Criterios de seguridad N-1

Transcripción

1 Panel 1: Oportunidades y fortalezas desventajas y debilidades; perspectivas de desarrollo Criterios de seguridad N-1 30 de noviembre, 2010 Prof. Dr. Rodrigo Palma Behnke Dr. (C) Marcelo Cortés Centro de Energía Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile Departamento de Ingeniería Eléctrica

2 OBJETIVO Contribuir con un análisis de la discusión actual sobre el criterio de seguridad N-1 y sus eventuales implicancias en una interconexión SIC-SING noviembre de 2010

3 Contenido Criterio N-1 ᄚ Interonexión SIC-SING Conclusiones 3 noviembre de 2010

4 Criterio N-1 Marco conceptual Confiabilidad: Seguridad + Suficiencia Suficiencia: capacidad para abastecer la demanda eléctrica y energética tomando en cuenta salidas programadas y plausibles de elementos del sistema. Seguridad: habilidad para soportar contingencias tales como cortocircuitos y pérdida de elementos del sistema. Seguridad de suministro == Suficiencia Ref: The National Electricity Reliability Council oversees and coordinates reliability and security for the entire United States.

5 Criterio N-1 Definición N-1 es un caso particular del criterio N-k desarrollado en la década del 40. Establece que el sistema eléctrico es capaz de soportar la salida simultánea de k elementos de generación, red y/o demanda, sin violar los límites operacionales ni tampoco dejar de abastecer la demanda. Enfoques Básicos Estándar de diseño nfoque determinístico Compromisos de LP NO Probabilidad de ocurrencia conocida? Costo de falla conocido? Efectos cuantificables? SI Estándar operacional Enfoque probabilístico Análisis costo - beneficio

6 Criterio N-1 N-k en la práctica Cómo se trata un estándar en transmisión? Categoría Contingencias Impacto en el sistema N Perturbaciones y elementos en contingencia Todas las instalaciones en servicio. N-1 - CC 1Ф, CC3Ф, con despeje: generador, circuito de LT, transformador. N-1* - CC 1Ф, CC3Ф, con despeje: generador, circuito de LT, transformador. N-2 Fallas con despejes retardados, 2 fallas consecutivas con despeje de elementos. Sistema estable y variables en rango Pérdida de carga o de transferencias Desconexiones en cascada SI NO NO SI NO con posibilidad de ajustes programados SI Planificada / controlada SI Planificada / controlada N-k Eventos de severidad extrema NO SI Controlada NO NO NO

7 Criterio N-1 N-k en la práctica Ref: Main Transmission System Planning Guideline, Transpower, 2005 Annexe 1 to report of working group on specification and negotiation of network services, NECA País / Sistema Criterio de expansión utilizado Determinístico Probabilístico Alemania N-1 con N-2 en contingencias específicas Francia N-1 SI Holanda N-1 con N-2 en escenarios específicos Planificada / controlada Brasil N-1 Se incorpora planificación probabilística Japón N-1 red principal N-2 Tokyo Sólo para análisis de desprendimientos Canadá N-2 en red principal y grandes ciudades Se incorpora paulatinamente EEUU N-1 en general, N-2 excepcionalmente Escocia N-1 red principal N-2 Interc. N-2, 3horas En adopción Reino Unido N-2 en red principal y centros de carga Se incorpora paulatinamente India Malasia Israel N-1 para red principal 500 kv N-1 en general, N-2 excepcionalmente N-1 red principal, N-2 ciudades escenar. Australia, NECA N-1 Italia N-2 Nueva Zelanda N-1 Chile N, N-1* Costo esperado de falla de corto plazo

8 Criterio N-1 Situación actual en Chile Araneda, J.C., Presentation: Advanced Grid Reliability Standards, SQSS International Workshop, London, 2009.

9 Criterio N-1 Cómo se internaliza proceso de planificación? Estudio ETT cada cuatro años Proceso de licitación Panel de Expertos resuelve en 30 d Criterio N-1? Revisión anual del ETT por parte del CDEC Esquema aplicado en Chile

10 Criterio N-1 Cómo se internaliza en proceso de planificación Estudio ETT cada cuatro años

11 Criterio N-1 Elementos constituyentes Modelos de coordinación hidrotérmica: OSE, PLP, SDDP Estándar de diseño Límites de operación producto de análisis de seguridad. Probabilidad de ocurrencia!! Costo de falla!! Estándar operacional Refleja sobrecostos esperados por contingencias de baja probabilidad de ocurrencia Espacio de discusión

12 Criterio N-1 Elementos constituyentes Ambigüedad en las definiciones N-1 considera torre doble circuito o circuito simple? Se considera falla en barra? Sólo demandas críticas dentro de las contingencias? Se permite considerar EDAC / EDAG en planificación? Salida de transformadores? Salidas de operación de elementos de compensación? Establece que el sistema eléctrico es capaz de soportar la salida simultánea de k elementos de generación, red y/o demanda, sin violar los límites operacionales ni tampoco dejar de abastecer la demanda.

13 Criterio N-1 Una mirada por segmento N-1* Estándar de diseño / operacional Estándar operacional reflejado en la tarifa

14 Criterio N-1 Aplicación en sistemas reales Suficiencia Seguridad Niveles deseables o definidos por la sociedad. Confiabilidad Reglamentos, normas, bases. A1 Estándar de diseño énfasis medio Estándar operacional énfasis medio A2 Estándar de diseño énfasis bajo Estándar operacional énfasis alto A3 Estándar de diseño énfasis alto Estándar operacional énfasis bajo

15 Contenido Criterio N-1 ᄚ Interonexión SIC-SING Conclusiones 15 noviembre de 2010

16 Interconexión SIC-SING Marco conceptual Confiabilidad: Seguridad + Suficiencia Suficiencia: capacidad para abastecer la demanda eléctrica y energética tomando en cuenta salidas programadas y plausibles de elementos del sistema seguridad de suministro aumento de suficiencia conjunta en la medida que enlace permita intercambios. Seguridad: habilidad para soportar contingencias tales como cortocircuitos y pérdida de elementos del sistema no es evidente ya que depende de criterios de diseño, operación y respuesta del sistema frente a fallas (contingencias).

17 Reserva conjunta mayor a SIC con alto componente térmico posibilidad de optimización. Alternativas de fuentes y recursos energéticos. Restricción de transmisión crítica para efectividad de proyecto. Interconexión SIC-SING Marco conceptual Suficiencia: capacidad para abastecer la demanda eléctrica y energética tomando en cuenta salidas programadas y plausibles de elementos del sistema seguridad de suministro aumento de suficiencia conjunta en la medida que enlace permita intercambios. SING Mejillones-Cardones Mejillones-Polpaico SIC Reserva = 48,4% Reserva = 46,1% Reserva conjunta = 46,7 %

18 Interconexión SIC-SING Marco conceptual Posibilidad de respaldo SIC-SING reserva enlace. Fallas pueden provocar efecto en cascada (terremoto). Respuesta dinámica depende de solución (AC,DC,capacidad) Diseño y operación inadecuados provocarán problemas de seguridad. Seguridad: habilidad para soportar contingencias tales como cortocircuitos y pérdida de elementos del sistema no es evidente ya que depende de criterios de diseño, operación y respuesta del sistema frente a fallas (contingencias). SING Mejillones-Cardones Mejillones-Polpaico SIC

19 Interconexión SIC-SING Marco conceptual Seguridad: habilidad para soportar contingencias tales como cortocircuitos y pérdida de elementos del sistema no es evidente ya que depende de criterios de diseño, operación y respuesta del sistema frente a fallas (contingencias). SING SIC Búsqueda de aporte máximo en suficiencia puede vulnerar seguridad criterios de diseño y operación a definir efecto sobre ev. económica del proyecto.

20 Contenido Criterio N-1 ᄚ Interonexión SIC-SING Conclusiones 20 noviembre de 2010

21 Conclusiones Confiabilidad: Seguridad + Suficiencia - Parecen claros los beneficios en la suficiencia que promueve interconexión. - Respecto de la seguridad, se incorpora un elemento propenso a fallas y que dependiendo de los criterios de diseño y operación pueden impactar la seguridad del sistema. - Discusión actual respecto de la definición del criterio N-1 (determinístico / probabilístico) debe extenderse a las interconexiones. - Fomento de esquemas EDAC como sustituto de inversión puede provocar un detrimento de la seguridad SSCC

22 Conclusiones Modelos de coordinación hidrotérmica: OSE, PLP, SDDP Estándar de diseño Límites de operación producto de análisis de seguridad. Probabilidad de ocurrencia conocida? Costo de falla conocido? Efectos cuantificables? Estándar operacional Refleja sobrecostos esperados por contingencias de baja probabilidad de ocurrencia NO SI Espacio de discusión

23 Panel 1: Oportunidades y fortalezas desventajas y debilidades; perspectivas de desarrollo Criterios de seguridad N-1 30 de noviembre, 2010 Prof. Dr. Rodrigo Palma Behnke Dr. (C) Marcelo Cortés Centro de Energía Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile Departamento de Ingeniería Eléctrica