Post on 11-Mar-2020
1 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Nueva Línea de Transmisión HVDC Norte - Centro
Juan Carlos Araneda T.
Gerente de Planificación de la Transmisión
11 de junio de 2019
2 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
AGENDA
• Sistema Eléctrico Nacional (SEN)
• Planificación de la Transmisión 2018
• Proyecto HVDC Kimal – Lo Aguirre
• Sistemas de Transmisión HVDC en el Mundo
3 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Subestación
KIMAL
Subestación
NUEVA
CARDONES Subestación
NUEVA
MAITENCILLO
Subestación
LOS CHANGOS
Subestación
POLPAICO
Subestación
CUMBRE
Nuevo Sistema de Transmisión Norte-Centro del SEN
140
km
400
km
189
km
135
km
408
km
Subestación
NUEVA
PAN DE AZUCAR
212
km
P.E.S. 2017 P.E.S. 2017/18 P.E.S. 2020
Líneas de Transmisión en 500kV P.E.S. 2017 KAPATUR 220 kV
Subestación
KAPATUR
4 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Capacidad Instalada: 25.111 MW
Demanda Máxima: 10.523 MW
29%
20% 15%
16%
12%
6% 2%
Hidráulica Carbón Gas Diesel/Fuel oil
Solar Eólica Otros
SEN 3.100 km
Sistema Eléctrico Nacional (SEN) 2019
5 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
• Minimización de riesgos de abastecimiento, considerando eventualidades, tales como:
aumento de costos o indisponibilidad de combustibles
atraso o indisponibilidad de infraestructura energética
desastres naturales o condiciones hidrológicas extremas
• Promover la oferta y facilitar la competencia, para abastecer suministros a mínimo precio
• Proyectos económicamente eficientes y necesarios en los distintos escenarios energéticos
• Modificación de instalaciones de transmisión existentes de manera eficiente
La planificación deberá contemplar holguras y redundancias necesarias para incorporar los criterios anteriores.
Criterios de Planificación de la Transmisión (Ley 20.936/2016)
6 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Etapa 1
• Optimización generación-transmisión multinodal simplificado
Etapa 2
• Optimización uninodal con restricciones operativas de largo plazo
Etapa 3
• Simulación de la operación y evaluación del sistema de transmisión
Etapa 4
• Toma de decisión con herramientas de planificación robusta
Localización óptima de
Gx.
Montos de inversión en
Gx para minimizar Gx-Tx.
Inserción óptima ERV
operativamente factible.
Alternativas de flexibilidad.
Propuestas de expansión
de Tx óptimas por
escenario.
Propuestas recursos para
proveer flexibilidad.
Plan de obras óptimo de
Tx.
Requerimientos de
recursos que provean
flexibilidad.
¿Por qué CO-OPTIMIZAR?
Contar con una Expansión en transmisión preparada para
recibir la oferta de generación que optimice los costos
conjuntos de inversión en generación y transmisión, y los
costos operacionales.
Transmisión óptima
brinda señal de
LOCALIZACIÓN
Metodología de Planificación del Coordinador: Co-Optimización Generación-Transmisión
7 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
ESCENARIOS OBRAS DE GENERACIÓN – ESTUDIO PLANIFICACIÓN 2018 COORDINADOR
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038
Potencia [MW]
Tiempo [Años]
Potencia Instalada - Escenario B
Solar Solar CSP Eolica Pasada Geotérmica GNL
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038
Potencia[MW]
Tiempo [Años]
Potencia Instalada - Escenario A - BaseSolar Solar CSP Eolica Pasada Geotérmica GNL
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038
Potencia [MW]
Tiempo [Años]
Potencia Instalada - Escenario C - Base
Solar Solar CSP Eolica Pasada Geotérmica GNL
Costo InvEscenario A-
Base
CSP Referencial
Solar Referencial
Eólico Referencial
Geotérmica Referencial
Hidráulica Referencial
Costo Inv Escenario B
CSP Alto
Solar Bajo
Eólico Bajo
Geotérmica Referencial
Hidráulica Referencial
Costo Inv Escenario C
CSP Referencial
Solar Referencial
Eólico Bajo
Geotérmica Referencial
Hidráulica Referencial
Criterios para definición de escenarios y Costos de Inversión de generación de acuerdo con la PELP.
8 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
ESCENARIOS DE DESARROLLO DE GENERACIÓN
6.05080%
4005%
1.13415%
Escenario 1 - Año 2030
Norte Grande Norte Chico Centro Sur
7.25084%
3504%
1.00012%
Escenario 2 - Año 2030
Norte Grande Norte Chico Centro Sur
3.80045%
2.70032%
1.16514%
7509%
Escenario 3 - Año 2030
Norte Grande Norte Chico Centro Sur
S/E Kimal
S/E Taltal
S/E Charrúa
S/E Pichirropulli
S/E Lo Aguirre
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036
PO
TE
NC
IA (M
W)
AÑO
Potencia instalada en MW por zonas - Escenario 1
Norte Grande Norte Chico Centro Sur
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
16.000
2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036
PO
TE
NC
IA (
MW
)
AÑO
Potencia instalada en MW por zonas - Escenario 2
Norte Grande Norte Chico Centro Sur
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036
PO
TE
NC
IA (
MW
)
AÑO
Potencia instalada en MW por zonas - Escenario 3
Norte Grande Norte Chico Centro Sur
Solar: 97%
Eólico: 0%
Otros: 3%
Solar: 99%
Eólico: 1%
Otros: 0%
Solar: 88%
Eólico: 10%
Otros: 2%
ESCENARIO 1
ESCENARIO 2
ESCENARIO 3
CHILE
Año 2030
9 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
DESARROLLO DEL SISTEMA DE TRANSMISIÓN NACIONAL
S/E Kimal
S/E Taltal
S/E Charrúa
S/E Pichirropulli
S/E Lo Aguirre
2019 2025 2030
CHILE
SANTIAGO 3.100 Km
AC
500 kV
220 kV
154 kV
DC
600 kV
1 0 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Proyectos incluidos en Informe Técnico Definitivo de la CNE (REx N°334, 29 de mayo de 2019)
Sistema de Transmisión Ampliaciones Obras Nuevas
N° VI
(MM USD) N°
VI (MM USD)
Transmisión Nacional 10 77 2 12
Transmisión Zonal 46 111 8 81
Línea HVDC Kimal – Lo Aguirre 1 1,176
Sub Total 56 188 11 1,269
Total MMUSD 1,457
Nota (*): Capacidad al menos 2,000 MW
Condicionado por la CNE a una evaluación posterior a la definición de la Franja
Planificación de la Transmisión – Proceso 2018
(*)
1 1 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Corriente Continua (HVDC) 1
Tecnología A definir (LCC or VSC) 2
Tensión ±600 kV (al menos) 3
Capacidad 2,000 MW (al menos) 4
Número de polos 2 5
Número de Terminales A definir: 2 o 3 6
Longitud ≈1,500 km 7
Puesta en Servicio 2029 7 8
Proyecto HVDC KIMAL – LO AGUIRRE (Propuesto por CNE)
Potenciales Aplicaciones HVDC en el SEN
Interconexión Back-to-Back
Chile (50 Hz) –Perú (60 Hz)
Sistema HVDC Kimal - Lo Aguirre
(1500 km)
Incluido en Plan de Expansión
Transmisión 2018 CNE
Interconexión Back-to-Back
Chile – Argentina
Interconexión Back-to-Back
Chile – Argentina
Sistema HVDC Aysén
(2000 km)
1 3 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Fuente: Siemens web
Transmisión HVAC
Transmisión HVDC
Desarrollo histórico de la Transmisión en Corriente Continua
• El primer sistema comercial en continua se construyó en 1954 y unió la isla de Gotland
con Suecia (100 kV, 20 MW), con un cable submarino de 98 km.
• En 1967 se inicia el uso de las válvulas de estado sólido (tiristores) en la transmisión
HVDC y se aplican nuevamente en el enlace Gotland-Suecia.
• En 1968 se usan tiristores en el proyecto Cahora Bassa con la mayor tensión (533 kV),
mayor potencia (1920 MW) y longitud (1420 km).
1 4 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Tecnología HVDC Clásica o LCC (Line Commutated Converter)
Fuente: ABB web
Instalaciones principales:
Conversora AC/DC
Transformadores de la conversora
Línea de transmisión o cable
Filtros y reactor de alisamiento en lado DC
Filtros de armónicos y compensación reactiva en el lado AC
1 5 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Conversora AC/DC
Fuente: ABB web
• La Conversora AC/DC o DC/AC utiliza válvulas de tiristores dispuestos en un convertidor de 12 pulsos.
• Las válvulas se conectan al sistema AC mediante dos transformadores, uno en conexión estrella-estrella y
el otro estrella-delta (desfase de 30°), para que el convertidor entregue una tensión DC de 12 pulsos.
• En el lado DC se producen armónicos de orden 12n, lo que requiere de filtros y un reactor de alisamiento
en lado DC.
• En el lado AC se producen armónicos de orden 12n ± 1, lo que requiere el uso de filtros AC.
• Los sistemas HVDC LCC requieren de una razón de cortocircuito mayor a 2,5.
1 6 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Conversora AC/DC
Sala de válvulas, proyecto ABB Sala de válvulas, proyecto Siemens
Edificio de la conversora, sala de válvulas y transformadores, proyecto ABB
1 7 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Tecnología HVDC VSC (Light o Plus)
HVDC LCC (Clásica) HVDC VSC
Light (ABB), Plus (Siemens)
Válvulas Tiristores IGBT (Insulated Gate Bipolar
Transistor)
Conexión a red AC Transformador Reactor de fase
Filtros y compensación
reactiva
50% en filtros y
condensadores shunt
Sólo un pequeño filtro
Filtro en lado DC Reactor de alisamiento y filtro
DC
Condensador DC
Comunicación entre
conversoras
Si No
Potencia máxima 12000 MW 1400 MW
• En 1997 se inicia el uso de la tecnología VSC (Voltage Source Converter) o HVDC
Light en la transmisión HVDC y se aplican en el enlace Gotland-Suecia.
• HVDC VSC se caracteriza por su mayor controlabilidad al usar IGBT y se utiliza
con cables subterráneos o submarinos.
1 8 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
• En un sistema HVDC la potencia transportada se puede considerar independiente de la
distancia entre los puntos de conexión.
• En los sistemas HVAC la capacidad de transporte disminuye con la distancia de las
líneas debido a sus efectos inductivos.
Otro problema es el desfase que produce el efecto inductivo entre los extremos de una
línea HVAC, lo que puede producir inestabilidad del sistema HVAC.
La transmisión HVAC por cables submarinos está limitada a 130 km debido a la alta
capacidad dieléctrica de los cables, lo que no ocurre en HVDC.
Transmisión en Corriente Continua (HVDC) versus
Transmisión en Corriente Alterna (HVAC)
DISTANCIA (Km)
POTENCIA
(MW) HVDC
HVAC
1 9 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Transmisión en Corriente Continua (HVDC) versus Transmisión en Corriente Alterna (HVAC)
Ventajas técnicas de enlaces HVDC:
• Conexión entre redes asíncronas. Enlaces entre sistemas nacionales/internacionales de distinta frecuencia.
• Mejora de la estabilidad de red. Los sistemas HVDC permiten modular la transferencia de potencia activa para mejorar la estabilidad dinámica del sistema. Adicionalmente con los sistema de control de los filtros de reactivos y el ángulo de disparo de los tiristores es posible controlar la potencia reactiva consumida.
• En caso de un sistema bipolar, se puede mantener la operación del enlace HVDC con un % de sobrecarga del polo sano, utilizando la tierra, o un conductor dedicado, como retorno durante el período de falla.
• Los enlaces HVDC no varían el valor de la corriente de cortocircuito que tengan los sistemas AC conectados.
2 0 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Transmisión en Corriente Continua (HVDC) versus Transmisión en Corriente Alterna (HVAC)
Desde el punto de vista medioambiental, las líneas HVDC se caracterizan por:
• Menor corredor o franja de servidumbre que una línea HVAC para el mismo nivel de potencia, con torres más simples y menor impacto visual.
• Menor efecto corona que en líneas HVAC. Disminución del costo para reducir tal efecto.
• Los campos eléctricos y magnéticos de una línea HVDC son de la misma magnitud que los generados por la Tierra, no afectando a seres vivos.
• Posibilidad de conectar vía cable submarino a sistemas aislados en distancias mayores que con cables HVAC.
HVDC
HVAC
200 m
70 m
2 1 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Transmisión en Corriente Continua (HVDC) versus
Transmisión en Corriente Alterna (HVAC)
600… 800 2000 km DISTANCIA
COSTO DE INVERSIÓN
Millones US$
HVDC
HVAC
Subestaciones AC
Subestaciones Conversoras
Costo línea HVAC por km
Costo línea HVDC por km
(menor que HVAC)
0
Ventajas económicas de enlaces HVDC:
• Las subestaciones HVDC tienen un mayor costo de inversión que las subestaciones HVAC debido a
los costos de los equipos de conversión AC/DC o DC/AC.
• Una línea HVDC presenta menores costos de inversión que una línea HVAC (menor número de
conductores, estructuras más simples, menores pérdidas), a igual nivel de potencia transportada y
para una distancia de transporte mayor a una distancia crítica.
2 2 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Configuraciones de transmisión HVDC
• Monopolar
Enlace Monopolar con retorno por tierra
Enlace Monopolar con retorno metálico
Electrodos
Línea de Transmisión HVDC Sistema
AC #1
Sistema
AC #2
Línea de Transmisión HVDC Sistema
AC #1
Sistema
AC #2
Retorno metálico
2 3 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
•Bipolar
Enlace Bipolar
Sistema
AC #1
Sistema
AC #2
Electrodos
Línea de Transmisión HVDC
(+) (+)
(-) (-)
Configuraciones de transmisión HVDC
2 4 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
•Multiterminal
Enlace Multiterminal conexión paralela
Línea de Transmisión
HVDC
Línea de Transmisión
HVDC
Sistema
AC #1
Sistema
AC #2
Sistema
AC #3
Conversora #1 Conversora #2 Conversora #3
Configuraciones de transmisión HVDC
2 5 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Líneas HVDC: Capacidad vs. Longitud
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Longitud (km)
MW
Sistemas de Transmisión HVDC en el Mundo
Itaipú 600 kV
China 500 kV
Pacific Intertie,
USA 500 kV
East-South,
India 500 kV
Québec-NE,
Canada 450 kV
Inga-Shaba
500 kV
Cahora Bassa
533 kV
Río Madeira 600
kV
2 6 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Sistemas de Transmisión HVDC en el Mundo
• La línea más grande del mundo es Changji – Guquan en China, ±1100 kV de 3320 km y 12000 MW
• Las tensiones de ±500 kV, ±600 kV y ±800 kV (5000 a 10000 MW) son las más usadas en China,
India y Brasil
• Línea bipolar ±800 kV más larga: Belo Monte 2 en Brasil, de 2550 km y 4000 MW (2019)
• Mayor sistema HVDC multiterminal (3 estaciones) es Radisson-Nicolet-Sandy Pond (New England) de
HQ, Canadá
• El sistema HVDC VSC más grande del mundo es INELFE (Francia-España), ±320 kV y 1400 MW
2 7 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Proyecto HVDC KIMAL – LO AGUIRRE (Cronograma General)
2 8 www.coordinador.cl Coordinamos la Energía de Chile @coord_electrico YouTube Linkedin
Nueva Línea de Transmisión HVDC Norte - Centro
Juan Carlos Araneda T.
Gerente de Planificación de la Transmisión
11 de junio de 2019