02 Red Electrica De EspañA

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


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







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:


RED ELÉCTRICA DE ESPAÑASingularidades del sistema peninsular español:

Po

ten

cia

(M

W)

inte

rco

nex

ión

Esp

aña-

Fra

nci

a



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







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.


RED ELÉCTRICA DE ESPAÑAVariabilidad de la generación (eólica): Gradientes importantes en contrafase con la demanda.


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)



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.



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


15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000


Fecha

MW



15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000


Fecha

MW



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.


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.



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

Índice







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.



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.

Índice






RED ELÉCTRICA DE ESPAÑALa generación renovable y la operación en el sistema: Problemática y posibles soluciones.


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



Centro de Control de Régimen Especial (CECRE)



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



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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