PERSPECTIVA DA GESTÃO TÉCNICA DO SISTEMA … Energia... · PERSPECTIVA DA GESTÃO TÉCNICA DO SISTEMA ELÉCTRICO Mesa Redonda –Energia Eólica Lisboa –10.Fevereiro.2010 1

PERSPECTIVA DA GESTÃO TÉCNICA DO SISTEMA ELÉCTRICO

Mesa Redonda – Energia Eólica Lisboa – 10.Fevereiro.20101 / 30

PERSPECTIVA DA GESTÃO TÉCNICA DO

SISTEMA ELÉCTRICO

REN – Rede Eléctrica Nacional, SA

Victor Baptista

Mesa Redonda – Energia Eólica Lisboa – 10.Fevereiro.2010



PRE = Eólica + Cogeração + outros

Neste período de 10 anos, a razão entre o máximo

(14.2 TWh em 2003) e o mínimo (4 TWh em 2005)

da produção hídrica foi 3.5

Potência instalada e Ponta de consumo

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

MW

PRE Térmica Hídrica Ponta

Origem da energia no consumo anual

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Cogeração Eólica Carvão Gás

Fuel Hídrica Import. Consumo

TWh

2009 2008 2007

[GWh]

Consumo SEN 49,865 50,596 50,059

Produção Eólica 7,492 5,695 4,012

15% 11% 8%

Produção Eólica / Consumo Total

Potência instalada e consumo em Portugal



Variações sazonais

importantes

Grande variância da

energia afluente mensal

As albufeiras podem

armazenar esta energia

ÍNDICE DE PRODUTIBILIDADE DE ENERGIA HÍDRICA

0.36

0.51

0.190.25

1.161.02

0.26

0.42

0.85

0.68

1.19

0.70

0.0

0.5

1.0

1.5

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

ENERGIA AFLUENTE

0

25

50

75

100

125

Fio-de-água Albufeira Média de fio-de-água Média de Fio-de-água +Albufeira

GWh


Portugal: Energia hídrica (ano 2008)



0

20

40

60

80

100

120

140

160

F Água Albuf Média F Agua Média F Agua + Alb

GWh


ENERGIA AFLUENTE

0.80

1.09

0.560.44 0.44

0.57 0.49 0.55

1.46

0.730.770.67

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00


ÍNDICE DE PRODUTIBILIDADE HIDROELÉCTRICA - 2009

Portugal: Energia hídrica (ano 2009)

Variações sazonais

importantes

Grande variância da

energia afluente mensal

As albufeiras podem

armazenar esta energia



ÍNDICE DE PRODUTIBILIDADE DE ENERGIA EÓLICA

0.69

1.011.01

1.05

1.26 1.25

0.87 0.90 0.990.80

1.17

0.0

0.5

1.0

1.5


ENERGIA DIÁRIA

0

10

20

30

40

50

Produção Média mensal estimada

GWh


ENERGIA MENSAL

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Média mensal estimada Observada

GWh


Portugal: Energia eólica (ano 2008)

Variações sazonais e anuais mais pequenas do que na hídrica

Muito maior volatilidade diária



28 Dez 2 856 MW 64 GWh

0

20

40

60

80

Produção Regime médio

GWh


PRODUÇÃO DIÁRIA

0

200

400

600

800

1000

1200

1400


Regime médio Produção

GWhPRODUÇÃO MENSAL

1.14

0.780.92 0.91 0.93

0.79 0.820.99

1.38 1.32

0.981.19

0.00

0.50

1.00

1.50


ÍNDICE DE PRODUTIBILIDADE EÓLICA

8 Nov 49% do Consumo

15 Nov 69% da Potência instantânea

Portugal: Energia eólica (ano 2009)

Variações sazonais e anuais mais pequenas do que na hídrica

Muito maior volatilidade diária



• Portugal não tem combustíveis fósseis (carvão, fuel, gás natural)

• Existem penalidades para a “produção fóssil” ( CO2

• A economia da energia nuclear é incerta (não avaliada)

• Existem bons locais para a produção de energia eólica

• Existe uma grande sinergia entre as energias hídrica e eólica e

temos 20% de hídrica (média nos últimos 10 anos da Produção

hídrica / Consumo total)

• A maior parte das boas localizações para utilização do vento não

têm altas densidades populacionais

Porquê energia eólica em Portugal?



0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Novos Parques Potência Ligada

Potência Total Ligada - Evolução AnualMW

Crescimento da energia eólica em Portugal



Portugal

Localização de

parques eólicos

Junho 2009

De “Parques Eólicos em Portugal, Junho de 2009,

INEGI, Álvaro Rodrigues, [email protected]”

http://www.inegi.up.pt/publicacoes/outras/Parques_Jun09.pdf

mailto:[email protected]



Localização da produção

clássica

Hídrica

Térmica

• Hídrica no Norte, Térmica no Sul

• Energia hídrica em Portugal está

longe dos consumos

• Estamos habituados a mudanças

frequentes do perfil de geração


Mesa Redonda – Energia Eólica Lisboa – 10.Fevereiro.201011 / 30 11

Portugal: locais das produções eólica, hídrica e

térmica



Principais desafios do TSO e DSO

Necessidade de abordagens coordenadas do Ministério, TSO e DSO para

Revisão e actualização de decisões de planeamento da rede de transmissão

Gerir produção MW processo de licenciamento – limites máximos em cada

subestação definidos e públicos

Necessidade de analisar e gerir a

estabilidade futura e a segurança

do sistema

Controle de reactiva

Funcionalidades fault ride through

Integrar a produção intermitente

Necessidade de forte acréscimo na

construção e modernização das linhas

e subestações

Processos de licenciamentos ambientais

e jurídicos mais rápidos

Desde os finais de 1990 que a REN tem criado um novo paradigma para lidar

com metas de crescimento de produção dispersa de renováveis, em estreita

cooperação com o Ministério da Economia e do Operador da Rede de

Distribuição (DSO)

1

2 3



Debate e acordo sobre a evolução das redes de Distribuição e Transporte

Debate sobre as regras técnicas com influência sobre a Rede de

Transporte

Revisão das normas e dos códigos de rede de uma forma coerente

Especificações dinâmicas para a frequência

Curto-circuito / Resistência às cavas de tensão

É fundamental criar condições para evitar interrupções maciças e descoordenadas na

produção:

LEMBREM-SE DO INCIDENTE SOBRE 4 de Novembro de 2006!

Acompanhar as decisões do acordo de licenciamento sobre a geração

Diálogo habitual com os investidores, quando necessário, para as decisões

de acesso ou de ajuda / guia sobre a realização do investimento

Coordenação com o DSO (EDP, SA)



Coordenação com vizinho TSO (REE, SA - Espanha)

200 km

650 km

1,4 to 1,8 GW capacidade

de interligação

1000 km

900 km

Max potência

9 GWMax potência

47 GW

43 M população

Espanha

10 M população

Portugal

France

17 GW vento *3 GW vento *

* Dezembro 2008

valores



As regras de acesso à produção (1/2)

1. No "Plano de Desenvolvimento da Rede” a REN considera as metas

nacionais para as energias renováveis, o potencial e localização dos

recursos eólico e hídrico e os pedidos de ligação à rede

2. A REN calcula e publica a capacidade de recepção da rede para todas

as subestações de acordo com o plano da rede.

3. Os investidores apresentam ao Ministério da Economia da Inovação e

Desenvolvimento (MEID) os seus pedidos de novos projectos de

produção, incluindo a localização

4. Para cada subestação, no caso de haver excesso de procura em

comparação com a capacidade da rede, um critério de redução

‘prorata’ é aplicado para definir os MW atribuídos e reservados para

cada promotor. TSO ou DSO transmitem parecer ao MIED

5. Governo tem lançado concursos à apresentação de propostas para

desenvolvimento de projectos de produção utilizando recursos

hídricos e eólicos, tendo em atenção as capacidades de rede

Um novo planeamento de rede + coordenação FER => paradigma



As regras de acesso à produção (2/2)

1 – Subestação

principal do

parque eólico

2 – Interligação

3 – Ponto de ligação à

Rede de Distribuição ou

Transporte

4 – Rede de Distribuição

ou de Transporte

1. Geradores, rede interna do parque e

subestação e subestação principal

Construídas e operadas pelos

promotores

2. Interligação com a REDE

Depois de construída passa a

propriedade e operada pelo TSO ou DSO (com algumas excepções no caso de DSO)

3. Painel de interligação

Construído pelo TSO ou DSO e encargo

do promotor

4. Reforços internos na Rede de

Distribuição ou de TransporteEncargo do TSO ou DSO - custos

socializados através das tarifas dos

consumidores

Quem constrói , paga e opera ?



A necessidade de extensão

da Rede de Transporte (1/2)

As decisões de planeamento para FER incluem

algumas novas linhas e subestações e

antecipação de alguns projectos

Razões para reforçar a rede

1 - Captação de energia eólica em áreas interiores

2 – Maior capacidade de transporte destas zonas para

áreas de consumo (litoral) e reforço das interligações

O mapa mostra os principais itens a cor-

-de-laranja, incluindo os seguintes itens: Aumento da capacidade ou modernização das

linhas e subestações existentes

Algumas novas linhas e subestações

Construção de novos ramais em subestações

Aumento da capacidade de compensação reactiva



A partir de 2000, para a rede de transporte (TG)

Novas subestações (SB)

Novas linhas e

Aumento da capacidade das linhas existentes e SB

6 grandes projectos eólicos (904 MW) já em

operação, ligados a 220 ou 150 kV

Nos próximos 3-4 anos, outros 1400 MW, serão

também ligados às redes TSO + DSO

70% dos actuais 3280 MW de energia eólica estão

ligados à rede de distribuição MAS

A maioria da geração PRE adicional em larga

escala será ligada ao nível de 400 kV -

principalmente quase toda a nova grande hídrica

114 MW

119 MW

240 MW

101 MW

Substations with more

than 100MW of wind

power in operation or

reserved by TSO or

DSO

A necessidade de extensão

da Rede de Transporte (2/2)

198 MW

130MW

In service

Future substation

In service in the last 3

years (2006 – 2008)



Internal grid

expansion and

Others

15%

Security of supply

43%

Connection to new

power stations

7%

Reinforcement of the

interconnection

capacity

9%

Connection to the

renewable energy

stations

26%

Em todo o período 2009 - 2014, o

investimento directamente

imputável ao vento e grandes

hidroeléctricas ascende a 400 M€ (*

gráfico) para 4,5 GW de energia

eólica e 2 GW novos de grande

hídrica

Estes números não consideram o

investimento do parque eólico e da

sua subestação principal, nem a linha

directa com o ponto de ligação à

rede ( encargos dos promotores )

INV ~1600 milhões €

INVESTIMENTO - repartição para vento e grande hídrica

Ligação de

grandes

hidroeléctricas

e energia eólica

26%

Ligação de

centrais

termo-

eléctricas

7%

Aumento da capacidade

da rede de distribuição e

TGV ferrovias

43%

Reforço da

capacidade de

interligação

9%

Custos de

renovação e outros

15%

*



• Cavas de tensão

– Quando ocorre um defeito num elemento da rede de transporte a

tensão pode descer abruptamente durante dezenas ou centenas de

milissegundos, até o defeito ser eliminado. A esta descida temporária

da tensão chama-se “cava de tensão”. Trata-se dum regime

transitório que se propaga por todos os elementos da rede até

centenas de km de distância.

– Os geradores clássicos sempre foram construídos para permanecerem

ligados à rede, para as cavas de tensão de duração mais comum.

– Os primeiros geradores eólicos não foram desenhados com esse

objectivo. Quando já estavam muitos geradores instalados

observaram-se saídas simultâneas de dezenas de geradores eólicos. A

geração distribuída podia sair de forma concentrada.

Capacidade de Suportar Cavas de Tensão exigida aos centros produtores eólicos.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

-2000 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

tempo (ms)

U (pu)

E.on e ESBNG

REE

REN

Elkraft & Eltra

Problemas Operacionais



– Demasiados geradores eólicos sem resistência às

cavas de tensão

• Gestão pós-falha é mais difícil: arrancar, ou não, outros

geradores (ou parar ou não parar bombagem)

– É difícil prever a energia eólica

• As ferramentas actuais são muito úteis mas ainda precisam

de ser melhoradas

– Aumentou a Reserva necessária e o número de

mudanças na programação da produção

• Durante os períodos de vazio precisamos de manter alguns

geradores clássicos

– Regras para energia reactiva são inadequadas

Problemas Operacionais



• Nesta altura tínhamos telemedidas de 1400 MW dos 2640 MW instalados (2640=1400 x 1.9)

• O gráfico mostra perda de 600 MW x 1.9 = 1140 MW num período de 3 horas

• Assim, durante 3 horas houve uma perda de 380 MW/h, em cada uma das 3 horas

perdemos o equivalente, no sistema português, de um grande grupo térmico

Previsão eólica

actualizada cada

6 horas

Mudanças de produção eólica (ciclone Klaus)2009-01-23



• Usando o mesmo factor 1.9 do slide anterior, os {200, 150, 400, 200} mostrados no gráfico

correspondem a perdas de {380, 280, 760, 380} MW.

• Fizemos propostas para mudar os regulamentos em Portugal, tornando obrigatória a resistência às

cavas de tensão.

• Os geradores recuperam muito mais depressa das cavas de tensão do que das rajadas de vento.

Produção Eólica

0,00

200,00

400,00

600,00

800,00

1000,00

1200,00

0:0

0

0:4

4

1:2

9

2:2

6

3:1

0

3:5

5

4:4

0

5:2

5

6:1

0

6:5

6

7:4

1

8:2

6

9:1

1

9:5

5

10

:40

11

:26

12

:12

12

:58

13

:43

14

:29

15

:15

15

:59

16

:45

17

:30

18

:15

19

:00

19

:46

20

:32

21

:38

23

:41

0:3

2

1:1

8

Hora [25/26/Jan]

[M

W]

Variações de produção eólica

(cavas de tensão devidas a relâmpagos)2009-01-25/26



• É importante mostrar a soma de toda a produção eólica ao operador, para uma explicação

rápida de mudanças bruscas na interligação com a Espanha

Variações de produção eólica

(cavas de tensão e previsão fraca)2008-11-29



0,00

500,00

1.000,00

1.500,00

2.000,00

2.500,00

10:0

0:00

10:1

3:00

10:2

6:00

10:3

9:00

10:5

2:00

11:0

5:00

11:1

8:00

11:3

1:00

11:4

4:00

11:5

7:00

12:1

0:00

12:2

3:00

12:3

6:00

12:4

9:00

13:0

2:00

13:1

5:00

13:2

8:00

13:4

1:00

13:5

4:00

14:0

7:00

14:2

0:00

14:3

3:00

14:4

6:00

14:5

9:00

15:1

2:00

15:2

5:00

15:3

8:00

15:5

1:00

Azul – Eólica telemedida; Rosa – Eólica estimada

• No dia 15/Nov de 2009 registaram-se dois disparos bifásicos na LPNVG2, devido a

aproximação de duas fases, num vão superior a 1,5 km, provocada pelo forte vento

• Em simultâneo registaram-se, de cada vez, perdas de eólica superiores a 1300 MW

Cavas de tensão: dois grandes incidentes



-1500

-1400

-1300

-1200

-1100

-1000

-900

-800

-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

12:0

8:5

1

12:0

9:2

7

12:1

0:0

3

12:1

0:3

9

12:1

1:1

5

12:1

1:5

1

12:1

2:2

7

12:1

3:0

3

12:1

3:3

9

12:1

4:1

5

12:1

4:5

1

12:1

5:2

7

12:1

6:0

3

12:1

6:3

9

12:1

7:1

5

12:1

7:5

1

12:1

8:2

7

12:1

9:0

3

12:1

9:3

9

12:2

0:1

5

12:2

0:5

1

12:2

1:2

7

12:2

2:0

3

12:2

2:3

9

12:2

3:1

5

12:2

3:5

1

12:2

4:2

7

12:2

5:0

3

12:2

5:3

9

12:2

6:1

5

12:2

6:5

1

tempo

Potê

nci

a (

MW

) [I

MP (

-);

EXP (

+)]

Incidente em: 15-Nov-2009 11:13:51 Duração do incidente: 00:08:04 Total P.I./Desvio max.= -1418 / -1356 MW

-2000

-1900

-1800

-1700

-1600

-1500

-1400

-1300

-1200

-1100

-1000

-900

-800

-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

15:2

9:1

2

15:2

9:4

8

15:3

0:2

4

15:3

1:0

0

15:3

1:3

6

15:3

2:1

2

15:3

2:4

8

15:3

3:2

4

15:3

4:0

0

15:3

4:3

6

15:3

5:1

2

15:3

5:4

8

15:3

6:2

4

15:3

7:0

0

15:3

7:3

6

15:3

8:1

2

15:3

8:4

8

15:3

9:2

4

15:4

0:0

0

15:4

0:3

6

15:4

1:1

2

15:4

1:4

8

15:4

2:2

4

15:4

3:0

0

15:4

3:3

6

15:4

4:1

2

15:4

4:4

8

15:4

5:2

4

15:4

6:0

0

15:4

6:3

6

15:4

7:1

2

tempo

Potê

nci

a (

MW

) [I

MP (

-);

EXP (

+)]

Incidente em: 15-Nov-2009 14:34:12 Duração do incidente: 00:08:01 Total P.I./Desvio max.= -1866 / -1307 MW

11:13 – Desvio máximo = 1356 MW

Duração = 8 minutos 4 seg.

14:34 – Desvio máximo = 1307 MW

Duração = 8 minutos 1 seg.

Correcção dos desvios na interligação



10 ; 0,9

0,08 ; 0,6

0,5 ; 0,20 ; 0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

-2 0 2 4 6 8 10 12tempo [s]

U /

Un

om

ina

l [p

u]

• Existiam estudos que previam a

possibilidade de incidentes

análogos. A REN já tinha

proposto às autoridades

portuguesas alterações ao

Regulamento da Rede de

Transporte que ainda não

foram aprovadas.

• Os aerogeradores que

dispararam teriam resistido à

cava de tensão observada se a

proposta de alteração do RRT

estivesse aprovada.

Capacidade de resistir a cavas de tensão



Déclenchements de Groupes (>300MW)

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

-5 0 5 10 15 20

minutes

MW

15-Mai

18-Mai

31-Mai

11-Jun

14-Jun

22-Jul

25-Jul

26-Jul

21-Ago

23-Ago

02-Set

12-Set

21-Set

26-Set

29-Set

Desvio do programado (Mai-Set/2005)

Ponta de

Consumo:

~9200 MW

Vazio:

~4000 MW

Nota: valor

mostrado é a

potência

instantânea

Disparos de produção clássica (>300 MW)



Para disparos de

eólica houve

uma tendência

para

sobrecompensar

Se uma bomba

para, não se

pode voltar a

arrancar durante

meia-hora

Necessárias

novas “tácticas”

para disparos de

eólica

Déclenchements de Groupes (>300MW)

-800

-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

-5 0 5 10 15 20

minutes

MW

24-oct

15-nov

28-nov

29-nov

1-jan

25-jan

25-jan

4-feb

4-feb

5-feb

8-feb

20-feb

Desvio do programado(Out-Abr/2009)

Disparos da nova produção (>300 MW)



Conclusões

Elevada penetração da produção eólica e hidroeléctrica É POSSÍVEL,

mas constitui um grande desafio para o TSO e o DSO;

Necessárias novas abordagens

Um nível adequado de gestão centralizada/partilhada é importante

Cooperação e coordenação entre TSO e DSO e com o TSO vizinho e

associações de FER são também necessárias

Especificação dos novos requisitos técnicos para uma segura e flexível

operação futura do sistema ( fundamental )

Revisão de códigos e regras deve ser implementada e acompanhada

As mudanças internas dentro do TSO e DSO no planeamento,

construção e operação do sistema são necessárias e devem ser

implementadas

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PERSPECTIVA DA GESTÃO TÉCNICA DO SISTEMA … Energia... · PERSPECTIVA DA GESTÃO TÉCNICA DO SISTEMA ELÉCTRICO Mesa Redonda –Energia Eólica Lisboa –10.Fevereiro.2010 1