3° Seminário COPPE/UFRJ Inserção de Novas Fontes ...antigo.ppe.ufrj.br/.../2016/apresentacao/albert_melo.pdf · 3° Seminário COPPE/UFRJ Inserção de Novas Fontes Renováveis

Electrical Energy Research Center - CEPEL

Centro de Pesquisas de Energia Elétrica -

CEPEL

Autor/apresentador

Área

Título do trabalho

Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPEL

3° Seminário COPPE/UFRJ

Inserção de Novas Fontes Renováveis e

Redes Inteligentes no Planejamento

Energético Nacional

Rio de Janeiro, 20-21 Setembro 2016

Albert C. G. Melo Diretor-Geral


Não Há

Desenvolvimento Sustentável

Sem

Energia Sustentável

Source: MME, EPE, 2010


Sustentabilidade

“Desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento

que busca atender às necessidades do presente

sem comprometer a capacidade das gerações

futuras de atender as suas próprias necessidades.”

World Commission on Environment and Development (WCED). Our common

future. Oxford: Oxford University Press, 1987

Social

Sustainability

Environmental

Sustainability

Economic

Sustainability

Sustainable Development - Triple-botton-line1


1John Elkington, 1998. Cannibals with forks: The triple bottom line of 21st century business


Sustentabilidade

“Desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento

que busca atender às necessidades do presente

sem comprometer a capacidade das gerações

futuras de atender as suas próprias necessidades.”

World Commission on Environment and Development (WCED). Our common

future. Oxford: Oxford University Press, 1987

Social

Sustainability

Environmental

Sustainability

Economic

Sustainability

Sustainable Development - Triple-botton-line1


1John Elkington, 1998. Cannibals with forks: The triple bottom line of 21st century business

Quarta Dimensão? (Política Energética e Marco Regulatório)


Impactos

Sociais

Produção

de

Energia

Impactos

Ambientais

Múltiplos

usos da

Água

Encontrar

Solução de

Compromisso

Desenvolvimento Sustentável de

Hidroeletricidade


A Abordagem Brasileira


4 000

km

4 000

km

4 000

km

BRASIL EUROPA

Sistema de Transmissão Brasileiro

Dimensões Continentais


A Interdependência Hidroelétrica

Várias hidroelétricas de

proprietários distintos

em uma mesma bacia

Otimização Energética e

Despacho Centralizados


BRAZILIAN NATIONAL POWER SYSTEM

EXPANSION PLANNING

LONG TERM PLANNING Horizon –30 years Updates – 4 years

TEN-YEAR EXPANSION PLAN Annual Updates

EXPANSION MONITORING Horizon – 5 Years Monthly Updates

NATIONAL

ENERGY POLICY

CNPE

Policy Framework – Stages for Coordinated Expansion Planning


Policy Framework – Stages for Coordinated Expansion Planning and Sustainable Hydropower Development

BRAZILIAN NATIONAL POWER SYSTEM EXPANSION PLANNING AND

HYDROPOWER PLANNING

LONG TERM PLANNING Horizon –30 years Updates – 4 years

Hydropower planning

Operation

Executive

Project

Construction

Basic

Project

Feasibility

Studies Hydropower Inventory Studies

AUCTION

TEN-YEAR EXPANSION PLAN Annual Updates

EXPANSION MONITORING Horizon – 5 Years Monthly Updates

Recognition

NATIONAL

ENERGY POLICY

CNPE

Operating

Env.

License

Installation

Env.

License

Reserve Declaration of

Water Availability

Preliminary Env. License


CEPEL´s Chain of Optimization Models for the

Generation Expansion and Operational Planning

of the Brazilian System

Need of capturing

synergies in planning

and operation

stages

Energy

Optimization

and

Centralized

Dispatch of

the Whole

Interconnected

Hydrothermal

System:

20% More

Energy

Production


CEPEL´s Chain of Optimization Models for

the Generation Expansion and Operational

Planning of the Brazilian System

Energy

Optimization

and

Centralized

Dispatch of

the Whole

Interconnected

Hydrothermal

System:

20% More

Energy

Production

Need of capturing

synergies in

planning

and operation

stages

Long Term Expansion Planning

Ten Year Expansion Planning

Long/Medium Term Operation Planning

Short Term Operation Planning

Unit Commitment


Matriz Energética do Brasil

3.5%p.y

Source: MME/EPE - PDE 2023

2014 Millions of toe: 312.0

% renewables: 42.1

2023 Millions of toe: 425.8

% renewables: 42.5

WORLD (2010) RENEWABLES: 13%

Domestic Energy Supply (%) 38.6

11.7

6.4

1.3

13.6

8.6

15.4

4.5

36.7

14.2

5.0

1.6

13.1

6.1

17.1

6.2

Oil Natural Gas Coal Nuclear Hydro Wood & Veg Coal

Sugarcane Other

2014 2023


15

Domestic Electricity Supply (%)

2014 624.6 TWh

74.5%

renewables

4.6%p.y.

2023 933.8 TWh

86.1%

renewables

WORLD (2010) RENEWABLES: 19%

Matriz Elétrica


65.4

2.5

12.8

2.65.7

1.9

7.2

1.90.0

69.4

2.8

8.1

1.6 0.4 1.1

8.1 8.1

0.6

Hydro Nuclear Natural Gas Coal Oil Industrial Gas Biomass Wind Solar

2014 2023


•8 hidroelétricas existentes

•Balbina na Bacia do Rio Amazonas

•Tucurui na Bacia do Rio Tocantins;

•Serra da Mesa na Bacia do Rio Tocantins;

•Xingó na Bacia do Rio São Francisco;

•Três Marias na Bacia do Rio São Francisco

•Funil na Bacia do Rio Paraíba do Sul;

•Segredo na Bacia do Rio Paraná

•Itaipu na Bacia do Rio Paraná

•3 sítios de futuros aproveitamentos

•Santo Antônio na Bacia do Rio Amazonas

•Belo Monte na Bacia do Rio Amazonas;

•Batalha na Bacia do Rio Paraná

Emissões de Gases de Efeito Estufa em Reservatórios de Hidrelétricas – Medições


NET GHG Emissions Intensities – International Comparisons (Florest Removal Scenario)

Gross GHG Intensities


O Conceito de «Usina-Plataforma»

Atualmente em desenvolvimento no Brasil

Objetiva limitar o impacto em áreas com baixa ou nenhuma ação antrópica, de tal modo que a implantação da UHE se constitua em um vetor de conservação ambiental permanente


Características dos Modelos

Laboratório de

Ultra-Alta Tensão


AC: 750 kV 3 Phases, 1500 kV e 2250 kV Single Phase DC: 800 kV bipole and 1600 kV Single pole. Voltage Impulse: 6.4 MV and 2 MV UHV AC or DC in the same test area

New Cepel´s UHV Outdoor Test Facility

Under construction

Transformer, 750 kV Gantry (3), 70 x 70 m

Reactor, 750 kV

AC Voltage

Divider

765 kV Test Hall


UHV Laboratory - Outdoor

MME, Eletrobras, FINEP/MCTI, BIRD





Andamento das Obras para Implantação

do LabUAT





Planejamento Decenal da Expansão - Geração

Hydro 86 GW

69%

Nuclear 2 GW

2%

Thermal 19 GW

15% Small hydro 5 GW

4%

Bio 10 GW

8%

Wind 2 GW

2%

Gen. Cap. Mix December/2013

124,796 MW

Hydro 117 GW

60% Nuclear 3 GW

2%

Thermal 28 GW

14%

Small hydro 7 GW

4% Bio 14 GW

7%

Wind 22 GW

11%

Solar 4 GW

2%

Gen. Cap. Mix December/2023

195.883 MW

Note1: Includes import Note2: Excludes self-production

Added

Capacity

2014-2023

71,087 MW



Hydro 49.1%

Diesel Oil 2.0%

Other Gas 0.4%

Fuel Oil 9.3%

LNG 1.9%

Coal 4.5%

Natural Gas 11.1%

Biomass 5.2%

Wind 16.2%

Solar 0.5%

Leilões 2005-2015 Resultados Consolidados

Total Energy Traded – 6,614 TWh

Includes New Energy Auctions, Renewable Sources Auctions,

Structuring Projects Auctions and Reserve Energy Auctions

Source: Brazilian Chamber for Commercialization of Electrical Energy

71% of the

Energy Traded

and Added to

the System

comes from

Renewables


Política Energética e Marco Regulatório

Planejamento

Leilões

Financiamento

Incentivos

Geração Distribuída

Net Meetering (Res ANEEL 482/2012 e 687/2015)

ProGD – Programa de Desenvolimento da Geração Distribuída de

Energia Elétrica (Port MME 538 de 15/12

INDC do Brasil na COP 21

Expansão de Novas Renováveis – Fatores Motivadores


Reduzir as Emissões de Gases de Efeito Estufa, em comparação aos valores

de 2005, em:

37% até 2025

43% até 2030 (indicativa) Leilões

Participação do uso de Fontes Renováveis na Matriz Energética, até 2030:

Manter 45% de participação

Aumentar de 28% a 33% até 2030, excluindo-se a hidroeletricidade

Participação do uso de Fontes Renováveis na Matriz Energética, até 2030:

Aumentar para 23%, excluindo-se a hidroeletricidade

INDC do Brasil na COP 21


Evolução da capacidade instalada de geração eólica no Brasil (MW)

Fontes: ANEEL, 2016. Banco de Informações de Geração. Disponível em: http://www.aneel.gov.br. Acesso em: 12/09/2016 GWEC, 2016. Global Wind Report 2015. Disponível em: http://www.gwec.net/wp-content/uploads/vip/GWEC-Global-Wind-2015-Report_April-2016_22_04.pdf

Estado

Capacidade

Instalada

(set/2016)

Parques

Eólicos

(set/2016)

Bahia 1.718,1 68

Ceará 1.353,2 49

Paraíba 69,0 13

Paraná 2,5 1

Bahia 595,4 28

Ceará 777,6 28

Rio de Janeiro 28,1 1

Rio Grande do Norte 2.994,1 110

Rio Grande do Sul 1.553,8 67

Santa Catarina 242,5 15

Sergipe 34,5 1

Total 9.368,6 381

MICRO E MINIGERAÇÃO

DISTRIBUÍDA

62 Empreendimentos

239 kW

Compensação

Energética Res 482/2012

Res 687/2015

http://www.aneel.gov.br/

http://www.gwec.net/wp-content/uploads/vip/GWEC-Global-Wind-2015-Report_April-2016_22_04.pdf














Leilões de Energia Eólica (MW)

Antes do PROINFA

2005 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

Capacid

ade (

MW

)


Energia Solar Fotovoltaica no Brasil

USINAS SOLARES

FOTOVOLTAICAS

40 Empreendimentos

26,9 MWp


DISTRIBUÍDA

4.054 Empreendimentos

32,3 MWp

Total até setembro de 2016:

• 4.094 empreendimentos

• 59,2 MWp

(SETEMBRO/2016) Leilões

6º LER (2014)

31 Projetos

889,6 MWp

7º LER (2015)

30 Projetos

833,8 MWp

8º LER (2015)

33 Projetos

929,3 MWp

10/2017

08/2017

11/2018

Total até o final de 2018:

• 134 usinas FV

• 2.679,6 MWp

Compensação


Res 687/2015

Fonte: ANEEL, 2016. Banco de Informações de Geração. Disponível em: http://www.aneel.gov.br. Acesso em: 12/09/2016



PCH e Biomassa no Brasil

PCHs em operação:

446 Usinas

4.854,8 MW


DISTRIBUÍDA

5 Empreendimentos

2,5 MW

Compensação


Res 687/2015

Usinas a biomassa

em operação:

528 Usinas 13.822,8 MW


DISTRIBUÍDA

21 Empreendimentos

3,2 MW


• 451 Empreendimentos

• 4.857,3 MW


• 549 Empreendimentos

• 13.826,0 MW

Fontes: ANEEL, 2016. Banco de Informações de Geração. Disponível em: http://www.aneel.gov.br. Acesso em: 12/09/2016 MME, 2016. PROINFA. Disponível em : http://www.mme.gov.br/programas/proinfa/. Acesso em 12/09/2016


http://www.mme.gov.br/programas/proinfa/menu/programa/modelos_dos_contratos.html


RN Aneel 482 – Micro e Minigeração

A RN Aneel No 482/2012 foi revisada em 2015 pela RN 687:

Potência instalada

Microgeradores: P ≤ 75 kW (antes até 100 kW) Minigeradores: 75 kW < P < 5.000 kW (antes até 1.000 kW)

Prazo O prazo para o consumidor utilizar os créditos com a sobra de energia fornecida para a distribuidora sobe de 3 para 5 anos.

Autoconsumo remoto

O consumidor poderá usar os créditos para abater a fatura de outros imóveis cuja conta esteja sob sua titularidade, mesmo em outros locais.

Condomínios Podem fazer a compensação de forma conjunta das contas de suas unidades.

Consórcios Na geração compartilhada, interessados isolados se unem em consórcio ou cooperativa e fazem a compensação conjunta das faturas, semelhante a um condomínio.



• Até março de 2016 foram instalados 2.607 micro ou minigeradores, sendo mais de 97% de plantas fotovoltaicas. A potência total instalada correspondeu a 22,2 MW, sendo 83,5% desta capacidade de FV.

• Até o 1º semestre deste ano, cerca de 60 distribuidoras tinham pelo menos 1 sistema de micro ou minigeração em sua área de concessão e 15 delas tinha mais de 50 sistemas. A distribuidora que apresenta mais sistemas é a Cemig (cerca de 600), depois verifica-se Copel, Coelce, Ampla, Light, Celesc e CPFL.

• Em 10 anos, o número atual de geradores distribuídos deve ser multiplicado por um fator de 500 para alcançar a projeção da Aneel de 1,2 milhões de UC com GD.

• O Programa de Desenvolvimento da Geração Distribuída de Energia Elétrica – ProGD, lançado pelo MME no final de 2015, pode ser um fator decisivo nessa estimativa.



Percentuais dos sistemas de micro e minigeração distribuída por faixa de potência e por classe de consumidor, instalados no Brasil até

março de 2016.

Fonte: Aneel, 2016.


ProGD - Objetivos

O ProGD – Programa de Desenvolvimento da Geração Distribuída de Energia Elétrica – foi criado pela Portaria do MME No 538, de 15/12/2015.

Objetivos:

I - promover a ampliação da geração distribuída de energia elétrica, com base em fontes renováveis e cogeração;

II - incentivar a implantação de geração distribuída em: a) edificações públicas, tais como escolas, universidades e hospitais; e b) edificações comerciais, industriais e residenciais.


ProGD – Potencial estimado pelo MME até 2030

Investimento de R$ 100 bilhões

Adesão de 2,7 milhões de unidades consumidoras

Geração de 48 milhões de MWh

Redução na emissão de 29 milhões de ton de CO2

Fonte: MME, 2015


ProGD

A Portaria instituiu Grupo de Trabalho para acompanhar ações e propor aprimoramentos legais, regulatórios e tributários de estímulo à Geração Distribuída. As entidades do GT são: MME, ANEEL, EPE, CEPEL, CCEE.

O MME atribuiu às instituições os seguintes temas:

Ao longo dos trabalhos várias associações e instituições do setor foram convidadas para contribuição aos estudos.

Temas Responsáveis

Financiamento MME (SEE/Assec)

Comercialização CCEE

Edificações públicas: universidades, hospitais etc. EPE

Impactos Regulatórios Aneel

Impactos Técnicos/ Certificação de Equip. / Mão de Obra Cepel


Futuro Laboratório de Smart Grid do Cepel

Prover uma Plataforma (“testbed”) para as Concessionárias de Distribuição, Fabricantes e Suporte para as Atividades de P&D

• Testes de Referência / Especiais ou certificação de equipamentos e sistemas antes da conexão à rede;

• Interoperabilidade de equipamentos e sistemas;

• Linha experimental de MT e BT para teste de microrredes e emulação de uma rede inteligente operando integrada;

• Tecnologias de controle de microrredes com geração distribuida e armazenamento de energia;

• Ensaios de distúrbios;

• Sala de Controle e demosnstração


Contratação de Consultoria Internacional

Consultoria para elaboração do Projeto Básico do Laboratório de Smart Grid - Financiamento do Banco Mundial através do MME (Projeto META). Contratação Baseada em Qualidade e Custo

• Contrato assinado em maio de 2016 com Instituto Fraunhofer da Alemanha

• 11 meses previstos para a realização do projeto

• Prospecção dos principais Laboratórios de SG a nível mundial – já entregue

• Realização no final de agosto de “workshop” das partes interessadas

• Definição das funcionalidades do Laboratório do Cepel

• Especificação das áreas de ensaio

• Especificação das principais obras e equipamentos


Exemplo de Microrrede em modo conectado e ilhado a ser estudado

Exemplo da montagem de

ensaio de um inversor a

ser usado em aerogerador

combinando simulação em

tempo real da rede com

amplificação de potência

aplicada ao equipamento

sob teste

Examplo de uma microrrede

operando em modo

conectado ou ilhado


0o 30o

0o 0o

42

LabPMU

Unidades de Medição Fasorial são capazes de medir, com grande

acurácia, magnitude e ângulo em barramentos de sistemas de potência, permitindo a verificação de diferenças angulares entre barras que podem estar localizadas a grandes distâncias geográficas umas das outras, usando sincronização por sinal de GPS.

Electrical Energy Research Center - CEPEL 43

Conceitos


Ensaios de Referência em PMUs

Calibrador

PMU

Plataforma para verificar a

conformidade das unidades de

medição fasorial à norma

internacional IEEE-C37-118.1

LabPMU

Electrical Energy Research Center - CEPEL 45

ANATEM – Ferramenta de Simulação de transitórios Eletromecânicos com os

dados de todo o sistema interligado Nacional

SAGE – Ferramenta Scada desenvolvida pelo Cepel para Centros de Controle

Lab PMU – Gera fasores virtuais em formato normalizado para tensões e

correntes de saída do simulador

Integração de Ferramentas do Cepel para avaliação de Aplicações de PMUs


Obrigado !

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