o avanço da energia eólica e os desafios dos centros de ... · do sin será reduzida de 67,8% em...
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Brazil Windpower 2018
O Avanço da Energia Eólica e os Desafios dos Centros de Operação do Sistema
Sinval GamaDiretor de Operação
Rio de Janeiro, 08 de agosto de 2018
2
O Operador Nacional do Sistema Elétrico - ONS
Garantir o Suprimento de energia elétrica no país, com qualidade e equilíbrio entre segurança e custo global da
operação.
3
O Sistema Interligado Nacional - SIN
83%
17%
• Sistema hidro-termo-eólico de grande porte
• Predominância de usinas hidrelétricas
• Múltiplos proprietários
• Constituído por quatro subsistemas: Sul,
Sudeste/Centro-Oeste, Nordeste e a maior parte
da região Norte
• A interconexão propicia:
transferência de energia entre subsistemas;
explora a diversidade entre os regimes
hidrológicos das bacias.
• Atendimento ao mercado com segurança
e economicidade
4
O Sistema Interligado Nacional - SIN
5
Tipo2017 2022 Crescimento 2017-2022
MW % MW % MW %
Hidráulica 105.406 67,8% 114.395 65,6% 8.989 8,5%Nuclear 1.990 1,3% 1.990 1,1% 0 0,0%
Gás / GNL 12.597 8,1% 15.641 9,0% 3.044 24,2%Carvão 3.138 2,0% 3.420 2,0% 282 9,0%
Óleo / Diesel 4.732 3,0% 5.018 2,9% 286 6,0%Biomassa 13.623 8,8% 13.829 7,9% 206 1,5%Outras (1) 779 0,5% 950 0,5% 171 22,0%
Eólica 12.309 7,9% 15.373 8,8% 3.064 24,9%Solar 952 0,6% 3.638 2,1% 2.686 282,1%Total 155.526 100,0% 174.254 100,0% 18.728 12,0%
(1) Usinas Biomassa com CVU
O Sistema Interligado Nacional - SIN
Matriz de Energia Elétrica de 2017 e 2022
BRASIL
6
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
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Balanço Energético do SIN 2009 – 2018 – Médias mensais
Hidráulica Solar Eólica Térmica Importação/Exportação Carga
7
0
10.000
20.000
30.000
40.000
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60.000
70.000
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01/01/2018 01/02/2018 01/03/2018 01/04/2018 01/05/2018 01/06/2018 01/07/2018
Balanço Energético do SIN 2018 - Médias diárias
Hidráulica Solar Eólica Térmica Importação/Exportação Carga
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O Sistema Interligado Nacional - SIN
Tipo2017 2022 Crescimento 2017-2022
MW % MW % MW %
Hidráulica 11.072 38,0% 11.092 30,9% 20 0,3%Nuclear 0 0,0% 0 0,0% 0 0,0%
Gás / GNL 2.121 7,3% 3.665 10,2% 1.544 22,9%Carvão 1.085 3,7% 1.085 3,0% 0 0,0%
Óleo / Diesel 2.577 8,9% 2.863 8,0% 286 4,2%Biomassa 1.470 5,0% 1.454 4,1% -16 -0,2%Outras (1) 29 0,1% 45 0,1% 16 0,2%
Eólica 10.046 34,5% 13.080 36,5% 3.034 45,1%Solar 714 2,5% 2.564 7,2% 1.850 27,5%Total 29.114 100,0% 35.848 100,0% 6.734 100,0%
Matriz de Energia Elétrica de 2017 e 2022
NORDESTE
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O Sistema Interligado Nacional - SIN
Balanço Energético do Nordeste 2009 - 2018
10
O Sistema Interligado Nacional - SIN
Recordes
Hidro -> 19% -> 1816 MW médios
Carga NE -> 9792 MW médios
Eólica -> 72% -> 7062 MW médios
Termo -> 25% -> 2446 MW médios
Solar -> 2% -> 219 MW médios
Exportação NE -> -18% -> 1751 MW médios
11
Atendimento à demanda do NE
O Sistema Interligado Nacional - SIN
Minimização da
Defluência no Rio São
Francisco
(defluência de 550 m³/s)
GT adicional dimensionado em
função do comportamento da carga
e da geração eólica
(Deliberação 169ª Reunião CMSE)
Hidráulica
Eólica
TérmicaOrdem de Mérito
RNE__ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
__ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Demanda
12
O Sistema Interligado Nacional - SIN
O parque gerador brasileiro está passando por um processo de
transformação e transição:
A hidroeletricidade continuará como a principal fonte de geração
de energia, embora sua participação no total da potência instalada
do SIN será reduzida de 67,8% em 2017 para 65,6% em 2022.
As novas hidrelétricas serão majoritariamente do tipo a fio d’água
e, consequentemente, a capacidade de regularização do SIN
diminuirá gradativamente, tornando o sistema cada vez mais
dependente de geração complementar à hídrica, sobretudo durante
a estação seca.
Operar o sistema disponível, com suas particularidades e com o
melhor resultado
Características da Geração Eólica
14
Características da Geração Eólica
Fonte de Energia(MW médio)
Previsível (Anual / mensal)
Sazonal (1º e 2º semestre)
Difícil previsibilidade
Variabilidade(mínimo x máximo)
Dependência das
Condições climáticas
Permite um adequado
planejamento de médio e longo
prazos
Fonte de Potência(MW instantâneo)
Desafio à operação
em Tempo
Real
15
Características da Geração Eólica
Tomada de decisões de despachos de geração em outras fontes de energia:
Despachar ou não uma usina térmica, analisando o tempo de partida da mesma,
as restrições de tempo mínimo que devem permanecer sincronizadas ao
sistema;
Despachar geração hidráulica em bacias com nível de armazenamento crítico;
Explorar o intercâmbio de energia entre subsistemas;
Reduzir ou bloquear o intercâmbio internacional.
Desafio à operação em Tempo Real
Operação Econômica
e Segura
16
Características da Geração Eólica
Elevada Variabilidade
Variação equivalente 43% da cargamáxima do NE neste dia
Variação equivalente a 35% da cargamáxima do NE neste dia
UHE Xingó (Maior Usina do NE) = 3162 MW
3600 MW(em 8 horas)
Ocorrida
Prevista
Geração Eólica Total no Nordeste – 30/05/18
Ocorrida
Prevista
Geração Eólica Total no Nordeste – 05/06/18
4800 MW(em 15 horas)
17
Características da Geração Eólica
Elevada Variabilidade
400 MW / 40 min
500 MW / 45 min
1h25min
Geração Eólica João Câmara – RN (MW) - Dia 07/06/2018
18
Características da Geração Eólica
Elevada Variabilidade
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
Geração Eólica total no NE - Dia 22/10/2017
1267 MW/hora(12% da carga máxima
do NE)
19
Características da Geração Eólica
Difícil Previsibilidade
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
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17
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21
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22
:00
22
:30
23
:00
23
:30
00
:00
Geração Eólica Total no Nordeste Dias 14 e 15/05/17
14/05/2017 15/05/2017
2900 MW
20
0
200
400
600
800
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1400
1600
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00
0:0
0
07/07/2018 08/07/2018
Geração Eólica Total na Região Sul - Dias 07 e 08/07/18
Características da Geração Eólica
Difícil Previsibilidade
1185 MW
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Características da Geração Eólica
Difícil Previsibilidade
0
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14
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:00
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:00
Geração Eólica no estado do RN
09/05/2018 10/05/2018
1500 MW
Pot. instalada 3555 MWVariação de 43%
22
Características da Geração Eólica
Sazonalidade
Fator de Capacidade Médio (%) - Brasil
23
Importação/Exportação pela Região NE
Características da Geração Eólica
Sazonalidade
• Período de Agosto a Novembro – Alta incidência de Queimadas nas Interligações• Alto Fator de Capacidade para as Usinas Eólicas• Valores reduzidos de Recebimento de Energia pela Região NE
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Características da Geração Eólica
Sazonalidade
• Período de Agosto a Novembro – Alta incidência de Queimadas nas Interligações• Alto Fator de Capacidade para as Usinas Eólicas• Valores reduzidos de Recebimento de Energia pela Região NE
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-2000
-1000
0
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21
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23
:00
23
:30
00
:00
Geração Eólica do NE x Recebimento pelo NEDia 05/11/16
Total eólica NE Recebimento pelo NE
Das 11h25 às 17h12 houve 16
desligamentos, motivados por queimada, nas
interligações 500 kV Norte/Nordeste e
Norte/Sul, sem consequências para
o SIN.
Características da Geração Eólica
Sazonalidade
Reserva de Potência Operativa
27
Alocação de reserva no Subsistema NE (Hoje)
FC = 8%FC = 71%Dia 23/07/2018 Dia 23/02/2018
Alocação de folga e
reserva de geração
para suprir a alta
variabilidade das
eólicas
Reserva de Potência Operativa
28
Reserva de Potência Operativa
Decorrente da forte inserção da geração eólica no SIN o ONS revisitou o Submódulo
10.6 Controle de Geração dos Procedimentos de Rede, com o objetivo de reavaliar a
metodologia e critérios para a definição da Reserva de Potência Operativa (RPO). Este
documento tem por objetivo “estabelecer premissas, diretrizes, critérios e
responsabilidades para o controle da geração, o controle da reserva operativa e para o
Controle Automático de Geração – CAG na Rede de Operação.
Com base na proposta do ONS, a ANEEL abriu a Audiência Pública nº 015/2018 -
Nova metodologia para dimensionamento da Reserva de Potência Operativa, face
ao crescimento de geração eólica, para receber contribuições de todos os
interessados no assunto.
29
Reserva de Potência Operativa
Curvas de permanência das variações da geração eólica instantânea em relação à média dos
valores extremos dos intervalos de programação nos subsistemas Nordeste e Sul no ano de
2015.
Variabilidade - quantificação da máxima variação da geração eólica no intervalo
de programação
5,3% 6,7%
14,9%15,6%
30
Reserva de Potência Operativa
Conclusão:
Para a cobertura das variações positivas e negativas da geração eólica, serão
adotados para a nova parcela Reol de RPO os valores de 6% para o subsistema
Nordeste e 15% para o subsistema Sul (tanto para a elevação, quanto para a redução
de geração), calculados em relação à geração eólica prevista para cada intervalo de
programação. Estes percentuais serão alocados na Reserva Secundária (Unidades
Geradoras sob o CAG).
𝑅2𝑒𝑖 = 4%𝐶𝑖
𝑅2𝑟𝑖 = 2,5%𝐶𝑖
+𝑅𝑒𝑜𝑙𝑖
+𝑅𝑒𝑜𝑙𝑖
(reserva para elevação de geração)
(reserva para redução de geração)
R2 (regulação secundária): 4% da carga da área para elevação de geração; 2,5% da carga para redução de geração (distribuída entre as usinas que participam do CAG).
Reserva Girante do NE
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Reserva Girante do Nordeste
Condições atuais de operação do Subsistema Nordeste1. Redução da participação da geração hidráulica devido às condições hidrológicas
desfavoráveis2. Elevação da participação da Geração Eólica3. Utilização de Geração Térmica de pequeno porte4. Níveis de recebimento de potência elevados em determinadas condições
Com a redução da inércia do sistema (Itens 1,2 e 3) Foi necessária a elevação do cortede carga por subfrequência (ERAC) para garantir a segurança em caso de perda dasinterligações com níveis elevados de intercâmbio (item 4)
Planejar o sistema futuro penando em elevar a inércia do sistema:1. Reforçar as interligações reduzindo o risco de ilhamento do Nordeste2. Panejar usinas térmicas de grande porte para utilização na base3. Utilizar compensadores síncronos (possuem inércia) para o controle de tensão em
substituição aos compensadores estáticos (sem inércia)
Previsão de Geração Eólica
34
Previsão de geração eólica – processoProgramação
Previsão de Geração Eólica
Recebimento das previsões de vento
CPTEC, ECMWF e GFS
Execução do modelo de previsão de
geração eólica do ONS
Previsão com vento CPTEC
Previsão com vento GFS
Previsão com vento ECMWF
Previsão combinada
Combinação das previsões
Programa Diário de Produção
CPTEC – Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (Brasil)ECMWF – European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (Espanha)GFS – Global Forecast System (Estados Unidos)
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Previsão em Tempo Real
Algoritmo de Combinação
Potência (MW)
Tempo (h)
Potência (MW)
Tempo (h)
Prev. GFS
Prev. CPTEC
Prev.. ECMWF
Prev. Comb.
Ocorrida
Previsão de Geração Eólica
Sistema de Gestão das Previsões Eólicas - SGPE
Tempo Real
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Previsão de Geração Eólica
Sistema de Gestão das Previsões Eólicas - SGPE
Tempo Real
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Previsão de Geração Eólica
Sistema de Gestão das Previsões Eólicas - SGPE
Tempo Real
Acompanhamento da Geração Eólica
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Acompanhamento da Geração Eólica
Mensalmente o ONS emite boletim com informações consolidadas da geração eólicaem todo o Brasil. Este boletim é disponibilizado no endereço:
http://www.ons.org.br/RESULTADOS DA OPERAÇÃO/BOLETINS DA OPERAÇÃO/BOLETIMMENSAL DE GERAÇÃO EÓLICA
Relatórios de gestão e divulgação externa
Diariamente o ONS emite o IPDO – Informativo Preliminar Diário da Operação, comdiversas informações sobre a operação realizada no SIN, inclusive informações dageração eólica no Brasil. Este boletim é disponibilizado no endereço:
http://www.ons.org.br/RESULTADOS DA OPERAÇÃO/BOLETINS DA OPERAÇÃO/IPDO
40
Relatório de Acompanhamento da Operação do SIN
Cenário Nacional
41
Relatório de Acompanhamento da Geração Eólica
Cenário Nacional
Visão de Futuro