Contribución de las tecnologías de generación eléctrica a la garantía de suministro en el sistema español.

Transcripción

1 Contribución de las tecnologías de generación eléctrica a la garantía de suministro en el sistema español. Miguel Duvison García Director de Operación ICAI - 12 de abril de 2011

2 Operación del Sistema Eléctrico Objetivos: Garantizar la continuidad y seguridad del suministro eléctrico. Coordinar generación y transporte*, asegurando que la energía producida es transportada hasta las redes de distribución con las condiciones de calidad y seguridad exigibles en la normativa vigente. * Según Ley 54/1997 del Sector Eléctrico, la red de transporte está constituida por: Líneas, parques, transformadores y otros elementos eléctricos con tensiones iguales o superiores a 220 kv. Otras instalaciones, cualquiera que sea su tensión, que cumplan funciones de transporte o de interconexión internacional. 2

3 Los Servicios de Ajuste y la Operación en tiempo real 1 de enero de 1998: Mercado de Producción de Energía Eléctrica + Mercados de los Servicios de Ajuste del Sistema Mercados de los Servicios de Ajuste: Solución de restricciones técnicas. Solución de restricciones por garantía de suministro. Servicios Complementarios de regulación secundaria y terciaria. Servicio Complementario de control de tensión. Gestión de los desvíos generación-consumo. 3

4 Potencia neta instalada abril 2011 Hidráulica RE 2,1% Solar Térmica 0,7% Solar PV 3,9% Eólica 21,0% Biomasa 0,7% Cogeneración 6,2% RSI y RSU 1,3% Hidráulica 17,4% Carbón 11,3% Nuclear 7,8% Tecnología MW % Hidráulica ,4 Nuclear ,8 Carbón ,3 Fuel-Gas ,9 Ciclo combinado ,8 Total régimen ordinario ,3 Ciclo combinado 25,8% Fuel Gas 1,9% Eólica ,0 Solar ,5 Biomasa 684 0,7 Hidráulica RE ,1 Cogeneración ,2 RSI y RSU ,3 Total régimen especial , Total 4

5 Cobertura de la demanda de GWh = Régimen Ordinario neto Régimen Especial neto Consumo generación Consumo bombeo Intercambios internacionales Hidráulica RE Biomasa 1,4% RSI y RSU 2,4% 4,8% Solar Cogeneración 23% 2,3% 7,7% Hidráulica 13,8% Eólica 15,4% Ciclo combinado 22,7% Carbón 7,5% Nuclear 21,3% Régimen Especial Renovables: Mini-hidráulica Biomasa Eólica R.S.Industriales R.S.Urbanos Fotovoltaica Termosolar No Renovables: Calor residual Carbón Fuel - Gas oil Gas de refinería Gas natural Fuel Gas 0,6% 5

6 Localización geográfica de Centrales Nucleares en España Garoña Ascó I y II Trillo Vandellós II Almaraz I y II Centrales PWR Centrales BWR Cofrentes 6

7 Centrales Nucleares: Potencia máxima, limites de reactiva y fecha p.e.s. Potencia máxima Límites de (MW) Reactiva (MVAr) Fecha p.e.s. Garoña , mar 71 Almaraz I , may 81 Almaraz II , oct 83 Ascó I , dic 84 Cofrentes , mar 85 Ascó II , mar 86 Vandellós , mar 88 Trillo , ago 88 7

8 Localización eléctrica C.N. Garoña 8

9 Localización eléctrica C.N. Garoña ZIERBENA G LOM VIL VEL SANTURCE SIDENORB RTE ARGIA HERRERA LORA GRIJOTA G VIRTUS BARCINA VITORIA GÜEÑES GATICA AMOREBIETA AZPEITIA ICHASO HERNANI MUDARRA SS. REYES VILLARINOC GAROÑA AGUAYO VITORIA ABADIANO ELGEA MONDRAGÓN ZUMÁRRAGA ICHASO HERNANI ARKALE GAMARRA F. ALAVESAS ARISTRAIN ORMAIZTEGUI ORCOYEN CORDOVILLA ALI MURUARTE TAFALLA MERCEDES B. JUNDIZ OLITE MURUARTE PUENTELARRÁ MIRANDA LAGUARDIA LOGROÑO SEQUERO QUEL SERNA TUDELA ALCOCERO G CASTEJÓN MAGALLÓN S.ENGRACIA SERNA G 9

10 Localización eléctrica C.N. Trillo 10

11 Localización eléctrica C.N. Trillo LA SERNA MAGALLÓN PEÑAFLOR MUDARRA GRIJOTA R.JALÓN LA CEREAL FUENCARRAL SS. REYES TERRER ANCHUELO MEDINACELI LOECHES F. ALCARRIA TRILLO G MORALEJA V. ESCUDER MORATA VILLAVICIOSA MORATA OLMEDILLA MINGLANILLA ARAÑUELO ALMARAZ ROMICA PINILLA ROCAMORA 11

12 Localización eléctrica C.N. Almaraz I y II 12

13 Localización eléctrica C.N. Almaraz I y II G HINOJOSA G ALDEADÁVILA FALAGUEIRA CEDILLO J.M. ORIOL ARAÑUELO MORATA G S. BALBOA ALMARAZ VILLAVICIOSA N.S. BALBOA BALBOA BROVALES BIENVENIDA GUADAME ALQUEVA VALDECAB GUILLENA CARMONA 13

14 Localización eléctrica C.N. Ascó I y II y Vandellós II 14

15 Localización eléctrica C.N. Ascó I y II y Vandellós II PIEROLA SENTMENAT LA ESPLUGA GARRAF BEGUES PLANA DEL VENT G ASCÓ VANDELLÓS RUBÍ CAN JARDÍ G CASTELNOU G LA PLANA ARAGÓN MEQUINENZA MAIALS G PEAKERCT G MORELLA TERUEL ESCATRÓN 15

16 Localización eléctrica C.N. Cofrentes 16

17 Localización eléctrica C.N. Cofrentes LA ELIANA OLMEDILLA REQUENA MINGLANILLA COFRENTES LA MUELA CATADAU G G ROMICA G CORTES AYORA BENEJAMA PINILLA ROCAMORA EL PALMAR N.ESCOMBRERAS 17

18 Centrales Nucleares: Alimentación de SS.AA. REE debe comunicar a las centrales nucleares través de sus Despachos Delegados la indisponibilidad de aquellos elementos de la red de transportet que puedan afectar a la alimentación ió exterior de los SS.AA. Las centrales nucleares deben comunicar a REE cualquier situación interna que pueda comprometer su generación o su alimentación de SS.AA. Comunicación en tiempo real REE-CSN. 18

19 Alimentación de SS.AA. de Centrales Nucleares en caso de incidentes de gran magnitud Plan de Reposición del Servicio PRS-0-010: «Alimentación externa de las centrales nucleares durante los procesos de reposición ió del servicio». Durante el incidente, los SS.AA. de las Centrales Nucleares quedan garantizados por fuentes de alimentación interna y centrales hidráulicas. Los Planes de Reposición del Servicio otorgan prioridad a la alimentación de los SS.AA. de las CC.NN. Existen planes específicos de alimentación de los SS.AA. de las CC.NN. a partir de generadores hidráulicos autónomos. 19

20 CC.NN.: Evolución histórica de la energía anual generada. Aportación de energía de base predecible en términos anuales. Baja de J. Cabrera 20

21 CC.NN.: Características. Su programa coincide con su potencia disponible, sin márgenes de reserva a subir. Prácticamente nula posibilidad de modificación de la producción ante requerimiento del sistema eléctrico salvo situaciones excepcionales. No participan en los servicios de ajuste para mantener el equilibrio entre generación y demanda regulación secundaria, terciaria y gestión de desvíos-. Si participan de forma efectiva en el control de tensión las tensiones del sistema. mayor estabilidad de Si aportan inercia al sistema eléctrico al tratarse de grandes máquinas síncronas acopladas casi permanentemente al sistema mayor estabilidad dinámica del sistema. 21

22 CC.NN.: Control de Tensión y Resolución de Restricciones i Técnicas. Ubicación estratégica en la Red de Transporte Centrales Nucleares bien distribuidas en la Red de Transporte. La producción en base de Centrales Nucleares evita la programación de otras centrales por solución de restricciones ti i técnicas. Reducción de costes. Contribución a la seguridad del sistema eléctrico. Buen comportamiento frente a perturbaciones en el sistema eléctrico 22

23 CC.NN.: Problemas de balance de potencia en valle. Producción de energía con fuentes renovables no gestionables y nuclear desacoplada a las necesidades del sistema. En algunos valles necesidad de: Reducción extrema de la producción térmica o hidráulica Reducción de la generación de origen renovable La reducción o la parada de grupos nucleares llevaría asociados sobrecostes significativos y provocaría restricciones importantes para laoperación del sistema, por las incertidumbres en su acoplamiento y disponibilidad en horas punta. 23

24 CC.NN: Participación en mercados eléctricos. Programa coincidente con potencia máxima, casado en mercado diario o por contratación bilateral. No prestan servicios de ajuste al sistema regulación secundaria, terciaria y gestión de desvíos-. No reducciones por excedentes de generación en el sistema. Diferenciación con respecto a centrales nucleares de otros países como Francia, en los que las centrales nucleares contribuyen a la modulación de la carga y aportan regulación al sistema. 24

25 CC.NN.: Gradientes de subida de carga tras acoplamiento. Tiempo tras acoplamiento hasta alcanzar la plena carga variable desde unas horas a varios días, dependiendo de la tecnología y procesos de cada planta. 25

26 Centrales Nucleares: Conclusiones. Importante contribución a la cobertura de la demanda y a la seguridad del sistema. Energía aportada en términos anuales predecible con gran exactitud. Muy alta probabilidad de disponibilidad en los momentos de mayor demanda del sistema. Contribución a la estabilidad de las tensiones del sistema eléctrico. Importante contribución a la estabilidad dinámica del sistema. Predictibilidad de los escenarios de operación. En definitiva, aportan gran fiabilidad al sistema eléctrico. Por el contrario, su falta de flexibilidad operativa Impide su participación en los servicios de ajuste del sistema. Dificulta la integración de la generación renovable no gestionable. Requieren de atención prioritaria para alimentar sus SS.AA. en caso de perturbación. 26

27 Centrales de Carbón: Conclusiones. Decrecimiento de la contribución anual de las centrales de carbón a medida que se han ido instalando otras tecnologías térmicas más flexibles y con menor coste medioambiental y económico. Posibilidad de variaciones de carga. Participación en los servicios de ajuste del sistema. Facilita la integración de energía renovable no gestionable. Ubicación exclusiva en determinadas zonas de la red: Influencia local en el control de tensión y en la solución de restricciones técnicas. Contribución a la estabilidad dinámica del sistema. Grupos térmicos más antiguos, con mayores tasas de indisponibilidad que otras tecnologías más modernas. 27

28 Centrales de Ciclo Combinado: Conclusiones. Incremento continuado de la potencia instalada. Incremento de la energía anual generada (cambio de tendencia por la penetración de energías renovables). Gran flexibilidad operativa. Importante aporte en las modulación de la curva de carga. Participación en los servicios de ajuste del sistema. Junto con las centrales de bombeo constituyen un elemento básico para la integración de energías renovables no gestionables. Localización distribuida a lo largo de toda la Red de Transporte: Influencia en el control de tensión y en la solución de restricciones técnicas. Contribución a la estabilidad dinámica del sistema. Tasas de indisponibilidad bajas al tratarse de grupos modernos. 28

29 Centrales Hidráulicas: Conclusiones. Producción anual muy variable dependiendo de la hidraulicidad. Gran flexibilidad operativa. Importante aporte en las modulación de la curva de carga. Proporciona reservas rápidas de regulación. Participación en los servicios de ajuste del sistema. Facilita la integración de energía renovable no gestionable. Localización distribuida a lo largo de toda la Red de Transporte. Influencia enel control de tensión yenla solución de restricciones técnicas. Facilita la integración de energía renovable no gestionable. Contribución a la estabilidad dinámica del sistema. Instrumento fundamental de la reposición del servicio. Tasas de indisponibilidad altamente dependientes de la disponibilidad de energía primaria. 29

30 Consumos Bombeo: Características. Permiten al OS realizar cierta gestión de la demanda del sistema condicionada al grado de llenado del embalse superior. Rápida conexión/desconexión de la red. Funcionamiento a carga fija, sin posibilidad de modulación. No aportan regulación secundaria. Participan en la regulación terciaria y en la gestión de desvíos. Participan en el proceso de solución de restricciones técnicas. Participan en el control de tensión. Buen comportamiento frente a perturbaciones en el sistema eléctrico. Instrumento fundamental para la integración de energía renovable no gestionable. 30

31 Generación Eólica: Características. Generación renovable no gestionable. Reduce la importación de energía. Reduce la dependencia energética del exterior. Recurso primario extraordinariamente volátil. Difícil predictibilidad. No aporta servicios de ajuste al sistema. Consume servicios de ajuste del sistema. No aporta inercia al sistema. Vulnerable ante perturbaciones eléctricas y meteorológicas. Muy demandante de red. Requiere monitorización i ió ycontrol específicos. 31

32 Generación Eólica: Evolución de la potencia instalada. (*) (*) Valor a Plan de Energías Renovables (Agosto 2005): ~20, MW en el año Planificación 2016 contempla un escenario con ~29,000 MW. A partir de esa fecha se espera una tasa de crecimiento similar para cumplir las iniciativas propuestas de la CE (20% energía final debe ser renovable en 2020, 40% energía eléctrica). 32

33 Generación Solar Fotovoltaica: Características (I). Generación renovable no gestionable. Reduce la importación de energía. del exterior. Reduce la dependencia energética Recurso primario volátil Difícil predictibilidad. No aporta servicios de ajuste al sistema. Consume servicios de ajuste del sistema. No aporta inercia al sistema. Vulnerable ante perturbaciones eléctricas y meteorológicas. 33

34 Generación Solar Fotovoltaica: Características (II). Muy demandante de red. Requiere monitorización y control específicos. Comportamiento acorde con la demanda, ya que las horas de sol coinciden, en general, con las horas de mayor demanda. Adecuada para la cobertura de las puntas de verano. Poca observabilidad y control. Incertidumbre sobre la generación del sistema. Incapacidad para evaluar la influencia de la generación fotovoltaica en la seguridad de suministro. Induce errores en el cálculo y previsión de la demanda. 34

35 Generación Solar Térmica: Características (I). Generación renovable no gestionable. Reduce la importación de energía. del exterior. Reduce la dependencia eléctrica Recurso primario extraordinariamente volátil. Difícil predictibilidad. No aporta servicios i de ajuste al sistema. Consume servicios de ajuste del sistema. Escasa presencia en el mix actual de generación. Adaptación a los requerimientos de demanda, especialmente en las puntas de demanda de verano. La instalación de sistemas de almacenamiento permitiría suministrar energía en ausencia de recurso primario 35

36 Generación Solar Térmica: Características (II). Buena observabilidad y controlabilidad por parte del OS al tratarse de instalaciones potencia instalada próxima a 50 MW. Generadores síncronos similares a los generadores convencionales pero de menor potencia buen comportamiento ante perturbaciones en la red. Generación NO GESTIONABLE (de acuerdo al RD 661/2007), pero con posibilidad de ser valoradas como gestionables por el OS de acuerdo al Protocolo de pruebas de gestionabilidad del régimen especial. Instalaciones valoradas como gestionables puede participar en los servicios de ajuste del sistema. No participa i en el control de tensión: misma problemática que para el caso de la gen. Eólica. 36

37 Contribución de las diferentes tecnologías en puntas de demandas. d 100% unta / Pot. In nst.) % (Prod. P 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 27/01/ /07/ /12/ /07/2010 Fechas de demandas d record Nuclear Hidráulica Eólica Carbón Ciclo Combinado 37

38 Tasa disponibilidad 2008, 2009 y 2010 (I) 38

39 Ejemplo de participación del mix de generación en cobertura de la demanda I. Datos del 19/07/

40 Cobertura de la demanda en días de importantes diferencias entre valle y la punta MW :00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Nuclear Eólica RE no eólico Carbón Gas-Fuel Ciclo combinado Hidráulica Bombeo-Generación Bombeo-Carga Saldo interc. Intern. 0:00 No participación del RE en servicios de ajuste Funcionamiento en base de centrales nucleares Hidráulica fluyente Estrecho margen en los valles para las centrales que regulan y aportan servicios de ajuste. 40

41 Comparación tecnologías (I) Nuclear Carbón Régimen de funcionamiento Programa coincidente con potencia disponible Producción variable según necesidades del sistema Producción variable según C. Combinado necesidades d dlit del sistema Hidráulica Eólica Producción variable según necesidades del sistema, condicionado a hidraulicidad Variable, dependiente de fuente de energía primaria Fiabilidad de la producción Disponibilidad Variaciones de carga según necesidades del sistema Alta Alta No Alta Alta Alta Baja Alta, aunque inferior i a Sí, aunque más lentas otros grupos térmicos que otros grupos más modernos térmicos más modernos Alta Dependiente de hidraulicidad Dependiente de fuente de energía primaria Sí, de manera rápida Sí, de manera inmediata No Fotovoltaica Variable, dependiente de fuente de energía primaria Baja Dependiente de fuente de energía primaria No Termosolar Según necesidades del sistema si existe posibilidad de almacenamiento Alta, en caso de ser gestionable Dependiente de fuente de energía primaria Sí Bombeo Según necesidades del sistema, condicionado a grado de llenado del embalse superior Alta (consumo) Alta No (como bomba) 41

42 Comparación tecnologías (II) Regulación Secundaria, Terciaria y Gestión de Desvíos Solución Restricciones Técnicas Controlde Tensión Comportamiento ante perturbaciones Nuclear No No Sí Buen comportamiento Carbón Sí Sí C. Combinado Sí, reserva rápida Sí Sí Sí Buen comportamiento Buen comportamiento Hidráulica Sí, reserva de activación inmediata. Sí Sí Buen comportamiento Desconexión ante Eólica No No No huecos de tensión, salvo instalaciones habilitadas Fotovoltaica No No No Termosolar Bombeo No, salvo las gestionables que hayan superado las pruebas pertinentes. No regulación secundaria. Sí regulación terciaria y gestión de desvíos No, salvo las gestionables No Posible desconexión ante huecos de tensión Buen comportamiento Sí Sí Buen comportamiento 42

43 43