La Energía Eólica y su Integración en la Red 2ª Sesión: Estabilidad de red y energía eólica Luis Imaz Monforte Director de Desarrollo de la Red Madrid 24 de Enero de 2006.
Estabilidad del sistema y energía eólica
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
Estabilidad del Sistema y Energía Eólica:
Introducción: ¿qué entendemos por estabilidad?
Clasificaciones posibles de la estabilidad.
Dinámicas de los fenómenos y dinámicas involucradas.
¿Para que sirven los estudios de estabilidad?
Particularidades del sistema eléctrico español:
Península
SEIE
Estudios de integración de energía eólica.
Conclusiones.
Estabilidad del sistema y energía eólica
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
Introducción: ¿qué entendemos por estabilidad?
La capacidad de los sistemas de energía eléctrica para permanecer en un punto de funcionamiento estable o de alcanzar un nuevo punto de funcionamiento estable tras la ocurrencia de una perturbación.
Estabilidad del sistema y energía eólica
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
Introducción: ¿qué entendemos por estabilidad?
La capacidad de los sistemas de energía eléctrica para permanecer en un punto de funcionamiento estable o de alcanzar un nuevo punto de funcionamiento estable tras la ocurrencia de una perturbación.
Estabilidad del sistema y energía eólica
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
Dinámicas de los fenómenos: Long-term Dynamics Middle-term Dynamics
Operation planning
Transient stability Dispatcher Action Frequency Load Shedding Load Frequency Control
Asynchronous motors Primary Control
Tertiary Control
Fast Unit Start-up
Reliability
Overcurrent Limiters
Generator and Excitation
On Load Tap Changers Unit Inertia
Boiler Dynamics 1min
0.1
1
10
100 Time [sec]
Estabilidad del sistema y energía eólica
1hour 1000
10000 5
RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
Clasificaciones de la Estabilidad del sistema: •Capacidad para permanecer en un punto estable. •Equilibrio entre fuerzas opuestas.
Estabilidad de Ángulo
Estabilidad de tensiones •Capacidad de mantener tensiones estacionarias aceptables •Equilibrio de potencia reactiva
•Capacidad para mantener el sincronismo •Equilibrio de par en las máquinas síncronas
Estabilidad transitoria •Grandes perturbaciones •Deriva aperiódica de la primera oscilación •10-20 s.
Estabilidad de medio plazo
Estabilidad de largo plazo
•Problemas severos; grandes excursiones de la frecuencia y la tensión •Dinámicas lentas y rápidas •Varios minutos.
Estabilidad de tensiones de gran perturbación •Grandes perturbaciones •Maniobras •Dinámicas de los cambiadores de tomas, cargas •Coordinación de protecciones y sistemas de control.
Estabilidad de tensiones de pequeña perturbación •Dependencia P/Q-V •Márgenes de estabilidad, reserva de Q
Inestabilidad oscilatoria •Par amortiguador insuficiente •Acción de control inestable
Modos inter-área
Estabilidad del sistema y energía eólica
Control de Modos
Modos torsionales
Fuente: “Power System Stability and Control” by Prabha KUNDUR Electric Power Research Institute Power System Engineering Series
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
Elementos involucrados y datos necesarios:
Flujo de cargas:
Solución estática del sistema.
Dinámicas representadas:
Modelo resto UCTE (Francia detallada + equivalentes resto).
Generadores «ordinarios»: y Máquina eléctrica. y Reguladores de velocidad.
SS.AA. grupos nucleares
y Reguladores de tensión.
Generadores eólicos: modelo de parque equivalente en baja.
y Estabilizadores. y Protecciones específicas.
Carga: Potencia, corriente,..
Sistemas Especiales de Protección: y DRS50 interconexiones Francia.
Modelos ad-hoc para representar determinados elementos
Generadores «régimen especial»: y Generador. y Acoplamiento turbina-generador. y Protecciones específicas
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
¿En qué consiste un estudio de estabilidad? Punto de funcionamiento (flujo de cargas) Modelo del sistema S/ PS
Modelos y datos dinámicas involucradas (datos dinámicos)
E
-1771,1
Fin
Estabilidad del sistema y energía eólica
Sí
¿Satisface los criterios?
No
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
¿Por qué se estudia la estabilidad de un sistema eléctrico?
Objetivo: asegurar el funcionamiento estable del sistema frente a perturbaciones:
Ex_ante: y incidentes hipotéticos de la red actual. y de propuestas de desarrollo.
Ex_post: y incidentes ocurridos en la red.
¿Qué obtenemos?
Tiempos críticos de despejes de falta: necesidades de equipamiento.
Interdependencia de los sistemas eléctricos: Desconexión intempestiva de 980 MW en España.
f [Hz]
Albertville (F)
49,970
Mettlen (CH)
Uchtelfangen (D) Heviz (H)
49,930
Polaniec (PL)
Cartelle (E) 49,890
T ≈ 4,1s f ≈ 0,24 Hz
Tajerouine (TN)
49,850
40 mHz 49,810 13:00:15
13:00:20
5s 13:00:25
Estabilidad del sistema y energía eólica
13:00:30
13:00:35
13:00:40
13:00:45
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
Particularidades de los SEIE: 50.30
50
100 mHz
45
50.20
40
Frecuencia (Hz)
30 50.00
25 20
49.90
Generación eólica (MW)
35
50.10
15 10
49.80
5 49.70 5:00
5:30
6:00
6:30 Hora
Estabilidad del sistema y energía eólica
7:00
7:30
0 8:00 8:00
Gran Canaria 9-1-2006 13
RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
Extensión del hueco de tensión
Necesaria adecuación de la eólica existente para soportar los huecos de tensión Estabilidad del sistema y energía eólica
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
Estudios de integración (máxima penetración):
Los análisis de comportamiento estático y dinámico permiten establecer posibilidades para la generación en distintos ámbitos geográficos. AMBITO TOPOLÓGICO
• Nudo de transporte (y distribución subyacente)
• Zonas Eléctricas
• Sistema
Estabilidad del sistema y energía eólica
CARÁCTER DE LIMITACIÓN ¾ Flujo de Cargas ¾ Potencia de Cortocircuito ¾ Estabilidad ¾ Flujo de Cargas ¾ Potencia de Cortocircuito ¾ Estabilidad ¾ Balance P+jQ ¾ Estabilidad
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RED ELÉCTRICA DE ESPAÑA
Estudios de máxima capacidad eólica: resultados Plan H2011 MINECO (Octubre 2002).