RED ELÉCTRICA EN MÉXICO: Retos y oportunidades

RED ELÉCTRICA EN MÉXICO: Retos y oportunidades

Que es energía Descripción de la red eléctrica en México Energía renovable, solución o problema Porque líneas de corriente directa Generación distribuida Nuevas tendencias en distribución

Recordando.

Recordando. Que es energía Trabajo T = F d T = Joules La energía se define como la capacidad que tiene un cuerpo en producir trabajo. La energía no se crea ni se destruye, solamente se trasforma. JOULE = Volt x Coulomb V C / s = 1 W = V A JOULE = Watts segundo 1 kwh = 3600 kjoules JOULE = 0.239 Calorías 1 kcal = 4187 Joule JOULE = Presión x Volumen 1 Joule = Pa m 3

Energías limpias La electricidad es la segunda fuente de energía de mayor consumo en México, con una participación del 18 % en el consumo energético nacional. Renovables 6% Coque 4% Carbón 1% Consumo energético por combustible, 2016 Gas LP 8% Gasolinas y naftas Querosenos Diésel Combustóleo Gas seco 13% Petroliferos 50% Electricidad 18% De acuerdo a la Ley General de Cambio Climático hay que reducir en el 2050 al 50% las emisiones respecto a las del 2000 En el 2024, 35% de la energía eléctrica debe proceder de energías limpias FUENTE: Sistema de información energética SENER.

Capacidad instalada por tipo de tecnología en 2017 Fuentes convencionales 16.83% Termoelectrica convencional 16.59% Hidroelectrica 16.71% Eólica 5.55% Nucleoelectrica 2.13% Cogeneración eficiente 1.65% Otros 3.41% Geotérmica 1.22% Generación Distribuida 0.57% Solar 0.28% Ciclo combinado 37.13% Bioenergía 1.33% FUENTE: PRODESEN 2018-2032 Información preliminar 2017 elaborada por la SENER con datos de la CFE, la CRE, el CENACE y la Subsecretaría de Planeación y Transición Energética. Fuentes convencionales 53,358 MW 70.5% Hidroeléctrica 12,642 MW 16.7% Renovable y limpia 6,820 MW 9.0% Limpia 2,865 MW 3.8% TOTAL 2017 75,685 MW 29. 5 %

Generación eléctrica por tipo de tecnología en 2017 Fuentes convencionales 15.72% Hidroelectrica 9.68% Eólica 3.23% Nucleoelectrica 3.31% Generación Distribuida 0.23% Termoelectrica convencional 13.00% Cogeneración eficiente 2.11% Geotérmica 1.84% Solar 0.10% Ciclo combinado 50.21% Otros 2.74% Bioenergía 0.57% FUENTE: PRODESEN 2018-2032 Información preliminar 2017 elaborada por la SENER con datos de la CFE, la CRE, el CENACE y la Subsecretaría de Planeación y Transición Energética. Fuentes convencionales 259,766 GWh 78.92% Hidroeléctrica 31,848 GWh 9.68% Renovable y limpia 19,730 GWh 5.99% Limpia 17,819 GWh 5.41% TOTAL 2017 329,163 GWh 21.08 %

Descripción Redes Eléctricas RETO: Flexibilidad operativa

El SEN está dividido en 4 sistemas eléctricos

El Sistema Eléctrico Nacional

El Sistema Eléctrico Nacional W = V x A W = V x A W = V x A W = V x A W = V x A W = V x A W = V x A W = V x A W = V x A W = V x A W = V x A Generación Transformación Transformación (subestación) Transmisión (subestación) Subtransmisión Transformación (subestación) Distribución 230 kv = 134 145 MW 400 kv = 460 600 MW 69 kv = 12-13 MW 138 kv = 47-52 MW

Voltajes en el Sistema Eléctrico Nacional Antes Ahora Transmisión Distribución 400 kv 230 kv 161 kv Transmisión 400 kv 230 kv 161 kv 138 kv 115 kv 69 kv Distribución

Confiabilidad en Redes Eléctricas Salidas de líneas de transmisión en México de 2004 a 2016 (230 kv & 400 kv) Durante los últimos 10 años, la RNT ha crecido de 47,010 to 51,538 km (230 and 400 kv). Las Líneas de Transmisión de 400 kv han crecido mas de 30 %. Las descargas atmosféricas son la principal causa de salidas de línea en México. Sin embargo, aun cuando la longitud de la red ha crecido, el índice de salidas permanece constante. Actualmente los índices regulados para líneas de transmisión son: SAIDI, SAIFI y IDL En distribución se añade el CAIDI. FUENTE: Estadísticas de salidas de líneas de transmisión de 230 kv y 400 kv de la CFE Transmisión SAIDI: Índice de duración de interrupción promedio del sistema. SAIFI: Índice de frecuencia de interrupción promedio del sistema. IDLT: Índice de disponibilidad de líneas de transmisión. CAIDI: índice de duración de interrupción promedio del cliente

Energías limpias Solución o problema

Energías limpias Para que una fuente de energía o proceso de generación eléctrica pueda ser considerado como energía limpia, sus emisiones de CO 2 deberán ser menores a los 100 kg por cada MWh generado. Energía oceánica VIENTO Solar Nucleoeléctrica Energía por aprovechamiento de hidrógeno Hidroeléctricas Energías limpias Bioenergéticos Geotérmica Captura y secuestro de CO2 Cogeneración eficiente Frenos regenerativos Fuentes: Ley de la Industria Eléctrica y Ley de la Transición Energética

Aportación del sector eléctrico mexicano 2016 2024 2031 2050 20% 80% 35% 65% 45% 55% 50% 50% Generación 319,364 GWh Energías limpias Generación 456,683 GWh Energías convencionales Productores independientes Permisionarios de energía eléctrica

Recordando Incertidumbres en el futuro de las redes eléctricas Debido a la integración a gran escala de fuentes de generación de energías limpias existe incertidumbre en la Red Nacional de Transmisión (RNT) debido a: Ubicación exacta Energía suministrada En el Mercado eléctrico existe incertidumbre debido al Monto y dirección del flujo de potencia En las Redes Generales de Distribución (RGD) existe incertidumbre debido al incremento de la Generación Distribuida.

Retos de la Red Eléctrica Principales retos y metas de la red eléctrica en México El Control de parámetros del Sistema Eléctrico Nacional es prioritario para mejorar criterios en la operación: Eficiencia Confiabilidad Seguridad Continuidad Calidad de suministro Costos Se requiere incrementar la interconexión con sistemas eléctricos de países vecinos. En las RGD se requiere mantener la continuidad y calidad del servicio con penetración de Generación Distribuida (GD), reducir las pérdidas. Llevar y mantener los índices de operación de las RGD a los estándares internacionales. Se requiere la actualización de estándares y modernización de la infraestructura.

FRECUENCIA (HZ) Integración a la red eléctrica de fuentes de generación con energías limpias El Reto es. Cumplir los criterios regulados de Confiabilidad de la red eléctrica. Niveles de penetración comprometidos, de energías limpias: 25, 30 y 35 % de participación en la generación total en 2018, 2021 y 2024, respectivamente. Fuentes ubicadas en puntos distantes de la Red eléctrica Intermitencia Disminución de la inercia del sistema No aportan potencia activa, de forma natural, a la regulación primaria de frecuencia de la red. sin Eólicas 60.05 60 59.95 59.9 59.85 59.8 59.75 59.7 59.65 59.6 con Eólicas + control de regulación de frecuencia con Eólicas 0 10 20 30 40 50 TIEMPO (S) Comportamiento de la frecuencia de la red ante la integración de granjas eólicas: Requieren control virtual para contribuir a la regulación de la red

Integración a la red eléctrica de fuentes de generación con energías limpias Acciones Despliegue de una red eléctrica inteligente: Fortalecer la Red nacional de transmisión: Enlaces en corriente directa Aumento de capacidad en enlaces de corriente alterna Fuentes de potencia reactiva Interconexión Internacionales Código de red robusto Control virtual de inercia y regulación primaria Almacenamiento de energía eléctrica Abatir intermitencia Contribuir a la regulación de frecuencia

Generación Distribuida Nuevas tendencias en Distribución

Generación distribuida: Capacidad de Alojamiento La CA será rebasada. Se requiere modernización del alimentador Es la capacidad de las RGD para integrar una cantidad de GD sin impactar de manera adversa la calidad de potencia o confiabilidad sin requerir mejoras en la infraestructura La CA es adecuada. El alimentador puede soportar la interconexión de GD El Distribuidor deberá realizar evaluaciones sobre las características operativas de los circuitos de distribución para determinar la capacidad de integración de Centrales Eléctricas a la RGD sin afectar los criterios de operación preestablecidos. El Distribuidor propondrá en su Programa de Ampliación y Modernización, la Infraestructura requerida. El Distribuidor elaborará y mantendrá actualizada una base de datos donde se identifique la CA de los alimentadores, así como la capacidad de Generación Neta acumulada de Centrales Eléctricas interconectadas a cada circuito. La primera base de datos deberá estar disponible para el público en general.

Generación distribuida: Un crecimiento exponencial La generación distribuida mantiene un crecimiento exponencial durante los últimos 16 años. En 2017 se tuvo una capacidad instalada de 434 MW. 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0.003 0.024 0.15 0.81 4.66 14.88 29.2 Estimada 205.0 61.9 117.6 248.0 434.0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 FUENTE: CRE. Con información proporcionada por la CFE y el SIE de SENER La GD se limita a la interconexión de Centrales Eléctricas en las RGD con capacidad menor a 0.5 MW. El manual de interconexión establece un límite de 2 MW de GD por alimentador. Considerando que existen 11,000 alimentadores en el país, la GD puede ser de 22,000 MW. El reto es. Establecer cuanto crecerá en los próximos años Donde se ubicarán los puntos de interconexión Mantener la confiabilidad y calidad del sistema, reduciendo los impactos térmicos y de seguridad Disminuir costos de operación y mantenimiento Incrementar la eficiencia del sistema. Desarrollar políticas públicas

Generación Distribuida: Abierta al público en general Permite a los usuarios dar seguimiento al estatus de su solicitud de interconexión, así como informar la capacidad disponible con la que cuentan los circuitos de Distribución para interconectar centrales eléctricas de GD. Fue requerida al Distribuidor (CFE Distribución) mediante las Disposiciones Administrativas en materia de Generación Distribuida emitidas por la CRE y publicadas en el DOF el 7 de marzo de 2017. Desarrollada por el INEEL para la CFE Distribución a fin de evaluar la capacidad de alojamiento y el pronóstico de crecimiento de la GD en las RGD. Determina la generación interconectada. Evalúa el pronóstico de crecimiento http://app.distribucion.cfe.mx/aplicaciones/generaciondistribuida/

Gracias por su atención M.I. J. Gerardo Montoya Tena Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias Dirección de Sistemas Eléctricos Reforma 113 Col. Palmira Cuernavaca, Morelos, México Teléfonos: (777) 362-3822, (777) 362-3811 Correo electrónico: gmontoya@ineel.mx www.ineel.mx