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Aspectos operativos asociados a la operación con recursos solares VI JORNADAS TÉCNICAS 2017- SUBCOMITÉ DE PLANTAS Lina Marcela Ramírez Arbeláez [email protected]

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Panorama mundial Energía solar 2016

Energía solar líder en crecimiento a nivel mundial 50 % más inversiones que en el 2015

Disminución del costo un 30% USD 0.41-W

8%

GW 350 300 250 200 150 100 50 0

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Italia cubrió el 7 % de su demanda con energía solar

20 GW

6%

75 GW instalados en el 2016 En promedio 31,000 paneles instalados por día.

45 GW

4% 2% 0%

Italia

Alemania

Situación actual del Sistema Colombiano

16.6 GW - Generación instalada 2017

Hidráulica 66 %

6 % < 20MW 1 planta eólica < 20 MW

Térmica 28 %

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0 MW solar conectada al SIN

Escenarios Generación Solar en Colombia 2023

148 MW 20 MW

479 MW 160 MW

Escenario 0 Concepto UPME 2017-2023

Escenario 1 Concepto UPME + aprobados por Operadores de red

Escenario 2 Concepto UPME + Proyección UPME

915 MW

1194 MW

10 MW 100 MW

319 MW

Escenario 1

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Escenario Generación solar - recurso distribuido 40 MW 408 MW 20 MW

10 356 MW de solicitudes ante los Operadores de red 8021 MW se conectan a niveles de tensión < 115 kV En estudio 2587 MW

20 MW

10 MW

Aprobado 1542 MW

98 MW

No aprovado 3931 MW

Generación solar y eólica aprobada por Todos los derechos reservados para XM S.A.E.S.P. Operadores de Red en nivel de tensión < 115 kV

Solar 596 MW

Térmica 362 MW

Biogas 2 MW Hidraúlica 469 MW

Eólica 112 MW

Comportamiento generación solar

GENERACIÓN ESPERADA [MW]

500

400 Min

300 Mediana

200 Max

100

0

P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P08 P09 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24

708 MW instalados Datos horarios 2014 y 2015 Todos los derechos reservados para XM S.A.E.S.P.

Comportamiento Generación solar

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La integración de energía solar al STN, STR y SDL conlleva a grandes retos operativos

CAMBIOS OPERATIVOS MERCADO

CAMBIOS

Para enfrentar los retos se requiere

REGULATORIOS

OPERACIÓN COORDINADA STN-STR-SDL

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PREDICCIÓN

Es necesario establecer reglamentación para fuentes asíncronos con el fin de evitar problemas operativos en los próximos 30 años. Japon: Sobretensiones y cortes. • Alemania: Problemas de estabilidad y reactivos.

• Requerimientos de información procedimientos • Requerimientos operativos

•

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• Requerimientos de conexión

Basado en estudios eléctricos y mejores prácticas internacionales

Propuesta regulatoria fuentes asíncronas Requerimientos información y procedimientos

Requerimientos de Conexión •

Respuesta en frecuencia

•

Variables requeridas históricas y en tiempo real

•

Rampas operativas

•

Procedimientos seguimiento a la calidad y

•

Permanencia ante huecos de tensión

•

Permanencia ante variaciones de frecuencia

•

Procedimientos entrada en operación

•

Respuesta de reactivos

•

Procedimientos pruebas

•

Supervisión y control

•

Requerimientos de calidad

•

Requerimientos de protecciones

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disponibilidad de la información

Requerimientos Operativos •

Predicción

•

Declaración disponibilidad

•

Posibilidad de redespacho

•

Desviaciones

•

Balance generación – carga en tiempo real

Requerimientos de conexión

Requerimientos de Conexión •

Respuesta en frecuencia

•

Rampas operativas

•

Permanencia ante huecos de tensión

•

Respuesta de reactivos

•

Permanencia ante variaciones de frecuencia

•

Supervisión y control

•

Requerimientos de calidad

•

Requerimientos de protecciones

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Todas las unidades del deben contar con un control de potencia activa que permita su participación en la regulación primaria de frecuencia del sistema, tanto para eventos de sobrefrecuencia como para eventos de subfrecuencia. Parámetro Valor Banda muerta ±30 mHz Estatismo 2-6% Reserva regulación primaria de Propuesta que sea calculada por el CND (Actualmente 3 % con base al frecuencia valor programado)

Requerimientos de conexión V (p.u) 1.3 1.2 1.1

Requerimientos de Conexión

1 0.9

•

Respuesta en frecuencia

•

Rampas operativas

•

Permanencia ante huecos de

0.8 0.7 0.6 0.5 0.4

tensión •

Respuesta de reactivos

•

Permanencia ante variaciones de frecuencia

•

Supervisión y control

•

Requerimientos de calidad

•

Requerimientos de protecciones

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0.3 0.2 0.1 0 -1

-0.5

0

0.5

1

1.5 LVRT

2

2.5

3

3.5

4

t (seg)

HVRT

Las fuentes asíncronas deben tener la capacidad de operar en el área definida por las curvas LVRT y HVRT

Tensión en la subestación San Juan 110 kV 1.60

1.20

0.80

0.40

0.00

-0.40 -0.1000

0.9200

1.9400

2.9600

3.9800

[s] San Juan 110 kV

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5.0000 Date: 8/2/2017 Annex: /4

Requerimientos de conexión P/Sn Requerimientos de Conexión

1 0.95

•

Respuesta en frecuencia

•

Rampas operativas

•

Permanencia ante huecos de tensión

•

Respuesta de reactivos

•

Permanencia ante variaciones de frecuencia

•

Supervisión y control

•

Requerimientos de protecciones

-0.33

-0.228

0.228 0.33

Q/Sn

Las fuentes asíncronas deben tener la capacidad de entregar y absorber reactivos de acuerdo a la cueva PQ mínima requerida Todos los derechos reservados para XM S.A.E.S.P.

Requerimientos de conexión n

Requerimientos de Conexión •

Respuesta en frecuencia

•

Rampas operativas

•

Permanencia ante huecos de

Banda muerta

K=(

n)/(

Un) Un

tensión •

Respuesta de reactivos

•

Permanencia ante variaciones de frecuencia

•

Supervisión y control

•

Requerimientos de calidad

•

Requerimiento de protecciones

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Ante desviaciones de tensión que excedan una banda muerta de +-10% de la tensión nominal, el parque priorizará la inyección de corriente reactiva, con una k que puede definirse de acuerdo a las condiciones del sistema entre 1 y 10.

Sensibilidad aporte rápido reactivo habilitado (curva verde) y deshabilitado (curva roja) 400.00

[MW]

300.00

200.00

100.00

0.00

-100.00 -0.1000

0.9185

1.9370

2.9555

3.9740

[s]

4.9925

EO200 201MW: Active Power EO200 201MW: Active Power Project(2)

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Date: 7/31/2017 Annex: /3

Requerimientos de conexión

Requerimientos de Conexión •

Respuesta en frecuencia

•

Rampas operativas

•

Permanencia ante huecos de

61.8 Hz

299 s

61 Hz

59 Hz

tensión •

Respuesta de reactivos

•

Permanencia ante variaciones de frecuencia

•

Supervisión y control

•

Requerimientos de calidad

•

Requerimiento de protecciones

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57 Hz

299 s

Las fuentes asíncronas deben tener la capacidad de operar en el área definida por la curva de FRT. Adicionalmente en la parte superior deben disminuir su potencia de acuerdo al valor de rampa establecido por el CND.

Requerimientos de conexión

Requerimientos de Conexión •

Respuesta en frecuencia

•

Rampas operativas

•

Permanencia ante huecos de

Todas las plantas de generación deberán contar con supervisión y control.

tensión •

Respuesta de reactivos

•

Permanencia ante variaciones de frecuencia

•

Supervisión y control

•

Requerimientos de calidad

•

Requerimiento de protecciones

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Los datos telemedidos eléctricos e hidrometeorológicos de tiempo real de todas las plantas síncronas y asíncronas, se debe de enviar al CND con una periodicidad menor o igual a 4 segundos y con la resolución y calidad requerida por el CND.

Requerimientos de conexión

Requerimientos de Conexión •

Respuesta en frecuencia

•

Rampas operativas

•

Permanencia ante huecos de

Armónicos

IEC 61000-3

tensión •

Respuesta de reactivos

•

Permanencia ante variaciones de frecuencia

•

Supervisión y control

•

Requerimientos de calidad

•

Requerimiento de protecciones

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Fluctuaciones rápidas de tensión

Tolerancia desbalances DC

IEC 555-3

No deberán inyectar al sistema una corriente DC mayor a 0.5% de su corriente total en el punto de conexión.

Requerimientos de conexión

Requerimientos de Conexión •

Respuesta en frecuencia

•

Rampas operativas

•

Permanencia ante huecos de

Para sistemas de generación conectados a tensiones inferiores a 220 kV, el tiempo de despeje de fallas por operación de protecciones principales no debe ser mayor a 150 ms.

Para la generación conectada directamente al STN se debe de cumplir con los tiempos de despeje de falla por operación de protecciones principales definidos en la regulación vigente.

Protección principal de baja y sobre frecuencia

tensión •

Respuesta de reactivos

•

Permanencia ante variaciones de frecuencia

•

Supervisión y control

•

Requerimientos de calidad

•

Requerimiento de protecciones

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Protección principal de baja y sobre tensión, con posibilidad de ajuste por curva y tiempo definido

Protección anti-isla ROCOF (0.1 -10 Hz)

Definir la reglamentación operativa de la fuentes asíncronas de acuerdo a las necesidad actuales y futuras del SIN, conlleva a beneficios operativos y económicos.

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