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

PERSPECTIVA DE GERAÇÃO EÓLICA NO MUNDO

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

PERSPECTIVA DE GERAÇÃO EÓLICA NO MUNDO

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.

PRINCIPAIS REQUISITOS PARA ACESSO A REDE BÁSICA E DIT

Descrição Requisito técnico mínimo Benefício

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,

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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.

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)

14

0 0,5 1 5

1

0,

90,8

5

0,

2

Tempo

(s)

Tensão(pu)

Duração da falta

PRINCIPAIS REQUISITOS PARA ACESSO A REDE BÁSICA E DIT

15

Impacto da Geração Eólica na QEE do SIN

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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

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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

2 19 29 Indução Não

3 28 42 Indução Não

4 76 158 Indução Não

18

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

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

20

� 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.

OPORTUNIDADES DE MELHORIAS - DESAFIOS

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.

OPORTUNIDADES DE MELHORIAS - DESAFIOS

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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).

OPORTUNIDADES DE MELHORIAS - DESAFIOS

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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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docb@ons.org.br