EMPRESA: EXPOSITORES: E.S.C SRL (Electrical System Consultants srl Italy) ROBERTO GOMEZ MARTINELLI JOSE LUIS PEREZ

Transcripción

1 EMPRESA: EXPOSITORES: E.S.C SRL (Electrical System Consultants srl Italy) ROBERTO GOMEZ MARTINELLI JOSE LUIS PEREZ

2 OBJETIVOS DEL ESTUDIO Determinación de la Capacidad Total Máxima de Generación Eólica (CTMGE) que puede conectarse en las zonas Norte, Sur Medio y Sur del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN); Distribuir la CTMGE entre las subestaciones candidatas ubicadas en cada zona; Establecer riesgos potenciales para la seguridad del sistema asociados a cada opción tecnológica de generación eólica; 2

3 DESCRIPCIÓN N DEL PROBLEMA Características de la Generación Eólica Producción No Firme, No controlable, No acumulable y compleja de predecir; La producción individual varía en relación al viento (en un cierto rango), y la del conjunto depende de la extensión y distribución espacial de las unidades individuales; 3

4 DESCRIPCIÓN N DEL PROBLEMA (CONT.) Consecuencias de su incorporación Desplaza unidades convencionales del despacho y asi: Degrada la rigidez del sistema para enfrentar las perturbaciones; Impacta sobre los costos de producción, ya que requiere incrementar el margen de reserva operativa; Aumenta las desviaciones en la frecuencia ante perturbaciones; 4

5 METODOLOGÍA A DE ANÁLISIS Se basa en indicadores, que son: Indice de Fluctuación de Tensión (IFT): mide la rigidez de la barra donde se inyecta la producción Eólica. Da una idea de la máxima inyección por barra, para preservar la calidad del servicio; Grado de Penetración (GP): indicador de control para preservar la seguridad del SEIN el cual debe asegurar sus recursos regulantes de frecuencia para afrontar las eventuales perturbaciones; 5

6 METODOLOGÍA A DE ANÁLISIS (CONT.) Donde: Indice de Fluctuación de Tensión (IFT); IFT = 100 S NOM (MVA) / S CC (MVA); S NOM : Potencia del parque eólico a inyectarse en una barra S CC : Potencia de cortocircuito trifásica en ese nodo, sin considerar el aporte del parque eólico Grado de Penetración (GP); GP = 100 GE / (GC + GE); GP: Grado de Penetración [%] GE: Potencia de la Generación Eólica [MW] GC: Potencia de la Generación Convencional [MW] 6

7 METODOLOGÍA A DE ANÁLISIS Se debe notar que: El GP depende de las características del viento en las diversas zonas, y si la regularidad no es elevada el GP deberá ser menor; El GP esta delimitado por las características del despacho de generación; El GP inicial no debe ser mayor al 10 12%, o aún menor si el sistema no posee recursos de control de frecuencia suficientes, y las rampas o ráfagas son significativas; Los incrementos del GP son posibles luego de de experimentar los efectos del viento sobre el SEIN, y que las prediciones del viento adquieran mayor precisión. 7

8 DATOS DE INGRESO AL PROBLEMA Se afronta el problema con estos datos: Modelos de escenarios relativos a diversas condiciones operativas del SEIN, al 2012; Carga Máxima Carga Media Carga Mínima Año 2012 Periodo Avenida Estiaje Generación MW Demanda MW Generación MW Demanda MW Generación MW Demanda MW Que incluyen: El programa de Obras de Generación, y; El programa de Obras de la Transmisión 8

9 DATOS DE INGRESO AL PROBLEMA El programa de Obras de Generación: 9 Fecha Fecha Proyecto Proyecto MW MW Jun2009 Jun2009 C.H. C.H. Poechos Poechos II II SINERSA SINERSA 10,0 10,0 Jun2009 Jun2009 Kallpa Kallpa TG2 TG2 KALLPA KALLPA 192,4 192,4 Jun2009 Jun2009 CT. CT. Generación Generación Adicional Adicional Trujillo Trujillo Norte Norte 60,0 60,0 Jul2009 Jul2009 Traslado Traslado de de la la Calana Calana gas gas natural natural EGESUR EGESUR Jul2009 Jul2009 Traslado Traslado de de las las TG TG Mollendo Mollendo gas gas natural natural EGASA EGASA Jul2009 Jul2009 Conversión Conversión a a operación operación dual dual de de las las Unidades Unidades UTI UTI 5 5 y y UTI UTI 6 6 de de la la Santa Santa Rosa Rosa Jul2009 Jul2009 C.H. C.H. La La Joya Joya GEPSA GEPSA 9,6 9,6 Ago2009 Ago2009 C.H. C.H. Roncador Roncador AGRO AGRO INDUSTRIAS INDUSTRIAS MAJA MAJA 3,8 3,8 Oct2009 Oct2009 CT. CT. Paita Paita SUDAMERICANA SUDAMERICANA DE DE ENERGIA ENERGIA 28,0 28,0 Oct2009 Oct2009 Chilca Chilca I I TG3 TG3 ENERSUR ENERSUR 192,7 192,7 Nov2009 Nov2009 Ampliación Ampliación Presa Presa Huangush Huangush Bajo Bajo (4,5 (4,5 MMC) MMC) ELECTROANDES ELECTROANDES Nov2009 Nov2009 C.H. C.H. Platanal Platanal CELEPSA CELEPSA 220,0 220,0 Ene2010 Ene2010 Tarapoto Tarapoto Incorporación Incorporación al al SEIN SEIN 12,0 12,0 Ene2010 Ene2010 Bellavista Bellavista Incorporación Incorporación al al SEIN SEIN 3,2 3,2 Ene2010 Ene2010 Moyobamba Moyobamba Incorporación Incorporación al al SEIN SEIN 3,2 3,2 Ene2010 Ene2010 Santa Santa Rosa Rosa EDEGEL EDEGEL 188,6 188,6 Feb2010 Feb2010 C.H. C.H. Pias Pias I I AGUAS AGUAS Y Y ENERGIA ENERGIA PERÚ PERÚ 12,5 12,5 Feb2010 Feb2010 Interconexión Interconexión al al SEIN SEIN de de CC.HH. CC.HH. Carpapata Carpapata CEMENTO CEMENTO ANDINO ANDINO 11,5 11,5 Mar2010 Mar2010 Las Las Flores Flores TG1 TG1 EGENOR EGENOR 192,5 192,5 Jul2010 Jul2010 Kallpa Kallpa TG3 TG3 KALLPA KALLPA 192,4 192,4 Feb2012 Feb2012 C.H. C.H. Machupicchu Machupicchu IIEtapa IIEtapa EGEMSA EGEMSA 101,8 101,8 Jul2012 Jul2012 Ciclo Ciclo Combinado Combinado CENTRO1 CENTRO1 280,0 280,0 TOTAL TOTAL 1714,2 1714,2

10 DATOS DE INGRESO AL PROBLEMA (CONT.) 10 El programa de Obras de Transmisión: FECHA PROYECTO Ago2009 L.T Charcani V Yura 138 kv YURA Set2009 LT. Carhuaquero Jaen 138 kv Mar2010 L.T. Chilca La Planicie Zapallal 220kV ( doble terna ) Set2010 L.T. Independencia Ica 220 kv Nov2010 L.T. Tocache Bellavista 138 kv Nov2010 Ampliación Transformador S.E. Azangaro 138/60/22.9/10 kv REP Nov2010 Ampliación Transformador S.E. Quencoro 138/34.5/10.5 kv REP Nov2010 Ampliación Transformador S.E. Piura Oeste 220/60/10 kv REP Nov2010 Ampliación Transformador S.E. Trujillo Norte 138/22.9/10 kv REP Nov2010 S.E. Trujillo Norte Banco de Capacitores 15 MVAR, 10 kv REP Nov2010 Ampliación Auto Transformador S.E. Tingo María 220/138/10 kv REP Dic2010 L.T. Carhuaquero Corona 220 kv Dic2010 L.T. Cajamarca Huallanca 220 kv doble circuito Dic2010 L.T. Huallanca Conococha 220 kv doble circuito Dic2010 L.T. Conococha Paragsha 220 kv Dic2010 L.T. Paragsha Carhuamayo 220 kv doble circuito Dic2010 Transformador Carhuamayo 220/138 kv 100 MVA Dic2010 Transformador Huallanca 220/138 kv 100 MVA Dic2010 S.E. Cajamarca 220 kv SVC +120/60 MVAR Dic2010 S.E. Huallanca Reactor 2 x 50 MVAR Feb2011 L.T. Mantaro Caraveli Montalvo 500 kv Feb2011 L.T. Machupicchu Cotaruse 220 kv 2 x 180 MVA Feb2011 S.E. Machupicchu 220/138 kv 150 MVA Feb2011 S.E. Machupicchu 220 kv reactor 40 MVAR Feb2011 S.E. Cotaruse 220 kv reactor 40 MVAR Mar2011 Repotenciacion L.T. Mantaro Socabaya 505 MVA Mar2011 L.T. Chilca Zapallal 500 kv (simple circuito) Jul2011 Nueva S.E. Los Industriales 220/60 kv 180 MVA LUZ del SUR Jun2012 L.T. Zapallal Trujillo 500 kv Jun2012 L.T. Chilca Marcona Caraveli 500 kv

11 DATOS DE INGRESO AL PROBLEMA (CONT.) 11 Leyenda: Líneas de Transmisión: Existentes de 220 kv Proyectos de 220 kv Proyectos de 500 kv Proyectos de 500 kv sin licitar

12 DATOS DE INGRESO AL PROBLEMA (CONT.) Los sitios Candidatos ZONAS Región Provincia Sitios Candidatos Tumbes Tumbes Tumbes Piura Talara Talara Piura Piura Piura Lambayeque Chiclayo Chiclayo Norte La Libertad Pacasmayo Guadalupe La Libertad Trujillo Trujillo Ancash Santa Chimbote Lima Barranca Paramonga Nueva Lima Huaura Huacho Sur Medio Ica Ica Ica Ica Nazca Marcona Arequipa Caraveli Repartición Sur Noroeste de Arequipa Islay Mollendo Arequipa Moquegua Mariscal Nieto Moquegua Tacna Tacna Tacna 12

13 DATOS DE INGRESO AL PROBLEMA (CONT.) Curvas Horarias de Demanda AREAS DEL SEIN Curva de Carga en la Semana Típica Domingo Sabado pu del pico del área Centro horas de la semana Norte Centro Sur 13

14 DATOS DE INGRESO AL PROBLEMA (CONT.) Atlas Eólicos con los valores medios de los recursos Eólicos del Perú; Ranking de la generación para despachos; Los Mantenimientos programados de generación; 14

15 RESULTADOS La Producción Eólica obtenida considerando un IFT=5 % (extremo del rango de tolerancia), resulta: Generador Área Subestación Máxima P [MW] Avenida 2012 Máxima P [MW] Estiaje 2012 GE_Chiclayo_220 CostaNorte SECHO GE_Chimbote_220 CostaNorte CHIM GE_Guadalupe_220 CostaNorte SEGUA GE_Huacho_220 CostaNorte HCHO GE_Paramonga_220 CostaNorte PANU GE_Piura_220 CostaNorte SEPO GE_Talara_220 CostaNorte TALA_ GE_Trujillo_220 CostaNorte SETNOR GE_Tumbes_220 CostaNorte TUMB Total Región Norte GE_Mollendo_138 CostaSur MOLL GE_Moquegua_220 CostaSur MONT GE_Reparticion_138 CostaSur REPA GE_Tacna_66 CostaSur TACNA Total Región Sur GE_Ica_220 SierraCentro ICA GE_Marcona_220 SierraCentro MARC Total Región Sur Medio Total SEIN

16 RESULTADOS (CONT.) Análisis de los Resultados: El Grado de Penetración que se obtiene con estos resultados es 17% (Avenida) al 20% (Estiaje) en horas de Mínima Demanda, y del 12% al 14% en Máxima Demanda; Insertando la generación Eólica de la tabla a la operación del SEIN en mínima demanda de Avenida se desplaza generación hidroeléctrica y/o se violan mínimos técnicos (Turbo Vapor) por lo cual, solo da cabida a 375MW de generación Eólica. 16

17 RESULTADOS (CONT.) Por lo tanto se recomienda que: El GP del SEIN no debe ser mayor al 10% y; El IFT no debe ser mayor del 3 %, hasta alcanzar un real conocimiento del efecto de las variaciones del viento sobre las tensiones de las barras del SEIN; 17

18 RESULTADOS (CONT.) En consecuencia: La Máxima M Capacidad de Generación n Eólica E a conectarse en el SEIN para el año a o 2012 es de 375 MW. Esta Capacidad se deberá distribuir entre los Sitios Candidatos de modo tal que el Índice de Fluctuación de Tensión no sea superior al 3 % en cada sitio, tal como esta ilustrado en la Tabla siguiente: 18

19 RESULTADOS (CONT.) Máxima Capacidad de Generación Eólica año 2012 Generador Área Subestación Máxima PE [MW] Año GE_Chiclayo_220 CostaNorte SECHO GE_Chimbote_220 CostaNorte CHIM GE_Guadalupe_220 CostaNorte SEGUA GE_Huacho_220 CostaNorte HCHO GE_Paramonga_220 CostaNorte PANU GE_Piura_220 CostaNorte SEPO GE_Talara_220 CostaNorte TALA_ GE_Trujillo_220 CostaNorte SETNOR GE_Tumbes_220 CostaNorte TUMB Total Región Norte GE_Mollendo_138 CostaSur MOLL GE_Moquegua_220 CostaSur MONT GE_Reparticion_138 CostaSur REPA GE_Tacna_66 CostaSur TACNA Total Región Sur 78.0 GE_Ica_220 SierraCentro ICA GE_Marcona_220 SierraCentro MARC Total Región Sur Medio 58.1 Total SEIN 375.0

20 OPCIONES TECNOLÓGICAS ANALIZADAS Generador de inducción con jaula de ardilla (SCIG); viento Ejes y caja multiplicadora Turbina Generador asíncrono Red 20

21 OPCIONES TECNOLÓGICAS (CONT.) Generador de inducción doblemente alimentado (DFIG): Turbina barra de cortocircuito Convertidor viento Ejes y caja multiplicadora Generador Asíncrono Doblemente alimentado Red 21

22 OPCIONES TECNOLÓGICAS Generador síncrono con acople directo y controlado con convertidor (SG); Turbina viento Generador Síncrono Impulsado Directamente Convertidor Red 22

23 OPCIONES TECNOLÓGICAS (CONT.) Del análisis del impacto de las tecnologías, se concluye que el SEIN no debe aceptar los aerogeneradores eólicos cuya construcción está basada en generadores de inducción de jaula de ardilla (SCIG), por: la ausencia de control sobre la velocidad hace que las variaciones del viento se trasmiten a la red; Las perturbaciones en la red provocan respuestas deficientes en los aerogeneradores, magnificándolas. 23

24 OPCIONES TECNOLÓGICAS (CONT.) Debe exigirse que las tecnologías más modernas tales como DFIG y/o SG, dispongan en el diseño de la turbina de los equipos que aseguren un control estable de la velocidad en el rango más alto (y la potencia inyectada a la red), evitando propagar las perturbaciones del viento sobre el SEIN. 24

25