Almacenamiento de Energía Parte 2. El Sistema de Energía Eléctrica

Transcripción

1 Almacenamiento de Energía Parte 2. El Sistema de Energía Eléctrica 1 Objetivo En este módulo se presentan aspectos fundamentales de la operación de los SEPs y de las redes eléctricas de transmisión y distribución El objetivo es ilustrar objetivos de planihicación y operación de los sistemas eléctricos y como la transformación energética obligará a cambiar algunos aspectos de la planihicación y operación para hacer frente a los DesaHíos de la Industria Eléctrica. 2

2 Contenidos DesaHíos u oportunidades de los SEPs PlaniHicación de SEPs Operación de SEPs Transformación energética Redes eléctricas transmisión y distribución 3 DesaHíos u oportunidades de los SEPs Integrar y gestionar cantidades crecientes de energía renovable, convencional y emergente, en forma conhiable, segura, inclusiva y económica Ley /2008 y Ley /2013 Art. 150 Bis LGSE Cada empresa eléctrica que efectúe retiros de energía desde los sistemas eléctricos. deberá acreditar que una cantidad de energía equivalente al 20% de sus retiros haya sido inyectada por medios ERNC.. Art. 150 TER LGS.. el Ministerio deberá efectuar licitaciones públicas anuales para provisión de bloques anuales de energía provenientes de medios de ERNC 4

3 DesaHíos y oportunidades de los SEPs La ley dehine que hacia el año 2025, un 20% de la energía comercializada deberá provenir de energías renovables no convencionales. El Ministerio de Energía lidera licitaciones públicas anuales de bloques de energía provenientes de medios de generación de energía renovable no convencional, que servirán para el cumplimiento de las cuotas de ERNC exigidas. Reduce las barreras de entrada a estas tecnologías Aumenta la competitividad del sector Reduce la dependencia energética de combustibles fósiles Se disminuye la emisión de gases de efecto invernadero. 5 qué son las las ERNC? Ley : Energía generada mediante medios de generación renovables no convencionales. Biomasa Hidráulica y cuya potencia máxima sea inferior a kilowatts. Geotérmica, entendiéndose por tal la que se obtiene del calor natural del interior de la tierra. Solar, obtenida de la radiación solar. Eólica, correspondiente a la energía cinética del viento. Energía de los mares, correspondiente a toda forma de energía mecánica producida por el movimiento de las mareas, de las olas y de las corrientes, así como la obtenida del gradiente térmico de los mares. Otra energías renovables que contribuyan a diversihicar las fuentes de abastecimiento de energía en los sistemas eléctricos y causen un bajo impacto ambiental 6

4 DesaHíos y oportunidades Chile tiene como meta que el 20% de su energía al 2025 provenga de fuentes ERNC (Ley ) Para el SING esto representa un desahío importante La matriz energética del SING está compuesta principalmente por generadores a vapor-carbón, unidades poco Hlexibles para enfrentar la variabilidad de la demanda o generación debido a su bajo rango de regulación, bajas rampas de generación y tiempos de encendido/apagado de larga duración. El SING es actualmente un sistema mediano y aislado, con consumos eminentemente industrial (90%) y presenta dihicultades para realizar un adecuado control de frecuencia, condición que podría empeorar ante una integración importante de ERNC. Ref.: EFECTOS TÉCNICO- ECONÓMICOS DE LA INTEGRACIÓN DE ENERGÍA EÓLICA Y SOLAR EN EL SING: ESCENARIO AÑO 2017 Estudio CDEC-SING 7 Licitaciones 2016 Ref.: presentación Ministro de Energía desayuno ACERA 19 agosto

5 Licitaciones 2016 y matriz energética Ref.: presentación Ministro de Energía desayuno ACERA 19 agosto DesaHío del SING La demanda del SING es industrial con un ciclo 24x7 El parque generador es mayoritariamente térmico a vaporcarbón, el que se acomoda bien a demanda plana La introducción de generación variable desplaza la generación térmica y obliga al parque existente(térmico) a responder a las variaciones de generación Esto implica no solo una pérdida de generación para el incumbente (central de carbón) sino además un desgaste adicional y mayores costos de operación, reparación y mantenimiento debido a las operaciones cíclicas 10

6 DesaHíos para el SING DesaHíos Generación)Eólica)y)Solar)SING)día)9)de)abril)de)2015) 200" 180" 160" 140" 120" 100" 80" 60" 40" 20" 0" 1" 2" 3" 4" 5" 6" 7" 8" 9" 10" 11" 12" 13" 14" 15" 16" 17" 18" 19" 20" 21" 22" 23" 24" Eólico" Solar" Suma" 12

7 Generación ERNC SING 13 Aspectos de la variabilidad de las fuentes solar y eólica Estabilidad (voltaje y frecuencia), Hiabilidad y calidad de la potencia Aspectos de muy corto plazo, milisegundos a minutos, relacionados con: Soporte de voltaje (potencia reactiva) Inercia (energía almacenada en masas rotando) Onda de voltaje sin perturbaciones 14

8 PlaniHicación de los SEPs Los SEPs se diseñan para satisfacer la demanda máxima más una reserva necesaria a nivel de G, Tx y en algunos casos también en distribución En generación (operación) se dispone de varios tipos de reserva: En giro o sincronizada Pronta capaz de responder en 30 minutos Estática disponible para despacho En transmisión troncal se diseña con criterio N-1 (si falla una línea el resto del sistema debe suministrar la carga) 15 Algunos aspectos de operación Control de voltaje se realiza mediante el control de potencia reactiva en la red y control de corriente de campo en unidades de generación Equipos para control de reactivos: bancos de condensadores estáticos, banco de reactores, Compensadores estáticos de reactivos, STATCOMS, condensadores sincrónicos Frecuencia: debe ser única en el sistema e igual a 50Hz Varía como respuesta al desbalance entre generación y consumo Si consumo > generación, entonces la frecuencia cae Se requiere más energía (torque) o menos consumo Si generación > consumo, entonces la frecuencia sube Se requiere más consumo o menos generación 16

9 Algunos aspectos de operación Control de frecuencia El control de frecuencia se realiza en las centrales, en la máquinas motrices (turbinas) mediante el control del torque mecánico aplicado al generador eléctrico. Se requiere de energía disponible y capacidad de controlarla (control de potencia activa) La respuesta sistémica depende de la tecnología de generación y los mecanismos de control: térmica, hidráulica, solar, eólica También se puede controlar mediante desprendimiento de carga EDAC 17 Servicios Complementarios DS130 Son recursos técnicos necesarios para la operación segura y económica del SEP Capacidad de generación de potencia activa MWs de G y equipos sincronizados Capacidad de inyección o absorción de potencia reactiva MVAr de G y equipos Capacidad de partida autónoma de unidades de G. Potencia conectada de los usuarios en MWs 18

10 Servicios Complementarios DS130 La DO del CDECs dehine, administra y opera los SSCC Control de frecuencia Control de tensión Operación a costo variable superior a CMg Plan de Recuperación del Servicio Desprendimiento de carga automático o manual 19 Reserva en Giro o sincronizada Norma Técnica Capitulo 1 Terminología 77. Reserva en Giro: Margen entre la potencia de despacho y la potencia máxima que el conjunto de las unidades generadoras sincrónicas en operación pueden aportar y sostener ante un aumento brusco de la demanda o reducción brusca de la generación. La Reserva en Giro del sistema incluye el aporte que pueden hacer los Equipos de Compensación de Energía Activa. 20

11 Almacenamiento de Energía en la normativa Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio; Capitulo 1.- terminología y Equipo de Compensación de Energía Activa: Equipo electrónico de potencia capaz de inyectar potencia activa a la red en forma rápida y sostenerla durante un tiempo prehijado, dentro de todos los rangos aceptables de frecuencia y tensión del SI, ante variaciones de la frecuencia. Proyecto de Ley de Transmisión; Artículo Obligación de Sujetarse a la Coordinación del Coordinador... Asimismo, estarán sujetos a la coordinación de la operación del Coordinador los sistemas de almacenamiento de energía que se interconecten al sistema eléctrico. 21 Sistema Interconectado(NTSyCS) Capítulo 1-99 Conjunto de instalaciones de un sistema eléctrico incluyendo: las centrales eléctricas; líneas de transmisión a nivel troncal, subtransmisión y adicionales; enlaces HVDC, equipos de compensación de energía activa, subestaciones eléctricas, incluidas las subestaciones primarias de distribución, y Barras de Consumo de Clientes Libres abastecidos directamente desde instalaciones de un sistema de transmisión o a través de alimentadores de uso exclusivo; que operan interconectadas entre sí, con el objeto de generar, transportar y distribuir energía eléctrica en dicho sistema eléctrico. 22

12 El Cambio La planihicación convencional de los SEPs consideraba fuentes con capacidad de control de las variables del sistema (V, F) y oferta predecible de la energía primaria (agua embalsada, carbón, gas) Las energías variables son poco predecibles en el corto, mediano y largo plazo. Y la variabilidad de estas fuentes obliga al sistema a acomodar otras fuentes para mantener los estándares de calidad y seguridad de suministro El almacenamiento y control de energía eléctrica jugará un rol relevante en la integración de cantidades crecientes de energías renovables variables 23 Gracias 24