a inserção de fontes eólicas de geração distribuída e os ... · distribuída e os desafios...

IV SBSE – Mesa Redonda 2

A Inserção de Fontes Eólicas de Geração

Distribuída e os Desafios Impostos á

Engenharia quanto à operação e 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

Mundo e no Brasil

PERSPECTIVA DE GERAÇÃO EÓLICA NO MUNDO

30000

40000

50000

60000

MW

Capacidade Instalada MW (Junho 2011) – Top Ten

4

Final 2011: Total 240 GW aproximadamente 3% da demanda mundial de eletricidadeFonte: WWEA (World Wind Energy Association)

0

10000

20000

30000

China USA Germany Spain India Italy France UK Canada Portugal Rest of World

MW


21

18

16

1415

20

25

%Grau de Penetração (%) (Junho 2011)

5

Investigações mostram que para até 20% uniformemente distribuído não devehaver dificuldade na integração e operaçãoFonte: WWEA (World Wind Energy Association)

9

2 1,2

0

5

10

Dinamarca Portugal Espanha Irlanda Alemanha EUA China


150000

200000

250000

MW

Potência Instalada Geração Eólica Comunidade Européia

6

Fonte: EWEA (European Wind Energy Association)

0

50000

100000

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

MW

On Shore - 7%/ano Off Shore - 30%/ano

PERSPECTIVA DE GERAÇÃO EÓLICA NO BRASIL

– Mapa Brasileiro Disponível:

143,5 GW

– Nova Avaliação (EPE – O Globo24.07.11):

300 GW

Considerando as novas tecnologiasdas plantas eólicas e as últimasmedidas no Brasil (e.g. Atlas Eólico

7

medidas no Brasil (e.g. Atlas Eólicodo Espírito Santo, 06.06.2009) acapacidade instalada total pode sersuperior a 300 GW.

PERSPECTIVA DE GERAÇÃO EÓLICA NO BRASIL

LeilãoConcorrentes Vencedores Preço Médio

US$/MWh(1US$ = 1,6 R$)Unidades MW

InstaladoUnidades MW

Instalado

Proinfa/2002 54 1423 176

LER-2009 441 13341 71 1806 82

8

LER-2010

425 11213 61

377 77

LFA-2010 1463 84

LER-2011

429 10935

44 1068 63

A-3/2011 34 861 63

Total 6998

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

9

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

DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DOS PARQUES EÓLICOS NO BRASIL

Região EOL em Operação EOL em Construção

EOL Outorgadas1998-2012 (*)

Total

No. PI

(MW)

No. PI

(MW)

No. PI

(MW)

Pinstalada

(MW)

N/CO 0 0 0 0 0 0 0

NE 47 865 44 1248 116 3467 5580

10

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%)

Requisitos Técnicos dos

Procedimentos de Rede

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Modulo 3: Adição dos requisitos técnicos para conexão decentrais eólicas na revisão 3, aprovada pela ANEEL em11.11.2005.

Trabalho desenvolvido por ocasião do programa PROINFA –2005.

Necessidade de aperfeiçoamentos!

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

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.

12

(d) Operação acima de 61,5 Hz por até 10 segundos.

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.



Operação em regime de

tensão não nominal

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 sobretensãotemporizados.

(b) Operação entre 0,85 e 0,90 p.u. da tensão nominal por até 5 segundos.

Evitar o desligamento da usina quando há variações de tensão no sistema.

Participação em SEP

Possibilidade de desconexão automática ou de redução de geração mediante

Minimizar conseqüências de perturbações no sistema,

13

Participação em SEPou de redução de geração mediante controle de passo e/ou de stall das pás.

perturbações no sistema, incluindo sobrefrequência no caso de ilhamento.

Potência ativa de saída

Para tensões no ponto de conexão entre0,90 e 1,10 pu, para a central geradoraeólica não será admitida redução na suapotência de saída, na faixa de frequênciasentre 58,5 e 60,0 Hz. Para frequências nafaixa entre 57 e 58,5 Hz é admitidaredução na potência de saída de até 10%.Esses requisitos aplicam-se emcondições de operação de regimepermanente, quase-estáticas.

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.



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)

14

0 0,5 1 5

1

0,

90,8

5

0,

2

Tempo

(s)

Tensão(pu)

Duração da falta


15

Impacto da Geração Eólica na QEE do SIN

16

PRINCIPAIS IMPACTOS NA QEE GRAÇÃO EÓLICA

Tipo de Gerador Desequilíbrio FlutuaçãoDistorção

Harmônica

Gerador de Indução

Indiferente Indiferente Menor

Gerador Assíncrono

Duplamente Alimentado Indiferente Indiferente Maior

17

Indiferente Indiferente Maior

Gerador Síncrono com

Conversão Completa Indiferente Indiferente Maior

USINAS EÓLICAS NO SISTEMA DE TRANSMISSÃO

Eólica Nº Unidades Potência Instalada (MW)

Tipo Gerador Necessidade Filtros

1 67 139 Indução Não




18


6 75 150 Síncrono Em Pendência

7 31 70 Síncrono Sim

8 45 90 Síncrono Sim

9 57 95 Assíncrono

Dupla/ Alimentado Sim

Oportunidades de Melhorias – Desafios

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OPORTUNIDADES DE MELHORIAS - DESAFIOS

� Integração no Sistema

� Requisitos de Conexão – Procedimentos de Rede

� Modelagem dos Aerogeradores

� Reserva Operacional

� Previsão de Geração

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� Operação

� 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

– Todos parques com potência efetiva – critério (n-1)

– Permitir corte de geração na ocorrência de contingência e todos

os parques no máximo.


21

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.

� 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.


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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?

�Aprimorar os requisitos de conexão para centrais eólicas

conectadas através de rede compartilhada (ICGs).


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� What makes a Wind Plant “Grid Friendly”?

− Not trip during Faults and other SystemDisturbances ….. ride through capability;

− Regulate Plant Voltage and Power;

− Limits the Rate of Change of Power fromVariations in Wind Speed … Ramp Rate Control;

CONCLUSÕES

Variations in Wind Speed … Ramp Rate Control;

− React to Changes in Grid Frequency …Frequency Droop;

− Provide reactive power all the time …

Fonte: GE

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OBRIGADO PELA ATENÇÃO

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