IV SBSE Mesa Redonda 2 A Inserção de Fontes Eólicas de Geração Distribuída e os Desafios Impostos á Engenharia quanto à operação e Qualidade da Energia Elétrica Dalton O. C. Brasil ONS Goiânia, 17.05.2012
Conteúdo Introdução Perspectiva de Geração Eólica no Mundo e no Brasil Requisitos Técnicos dos Procedimentos de Rede Impacto da Geração Eólica na QEE do SIN Oportunidades de Melhorias Desafios Conclusões 2
Introdução Perspectiva de Geração Eólica no Mundo e no Brasil 3
PERSPECTIVA DE GERAÇÃO EÓLICA NO MUNDO 60000 Capacidade Instalada MW (Junho 2011) Top Ten 50000 40000 MW 30000 20000 10000 0 China USA Germany Spain India Italy France UK Canada Portugal Rest of World Final 2011: Total 240 GW aproximadamente 3% da demanda mundial de eletricidade Fonte: WWEA (World Wind Energy Association) 4
PERSPECTIVA DE GERAÇÃO EÓLICA NO MUNDO Grau de Penetração (%) (Junho 2011) 25 21 20 18 15 16 14 % 10 9 5 2 1,2 0 Dinamarca Portugal Espanha Irlanda Alemanha EUA China Investigações mostram que para até 20% uniformemente distribuído não deve haver dificuldade na integração e operação Fonte: WWEA (World Wind Energy Association) 5
PERSPECTIVA DE GERAÇÃO EÓLICA NO MUNDO 250000 Potência Instalada Geração Eólica Comunidade Européia 200000 150000 MW 100000 50000 0 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 On Shore - 7%/ano Off Shore - 30%/ano Fonte: EWEA (European Wind Energy Association) 6
PERSPECTIVA DE GERAÇÃO EÓLICA NO BRASIL Mapa Brasileiro Disponível: 143,5 GW Nova Avaliação (EPE O Globo 24.07.11): 300 GW Considerando as novas tecnologias das plantas eólicas e as últimas medidas no Brasil (e.g. Atlas Eólico do Espírito Santo, 06.06.2009) a capacidade instalada total pode ser superior a 300 GW. 7
PERSPECTIVA DE GERAÇÃO EÓLICA NO BRASIL Leilão Concorrentes Vencedores Preço Médio US$/MWh Unidades (1US$ = 1,6 R$) Unidades MW Instalado MW Instalado Proinfa/2002 54 1423 176 LER-2009 441 13341 71 1806 82 LER-2010 377 77 425 11213 61 LFA-2010 1463 84 LER-2011 44 1068 63 429 10935 A-3/2011 34 861 63 Total 6998 8
PREÇOS RESULTANTES DOS LEILÕES ACR Leilão MW US$/MWh (1US$=1,6 R$) LER 2010 (Eólicas) 377 77 LFA 2010 (Eólicas) 1463 84 A-5 2010 (UHE Teles Pires) 2120 42 A-5 2010 (UHE Belo Monte) 11000 49 LER 2009 (Eólicas) 1806 82 A- 3 2009 11 80 A- 5 2008 3125 79 A- 3 2008 1078 80 A-5 2007 (UHE St Antonio) 3150 44 A-5 2008 (UHE Jirau) 3150 40 LER 2008 (Biomassa) 2379 33 A- 5 2007 2312 72 A- 3 2007 1304 75 LFA 2007 (Biomassa) 542 77 A- 5 2006 1104 72 A- 3 2006 1682 72 Total / Média 36603 66 9
DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DOS PARQUES EÓLICOS NO BRASIL Região EOL em Operação EOL em Construção No. PI (MW) No. PI (MW) EOL Outorgadas 1998-2012 (*) No. PI (MW) Total Pinstalada (MW) N/CO 0 0 0 0 0 0 0 NE 47 865 44 1248 116 3467 5580 SE 1 28 0 0 1 135 163 S 25 579 3 70 33 851 1500 Total 73 1472 47 1318 150 4453 7243 (*) Construção ainda não iniciada Fonte: ANEEL Maiores participações: RN (33%), CE (25%), RS (16%) 10
Requisitos Técnicos dos Procedimentos de Rede Modulo 3: Adição dos requisitos técnicos para conexão de centrais eólicas na revisão 3, aprovada pela ANEEL em 11.11.2005. Trabalho desenvolvido por ocasião do programa PROINFA 2005. Necessidade de aperfeiçoamentos! 11
PRINCIPAIS REQUISITOS PARA ACESSO A REDE BÁSICA E DIT Descrição Requisito técnico mínimo Benefício Operação em regime de frequência não nominal (a) Operação entre 56,5 e 63 Hz sem atuação dos relés de subfrequência e sobrefrequência instantâneos. (b) Operação abaixo de 58,5 Hz por até 10 segundos. (c) Operação entre 58,5 e 61,5 Hz sem atuação dos relés de subfrequência e sobrefrequência temporizados. (d) Operação acima de 61,5 Hz por até 10 segundos. Evitar o desligamento dos geradores quando de déficit de geração, antes que o esquema de alívio de carga atue completamente ou em condições de sobrefrequência controláveis. Geração/absorção de reativos No ponto de conexão, a central geradora eólica deve propiciar os recursos necessários para, em potência ativa nominal e quando solicitado pelo ONS, operar com fator de potência indutivo ou capacitivo dentro da faixa especificada abaixo: (a) mínimo de 0,95 capacitivo; (b) mínimo de 0,95 indutivo. Participação efetiva no controle da tensão, aumentando as margens de estabilidade de tensão. 12
PRINCIPAIS REQUISITOS PARA ACESSO A REDE BÁSICA E DIT Descrição Requisito técnico mínimo Benefício Operação em regime de tensão não nominal Participação em SEP Potência ativa de saída No ponto de conexão da central geradora: (a) Operação entre 0,90 e 1,10 p.u. da tensão nominal sem atuação dos relés de subtensão e sobretensão temporizados. (b) Operação entre 0,85 e 0,90 p.u. da tensão nominal por até 5 segundos. Possibilidade de desconexão automática ou de redução de geração mediante controle de passo e/ou de stall das pás. Para tensões no ponto de conexão entre 0,90 e 1,10 pu, para a central geradora eólica não será admitida redução na sua potência de saída, na faixa de frequências entre 58,5 e 60,0 Hz. Para frequências na faixa entre 57 e 58,5 Hz é admitida redução na potência de saída de até 10%. Esses requisitos aplicam-se em condições de operação de regime permanente, quase-estáticas. Evitar o desligamento da usina quando há variações de tensão no sistema. Minimizar conseqüências de perturbações no sistema, incluindo sobrefrequência no caso de ilhamento. Garantir a disponibilidade de potência das centrais de geração eólica em situações de subfrequência de modo a evitar/minimizar os cortes de carga por atuação do ERAC. 13
PRINCIPAIS REQUISITOS PARA ACESSO A REDE BÁSICA E DIT Descrição Requisito técnico mínimo Benefício Requisitos de Qualidade de Energia No ponto de conexão da central geradora: (a) Desequilíbrio de Tensão (b) Flutuação de Tensão (c) Distorção Harmônica de tensão (d) Afundamento de Tensão: Ride through fault capability Garantir o atendimento dos níveis globais de QEE no SIN Assegurar não desconexão das eólicas durante faltas Tensão(pu) 1 0, 0,89 5 0, 2 Duração da falta 0 0,5 1 5 Tempo (s) 14
PRINCIPAIS REQUISITOS PARA ACESSO A REDE BÁSICA E DIT 15
Impacto da Geração Eólica na QEE do SIN 16
PRINCIPAIS IMPACTOS NA QEE GRAÇÃO EÓLICA Tipo de Gerador Desequilíbrio Flutuação Distorção Harmônica Gerador de Indução Indiferente Indiferente Menor Gerador Assíncrono Duplamente Alimentado Indiferente Indiferente Maior Gerador Síncrono com Conversão Completa Indiferente Indiferente Maior 17
USINAS EÓLICAS NO SISTEMA DE TRANSMISSÃO Eólica Nº Unidades Potência Instalada (MW) Tipo Gerador Necessidade Filtros 1 67 139 Indução Não 2 19 29 Indução Não 3 28 42 Indução Não 4 76 158 Indução Não 5 92 152 Indução Não 6 75 150 Síncrono Em Pendência 7 31 70 Síncrono Sim 8 45 90 Síncrono Sim 9 57 95 Assíncrono Dupla/ Alimentado Sim 18
Oportunidades de Melhorias Desafios 19
OPORTUNIDADES DE MELHORIAS - DESAFIOS Integração no Sistema Requisitos de Conexão Procedimentos de Rede Modelagem dos Aerogeradores Reserva Operacional Previsão de Geração Operação 20
Discussão sobre critério de dimensionamento da rede em casos de parques eólicos próximos ou compartilhando instalações de conexão: (n-1) considerando todos os parques no máximo? Outras possibilidades: Todos os parques no máximo critério n OPORTUNIDADES DE MELHORIAS - DESAFIOS Todos parques com potência efetiva critério (n-1) Permitir corte de geração na ocorrência de contingência e todos os parques no máximo. Harmonizar o processo de leilão da geração com o de transmissão de forma a garantir a entrada em operação das eólicas nos prazos contratuais. Fator de potência: Estabelecer no ponto de conexão e para toda faixa de potência ativa do parque Facilitar o controle de tensão particularmente em condições de baixa geração. 21
OPORTUNIDADES DE MELHORIAS - DESAFIOS Participação das fontes eólicas no controle de tensão do SIN. Exigir dos novos parques controle de tensão no PCC? Seria um controle mais lento (regime permanente) ou rápido (reposta dinâmica)? Nível mínimo de potência de curto-circuito. Interações com centrais eólicas próximas (multi-infeed) Informar Pcc no ponto de conexão. Desenvolver/Aprimorar previsão de geração eólica. Estabelecer níveis de reserva de potência compatíveis com o nível de inserção regional de geração eólica. Necessidade de fornecimento de modelos para estudos dinâmicos e de transitórios. Necessidade de estabelecer centros de despacho regionais para concentrar a operação e relacionamento de um conjunto destas fontes com o operador do sistema? 22
OPORTUNIDADES DE MELHORIAS - DESAFIOS Aprimorar os requisitos de conexão para centrais eólicas conectadas através de rede compartilhada (ICGs). 23
What makes a Wind Plant Grid Friendly? Not trip during Faults and other System Disturbances.. ride through capability; Regulate Plant Voltage and Power; CONCLUSÕES Limits the Rate of Change of Power from Variations in Wind Speed Ramp Rate Control; React to Changes in Grid Frequency Frequency Droop; Provide reactive power all the time Fonte: GE 24
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OBRIGADO PELA ATENÇÃO docb@ons.org.br 26