Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiewirtschaft Prof. Dr.-Ing. E. Handschin Universität Dortmund.

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1 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiewirtschaft Prof. Dr.-Ing. E. Handschin Universität Dortmund Provisión de Servicios Complementarios a través de Generadores Distribuidos Estudios Dinámicos y Económicos Jens Bömer Universidad de Chile Santiago de Chile 27 de Abril del 2005

2 2 Contenido Introducción Definición de Servicios Complementarios Mercado eléctrico en Alemania Estudios dinámicos Resumen Estudios económicos

3 3 Motivación Fuente: Ministerio para el medio ambiente, protección a la naturaleza y seguridad de reactores 2004 40 140 230 670 940 1.800 2.200 3.000 4.489 15.856 18.500 9.500 5.528 10.456 19901991199219931994199519961997199819992000200120022003 0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000 18.000 20.000 [GWh/a] 0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000 [MW] Generación eléctrica Potencia instalada Nueva Ley de energías renovables (2004) Implementación ley de energías renovables Aumento de inyecciones estocásticas Turbulencias del viento, sombra de nubes

4 4 Provisión de Servicios Complementarios a través de Generadores Distribuidos ~ ~ ~ ~ ~ M S P v b, 1 P v b, 4 P v b, 3 P v b, 2 Regulación de la potencia reactiva/ tensión Regulación de la potencia activa t P D EA t P v b t P DEA t P v b Reembolso + Mercado de regulación de energía y de potencia reactiva BT

5 5 El sistema interconectado europeo y alemán UCTE: Union for the Co-ordination of Transmission of Electricity Sistema Interconectado Europeo 4 zonas de regulación en Alemania: RWE, E.ON, EnBW, Vattenfall Europe

6 6 Mercado Eléctrico en Alemania Alemania 1996 Directrices UE 96/92/EG 1998 Ley de economía energética 2001 Implementación del mercado de potencia de reserva Chile 1982 Ley General de Servicios Eléctricos (D.F.L N°1) 2004 Ley Corta (Ley 19.940) 2005 Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio de los Sistemas Interconectados

7 7 Definición de Servicios Complementarios Definición de Servicios Complementarios según la Ley Corta: Recursos técnicos presentes en las instalaciones de generación, transmisión, distribución y de clientes no sometidos a regulación de precios con que deberá contar cada sistema eléctrico para la coordinación de la operación del sistema [...]. Son servicios complementarios aquellas prestaciones que permiten efectuar, a lo menos, un adecuado control de frecuencia, control de tensión y plan de recuperación de servicio, tanto en condiciones normales de operación como en contingencias Potencia de reserva Potencia reactiva Operación de la red Recuperación del servicio se pueden individualizar fácilmente no se pueden individualizar

8 8 Control de Frecuencia Regulador proporcional Regulador integral Regulación manual Cronograma de operación

9 9 Simulaciones para el análisis de la provisión de SC a través de GD La inyección de potencia reactiva a través de GD hace posible un control de tensión en redes distribuidas. Se supone que ésto afecta gravemente la estabilidad de tensión del sistema eléctrico. Así, se tienen que realizar estudios dinámicos para analizar el comportamiento del sistema. En las simulaciones se han realizado los controles siguientes: Control de tensión Control de potencia reactiva / cos φ El control de frecuencia afecta la estabilidad en medio tiempo de un sistema eléctrico. Por eso se necesitan realizar estudios dinámicos para evaluar el impacto de un control de frecuencia a través de GD. En las simulaciones se han realizado los controles siguientes: Control de frecuencia primaria Control de frecuencia secundaria / alimentación Las simulaciones se realizan en MatLab(R) con Power System Analysis Toolbox de Federico Milano http://www.power.uwaterloo.ca/~fmilano/

10 10 Red de Media Tensión para las Simulaciones Control de potencia reactiva / cos φ Eologeneradores que inyectan estocásticamente Control de alimentación

11 11 Escenarios A-B EscenarioIncidenteCurva AAumento de la carga por 5 % en 15 minutos BAumento de carga instantaneo por 10 MW en la red de alta tensión

12 12 Escenarios C-D EscenarioIncidenteCurva CAumento de carga instantaneo por 2x1 MW en la red de media tensión DValores estocásticos de la velocidad del viento

13 13 Control de Alimentación

14 14 Control de Potencia Reactiva / cos φ 1)Control de tensión 2)Control de Potencia Reactiva / cos φ

15 15 Szenario D, d_testsystem_Ring_25__stochastisch_mdl_01.out Caso Base Efectos de la inyección estocástica de los eologeneradores afectan a la frecuencia Celdas de combustible controlan la tensión Resultados Caso Base

16 16 Szenario D, d_testsystem_Ring_25_PR_stochastisch_mdl_01.out Caso Regulación Primaria Fluctuaciones de la frecuencia se disminuyen Fluctuaciones de la tensión en los nudos de GD (N° 3,5) se aumentan Resultados Caso Regulación Primaria

17 17 Szenario D, d_testsystem_Ring_25_PRBR_stochastisch_mdl_01.out Caso Regulación de Alimentación Fluctuaciones de la frecuencia se disminuyen Fluctuaciones de la tensión en los nudos de GD (N° 3,5) se aumentan Resultados Caso Regulación de Alimentación

18 18 Szenario D, d_testsystem_Ring_25_PRBRUR_stochastisch_mdl_01.out Caso Regulación de Tensión Fluctuaciones de la frecuencia se disminuyen Fluctuaciones de la tensión en los nudos de GD (N° 3,5) se disminuyen Resultados Caso Regulación de Tensión

19 19 Szenario D, d_testsystem_25_Ring_PRBRURQR_deterministisch Caso Regulación Potencia Reactiva / cos φ Oscilaciones inesperadas Resultados Caso Regulación de Potencia Reactiva / cos φ

20 20 Análisis de la Estabilidad PorcentajeTipo red ABCDSuma 25Radial02114 25Anillo02114 75Radial23319 75Anillo23319 Suma4108426 Tipo controlABCDSuma Ningún00000 PR24208 PRBR244010 PRBRUR02204 PRBRURQR00044 Suma4108426 Escenario Resultados Estabilidad es independiente del tipo red Control de tensión aumenta la estabilidad Estabilidad se empeora con el aumento de porcentaje de GD en la red

21 21 Estudios Económicos Caso AlemánCaso Chileno Sin provisión de SC 4.122.236-5.758.532 Con provisión de SC 4.019.838 (  2,5 %) -5.436.057 (  5,6 %) Comparación del Valor Agredado Neto (VAN) Unidad monetaria: US-$ Resultados En un mercado sin preferencia y sin precios fijos de las ERNC la provisión de servicios complementarios aumenta el VAN de un GD En un mercado como el alemán, la provisión de servicios complementarios a través de GD no es economicamente atractivo

22 22 Resumen El control de frecuencia a través de GD se disminuye las fluctuaciones de frecuencia El control de tensión a través de GD mejora la estabilidad del sistema eléctrico En un mercado sin preferencia y sin precios fijos de las ERNC la provisión de servicios complementarios aumenta el VAN de un GD Se necesita una validación de las simulaciones en otro programa (ej. DigSilent) Se necesita una continuación de simulaciones dinámicas para el control de la potencia reactive / cos φ Se necesitan establecer procedimientos para la participación de GD en el mercado de potencia de reserva