Jornada sobre perspectiva actual y evolución de las energías renovables en España. Sesión D: aspectos técnicos (aspectos de la integración en el Sistema Eléctrico).
Integración en el sistema y operación
Juan Ma. RodríguezDirección General de Operación
CNE11 de diciembre del 2007
Índice
IntroducciónSingularidades del sistema eléctrico
peninsular español.La no gestionabilidad.La predictibilidad.Impacto de la generación (eólica) en
el Sistema GasistaRetos y soluciones para la
integración de la energía renovable no gestionable.
Integración en el sistema y operación. 3 de 27
RED ELÉCTRICA DE ESPAÑAIntegración de las energías renovables en el sistema eléctrico / operación del sistema:
Sistema eléctrico interconectado
Centrales eléctricas
Elementos de contorno
Energía primaria Máquina eléctrica
Previsión Variabilidad Hueco de tensión
aislado
Icc
Esquema regulatorio Administraciones
Estabilidad Balance G/DControl P/V
Q,V
EstabilidadBalance G/D
Control f
Agentes
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Hydro
Nuclear
CCGT
Other thermal
Wind
Other Special Regime
1997
2007
2011
Sistema peninsular: Potencia instalada, presente y futuro inmediato. Hidráulica
Resto Régimen Especial
Resto Térmica
Eólica
Índice
IntroducciónSingularidades del sistema eléctrico
peninsular español.La no gestionabilidad.La predictibilidad.Impacto de la generación (eólica) en
el Sistema GasistaRetos y soluciones para la
integración de la energía renovable no gestionable.
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BelgicaPunta: 13.100 MW
importación / exportación(FR + NL) =
5.600 MW / 4.600 MW (42,7% de la punta)
AlemaniaPunta: 80.900 MW
importación / exportación.(AT+CZ+CH+DK+FR+NL+PL+SE) =
17.000 MW / 14.950 MW (21% de la punta)
• 2006/2007 Winter Net Transfer Capacities (www.etso-net.org & www.ree.es)
• Punta (www.ucte.org y TSOs)
EspañaPunta: 43.400 MW
importación / exportación(FR+PT) =
2.600 MW (6% Dp) / 1.800 MW
FranciaFrancia
Punta: 86.300 MWimportación / exportación
(BE+DE+ES+CH+IT+GB) = 11.300 MW / 18.300MW
(13,1% de la punta)
Península Ibérica (ES+PT)Punta: 52.000 MW
importación / exportación. (UCTE) (FR) = 1.400 MW / 500 MW
(2,7% de la punta)
Españaimportación.FR: 1.400 MW (3,3%Dp)
PT: 1.200 MW (2,8%Dp)
ItaliaPunta: 54.100 MW
importación / exportación.(FR+CH+AT+SLO+GR) =
7.690 MW / 3.200 MW (14,2% de la punta)
SuizaPeak: 9.700 MW
importación / exportación.(FR+DE+IT+AT) =
8.260 MW / 11.390 MW (85,1% de la punta)
Singularidades del sistema peninsular español:
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑASingularidades del sistema peninsular español:
Po
ten
cia
(M
W)
inte
rco
nex
ión
Esp
aña-
Fra
nci
a
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
Singularidades del sistema peninsular español: Demanda.
Principales factores que definen la curva de la demanda: Laboralidad
Temperatura
Estacionalidad
Ratios punta-valle entre 1,3-1,8 → Gradientes hasta 4.000 MW/h.
Tasas de crecimiento.
Índice
IntroducciónSingularidades del sistema eléctrico
peninsular español.La no gestionabilidad.La predictibilidad.Impacto de la generación (eólica) en
el Sistema GasistaRetos y soluciones para la
integración de la energía renovable no gestionable.
Integración en el sistema y operación. 10 de 27
RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
La no gestionabilidad:
RD 661/2007 Anexo XI: A los efectos de este real decreto, se define como generación no gestionable
aquella cuya fuente primaria no es controlable ni almacenable y cuyas plantas de producción asociadas carecen de la posibilidad de realizar un control de la producción siguiendo instrucciones del operador del sistema sin incurrir en un vertido de energía primaria, o bien la firmeza de la previsión de producción futura no es suficiente para que pueda considerarse como programa.
Esto es: Baja fiabilidad para cubrir las puntas de demanda.
Acoplamiento sin atender requerimientos del sistema
Comportamiento variable, con gradientes importantes.
Reducida producción en periodos punta de verano e invierno.
Dificultad de predicción: tasas de error fuertemente crecientes con el horizonte de previsión.
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑAVariabilidad de la generación (eólica): Gradientes importantes en contrafase con la demanda.
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑAPrevisión de la generación (eólica): Análisis de la fiabilidad de los modelos de previsión (I).
Error medio (MWh) de Enero a Diciembre 2006Error medio (MWh) - Ene a Dic 2006
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300 SIPREÓLICO Día D-1 10 h.
SIPREÓLICO Día D-1 20 h.
1000>P(MWh)≥0 2000>P(MWh)≥1000 3000>P(MWh)≥2000 4000>P(MWh)≥3000 5000>P(MWh)≥4000 6000>P(MWh)≥5000
Err
or
med
io (
MW
h)
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
Predicción de la generación eólica y reserva adicional:
Modelos de previsión: eficaces para horizontes de pocas horas Para horizontes >24 horas1 → baja precisión.
Reserva adicional estimada → ~600 MW
Variabilidad error previsiónProducción horaria prevista día D-1 10 h. - Producción horaria real día D
-2616
2541
508
-625
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
%horas
MW
h
Gráfico de márgenes de confianza en la previsión eólica D-1 h 10.
Variabilidad error previsiónProducción horaria prevista día D-1 20 h. - Producción horaria real día D
2519
-2537
477
-602
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
%horasM
Wh
Gráfico de márgenes de confianza en la previsión eólica D-1 h 20.
NOTA: La zona sombreada representa una probabilidad del 60%1Horizonte previsión de utilización del equipo térmico.
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
Requerimiento a la generación gestionable:
Demanda vs. Requerimiento Año 2006: Semana 3 (del 16 al 22 de Enero)
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo
FechaM
W
Demanda Requerimiento
Curvas de requerimiento para la generación gestionable. Tercera semana años 2004, 2005 y 2006
Demanda vs. Requerimiento Año 2004: Semana 3 (del 19 al 25 de Enero)
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo
Fecha
MW
Demanda Requerimiento
Demanda vs. Requerimiento Año 2005: Semana 3 (del 17 al 23 de Enero)
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo
Fecha
MW
Demanda Requerimiento
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑARequerimiento a la generación gestionable: Horizonte 2011(I)
Requerimiento hora punta/hora valle año 2011 Potencia eólica instalada año 2011: ~20.000 MW
Crecimiento medio demanda: ~5%
Ratio punta-valle del requerimiento para la generación gestionable. Años 2004-2006 y 2011.
Monótona del Ratio de Requerimiento (Requerimiento Hora Punta / Requerimiento Hora Valle)
1,20
1,30
1,40
1,50
1,60
1,70
1,80
1,90
2,00
2,10
2,20
2,30
2,40
2,50
2,60
0% 10% 20% 30% 40% 50% 59% 69% 79% 89% 99%
Fech
a
2004 2005 2006 2011
Monótonas de la ratio punta-valle del requerimiento para la generación gestionable. Años 2004-2011.
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑARequerimiento a la generación gestionable:Horizonte 2011.
Requerimiento hora punta/hora valle año 2011 con 2.000 MW adicionales de bombeo puro
Monótona del Ratio de Requerimiento (Requerimiento Hora Punta / Requerimiento Hora Valle)
1.20
1.30
1.40
1.50
1.60
1.70
1.80
1.90
2.00
2.10
2.20
2.30
2.40
2.50
2.60
0% 10% 20% 30% 40% 50% 59% 69% 79% 89% 99%
Fech
a
2004 2005 2006 2011 2011 (2.000 MW adicionales de bombeo)
Situación mejor el 95% de las veces
Un 5% de las veces la generación-bombeo adicional no sería capaz de compensar la variabilidad de la eólica → Necesidad de herramientas adicionales
Monótonas de la ratio punta-valle del requerimiento para la generación gestionable. Años 2004-2011.
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
Otros problemas técnicos:Evolución tensión ∆V (kV) nudo PINILLA 400 kV vs. Producción eólica en CASTILLA LA MANCHA (MW)
entre las 07:45 y las 08:15 h.Enero-Febrero 2007
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Producción eólica (MW)
∆V
(kV
)
Po
ten
cia
(MW
) g
ener
ació
n e
ólic
a
Tiempo (h)
405406407408409410411412413414415416417418419420421422423424425426427428429430431432433434435
0:00
:00
1:00
:00
2:00
:00
3:00
:00
4:00
:00
5:00
:00
6:00
:00
7:00
:00
8:00
:00
9:00
:00
10:0
0:00
11:0
0:00
12:0
0:00
V (k
V)
CATADAU 400 JBP1 V MvMoment LA PLANA 400 B1 V MvMoment ESCOMBRE 400 NESCO V MvMoment2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00
Time -Day 05/03/2006-
Pe
nin
su
lar
win
d p
ow
er
pro
du
cti
on
(M
W)
604 MW: L-400 kV PLANA-ELIANA 1 + AT-2 PLANA 11:37 h 175 MW: SE 220 kV CATADAU 13:34 h
186 MW: L-400 kV PLANA-ELIANA 2 11:28 h
93 MW: L-220 kV AGUAYO - MATAPORQUERA 0:16 h
196 MW: L-220 kV ESCALONA-FORTUNADA 11:57 h
472 MW: L-400 kV ICHASO-VITORIA 3:20 h
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IntroducciónSingularidades del sistema eléctrico
peninsular español.La no gestionabilidad.La predictibilidad.Impacto de la generación (eólica) en
el Sistema GasistaRetos y soluciones para la
integración de la energía renovable no gestionable.
Integración en el sistema y operación. 19 de 27
RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
La generación renovable (eólica) y el Sistema Gasista:
Horizonte previsión generación eólica << Horizonte gestión Sistema Gasista Previsión eólica: <24 horas
Gestión Sistema Gasista: ~mes
Mix generación actual: producción ciclos combinados absorbe gran parte de variabilidad de generación eólica
Reserva gas: Capacidad extracción/inyección almacenamientos subterráneos muy limitada
Relación baja: Capacidad almacenamiento1/Consumo → nivel llenado elevado
Reservas sin aprovisionamiento → 6-10 días consumo.
1Capacidad de almacenamiento en las plantas regasificadoras.
Integración en el sistema y operación. 20 de 27
RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
La generación renovable (eólica) y el Sistema Gasista:
Impacto producción eólica sobre almacenamientos de gas1: Producción eólica: 0-150 GWheléctricos ↔ 0-300 GWhtérmicos
300 GWhtérmicos → ~3% capacidad máxima almacenamiento1:
Varios días con elevada producción eólica puede influir significativamente en almacenamiento de gas1 con un sobrellenado.
Incremento de la potencia eólica instalada con la misma capacidad de almacenamiento
Reducción niveles de llenado
Reducción reserva estratégica.
1Capacidad de almacenamiento en las plantas regasificadoras.
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IntroducciónSingularidades del sistema eléctrico
peninsular español.La no gestionabilidad.La predictibilidad.Impacto de la generación (eólica) en
el Sistema GasistaRetos y soluciones para la
integración de la energía renovable no gestionable.
Integración en el sistema y operación. 22 de 27
RED ELÉCTRICA DE ESPAÑALa generación renovable y la operación en el sistema: Problemática y posibles soluciones.
Integración en el sistema y operación. 23 de 27
RED ELÉCTRICA DE ESPAÑARetos y soluciones para la integración de la Energía renovables:
Retos:
Desconexión intempestiva ante huecos de tensión.
Control de la Tensión: Origen de sobretensiones.
Interconexión internacional escasa.
Potencia de respaldo e incremento de coste variable de esta potencia.
Variabilidad, predictibilidad y seguimiento de la curva de la demanda.
Interacción con la integración de los ciclos combinados
Soluciones:
Adaptación tecnológica para soportar huecos de
tensión.
Contribución a la regulación de la tensión.
Centro de Control de RE (CECRE).
Incremento de la capacidad de interconexión.
Mejora de los instrumentos de previsión.
Implantación de herramientas de gestión de la
demanda
Intensificar la utilización del bombeo como
herramienta de operación.
Dotar al sistema gasista de mayor capacidad y
flexibilidad en los almacenamientos y
aprovisionamientos
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
Centro de Control de Régimen Especial (CECRE)
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
CECRE: Esquema funcional.
CECRE
• CECRE: Centro de Control del Régimen Especial de REE
• CC: Centro de Control.
En
lace
iccp
En
lace
iccp
Enlace iccp
…CC1
Enlace
CC2
Enlace
CCn
Enlace
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
Estado de los centros de control
Centros de control operativos 21 RE
13 generación no gestionable
8 generación gestionable
Potencia en control ≈ 11.730 MW eólicos
≈ 4.565 MW otros RE
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
www.ree.es
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