OPERACIÓN DE BESS EN EL SING: EXPERIENCIA Y DESAFÍOS

Transcripción

1 CENTRO DE DESPACHO ECONÓMICO DE CARGA SISTEMA INTERCONECTADO NORTE GRANDE OPERACIÓN DE BESS EN EL SING: EXPERIENCIA Y DESAFÍOS Johanna Monteiro Zúñiga CDEC-SING Seminario de las Américas Energy Storage Junio 2015, Cuidad de México

2 Agenda: Sistemas Interconectados en Chile Sistema Interconectado del Norte Grande (SING) BESS en el SING Desempeño en la operación Otros proyectos Desafíos futuros Comentarios finales

4 Sistemas Interconectados en Chile SING SIC Sistema Interconectado del Norte Grande (SING) Capacidad instalada (2015): 4,810 MW Demanda máxima (2014): 2,195 MW Consumos regulados: 10% Consumos no regulados: 90% Generación: Térmica: 95.7 % Solar: 2.1 % Eólica: 1.9 % Hidroeléctrica: 0.3% Población: 6.5 % Magallanes Aysén Sistema Interconectado Central (SIC) Capacidad instalada (2015): 15,683 MW Demanda máxima (2014): 7,546 MW Consumos regulados: 70% Consumos no regulados: 30% Generación: Térmica: 52.4 % Hidroeléctrica: 41.6 % Solar: 1.2 % Eólica: 4.8 % Hidroeléctrica: 0.3% Población: 92 % Fuente mapa: Transelec

6 Sistema Interconectado del Norte Grande El SING es el principal soporte de la gran minería del país, sector que representa casi el 15% del PIB nacional Abarca el 24,5% del territorio continental de Chile, en las regiones de Arica-Parinacota, Tarapacá y Antofagasta. 90% consumos mineros, 10% consumos residenciales. Parque generador principalmente térmico. Centrales ubicadas en la costa, lejos de los principales consumos.

7 Sistema Interconectado del Norte Grande Hidro Cogeneración Solar Gas Natural Carbón + Petcoke Carbón Fuel Oil Nro. 6 Diesel + Fuel Oil Diesel Eólico 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

8 Sistema Interconectado del Norte Grande TERRITORIO NATURAL DE LAS ERNC El norte de Chile tiene ventajas comparativas para la generación a partir de Energías Renovables No Convencionales (ERNC). Las ERNC son un recursos abundante en el norte del país, y su presencia constituye un aporte en la diversificación de la matriz. Durante 2014 se incorporaron los primeros proyectos ERNC : Valle de los Vientos (90 MW), La Huayca (9MW), Pozo Almonte Solar (23,5 MW) y María Elena (70 MW). El SING cuenta con una importante cartera de proyectos ERNC. 7,167 MW en energía solar 1,900 MW en energía eólica 50 MW en energía geotérmica

9 CDEC-SING Organismo independiente, compuesto por empresas integrantes del Sistema Eléctrico Encargado de coordinar la operación del sistema eléctrico del Norte Grande No es propietario de las instalaciones Las instrucciones que emite son obligatorias para todas las empresas coordinadas Diagrama unilineal simplificado del SING

11 BESS en el SING

12 BESS en el SING CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS BESS Andes BESS Angamos Marzo 2009 Febrero MW / 15 min 20 MW / 15 min 8 módulos de 1.6 MW c/u (un módulo se utiliza de reserva) 5 módulos de 2 MW c/u

13 Forma de operación BESS Andes Unidad NTO1 y NTO2 Se requiere un 7% de la potencia máxima de cada unidad para CPF BESS Andes permite aumentar en 5.6 MW la Pmáx de despacho de cada unidad de la Central térmica Norgener. 7% = 9.7 MW MW Pmáx = MW* Pmáx_d_BESS = MW* Pmáx_d = 129 MW* * Las unidades de CT Norgener tienen capacidad de y 141 MW c/u. Los cálculos corresponden, por simplicidad, al promedio de ambas unidades.

14 Forma de operación BESS Angamos Unidad ANG1 y ANG2 Se requiere un 7% de la potencia máxima de cada unidad para CPF BESS Angamos permite aumentar en 10 MW la Pmáx de despacho de cada unidad de la Central térmica Angamos. 7% = 19 MW + 10 MW Pmáx = 272 MW Pmáx_d_BESS = 263 MW Pmáx_d = 253 MW

15 BESS en el SING CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Y DE CONTROL PARA EL CPF BESS Andes BESS Angamos Marzo 2009 Febrero MW / 15 min 8 módulos de 1.6 MW c/u (un módulo se utiliza de reserva) Aporte: 49.7 Hz Detención: 49.9 Hz Carga: ~ 50 HZ Absorción: 50.3 Hz Detención: 50.1 Hz 20 MW / 15 min 5 módulos de 2 MW c/u Aporte: 49.7 Hz Detención: 49.9 Hz Carga: ~ 50 HZ Absorción: 50.3 Hz Detención: 50.1 Hz

16 Costos de Operación Características del despacho Sin MM Demanda 2015 Se consideran nuevos proyectos a ingresar durante el 2015 Topología corresponde a condición habitual de operación Generación ERNC según previsión Costo de operación con BESS: 2,249 MM CLP/día Costo de operación sin BESS: 2,313 MM CLP/día Diferencia: ~ 37 MM USD / año Se produce un considerable ahorro del costo de operación del SING por la generación de energía a bajo costo producto de la operación de BESS en el sistema.

18 Respuesta CPF 120% 100% Respuesta BESS de alrededor de un 80 a 90 % En general hay un bajo aporte al CPF 80% 60% 40% 20% 0% ANG1 ANG2 NTO1 NTO2 U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9 U10 U11 En un promedio de los últimos 12 meses, se observa un alto desempeño de los BESS, en comparación con la mayoría de las centrales del SING.

19 15:29:00 15:29:40 15:30:20 15:31:00 15:31:40 15:32:20 15:33:00 15:33:40 15:34:20 15:35:00 15:35:40 15:36:20 15:37:00 15:37:40 15:38:20 15:39:00 15:39:40 15:40:20 15:41:00 15:41:40 15:42:20 15:43:00 15:43:40 15:44:20 15:45:00 15:45:40 15:46:20 Respuesta CPF RADIOGRAFÍA DE UN EVENTO DE FALLA Frecuencia U3 U U5 U6 U7 U2 U1 BESS ANDES BESS ANGAMOS Cuál es el desempeño de las unidades del SING ante una falla?

20 15:29:00 15:29:16 15:29:32 15:29:48 15:30:04 15:30:20 15:30:36 15:30:52 15:31:08 15:31:24 15:31:40 15:31:56 15:32:12 15:32:28 15:32:44 15:33:00 15:33:16 15:33:32 15:33:48 15:34:04 15:34:20 15:34:36 15:34:52 15:35:08 15:35:24 Respuesta CPF RADIOGRAFÍA DE UN EVENTO DE FALLA Frecuencia U3 U4 U5 U6 U7 U2 U1 Unidades térmicas tienen variadas respuestas, en su mayoría con un bajo aporte al CPF.

21 15:29:00 15:29:16 15:29:32 15:29:48 15:30:04 15:30:20 15:30:36 15:30:52 15:31:08 15:31:24 15:31:40 15:31:56 15:32:12 15:32:28 15:32:44 15:33:00 15:33:16 15:33:32 15:33:48 15:34:04 15:34:20 15:34:36 15:34:52 15:35:08 15:35:24 Respuesta CPF RADIOGRAFÍA DE UN EVENTO DE FALLA Frecuencia BESS ANDES BESS ANGAMOS BESS de Angamos y Norgener aportan al CPF de forma instantánea y sostenida.

22 Caso: Operación ante una falla típica Aporte sostenido durante 10 minutos, hasta que se recupera la frecuencia del sistema Proceso de carga comienza con la frecuencia ~ 50 Hz

23 Caso: Operación ante una falla atípica Baja de frecuencia sostenida del sistema Aporte de los BESS en forma de intermitente Carga a frecuencia menor a 50 Hz Aporte no alcanza a realizarse a la mínima frecuencia, debido a la extensión de la falla.

25 BESS Cochrane Aporte al CPF Central Cochrane y BESS se encuentran en construcción 2 Unidades de 260 MW c/u (aprox.) BESS 20 MW

26 BESS Tarapacá Aporte al CPF Proyecto sin avance a la fecha Central Tarapacá 1 Unidad de 140 MW (Pmáx despacho) Propuesta: BESS 6 MW, 10 min Banda muerta: 400 mhz Carga: [49.9 Hz Hz] 1 MW/min > MW/min

27 Espejo de Tarapacá + Cielos de Tarapacá Intermitencia ERNC Proyecto presentado al SEIA Inicio construcción: 2016 Central Solar fotovoltaica de 600 MW con tecnología de tracking en un eje Central hidráulica de bombeo de 300 MW (agua de mar) Cliente final: 200 MW de forma permanente

29 BESS Consumo minero Consumo minero EDAC BESS Reemplazo de EDAC 30% de la carga debe participar del EDAC por subfrecuencia Tasa de operación de EDAC considerable Reemplazo ante fallas que provoquen pérdida de suministro para líneas de producción críticas ENS últimos 12 meses minera x : MWh CFCD: 9.98 USD/kWh (indexado a Abril 2015) 1.93 MM USD

30 Integración de ERNC Red colectora de ERNC + BESS Red colectora ERNC BESS Favorece la interconexión de ERNC. Complementando con BESS, permite mitigar la variabilidad de la generación. Ventajas para el sistema (operación predecible) y para el generador (venta de energía).

31 Interconexión OTROS USOS PARA LOS BESS? Hoy en día los dispositivos BESS están diseñados para operar en el SING, considerando sus características particulares. La interconexión SING-SIC o SING- SADI supondrá una modificación de las características y condiciones de operación típicas del SING. Ello podría significar la necesidad de determinar un uso distinto de este tipo de dispositivos.

32 BESS sistémico: Servicio de Almacenamiento de Energía POSIBLE SSCC BESS sistémico Centralizado Con uso coordinado por distintos actores del sistema eléctrico Dentro del marco de los SSCC Fuente esquema: Nuevas tecnologías en sistema de transmisión, Transelec, Cigre 2013

34 Comentarios finales Las características del parque generador del SING realzan el aporte de los BESS al CPF, evidenciando un alto desempeño respecto de la respuesta de la tecnología preponderante. El principal beneficio para el generador, es la venta de energía de su central. El principal beneficio para el sistema, es la disminución de costo operacional y alto desempeño en su respuesta.

35 Comentarios finales Se esperan nuevos proyectos de Battery ES y de Pumping ES en el SING. Las nuevas condiciones como interconexión e integración de ERNC, traerá consigo nuevos desafíos y oportunidades para la utilización de los BESS. En ese sentido, el marco que brindan los SSCC pudiera ser un camino a considerar para esta nueva etapa en la operación del SING.

36 MUCHAS GRACIAS CENTRO DE DESPACHO ECONÓMICO DE CARGA SISTEMA INTERCONECTADO NORTE GRANDE Johanna Monteiro Zúñiga CDEC-SING Seminario de las Américas Energy Storage Junio 2015, Cuidad de México

37 CENTRO DE DESPACHO ECONÓMICO DE CARGA SISTEMA INTERCONECTADO NORTE GRANDE OPERACIÓN DE BESS EN EL SING: EXPERIENCIA Y DESAFÍOS Johanna Monteiro Zúñiga CDEC-SING Seminario de las Américas Energy Storage Junio 2015, Cuidad de México

38 Costo de Operación con BESS

39 Costo de Operación sin BESS