conexión en PI con una nueva línea eléctrica aérea en 138kV. La infraestructura necesaria para llevar a cabo la conexión a la línea existente se resume a continuación: - Longitud de la nueva línea eléctrica (LE) 138kV: Aproximadamente 0,77 km. SOFV1324PB1GME Pag. 8

9 - Subestación (SE) Central Solar La Joya con transformador de 138/23kV, una celda de transformador y dos celdas de LE. - SSAA redundantes desde SSAA SE La Joya ENEL y desde una LE auxiliar de MT (13,8kV). Figura 2. Localización del punto de conexión. 2.5 Año previsto de puesta en operación comercial La fecha prevista para la entrada en operación de la Central Solar es finales del segundo semestre de Características eléctricas generales del proyecto En los siguientes apartados se resumen las principales características eléctricas del proyecto Niveles de tensión y aislamiento De acuerdo con los resultados del análisis de coordinación de aislamiento y con lo especificado en el Código Nacional de Electricidad, en función del nivel de tensión de la red se han definido los siguientes niveles de aislamiento: SOFV1324PB1GME Pag. 9

10 Niveles de aislamiento Tensión nominal de la red 138 kv 23 kv Tensión máxima de la red 145 kv 24 kv Tensión soportada a impulso tipo rayo (BIL) 650 kvp 125 kvp Tensión soportada a impulsos de corta duración a frecuencia industrial 275 kv 50 kv Tabla 2. Niveles de aislamiento Capacidad de cortocircuito Para el diseño de la instalación y la selección de equipos, se han considerado los siguientes valores de cortocircuito: Nivel de tensión 138 kv 23 kv Corriente nominal de corte en cortocircuito 31,5 ka 25 ka Tabla 3. Nivel de cortocircuito. SOFV1324PB1GME Pag. 10

11 3 RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LA CENTRAL A continuación se resumen las características de la CS. 3.1 Diseño preliminar y potencia estimada En la siguiente tabla se adjuntan las características eléctricas del total del generador fotovoltaico de 18 MWn. CARACTERÍSTICAS TOTAL INSTALACIÓN UNIDADES Nº total de módulos Ud. Potencia unitaria módulo 300 Wp Potencia total generador 18 MWn Nº de inversores 36 Ud. Potencia nominal inversor 500 kw Conexión módulos 20 módulos en serie Ud. Tabla 4. Características eléctricas del generador fotovoltaico. 3.2 Panel fotovoltaico Las características de los módulos fotovoltaicos se muestran en la siguiente tabla: CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS MÓDULO UNIDADES Potencia 300 Wp Tolerancia de salida Pmax 0/+3 % Corriente máxima potencia (Impp) 8 A Tensión de máxima potencia (Vmpp) V Corriente de cortocircuito (Icc) 8.5 A Tensión de circuito abierto (Voc) 45.2 V Eficiencia del módulo ηm 15.4 % TONC (800 W / m2, 20º C, AM 1.5, 1 m/s) 45 ± 2 C Tabla 5. Características eléctricas en condiciones estándar. Las condiciones estándar son: W/m2, 25º C célula y AM Seguidor a un eje Norte-Sur Los módulos FV se instalarán sobre estructuras móviles, denominadas seguidores, que se mueven sobre un eje horizontal orientado de Norte a Sur en ángulos entre los -60º y SOFV1324PB1GME Pag. 11

12 +60º respecto a la vertical, realizando un seguimiento automático de la posición del sol en sentido Este-Oeste a lo largo del día, maximizando así la producción de los módulos en cada momento. Las principales características del seguidor son las indicadas a continuación: CARACTERÍSTICAS SEGUIDOR UNIDADES Potencia por estructura 10.8 kwp Inclinación 0º º Azimutal 0º º Ángulo seguimiento E-O -60º/+60º º Tabla 6. Características del seguidor fotovoltaico. 3.4 Centro de Transformación La Central Solar contará con 18 centros de transformación de 1MW de potencia nominal. Cada centro de transformación irá provisto de un transformador de MT de 1000 kva y celdas de MT para el sistema de 23 kv. Los centros de transformación incluirán los componentes indicados en los siguientes apartados Inversor Las características principales de los inversores a emplear en la planta son las indicadas a continuación: CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS INVESOR UNIDADES Entrada Rango de tensión en MPP Vdc Tensión máxima 1000 Vdc Corriente máxima 1250 A Número de entradas MPPT 1 Ud. Salida Tensión AC 270 V Corriente nominal AC 1069 A Corriente máxima AC 1176 A Frecuencia nominal 60 Hz Fdp 1 Rendimiento Máximo 98.5 η Europeo 98.2 η Tabla 7. Características eléctricas de los inversores. SOFV1324PB1GME Pag. 12

13 3.4.2 Transformador elevador Las características principales del transformador serán las indicadas a continuación: - Potencia nominal: 1000 kva - Tensión nominal MT: V - Frecuencia nominal: 60 Hz - Regulación lado MT: ±2,5% ±5% - Tensión nominal BT en vacío: 270 V - Nivel de aislamiento en MT: 24/50/125 kv - Nivel de aislamiento en BT: 1.1/3 kv - Impedancia de cortocircuito: 6 % - Grupo de conexión: Dyn Celdas de media tensión La Central dispondrá de 18 unidades de celdas de MT situadas en cada Centro de Transformación, para un sistema con un nivel de tensión de 23 kv y 60 Hz de frecuencia. Cada unidad estará compuesta por las siguientes celdas: - Una Celda de salida con interruptor/seccionador en carga y seccionador de puesta a tierra. - Celdas de entrada con interruptor/seccionador en carga y seccionador de puesta a tierra. El número de este tipo de celdas de MT dependerá de la posición que ocupe el CT en la línea de subtransmisión colectoras de Media Tensión. - Una Celda de transformador con interruptor-fusible combinado de salida y seccionador de puesta a tierra. 3.5 Líneas de subtransmisión colectoras de Media Tensión Para evacuar la energía generada en el generador fotovoltaico, se instalarán dos líneas de subtransmisión colectoras de Media Tensión de 9 MWac en 23 kv que interconecten cada estación transformadora hasta la subestación de la Central Solar. SOFV1324PB1GME Pag. 13

14 4 RESUMEN DE LA INGENIERÍA DEL PROYECTO En este apartado se resume la ingeniería del proyecto, incluyendo la descripción de las instalaciones proyectadas en la subestaciones y líneas de transmisión. 4.1 Subestación CS La Joya 138/23kV En la subestación de la Central Solar La Joya se plantea un sistema de simple barra con conexión en PI en 138 kv conformado por dos celdas de salida de línea, una celda de conexión del transformador y un sistema de 23 kv. - Nivel de 138 kv Dos (2) celdas de salida de línea cada una formada por los siguientes elementos: Tres (3) pararrayos con contadores de descargar Un (1) transformador de tensión capacitivo Una (1) trampa de onda Un (1) seccionador con puesta a tierra Un (1) juego de tres transformadores de corriente Un (1) interruptor tripolar Un (1) seccionador tripolar Configuración de barra simple que contará con un juego de tres transformadores de tensión inductivo en barra. Una (1) celda de conexión del transformador compuesta por: Un (1) seccionador tripolar Un (1) interruptor tripolar Un (1) juego de tres transformadores de corriente Tres (3) pararrayos con contadores de descargar - Transformador trifásico de potencia de 138/23 kv, 20 MVA, conexión YNd5, y con regulación de tensión bajo carga. SOFV1324PB1GME Pag. 14

15 Los parámetros principales del transformador de potencia colector de toda la central son los indicados a continuación: Características principales Tipo de transformador Liquido dieléctrico Servicio Frecuencia Refrigeración Potencia asignada Tensiones asignadas en vacio Grupo de conexión Trifásico intemperie Aceite Continuo 60 Hz ONAN 20 MVA / V YNd5 Tabla 8. Transformador de potencia - Nivel de 23 kv Se ha optado por una configuración de simple barra con celdas aisladas en gas SF6 con la siguiente configuración: Una (1) celda de conexión del transformador compuesta por: Un (1) seccionador de tres posiciones Un (1) interruptor Un (1) juego de tres transformadores de corriente Una (1) celda de conexión del transformador de servicios auxiliares compuesta por: Un (1) seccionador de tres posiciones Un (1) fusible Dos (2) celdas de conexión de la central solar La Joya compuesta por: Un (1) seccionador de tres posiciones Un (1) interruptor Un (1) juego de tres transformadores de corriente Un (1) pararrayos SOFV1324PB1GME Pag. 15

16 Un (1) transformador de tensión inductivo en barras de 23 kv. 4.2 Línea de transmisión de 138kV La CS La Joya se conectará con el Sistema Eléctrico Interconectado Nacional(SEIN) a través de una línea de transmisión de doble circuito en 138kV que conectará en PI con la línea existente SE Mollendo - SE Repartición y tendrá las características indicadas a continuación: Las características principales de la nueva línea de transmisión son las siguientes: - Tensión nominal: 138kV - Frecuencia del sistema: 60Hz - Máxima tensión entre fases: 145kV - Numero de circuitos: 2 - Disposición de conductores: Vertical - Longitud: 0,7 km - Postes: Concreto - Conductor de fase: AAAC - Greeley Las características principales del conductor de fase de la nueva línea de transmisión son las siguientes: CONDUCTOR Tipo de conductor Denominación AAAC Greeley Sección nominal 469,8 mm 2 Diámetro exterior Carga de rotura 28,14 mm dan Coeficiente térmico de dilatación 2,3 x 10-5 ºC -1 Módulo de elasticidad final dan /mm 2 Resistencia eléctrica en CC a 20ºC Tabla 9. Características del conductor 0,0713 ohm/km SOFV1324PB1GME Pag. 16

17 5 CONCLUSIONES DE LOS ESTUDIOS ELÉCTRICOS DEL PROYECTO 5.1 Resultados de Flujo de Potencia en Operación Normal - De los análisis del comportamiento del sistema en operación normal, se concluye que las nuevas instalaciones asociadas al proyecto, no afectan de manera negativa la operación del Sistema Interconectado Nacional, puesto que los niveles de tensión en las barras próximas al proyecto se encuentran dentro de los límites de operación permitidos y el flujo en las líneas de transmisión y transformadores de potencia no superan su capacidad nominal de operación. 5.2 Resultados de Flujo de Potencia en Operación en Contingencias - Las contingencias analizadas no ocasionan problemas significativos de caídas de tensión en el área de influencia del proyecto, lo cual permitirá la correcta operación de la central Solar Fotovoltaica. - La salida de una de las ternas de la LT 138 kv Socabaya-Cerro Verde, produce una sobrecarga del % en la terna sana (2021), esta sobrecarga se presentará solo para el escenario de máxima demanda, siendo muy probable la actuación de la protección de sobrecorriente de esta línea. Esta sobrecarga no se le atribuye a la CSF La Joya, al contrario en escenarios donde la CSF despache, ayudará a disminuir el nivel de carga de la terna sana. 5.3 Resultados de Cortocircuitos - El nivel de potencia de cortocircuito trifásico en las barras de la zona de influencia no se incrementan con el ingreso la Central Fotovoltaica La Joya, debido a que este tipo de centrales no aporta a las corrientes de falla. - La máxima corriente de cortocircuito en la barra de 138 kv de la CSF La Joya se da en el escenario de estiaje máxima demanda y corresponde a una falla del tipo Bifásica a tierra, registrándose una corriente de falla igual a 3.68 ka. La máxima corriente de cortocircuito en la barra de 23 kv de la CSF La Joya se da en el escenario de estiaje máxima demanda y corresponde a una falla del tipo trifásica, registrándose una corriente de falla igual a 3.77 ka. Estos valores de corriente de cortocircuito son menores a la capacidad de ruptura de los equipos a instalarse en la CSF La Joya. 5.4 Resultados de Estabilidad Transitoria - De los análisis de estabilidad transitoria se ha verificado que durante fallas monofásicas y trifásicas en las líneas de transmisión asociadas al proyecto, las centrales en la zona de influencia no pierden sincronismo. - Se ha verificado el comportamiento dinámico de la central Solar Fotovoltaica frente a huecos de tensión provocados por fallas monofásicas y trifásicas en líneas de transmisión asociadas al proyecto. Del análisis se verifica que la central fotovoltaica se SOFV1324PB1GME Pag. 17

18 desconecta automáticamente de la red cuando el hueco de tensión es demasiado prolongado o cuando la central fotovoltaica opera en isla, tal y como se evidencio frente a una falla trifásica en la LT 138 kv CSF La Joya Repartición; mientras que logra mantenerse conectado a la red cuando el hueco de tensión es corto y menor a los tiempos de ajuste propios de los inversores, tal y como se evidencio frente a la desconexión de la LT 138 kv CSF La Joya Mollendo. SOFV1324PB1GME Pag. 18

19 6 UNIFILAR DEL SISTEMA DEL PROYECTO A continuación se muestra diagrama unifilar del Sistema del proyecto de la CS. SOFV1324PB1GME Pag. 19