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1ra. Jornada técnica de

GENERACIÓN SOLAR TERMOELÉCTRICA

GESTE 2010

Estado actual y perspectivas de futuro

Leganés, 4 de noviembre de 2010.

Organización: Edgardo D. Castronuovo, Julio Usaola García e Ismael Sánchez Rodríguez-Morcillo. Universidad Carlos III de Madrid.

Mayores informaciones: Edgardo D. Castronuovo, [email protected]

Integración de plantas termosolares en la red eléctrica.

4 de noviembre del 2010

Sergio Pasero Ruiz

2

FREE-

FLOAT

80%

! Opera el sistema para asegurar el suministro eléctrico.

" Desde 1997 (L54/97): Operación del Sistema en SEPE

" Desde 2006: Operación del Sistema en los SEIEs

! Diseña, construye y mantiene la red de transporte.

" Desde 2007 (L17/2007): Transportista único

SEPI: Sociedad Estatal de Participaciones Industriales

SEPI

20 %

CAPITAL (Cierre 2009):

# REE es pionera mundial desde 1985, como empresa independiente y especializada en

la operación y el transporte del sistema, precursor del modelo TSO

Red Eléctrica de España (REE)

3

Índice

Tecnologías de generación eléctrica

Influencia del RE en la Operación del Sistema

Cobertura de la demanda

Supervisión y gestión de la generación

Predictibilidad y variabilidad de la producción

Comportamiento durante perturbaciones

Gestionabilidad de la generación

Prestación de servicios al sistema

Comportamiento de la generación solar termoeléctrica

Centro de Control de Régimen Especial (CECRE)

Conclusiones

4

Índice











Conclusiones

5

Renovables:• Mini-hidráulica• Biomasa• Eólica• R.S.Industriales• R.S.Urbanos• Fotovoltaica

No Renovables:• Calor residual• Carbón• Fuel - Gas oil• Gas de refinería• Gas natural

Régimen Especial

Cobertura de la demanda de 2009 SEPE

251.509 GWh = 181.614 Régimen Ordinario neto+ 81.785 Régimen Especial neto

-3.770 Consumo bombeo-8.120 Intercambios internacionales

Hidráulica

8,9%

Nuclear

19,1%

Carbón

12,1%

Fuel-Gas

0,7%

Ciclo

combinado

29,0%

Eólica

13,7%

Resto RE

12,3%

Fotovoltaica

2,0%

Solar Térmica

0,05%

Minihidráulica

2,0%

Tecnologías de generación eléctrica (i)

6

Potencia neta instalada octubre 2010

Hidráulica

17,6% Nuclear

7,9%

Carbón

11,4%

Fuel-Gas

2,0%

Ciclo combinado

26,1%

Eólica

20,6%

Solar PV

3,6%

Solar Térmica

0,5%

Hidráulica RE

2,1%

Biomasa

0,7%

Cogeneración

6,3%RSI y RSU

1,3%

Tecnología MW %

Hidráulica 16.657 17,6

Nuclear 7.455 7,9

Carbón 10.789 11,4

Fuel-Gas 1.849 1,95

Ciclo combinado 24.633 26,1

Total régimen ordinario 61.383 64,96

Eólica 19.442 20,5

Solar 3.872 4,1

Biomasa 684 0,7

Hidráulica RE 1.965 2,1

Cogeneración 5.946 6,3

RSI y RSU 1.204 1,2

Total régimen especial 33.114 35,04

Total 94.497Operación del Sistema Eléctrico Español

Tecnologías de generación eléctrica (ii)

7

Potencia instalada Régimen Especial Octubre 2010

Energía generada por el Régimen Especial en 2009

Tecnología MW %

Eólica 19.442 58,7

Solar FV 3.392 10,2

Solar Térmica 481 1,4

Biomasa 684 2,1

Hidráulica RE 1.965 5,9

Cogeneración 5.946 18,0

RSI y RSU 1.204 3,6

Total régimen especial 33.114

Tecnología GWh %

Eólica 37.213 45.5

Solar 5.480 6.7

Hidráulica RE 5.478 6.7

Otros RE 33.614 41.1

Total Régimen Especial 81.785

Eólica

45.5%

Solar

6.7%

Hidráulica RE

6.7%

Resto RE

41.1%

Eólica

58,7%Solar FV

10,2%

Solar Térmica

1,5%

Biomasa

2,1%

Hidráulica

RE

5,9%

Cogeneración

18,0%

RSI y RSU

3,6%

Operación del Sistema Eléctrico Español

Tecnologías de generación eléctrica (iii)

8

Índice











Conclusiones

9



Predictibilidad y variabilidad de la

producción

Comportamiento durante

perturbaciones


Posibilidad de prestación de

servicios al sistema

! Seguimiento continuo de la generación a las variaciones de carga.

! Adecuación de los perfiles de generación a los perfiles de demanda.

Influencia del régimen especial en la operación del sistema(i)

10




producción


perturbaciones




! Observabilidad y controlabilidad de la generación por parte del OS:

$ Recepción de telemedidas en tiempo real

! Generación renovable: atomizada y distribuida.

! Normativa actual:

$ RD 661/2007: obligatoriedad para las instalaciones de más de 10 MW de estar adscritas a un centro de control.

$ P.O. 9 (apartado 7.1): obligatoriedad de envío de telemedidas en tiempo real (más de 1 MW).

CCRE: Centros de Control de Régimen

Especial habilitados por el CECRE

Influencia del régimen especial en la operación del sistema(ii)

11




producción


perturbaciones




! Importancia de las herramientas de predicción.

! Influencia de la variabilidad de la generación renovable en la programación de la generación convencional.

$ Requerimiento para la generación convencional

Influencia del régimen especial en la operación del sistema(iii)

12




producción


perturbaciones




! Estabilidad ante perturbaciones.

! Contribución a la recuperación del régimen permanente.

! Normativa actual:

$ P.O. 12.3: “Requisitos de respuesta frente a huecos de tensión de las instalaciones eólicas”

$ Borrador nuevo P.O. 12.2: “Instalaciones conectadas a la red de transporte y equipo generador: requisitos mínimos de diseño, equipamiento, funcionamiento, puesta en servicio y seguridad”

Influencia del régimen especial en la operación del sistema(iv)

13




producción


perturbaciones




! Según RD 661/2007 se considera generación gestionable aquella que cumple simultáneamente:

$ La firmeza de su producción futura es suficiente para que pueda ser considerada como un programa efectivo de producción de energía

$ El seguimiento de las instrucciones del operador del sistema no da lugar a vertido alguno de energía primaria

! El OS puede realizar una valoración especifica a las instalaciones para considerarlas como gestionables.

Influencia del régimen especial en la operación del sistema(v)

14




producción


perturbaciones




! Desplazamiento de la generación convencional.

$ Disminución de los proveedores de servicio de ajuste del sistema (regulación primaria, secundaria,

terciaria, control de tensión y reposición del

servicio).

! RD 661/2007. Artículo 33:

$ Posibilidad de participar en los servicio de ajuste del sistema para las instalaciones de régimen especial GESTIONABLES (previa autorización de la

Dirección General de Política Energética y Minas y

habilitación del OS).

Influencia del régimen especial en la operación del sistema(iv)

15

Índice











Conclusiones

16

Cobertura de la demanda (i)! Escasa presencia en el mix actual de generación:

$ 531 MW en servicio.

$ Previsión corto plazo: 200 MW termosolares adicionales.

! Año 2007: instalación de la primera central solar termoeléctrica (PS-10)

! Plena observabilidad. (100% de las plantas en servicio superiores a 10 MW)

! Conexión a RdT/RdD: 57/43 %.

! Energía solar termoeléctrica generada (2009) : 125 GWh.

! Planificación 2016: 4.500 MW (fotovoltaica + termosolar)

! Adaptación a los requerimientos de demanda, especialmente en las puntas de demanda de verano.

$ La instalación de sistemas de almacenamiento permite suministrar energía en horas nocturnas.

Planta PS-10

17

Acceso a red de solar termoeléctrica“Solicitudes” (incl. presolicitudes) Oct 2010

4.020 MW

4.468 MW 2.183 MW

350 MW

“Solicitudes” en REE: 15.239 MW (12.418 MW IC)

Total recibidas a RdT: 11.329 MW (9.444 MW IC)

Total recibidas de GRdD: 3.910 MW (2.974 MW IC)

150 MW 300 MW

203 MW

735 MW

79 MW

22 MW

550 MW

100 MW

1.872 MW

150 MW

60 MW

18

Estudios de integración GRE

¿Qué capacidad de integración ?

%

¿Qué condicionantes y requisitos serían necesarios para maximizar la integración segura de renovables?

PO12.1

PO12.2RD

Estudios de red

Capacidad

Nudos & Zona CA

Estimación Restricciones

Zona MultiCA

Estudios de cobertura

Estimación

Condiciones

de Operación

SEPE

19

Comparación entre tecnologías solares

-10

0

10

20

30

40

50

0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 2:00

MW

Hora 31/08/2009-01/09/2009

TERMO SOLAR CON ALM. TERMOSOLAR SIN ALM. FOTOVOLTAICA

20

Comparación entre tecnologías solares

'Vulnerabilidad ante perturbaciones

No programable2222200000

(Inmunidad ante perturbaciones

Inercia y regulación

Programable: (almacenamiento + apoyo gas)

Una energía con capacidad de apoyo en punta de veranoPefil diario medio de demanda vs perfil diario medio de irradiación en julio 2005

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Hora

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

Demanda Irradiación

aunque con distinto grado de gestionabilidadpara la operación del sistema

21


! Actualmente, 731 MW termosolares adscritos a CCRE habilitados por el CECRE.

! Buena observabilidad y controlabilidad por parte del OS al tratarse de instalaciones potencia instalada próxima a 50 MW (RD 661/2007 y P.O. 9).


! Para la valoración de una instalación como gestionable, las previsiones de producción deben tener un mínimo de fiabilidad:

$ La instalación debe enviar al CECRE su previsión de producción para las 24 h del día D+1.

$ Las previsiones se pueden actualizar hasta con 6 h de antelación.

$ Fiabilidad mínima de las previsiones:

) 90% para horizontes de previsión de 24 h.

) 95% para horizontes de previsión de 6 h.

22


! Generadores síncronos similares a los generadores convencionales pero de menor potencia !"#$%&"'()*(+,-).%&,("-&,%"*%+,$+#-'.(&%/"%&"0-"+%12"

Gestionabilidad de la generación y prestación de servicios

! Generación solar termoeléctrica no gestionable (de acuerdo al RD 661/2007), pero con posibilidad de ser valoradas como gestionables por el OS de acuerdo al “Protocolo de pruebas de gestionabilidad del régimen especial”:

$ Pruebas de fiabilidad de previsión de funcionamiento (fiabilidad mínima de 90 % para horizontes de 24 h y 95% para horizontes de 6 h).

$ Pruebas de control de potencia. 2 posibilidades:

) Almacenamiento de energía para su posterior conversión en energía eléctrica.

) Incremento de programa durante un periodo de tiempo + subida de carga al 30 % de la potencia nominal

estando la instalación parada.

! Actualmente 3 plantas termosolares con una potencia instalada total de 150 MW han superado las pruebas y son valoradas como gestionables.

! Ninguna instalación participa en los servicios de ajuste del sistema.

23

Contribución a la gestionabilidad: Almacenamiento

En España, el almacenamiento energético a través de sales fundidas resulta

una apuesta muy significativa: de acuerdo con la información de los

agentes, cerca del 50% de las plantas previstas.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Oct 2010 (incl.

Operación en Pruebas)

2013 (Registro MITC 2020 (Autorización de

Conexión Autorisation)

Almacen. Sin Almac.

Gestionabilidad de la generacióny prestación de servicios

24

Índice











Conclusiones

25

! Objetivo: alcanzar un mayor nivel de integración de fuentes de energíarenovables, sin comprometer la seguridad del sistema.

! Función Principal: articular la integración de la producción de energía eléctricadel régimen especial en función de las necesidades del sistema eléctrico.

! Ser la Interlocución única en tiempo real con el CECOEL y con los Centros deControl (CCRE) que serían los encargados de telemandar las instalaciones.

CECRE: Objetivos y Funciones

! Recibir la información sobre las unidades deproducción necesaria para la operación entiempo real y remitirlos al CECOEL.

! Satisfacer la necesidad de supervisión ycontrol de todos los generadores, mediante suagrupación en Centros de Control y coordinara los mismos.

! Aportar desde la Operación del Sistema,seguridad y eficiencia Operativa.

! Permitir sustituir hipótesis de simultaneidadzonal (necesariamente conservadoras) ycriterios preventivos, por control de laproducción en tiempo real, lo que redunda enmayor energía producida

26

! El CECRE es un centro de controldedicado a la generación de régimenespecial y especialmente, a lageneración eólica.

! Integrado en la estructura de controlde REE

! Comunicación con los Centros deControl de generación parasupervisión y control deinstrucciones.

! El CECRE no telemanda los equiposde generación. Esta función la llevana cabo los Centros de Control.

! CECRE emite límites de generación alos Centros de Control a través de unsistema SCADA.

CCRE: Centro de Control Regimen Especial

DD: Despacho delegado para generación convencional

Enlace y telemando

CCREn

CECOEL / CECORE

CECRE

CCRE1DDCONV …

Enlace y telemando Enlace y telemando

CECRE: Esquema funcional

27

Índice











Conclusiones

28

Consideraciones finales! Las energías renovables suponen ya un alto porcentaje de la cobertura de la

demanda en España, y estos niveles continuarán creciendo durante varios años: Aportación positiva a la reducción del déficit energético.

! La energía solar termoeléctrica aún es una tecnología con baja implantación pero se espera que en los próximos años incremente su relevancia.

! Las plantas solares termoeléctricas pueden adaptarse a las necesidades de la demanda, sobre todo aquellas con almacenamiento térmico en sales. Esta característica facilitará su integración en el sistema siempre y cuando se operen teniendo en cuenta dichas necesidades.

! Para ello, es necesario que superen las pruebas de gestionabilidad y participen de los servicios de ajuste del sistema.

! REE (como Operador del Sistema y Transportista) es un actor fundamental en la implantación de GRE mediante el desarrollo de la red de transporte y la adaptación a la operación con gran integración de GRE: CECRE

29

¡Gracias por su atención!

www.ree.es

[email protected]

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