Experiencia de integración de las renovables en España

Transcripción

1 Experiencia de integración de las renovables en España Noviembre 2014

2 Índice 1. Marco eléctrico. Mix de generación y evolución histórica. Funcionamiento del mercado y despacho de electricidad Red de transporte e interconexiones. 2. La eólica en red y en mercado. Manejo de contingencias y desempeño operativo. 3. Sistemas de predicción y programación eólica. 2

3 Marco eléctrico Sistema eléctrico español Evolución del mix de generación Generación Comercialización Industrial consumers (12,5 kv-132 kv Transporte Transmission grid 220 kv kv Distribución Distribution Grid <= 132 kv Domestic consumers (220 V-380 V) Actividades liberalizadas: Generación y comercialización Monopolio natural: Transporte y distribución Capacidad instalada: 102 GW* Cobertura de la demanda 2013: 246 TWh* OMIE (Operador del mercado ibérico, MIBEL) REE (Operador del sistema, España) CNMC (Regulador, España) Productores renovables (<50 MW), cogeneración de alta eficiencia y plantas de residuos. *Sistema peninsular Fuente REE 3

4 Marco eléctrico. Evolución de la eólica en España La penetración de las renovables en el mix de generación ha aumentado de forma notable en los últimos años, alcanzando el 42% en La producción eólica instantánea ha cubierto más del 65% de la demanda en periodos de elevado recurso. Fuente AEE, REE 4

5 Marco eléctrico. MIBEL (Mercado Ibérico de Electricidad) Productores Comercialización Venta Agentes Externos (importaciones) Mercado Spot Diario, Intradiarios OMIE Mercados a plazo: OMIP, OTC Operación y Servicios de ajuste del sistema REE PVPC Consumidores Comercialización Compra Agentes Externos (exportaciones) Consumidores acogidos a tarifa regulada (Pot. < 10 kw) Compras/Ventas de energía al mercado 5

6 Marco eléctrico. Secuencia de mercados en MIBEL OMIE 6

7 Marco eléctrico. Mercado diario e intradiarios (OMIE) Mercado diario Hora de cierre del mercado diario 12:00 (armonización Mercado único europeo) Ofertas simples y complejas. Generación renovable En los mercados intradiarios, los agentes pueden ajustar su programa mediante la presentación de ofertas de compra y venta de energía. Mercado intradiario Fuente OMIE 7

8 Marco eléctrico. Coberturas mediante Mercados a plazo (hasta D-1) La gestión del riesgo de precio se puede minimizar mediante la participación en mercados a plazo (antes del D-1) con entrega física o mediante derivados financieros. OMIP es un mercado organizado, aprobado y regulado por la autoridad financiera y se negocian contratos estándares, aprobados por el regulador y existe una cámara central de contrapartidas. OTC es un mercado mayorista no organizado, de libre concurrencia y con riesgo de contrapartida. Fuente OMIP 8

9 Marco eléctrico. Conceptos regulados: Pagos por capacidad Incentivo a la inversión en capacidad a largo plazo: Promover la construcción y puesta en servicio efectiva de nuevas instalaciones a través de pagos que facilitarán a sus promotores la recuperación de los costes de inversión. Servicio de disponibilidad a medio plazo: Contratar capacidad de potencia en un horizonte temporal igual o inferior a 1 año con aquellas instalaciones (>50 MW) que pudieran no estar disponibles en los periodos de punta a falta de esta retribución (Fuel-oil, ciclo combinado, carbón) e instalaciones hidráulicas de bombeo y embalse. Potencia instalada ciclos combinados Fuente CNMC 9

10 Marco eléctrico. Red de transporte mallada Red Transporte Sistema 2001 Vs Red Transporte Sistema fin 2013 La red de transporte está compuesta por más de kilómetros de líneas de alta tensión, más de posiciones de subestaciones y más de MVA de capacidad de transformación. Estos activos configuran una red mallada lo que favorece la integración de renovables en el sistema. Fuente REE 10

11 Marco eléctrico. Capacidad de interconexión limitada 2013 Importación: MW Exportación: MW Saldo exportador: GWh A pesar del incremento de la capacidad de intercambio comercial en los últimos años, España continúa siendo una isla energética. La capacidad de importación es únicamente un 4 % de la potencia instalada. Fuente REE 11

12 La eólica en red y mercado MERCADO DIARIO Día-1 RESTRICCCIONES TÉC. Día-1 BANDA Y RESERVA ADICIONAL Día-1 MERCADOS INTRADIARIOS ENERGÍAS DE REGULACIÓN Mercado diario Restricciones técnicas en T. Real Garantía Suministro Programa base de funcionamiento Programa diario viable provisional Mercados intradiarios Gestión Desvíos Restricciones técnicas al programa diario BF Contratos bilaterales Fuente: REE (notas aclaratorias propias). Mercado actual para la eólica: diario e intradiario El Real Decreto 413/2014, de 6 de junio, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica a partir de fuentes de energía renovables, cogeneración y residuos, abre la puerta a la participación de la eólica en los servicios de ajuste. 12

13 La eólica en red y mercado Pool: mercado diario e intradiario. El precio de la eólica es inferior al precio medio aritmético del mercado debido al efecto curva de carga. Ejemplo retribución /MWh Penalización desvío. Si el productor se desvía del programa y dicho desvío va en contra del sistema, debe asumir el coste del mismo que vendrá dado por el coste las energías de regulación necesarias para resolver dicho desequilibrio. -1 /MWh Retribución específica. El RD 413/2014 establece una retribución a la inversión en /MW para aquellas instalaciones renovables y de cogeneración que no alcancen la rentabilidad razonable con los ingresos de mercado. Además, aquellas tecnologías (biomasa, solar, cogeneración) cuyo coste variable resulte superior al precio que perciben en el mercado cobrarán también una retribución a la operación por MWh generado. Parques anteriores a 2004: 0 /MWh Parques con PEM entre ~ entre 6 y 46 /MWh según el año de PEM y las horas reales de funcionamiento Ingresos por servicios de ajuste. Actualmente la eólica no participa en estos mercados, pero el RD 413/2014 abre la puerta a que lo haga en un futuro próximo. 0 /MWh 13

14 La eólica en red y mercado: Volátil pero muy predecible. Factor de carga anual * La eólica es una energía volátil pero predecible en términos anuales. La volatilidad anual es +- 7%, mientras que en el caso de la hidráulica es +-30%. * Parques eólicos con puesta en marcha anterior a Fuente CNMC 14

15 La eólica en red y mercado: Volátil pero muy predecible. Factor de carga mensual * En términos mensuales, la eólica presentas unas variaciones mensuales acotadas, de carácter estacional. * Parques eólicos con puesta en marcha anterior a Fuente CNMC 15

16 La eólica en red y mercado: Volátil pero muy predecible. Variación horaria cuatro veces inferior a la de la demanda. La variabilidad horaria, tanto del recurso eólico como de la demanda, puede ser utilizada como medida de la velocidad de rampa, variable muy importante a considerar. Fuente REE 16

17 Experiencia de integración de la eólica en España La eólica en red y mercado: sistemas de predicción Los sistemas de predicción han mejorado notablemente en los últimos años. Su precisión aumenta considerablemente al acercarse al tiempo real y por tanto el mercado continuo favorece la integración de renovables en el sistema Fuente REE 17

18 La energía eólica no incrementa las necesidades operativas de Eª de ajuste. Evolución de la energía gestionada en los mercados de operación (secundaria, terciaria y gestión de desvíos) frente a la penetración eólica en la demanda peninsular (*): Fuente REE El incremento de la penetración eólica no se ha traducido en un incremento de las necesidades operativas del sistema (energías 2ª, 3ª y gestión de desvíos), por lo que su no gestionabilidad no ha provocado una mayor activación de centrales convencionales como supuesto respaldo. El volumen de energía gestionada mantiene niveles similares desde 2009, mientras que la generación eólica ha aumentado un 48,5% desde 2009 a 2013, pasando del 13,8% de cobertura al 21,2% 18

19 La energía eólica implica una limitada potencia de respaldo. La Agencia Internacional de la Energía, referente mundial, estima (*) que no se necesitan más de 0,2 MW de potencia flexible instalada por cada MW de potencia instalada de generación renovable no gestionable. Fuente :(*) : World Energy Outlook 2011, AIE 19

20 La eólica en red y mercado: efecto cartera Parque eólico real. Coste desvíos individual vs. integración en cartera Efecto cartera: el desvío agregado se reduce de forma notable (con respecto al que resultaría de sumar los desvíos absolutos individuales) debido a la dispersión geográfica de los parques y a la compensación estadística de los errores de programación de los parques que componen la cartera. Fuente Acciona 20

21 MW Experiencia de integración de las renovables en España La eólica en red y mercado: centro de control 2014 MW horas Fuente REE La eólica regula activamente, tanto a subir y a bajar, mediante restricciones técnicas en T.Real (especialmente por EXGEN) aunque por el momento no le es permitido participar en estos mercados de ajuste y, por tanto, ser retribuida por ello. En febrero de 2014, la generación eólica se acopló perfectamente a la curva de demanda, destacando la coincidencia en las rampas de subida y bajada: -> LA EÓLICA YA REGULA 21

22 La eólica en red y mercado: regulación real de la eólica MW horas Variación horaria generación eólica 13 de julio (MWh) Variación horaria generación eólica 13 feb (MWh) Fuente REE J Generación eólica y sus variaciones coincidiendo con la curva de demanda: e.j 13 de febrero 2014: Las rampas de bajada hasta 2227 MW en una hora, horas 1-8, y la 24, se debieron a restricciones técnicas en tiempo real (EXGEN), siendo dicha regulación a bajar no retribuida. Las rampas de subida hasta 2166 MW, prácticamente todas consecuencia de la finalización de las limitaciones a la eólica y de precios 0, fueron retribuidas al precio de pool, que distan notablemente de los precios de regulación a subir. 22

23 La eólica en red y mercado: servicios de ajuste El Real Decreto 413/2014, de 6 de junio, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica a partir de fuentes de energía renovables, cogeneración y residuos establece que podrán participar en servicios de ajuste aquellas instalaciones renovables que sean declaradas aptas en toda o parte de su capacidad. Los criterios para considerar dicha aptitud los establecerá la Secretaría de Estado de Energía en una resolución que todavía no ha sido publicada. La propuesta de Pruebas de Habilitación para participar en servicios de ajuste ya ha sido enviado por el operador del sistema al consejo consultivo. Establece pruebas específicas a los diferentes servicios de ajuste en base a los requerimientos de los mismos (terciaria y gestión de desvíos, secundaria) Ventana de las pruebas: 72 horas Unidad agregadora de la misma tecnología Pruebas terciaria y gestión de desvíos: comenzando en un punto de funcionamiento igual o inferior a la potencia máxima de la unidad física, la unidad física incrementará su producción lo más rápidamente posible hasta alcanzar el valor de su potencia máxima disponible, potencia que deberá mantener durante al menos 60 minutos. 23

24 La eólica en red y mercado: servicios de ajuste Proyecto Twenties El consorcio del proyecto europeo Twenties, programa de I+D+i que coordina REE para integrar la energía eólica en el sistema eléctrico europeo, presentó a la Comisión Europea las conclusiones, incluyendo la demostración de viabilidad de los avances desarrollados, en concreto sobre la contribución de generación variable a los servicios del Sistema. Las pruebas se realizaron en 15 parques eólicos en el sur de España, 482 MW, conectados en tres nudos diferentes de 400 kv (Tajo de la Encantada, Arcos de la Frontera, and Huéneja), con el objetivo de comprobar la capacidad de la generación eólica para proporcionar servicios como control de tensión y regulación secundaria. Fuente: Twenties 24

25 Sistemas de predicción y programación eólica en Europa 1 Modelo predicción Europeo + Meteológica (modelos físicos y estadísticos) 5 Programa óptimo con prediccción elegida y disponibilidades incorporadas. 4 Persistencia (retroalimentación con datos reales para corto plazo 2 Modelo Acciona (Meteológica + Modelo A + Modelo B) + 4 Persistencia (retroalimentación con datos reales para corto plazo 3 Modelo predicción final elegido. 4 Corección modelo de predicción por indisponibilidades. 25