Buenas Practicas para la Integracin de las Energas
Buenas Practicas para la Integración de las Energías Renovables No Convencionales (ERNC) a la Red Caroline Uriarte United States Department of Energy’s National Renewable Energy Laboratory 31 de Agosto de 2017 9/25/2020 1
Objetivo y Agenda Objetivo Proporcionar una visión general de los principales temas a considerar en la integración de energías renovables no-convencionales a la red eléctrica. Agenda • Introducción • Integración a larga escala • Integración de recursos distribuidos • Puntos principales - Conclusiones 2
Part 1 INTRODUCCIÓN
Introducción Integración en red es la práctica de planeación, interconexión y operación del sistema eléctrico que permite en uso eficiente y rentable de la energía renovable a la vez que se mantiene la estabilidad y confiabilidad del suministro de electricidad. Por qué es importante? • Demanda por energía y nivel de urbanización creciente • Políticas ambientales climáticas • Necesidad de modernización de la red • Costos bajos y tecnologías más eficientes • Liberación del mercado energético Source: “Renewable Energy Futures” 2012
La red eléctrica puede acomodar altos niveles de ERNC? Muchas redes eléctricas están operando con 20 -30% de energías renovables no-convencionales (ERNC) Estas experiencias muestran que acciones puede ser tomadas para integrarse al sistema las ERNC. Aun que estas acciones son únicas para cada sistema, ellas siguen principios comunes.
Part 2 INTEGRACIÓN A NIVEL DE LARGA ESCALA (OPERADOR DEL SISTEMA/ TRANSMISIÓN)
La integración de ERNC en la red eléctrica requiere planeación y cambios en la operación y reglamentación • Generadores térmicos utilizados con menos frecuencia puede tener problemas con la recuperación de costos • Más generadores reservas • Mejor planeación de transmisión • Control del voltaje y respuesta a inercia resultan en costos adicionales
Opciones para aumentar la flexibilidad del sistema 8
Opciones para aumentar la flexibilidad del sistema Opciones de bajo costo de inversión, pero que pueden requerir cambios significativos en el contexto institucional • Varias opciones para aumentar la flexibilidad del sistema existen en cualquier sistema eléctrico. • Pódese obtener flexibilidad del sistema con cambios institucionales y físicos. • El costo de las opciones para aumentar la flexibilidad varia, pero las menos costosas son de carácter institucional. 9
Despacho más rápido puede reducir la necesidad de generadores de reserva al alinearse mejor con la variabilidad de las ERNC Despacho a la hora Image: NREL Operación del Sistema Despacho sub-horario 10
mejora la programación y despacho de recursos aumentando la confiabilidad del sistema Pronóstico del día anterior Pronóstico actualizado Generación eólica real Operación del Sistema Pronóstico de ERNC ayuda en la programación/plan eación de otros recursos para reducir reservas, consumo de combustibles y costos de operación y mantenimiento. Source: NREL/FS-6 A 20 -63037 11
Operación del Sistema Capta los beneficios de la diversidad geográfica en demanda, viento, energía solar y proporciona un despacho más eficiente y económico. Source: NREL/FS-6 A 20 -63037 Coordinación entre las áreas de equilibrio puede facilitar el acceso a más recursos 12
Estudios de Integración en Red Ayuda a establecer los requisitos de flexibilidad y generar la confianza en los inversores y operadores de que el sistema puede operarse de manera confiable y económica con altos niveles de ERNC. • Simula la operación del sistema bajo varios escenarios • Identifica potenciales restricciones en la confiabilidad • Evalúa el costo de las acciones para aliviar dichas restricciones Estudio de Expansión de Capacidad Generación resource location and operation to meet future demand; Transmission Expansion Planning Estudios de Costo de Producción Análisis de costo/beneficio de la operación del sistema Estudio de Flujo de Potencia Análisis de viabilidad técnica / confiabilidad Source: NREL/FS-6 A 20 -63037 13
India – 100 GW Solar y 60 GW Eólica hasta 2022 • • Cambios en el despacho – de una hora para 15 min en 2012 Rampa más gradual por la mañana y picos menores por la noche Mejorar la coordinación entre estados (áreas de equilibrio) Compensar los generadores de carbón por la flexibilidad https: //www. nrel. gov/analysis/india-renewable-integrationstudy. html Source: NREL/FS-6 A 20 -63037 14
Part 3 INTEGRACIÓN DE FUENTES DE ENERGÍA DISTRIBUIDA (COMPAÑÍA ENERGÉTICA/DISTRIBUCIÓN)
Retos y Beneficios Preoccupations communes • Regulación de voltaje y frecuencia Beneficios • Reducción en perdidas de transmisión y distribución • Flujo de potencia inversa – daño de equipo y a otros consumidores • Alivio de congestión en líneas de distribución • Sistema de protección • Isla no intencional • Planeación de inversión en infraestructura de distribución más difícil – usualmente basada en pronóstico de demanda • Actualizaciones necesarias en la línea de distribución para acomodar GD • Ingresos • Equidad en las tarifas • Costos de generación y combustibles reducidos • Capacidad de generación disponible durante interrupciones eléctricas de la red • Mejora de la calidad de la energía (voltaje, frecuencia, confiabilidad, factor de potencia) • Reducción de emisiones
Para bajas penetraciones de generación distribuida los impactos técnicos son típicamente fáciles de se controlar. Estrategias de Mitigación Activación de las funciones del Inversor “Smart” para cumplir con especificaciones de confiabilidad de la red Modificar los ajustes de protección / fusibles Utilizar dispositivos y controles de regulación de voltaje y frecuencia Limitar del tamaño total de sistema GD en algunas ubicaciones Actualizar/upgrade el conductor Utilizar sistemas de almacenamiento de energía - batería Otros dispositivos de "red inteligente”
Normas y códigos Electric Utility Transmission & Distribution Systems PCC (Point of Common Coupling) Building Electrical Codes National Electrical Safety Code Utility Manual of Safe Practices National Electrical Code (NEC) in US Voltage Standards ANSI C 84. 1 in US Industrial, Commercial, Residential Buildings Interconnection Standards IEEE 1547 family of standards in US 18
Todos los países y / o compañías eléctricas necesitan un proceso para interconectar generadores distribuidos y aprobar las instalaciones Source: http: //www. nrel. gov/docs/fy 17 osti/67633. pdf
Proceso de Interconexión Clásico d re er ef Pr Pa Instal l PV PTO ! th Permission To Operate 20
Planeación Integrada de Distribución Pronóstico de crecimiento de GD en cada circuito Establecer la capacidad de alojamiento de red y el "nivel de penetración” permitido Determinar la capacidad disponible en cada circuito de distribución Planificar actualizaciones/upgrades de infraestructura y acelerar los procedimientos de interconexión Publicar los resultados
Tres enfoques probados para fomentar el PV distribuido y la compensación justa 1. Net Metering - Auto-consumo permitido; k. Wh crédito; tarifa compra y venta son iguales (excepto por ocasiones de generación excesiva) 2. Feed-in Tariff - Auto-consumo prohibido; tarifa de venta y compra son distintas; esquema compratodo/vende-todo 3. Net Billing / Net Feed-in Tariff Auto-consumo permitido; 1 o medidor mide consumo neto a tiempo real; 2 o medidor mide generación a tiempo real; tarifa de compra/venta son distintas 22
Resumen de las estrategias para acomodar GD en la Red • Establecer normas y códigos de equipo y interconexión o Garantizar que el sistema de GD esté de acuerdo con especificaciones técnicas de frecuencia y voltaje por parte de las compañías eléctricas y ayude a mantener la confiabilidad y estabilidad del sistema de distribución • Establecer procedimientos de interconexión o Transparente y optimizado (rápido y bajo costo) • Incentivos fiscales y regulatorios o Feed-in tariffs, net metering, net billing • Planear o Reduce costos o Estudios de impacto o Pronósticos de crecimiento de GD y de demanda o Publicar capacidad de alojamiento de la red – mapeo o Actualizaciones en la red de distribución y transmisión para acomodar GD
Puntos Principales • Integrar ERNC en larga escala es posibles y ya está ocurriendo en muchos países. • La flexibilidad es importante en sistemas de energía con altos niveles de generación eólica y solar y puede ser incorporada en la planeación y operación del sistema. • Los cambios más efectivos en el sistema eléctrico para acomodar niveles moderados de ERNC son primeramente institucionales (operación: despacho, pronósticos, coordinación entre áreas de equilibrio; flexibilidad de hidroeléctricas y gas). • Para alcanzar niveles más altos de ERNC (25% o más) puede implicar inversiones adicionales, por ejemplo, en la transmisión y almacenamiento. • Integración de PV ya está ocurriendo y es importante reglamentar la interconexión para evitar problemas y facilitar el proceso. 24
Part 4 RECURSOS ADICIONALES
Greening the Grid Toolkit greeningthegrid. o rg Asistencia Técnica - asistencia remota sin costo en cuestiones de integración a la Red. Pilotos - asistencia técnica a países para implementar acciones que lleven a un aumento de generación por ERNC. Ejemplos: estudios de integración en red; integración de pronósticos en el la operación del sistema, soporte en cuestiones técnicas y políticas para DPV.
Recursos adicionales Greening the Grid: http: //greeningthegrid. org/ Contacto: Caroline. Uriarte@nrel. gov Gracias! 9/25/2020 NREL is a national laboratory of the U. S. Department of Energy, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, operated by the Alliance for Sustainable Energy, LLC. 27
ADICIONALES
- Slides: 28