Provisión de servicios complementariosa través de generadores distribuidos. Estudios dinámicos y económicos

1
Contenido
Introducción
Definición de Servicios Complementarios
Mercado eléctrico en Alemania
Estudios dinámicos
Resumen
Estudios económicos

2
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
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
(Gp:) 0
(Gp:) 2.000
(Gp:) 4.000
(Gp:) 6.000
(Gp:) 8.000
(Gp:) 10.000
(Gp:) 12.000
(Gp:) 14.000
(Gp:) 16.000
(Gp:) 18.000
(Gp:) 20.000
(Gp:) [GWh/a]

0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
16.000
[MW]
Generación eléctrica
Potencia instalada
(Gp:) Nueva Ley de energías
renovables (2004)

(Gp:) Implementación ley de energías renovables

Aumento de inyecciones estocásticas
Turbulencias del viento, sombra de nubes

3
Provisión de Servicios Complementarios a través de Generadores Distribuidos
(Gp:) ~
(Gp:) ~
(Gp:) ~
(Gp:) ~
(Gp:) ~
(Gp:) M
(Gp:) S
(Gp:) P
(Gp:) v
(Gp:) b
(Gp:) ,
(Gp:) 1
(Gp:) P
(Gp:) v
(Gp:) b
(Gp:) ,
(Gp:) 4
(Gp:) P
(Gp:) v
(Gp:) b
(Gp:) ,
(Gp:) 3
(Gp:) P
(Gp:) v
(Gp:) b
(Gp:) ,
(Gp:) 2

(Gp:) Regulación de la potencia reactiva/ tensión
(Gp:) Regulación de la potencia activa
(Gp:) t
(Gp:) P
(Gp:) D
(Gp:) E
(Gp:) A
(Gp:) t
(Gp:) P
(Gp:) v
(Gp:) b
(Gp:) t
(Gp:) P
(Gp:) D
(Gp:) E
(Gp:) A
(Gp:) t
(Gp:) P
(Gp:) v
(Gp:) b

Reembolso
+
Mercado de regulación de energía
y
de potencia reactiva

BT

4
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

5
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

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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 puedenindividualizar fácilmente
no se puedenindividualizar

7
Control de Frecuencia
Regulador proporcional
Regulador integral
Regulaciónmanual
Cronogramade operación

8
Simulaciones para el análisisde 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 f
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/

9
Red de Media Tensión para las Simulaciones
(Gp:) Control de potencia reactiva / cos f

(Gp:) Eologeneradores que inyectan estocásticamente

(Gp:) Control de alimentación

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Escenarios A-B

11
Escenarios C-D

12
Control de Alimentación

13
Control de Potencia Reactiva / cos f
Control de tensión
Control de Potencia Reactiva / cos f

14
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

15
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

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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

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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

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Szenario D, d_testsystem_25_Ring_PRBRURQR_deterministisch
Caso Regulación Potencia Reactiva / cos f
Oscilaciones inesperadas
Resultados Caso Regulaciónde Potencia Reactiva / cos f

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Análisis de la Estabilidad
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

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Estudios Económicos
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

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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 f
Se necesitan establecer procedimientos para la participación de GD en el mercado de potencia de reserva