Límites a la integración de energías

renovables en el sistema eléctrico

español.

Escuela de Organización Industrial- EOI

Madrid, 15 de diciembre 2011

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Indice

Introducción al sistema español y sus objetivos

Límites a la integración de energías intermitentes

Resultados y consecuencias de los vertidos de EE.RR.

Propuestas técnicas y regulatorias para maximizar la

integración de EE.RR.

Conclusiones

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Funciones del TSO

Funciones del TSO en el sistema eléctrico español:

Garantizar la seguridad y continuidad del suministro eléctrico, manteniendo el equilibrio

instantáneo entre generación y demanda

Diseñar, desarrollar y mantener la red de transporte

Generación Hidraúlica

Generación Eólica

Centro de control de REE

Generación Térmica

Red de Transporte

Distribution network

Subestación de distribución

Subestación de Transporte

Consumo residencial (baja

tensión)

Consumo Industrial (alta

tensión)

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El sistema eléctrico

español

2010: 20.000 MW eólicos y 4.000 MW solares. En 2020: ~35.000 MW + 11.500 MW

Baja capacidad de interconexión con el sistema europeo 2020: 4.000 MW.

Objetivos EU 20-20-20 En 2020, las EE.RR. deberían contribuir en ~40% a la producción de electricidad. (20% de EE.RR. sobre la energía final)

Las dificultades de integración de EE.RR. seguirán aumentando, y se superarán con frecuencia creciente los límites que admite el sistema VERTIDOS

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Capacidad de evacuación de la RdT y la RdD

Cobertura Semanal

0

100

200

300

400

500

600

700

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101 106 111 116 121 126 131 136 141 146 151 156 161 166

Hora

MW

h/h

tir,t2

tir,t1

jin,t3

jin,t2

jin,t1

jin,d5

jin,d4

jin,d3

jin,d2

jin,d1

gua,t2

gua,t1

jin,v5

jin,v4

jin,v3

jin,v2

jin,v1

tir,v2

tir,v1

Seguridad de la red en tiempo real

Control de tensión, sobrecargas

Estabilidad transitoria

Factibilidad del balance de potencia

Limites técnicos de los generadores

convencionales (rampas, tiempos mínimos

ON/OFF, tiempo de arranque, contribución a

las reservas de operación etc.) para seguir

el “requerimiento” (=demanda – EE.RR)

250ms cotro trifásico en la SE

La Mudarra 400 kV

Evolución de la tensión en Montearenas 400 kV

Montearenas 400 kV

Turbinas DFIG y FC con control dinámico de

tensión habilitado

DFIG y FC sin control dinámico de tensión

Límites a la integración de

energías intermitentes

6

Pero… la seguridad del sistema requiere la necesidad de mantener acoplada cierta generación convencional en ocasiones, es preciso limitar y verter una parte de la energía renovable disponible.

[MW]

[h]

[MW] RES Curtailment

Minimum Conventional

Generation needed for

security reasons

Available

RES production

Remaining conventional

technologies

Estas limitaciones se convirtieron en significativas en 2010 (~0,6% del recurso eólico disponible durante ~200 horas).

Se espera que aumenten en el futuro hasta 1 a 7% del recurso eólico + solar disponible, en función de la evolución de la demanda, la hidraulicidad anual, las posibilidades de exportación, y de medidas adicionales que se adopten.

Límites a la integración de

energías intermitentes

7

Modelo e hipótesis

2 series de demanda horaria

3 hidraulicidades

3 niveles de exportación

Horizonte 2020

-20,000

-10,000

-

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

MW

Integration and curtailments of RES in the Spanish systemCentral scenario - 2020

Min. Conv. Generation Run-of-river (Medium) SR Cogeneration SR Biomass-SUW-SIW SR Mini-hyd. SR Solar PV

SR Solar CSP Wind 1 2020 Eff. Dem. Total load -Eff.- Curtail. E1

-20,000

-10,000

-

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

MW

Integration and curtailments of RES in the Spanish systemCentral scenario - 2020

Min. Conv. Generation Run-of-river (Medium) SR Cogeneration SR Biomass-SUW-SIW SR Mini-hyd. SR Solar PV

SR Solar CSP Wind 1 2020 Eff. Dem. Total load -Eff.- Curtail. E1

5 series históricas

de producción

eólica

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Consecuencias de los

vertidos de EE.RR.

Impacto económico y medioambiental

Menor cumplimiento de los objetivos 20-20-20

Menores ingresos para los inversores

Incremento de los costes de promover las EE.RR. en España y de alcanzar los objetivos europeos y nacionales.

Cómo maximizar la integración de EE.RR.?

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Propuestas técnicas y

regulatorias

Incremento de exportaciones (aumentar capacidad de interconexión)

Gestión de la demanda (reducción de punta, desplazamiento a horas valle)

Desarrollo de almacenamiento y optimización de su gestión

Integración inteligente de nuevas demandas (vehículo eléctrico)

Herramientas de operación del sistema (previsión, monitorización y control)

Mecanismos de mercado adecuados (evolución técnica y regional), y señales de inversión para generación flexible

Requerimientos más fuertes para los generadores del Régimen Especial que reduzcan la necesidad de acoplar generación convencional para:

cubrir los servicios complementarios que prestan los generadores convencionales desplazados

mantener los niveles de seguridad tanto durante el régimen permanente como durante las perturbaciones (estabilidad transitoria)

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Plan estratégico España-Francia y evolución de la NTC

ARKALE

ARGIA

HERNANI

PRAGNERES

BIESCAS

BAIXAS

VIC

HORIZONTE 2020

Nueva interconexión en la parte

oeste de los Pirineos (el golfo de

Vizcaya es la alternativa

preferente en la actualidad)

HVDC (VSC) 2x1.000 MW

En 2020:

Ratio de España 7%***

Ratio de la Península Ibérica 3.4%***

Saturación prevista > 60%

ARKALE

ARGIA

HERNANI

PRAGNERES

BIESCAS

BAIXAS

VIC

** -- valor objetivo

***-- estudios preliminares

2016-2020

Nuevo refuerzo a largo plazo

11

12

Las limitaciones causadas por restricciones de la red o por hueco de tensión están prácticamente resueltas. El CECRE (Centro de Control de Régimen Especial) monitoriza las condiciones del sistema, y envía instrucciones de limitación de la producción cuando existe algún riesgo para la seguridad del sistema. Estos instrumentos han permitido un record de integración de 59% de la demanda el 6 de noviembre de 2011 a las 2h a.m.

Hasta 2009, las limitaciones de EE.RR. fueron reducidas en términos relativos

WGCC1

…

Re

mo

te c

on

tro

l

Iccp Link

WGCCn

x ~25

x ~800

Monitorización y control

de energías intermitentes

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Requisitos técnicos

actuales

Procedimiento de Operación 12.3 (Capacidad de

soportar huecos de tensión)

Procedimiento de Certificación Validación y Verificación para el P.O.12.3 (PVVC)

Tensión

(pu)

1

0,2

0,5 1 Tiempo (sec)

Comienzo de la

falta

0,8 0,95 pu

0 15

Despeje de la falta Falta

Situaciones donde el generator de

mantenerse conectado

0,6

R.D. 661/2007 and R.D. 1565/2010

Control del factor de potencia

Adscripción a centro de control

Telemedidas

Ya desarrollado pero pendiente de aprobación ministerial

Aplicará a las plantas de renovables existentes de más de 10 MW que se acojan

A corto plazo se espera la puesta en marcha del control de tensión de régimen permanente a consigna

de tensión para las plantas existentes del régimen especial (P.O.7.5 )

Han permitido la integración segura de los más de 20.000 MW eólicos actuales

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Soportar rangos de tensión y

frecuencia sin desconexión

de las plantas

Requisitos para la futura

integración masiva de

renovables (I)

En 2020 habrá ~40.000 MW basados en electrónica (eólica y fotovoltáica)

Requisitos más exigentes para garantizar la seguridad (actores principales)

Soporte de huecos de tensión más exigente y rápida inyección de corriente reactiva durante huecos

Soportar sobretensiones transitorias sin desconexión

Rápido control de tensión durante perturbaciones

Control potencia-frecuencia (regulación primaria)

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Requisitos para la futura

integración masiva de

renovables(II)

Los requisitos futuros se incorporan al Procedimiento de Operación 12.2

Propuesta remitida al ministerio el año pasado (octubre de 2010)

Actualmente está pendiente de aprobación ministerial

Esta propuesta aplicaría a partir del año 2013 a todas las plantas futuras

mayores de 10 MW (o que se conecten a la red de transporte) incluyendo a

eólicas y fotovoltaicas

A más largo plazo… Requisitos ENTSO-e

Un grupo de trabajo ENTSO-e ya ha lanzado un borrador público de

requisitos técnicos para todo tipo de generadores

Al igual que el P.O.12.2, está pensado para permitir la penetración masiva

futura de plantas eólicas y fotovoltaicas

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Conclusiones

La limitación de producción de las EE.RR. ya son necesarias puntualmente en el

sistema eléctrico español por razones de seguridad. Su frecuencia irá en aumento,

puesto que el sistema español prevé seguir aumentando la participación de las

EE.RR. En 2020, se espera un vertido próximo al 3% del recurso primario eólico más

solar. (hasta el doble)

Podrían alcanzar puntualmente valores muy elevados. El objetivo no es eliminarlos por

completo, sino maximizar su integración a coste razonable Eficiencia global: compromiso

entre las tres patas de la política energética europea (seguridad de suministro, Medio Ambiente y

coste)

Para maximizar la integración futura hay que contemplar:

Mayores requerimientos técnicos a los generadores eólicos y fotovoltaicos que permitan

desplazar más generadores convencionales manteniendo la seguridad del sistema

Optimización de las previsiones, interconexiones, gestión de la demanda, carga inteligente del

vehículo eléctrico, almacenamiento, evolución técnica y regional de los algoritmos de mercado,

estudios técnicos., nueva generación flexible (incluso generación de base)

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Gracias