Retos de la Penetración de Energías Renovables en los Sistemas Eléctricos Canarios. 5 de febrero de 2010

Retos de la Penetración de Energías Renovables en los Sistemas Eléctricos Canarios 5 de febrero de 2010

Índice ESTADO ACTUAL DE LAS RENOVABLES EN CANARIAS INTEGRACIÓN PLANIFICADA DE GENERACIÓN RENOVABLE RETOS TECNOLÓGICOS Y CONTROL DE LA GENERACIÓN CONCLUSIONES 2

Estado Actual de las Renovables en Canarias Potencia instalada Sistema Potencia fotovoltaica instalada (MW) Potencia eólica instalada (MW) Generación renovable instalada* / Punta demanda (%) Gran Canaria 21 74 17 Tenerife 65 37 16 Fuerteventura 4 11 12 Lanzarote 2 8 7 * Incluye eólica y fotovoltaica 3

Estado Actual de las Renovables en Canarias El reto de la integración ió (y estabilidad) d) de la generación renovable pasa por garantizar el equilibrio instantáneo entre potencias (activa & reactiva). Debido a la no-gestionabilidad de la generación renovable (difícil de predecir, altamente variable), la responsabilidad de mantener dicho equilibrio es de los generadores convencionales. Sin embargo, las tecnologías del mix actual de generación pueden no estar adaptadas a los nuevos escenarios, para los cuales no fueron diseñados (con grandes cantidades de generación intermitente). Flexibilidad de tecnologías existentes Tecnología T arr T cmáx Vapor 285 46 Diesel 23-68 4-11 Ciclos combinados 330 66 Turbinas de gas 24 9 T arr : tiempo de arranque en caliente (min) T cmáx : tiempo hasta máxima potencia (min) Hidráulica (bombeo) 1-7 Hidráulica (turbinación) 1-2 4

Índice ESTADO ACTUAL DE LAS RENOVABLES EN CANARIAS INTEGRACIÓN PLANIFICADA DE GENERACIÓN RENOVABLE RETOS TECNOLÓGICOS Y CONTROL DE LA GENERACIÓN CONCLUSIONES 5

Integración Planificada de Generación Renovable MÁXIMA POTENCIA EÓLICA INSTALADA PLANIFICADA 2015 8 MW 28 MW 40% 402 MW 46% 104% 44% 162 MW 144% 114% 43% 107% 14 MW 100% 438% 411 MW 46% 114% MW Potencia instalada según PECAN % Penetración en punta % Penetración en valle 6

Integración Planificada de Generación Renovable POTENCIA FOTOVOLTAICA INSTALADA PLANIFICADA 2015 5 MW 5 MW 57 MW* 8% 25% 6%* 45 MW 12% 2 MW 14% 46 MW 5% MW Potencia instalada según PECAN % Penetración en punta * Valor superado. Instalado actualmente: 64 MW Solicitudes firmes: 170 MW 7

Índice ESTADO ACTUAL DE LAS RENOVABLES EN CANARIAS INTEGRACIÓN PLANIFICADA DE GENERACIÓN RENOVABLE RETOS TECNOLÓGICOS Y CONTROL DE LA GENERACIÓN CONCLUSIONES 8

Retos Tecnológicos Estabilidad transitoria Regulación tensión Previsión y programación de Corriente de cortocircuito generación Regulación frecuencia Contribución a inercia 9

Retos actuales. Soportar huecos de tensión. Hueco de tensión durante falta monofásica correctamente despejada (pérdida de 25 MW eólicos 1/3 de potencia eólica instalada). 10

Retos actuales. Soportar huecos de tensión. Cortocircuito trifásico en central térmica de Bco. Tirajana 66 kv. Playa De La Aldea Pta. De Sardina Guía San Andrés Moya Arucas Galdar Arucas Guía Pto. De LasNieves Firgas Agaete Artenara San Mateo Bco. Seco Santa Brigida Valleseco San Mateo Teror Telde Valsequillo Tejeda San Nicolas de T. Muelle Grande Canteras Tuineje Guanarteme Buenavista Las Palmas G. C. Lomo Apolinario Telde Playa de La Laja Central de Jinamar Marzagán Melenara Aeropuerto Cinsa GUIA MUELLE GRANDE GUANARTEME ARUCAS BUENAVISTA LOMO APOLINARIO C.T. JINAMAR BARRANCO SECO MARZAGAN SAN MATEO TELDE CINSA 07 0.7 0.6 0.5 0.4 Ingenio Carrizal CARRIZAL 0.3 Arguineguín Puerto de Mogan Cementos Especiales Mogan Agüimes San Bartolome de T. Santa Lucia Arguineguín Aldea Blanca Matorral Castillo del Romeral Barranco de Tirajana San Agustín Playa del Ingles Playa Lomo de Maspalomas Maspalomas Arinaga Central Bco. de Tirajana ARGUINEGUIN CEMENTOS ESPECIALES ALDEA BLANCA MATORRAL C.T. BCO. TIRAJANA SAN AGUSTIN LOMO MASPALOMAS 0.2 0.1 0 Red de Transporte Gran Canaria Hueco de tensión Zonas potenciales de viento 11

Soportar el siguiente hueco de tensión: Tensión (pu) Comienzo de falta 1 0,8 0,95 pu (15 seg.) Despeje de falta 0 0,5 1 Duración de falta Tiempo (seg.) Frec. Máx.: 51 Hz 0,1 sec. Frec. Min.: 47,5 Hz 3 sec. Tensión máxima: 105% Un 0,3 sec. Tensión mínima: según figura 12

Retos actuales. Oscilaciones de frecuencia. c Frecuencia Generación eólica 13

Retos actuales. Necesidades de reserva. Generación eólica/demanda 7/nov/2006 70 60 Demanda: 75 MW 50 40 30 eólica: 40 MW 20 600 550 500 450 400 350 300 250 MW 10 0 Necesidad de 40 MW adicionales de reserva en 2 horas 22:24:00 23:20:00 0:00:00 0:56:00 1:52:00 2:48:00 3:44:00 4:40:00 5:36:00 6:32:00 7:28:00 8:24:00 9:20:00 10:16:00 11:12:00 12:08:00 13:04:00 14:00:00 14:56:00 15:52:00 16:48:00 17:44:00 18:40:00 19:36:00 20:32:00 21:28:00 eólica Demanda 14

Retos actuales. Producción eólica durante tormenta Delta (11/2005). 15

Retos actuales. Comportamiento de la fotovoltaica. Producción fotovoltaica 60 50 40 MW 30 20 10 0 000 0:00 200 2:00 400 4:00 600 6:00 800 8:00 10:0000 12:00 14:00 16:00 18:00 20:0000 22:00 000 0:00 Hora 02/05/2009 18/05/2009 16

ERRORES DE PREVISIÓN. Period Error medio Error máx. Error máx. o (MW) (MW) (%) 24 h 9 60 80 24 horas antes 6h 7 48 64 1 h 2 32 43 1 hora antes 6 horas antes 17

M1 Retos Tecnológicos y Control de la Generación banda de error (relativo) ±90% Horizonte de previsión: 12 horas Así por ejemplo, con 300MW de potencia eólica instalada y una previsión a 12h de producción horaria de 120MWh podríamosencontrarnos (con un 90% de confianza) entre 15MWh y 240MWh de producción real 18 de 21 18

Diapositiva 18 M1 Animación 1º la tabla, 2º los intervalos de error relativo y los recuadros (rótulo) 3 la flecha blanca y el mensaje de texto MARFERSA; 18/10/2008

Retos actuales. Limitación por cobertura de demanda. GRAN CANARIA - 2011 POTENCIA A(MW) 700 600 500 400 300 200 100 0 1 8760 Demanda 2011 Energía HORAS Generación Ordinaria Mínima Gen. Ord. Mín. + Reserva a Bajar Gen. Ord. Mín. + Reserva a Bajar + Eólica y Fot. (PECAN) 2011 Límite 19

Retos actuales. Limitación por cobertura de demanda. GRAN CANARIA POTENCIA (MW) 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 1 8760 HORAS Demanda 2011 Gen. Ord. Mín. + Reserva a Bajar + Eólica y Fot. (PECAN) 2011 20

Retos actuales. Limitación por cobertura de demanda. GRAN CANARIA - 2011 SEMANA MÁXIMO RIESGO LIMITACIÓN IA (MW) POTENC 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 1 HORAS Energía limitada Demanda 2011 Generación Ordinaria Mínima Gen. Ord. Mín. + Reserva a Bajar Gen. Ord. Mín. + Reserva a Bajar + Eólica y Fot. (PECAN) 2011 21

Posibles soluciones tecnológicas. Almacenamiento energético. POSIBLE SOLUCION PARA PERIODOS VALLE Comienzo almacenamiento Suficiente reserva a bajar requerida Reserva Reserva mínima: 7 MW Potencia eólica 22

Retos actuales. Capacidad de integración durante horas valle. MÁXIMA PRODUCCIÓN EÓLICA DURANTE HORAS VALLE ACTUAL 550,00 Uso de eólica durante 500,00 Necesidad de generación horas valle. 450,00 GENERACIÓN ADICIONAL GAS-DIESEL convencional para 400,00 cobertura de periodos 350,00 300,00 250,00 GENERACIÓN EÓLICA POTENCIA VAPORES Y CC valle/punta. 200,00 150,00 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10 H11 H12 H13 H14 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22 H23 H24 GENERACIÓN ADICIONAL GAS-DIESEL GENERACIÓN EÓLICA POTENCIA VAPORES Y CC DEMANDA LÍMITE INFERIOR DE GRUPOS BASE 23

Posibles soluciones técnicas. Capacidad de integración durante horas valle. Suavizado de demanda valle por efecto de bombeo. 550,00 500,00 450,00 400,00 MÁXIMA PRODUCCIÓN EÓLICA EN HORAS VALLE CON 100 MW DE BOMBEO GENERACIÓN ADICIONAL GAS-DIESEL TURBINACIÓN HIDRÁULICA Reducción de generación convencional por efecto de turbinación durante horas valle. 350,00 GENERACIÓN EÓLICA + BOMBEO 300,00 POTENCIA VAPORES Y CC 250,00 200,00 150,00 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10 H11 H12 H13 H14 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22 H23 H24 BOMBEO GENERACIÓN EÓLICA GENERACIÓN ADICIONAL GAS-DIESEL GENERACIÓN EÓLICA POTENCIA VAPORES Y CC DEMANDA LÍMITE INFERIOR DE GRUPOS BASE 24

CONCLUSIONES: Alta penetración renovable Variabilidad d de la renovable Programación de más reserva Dificultad de previsión Necesidad de programar servicios complementarios en generación convencional. Implica limitaciones a generación renovable. No se limitaría si generación renovable contribuye a capacidad de regulación. NECESIDAD DE PROGRAMAR MÁS RESERVA POR: VARIABILIDAD EÓLICA/FOTOVOLTAICA DIFICULTAD PREVISIÓN 25

Instalaciones renovables deben estar asociadas a centros de control, que actuarán como interlocutores con OS, transmitiendo instrucciones a generadores. Generadores renovables deben enviar datos a OS (medidas en tiempo real, previsión de producción, puntos de funcionamiento ). Aplicación de requisitos debería ser a instalaciones (o agrupaciones) de potencia >1MW. Desarrollo de red para evacuación de generación. 26

Retos adicionales: Regulación frecuencia Regulación tensión Inercia Corriente de cortocircuito 27

Índice ESTADO ACTUAL DE LAS RENOVABLES EN CANARIAS INTEGRACIÓN PLANIFICADA DE GENERACIÓN RENOVABLE RETOS TECNOLÓGICOS Y CONTROL DE LA GENERACIÓN CONCLUSIONES 28

Conclusiones Generación renovable es social- y medioambientalmente ventajosa. El volumen de integración actual y futura las convierten en tecnologías maduras, no marginales. Requisitos técnicos en sistemas aislados más necesarios por su vulnerabilidad. Hay posibles soluciones técnicas, no implementadas en los proyectos. Para ayudar a implementar soluciones técnicas en proyectos se necesitan cambios regulatorios y Códigos de red (Grid Codes). 29

Muchas gracias por su atención 30