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CENTRO DE DESPACHOECONÓMICO DE CARGA SISTEMA INTERCONECTADO NORTE GRANDE
DESAFÍOS DE LA INTEGRACIÓN DE ERNC AL SING
Congreso Bienal CIGRE Chile
23 Noviembre 2015
Juan Carlos Araneda T.
Director Planificación y Desarrollo
Contenido
Características del SING
Integración de ERNC en el SING
Estudios de integración ERNC
Expansión del sistema de transmisión
Tecnologías Smart Grid
Conclusiones
SISTEMA INTERCONECTADO DEL NORTE GRANDE (SING) -> CDEC-SING
Capacidad Inst. / Demanda Máx. 4.802 / 2.363 MWClientes Precio Regulado / No Reg. 11% / 89%Hidro/ Gas/Carbón/Petróleo/ Eólico /Solar 0,2%/ 44,2%/43,9%/7,6%/ 1,9%/ 2,2%Longitud 600 kmPoblación 6%
SISTEMA INTERCONECTADO CENTRAL (SIC) -> CDEC-SIC
Capacidad Inst. / Demanda Máx. 15.549 / 7.546 MWClientes Precio Regulado / No Reg. 70% / 30%Hidro/ Gas/Carbón/Petróleo/ Eólico /Solar 43,7%/ 17,7%/16,1%/16,7%/4,4%/ 1,4%Longitud 1800 kmPoblación 92%
Interconexión entre SING y SICUn Mercado y un Coordinador en 2018
• Por su ubicación geográfica como vecino dePerú, Bolivia y Argentina, el SING cumple unrol estratégico en la promoción de laintegración energética regional.
• Tiene un doble desafío: seguir abasteciendoa la minería y la expansión económica delnorte, y aprovechar la integración regional ynacional para intercambiar energía.
Características CDEC-SINGPuerta de Entrada a Mercado Eléctrico Chileno
Chile
Bolivia
Argentina
Perú
SIC
Chile
Bolivia
Argentina
Perú
SIC
Diagrama unilineal simplificado del SING
Interconexión
Chile-PerúChile (50 Hz) – Perú (60 Hz)
Interconexión SING-SIC500 kV AC (2018)
Interconexión
Chile-ArgentinaChile (50 Hz) – Argentina (50 Hz)
Características CDEC-SINGInterconexión con Mercados Regionales y Nacionales
Chile
Bolivia
Argentina
Perú
SIC
• Norte de Chile tiene ventajas comparativaspara la generación a partir de EnergíasRenovables No Convencionales (ERNC).
• Las ERNC son un recursos abundante en elnorte del país, y su presencia constituye unaporte en la diversificación de la matriz.
• Fase inicial: Se han incorporado los primerosproyectos ERNC eólicos y solar fotovoltaicos.
Características CDEC-SINGTerritorio ERNC
ERNC en el SING en el corto y largo plazo
Cumplimiento con creces de Ley 20.698a nivel país (SING+SIC):
Fuente: CDEC-SING, CDEC-SIC, CIFES
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
2010 2011 2012 2013 2014
TWh
Años
Obligación Inyección reconocida
61%
33%
2%2%2%
Solar Fotovoltaico
Eólico
Biomasa
ConcentraciónSolar
Mini Hidro
Actualmente existen 6015 MW en el SEIA con un 61% de proyectos solares fotovoltaicos (SING+SIC)
ERNC en el SING en el mediano plazo
2015
242 MW
2016
803 MW
2017
173 MW
Capacidad instalada adicional prevista por año:
Fuente: CNE Res. Exenta 594, 09/11/2015
Se prevé que el SING tenga quegestionar más de 1450 MW ERNCinstalados antes de la interconexióncon el SIC.
En su mayor parte (78%)corresponderán a generación solarfotovoltaica.
78%
9%
4%
9%
Solar Fotovoltaico
Eólico
Geotermica
Solar - Termosolar
Proyectos ERNC en el SING2015
242 MW
2016
803 MW
2017
173 MW
Fuente: CNE Res. Exenta 594, 09/11/2015
+ +
Iniciativas CDEC-SING para inserción de ERNC
Plan de Integración de ERNC (2012).
Estudio Técnico - Económico sobre Integración Eólica y Solar en el SING- Escenario año 2014 (2012).
Efectos Técnico – Económico de la Integración de Energía Eólica y Solaren el SING - Escenario año 2017 (2014).
Estudio de Transmisión para Inserción de ERNC - Escenarios año 2018 y2021 (en desarrollo 2015).
Estudio ERNC 2014:
00 PRESENTACIÓN 00.00.15
EscenarioCapacidad instalada
[MW]
Capacidad Fotovoltaico
[%]
CapacidadTermosolar
[%]
CapacidadEólica
[%]
Penetración en energía
[%]
Máxima penetración instantánea
[%]E1 (*) 937 78,6 11,7 9,6 11 30
E2 1232 75,6 8,9 15,4 15 40E3 1452 79,3 7,5 13,1 18 49E4 922 68,5 0 31,5 13 33E5 1237 61,8 8,3 29,7 16 41
Análisis realizados: • Requerimientos de reserva en giro• Efecto en el pre-despacho: costo de operación
sistémico y cambios en el régimen operativo de generadores convencionales
• Influencia en la inercia sistémica y respuesta primaria de frecuencia
• Análisis de la regulación secundaria de frecuencia
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0
Po
ten
cia
[M
W]
Tiempo [h]
Demanda neta
Caso base E1 E2 E3 E4 R5
Estudio ERNC 2014:
Flexibilidad
Unidades generadoras
Interconexión AGC
Flexibilidad de UUGG
convencionales es clave para absorber
variabilidad de centrales ERNC
Transferencias dinámicas
coincidentes con ERNC, permitiría reducir impactos
operativos
Implementación y configuración del
AGC debe permitir un adecuado control de la
variabilidad de las ERNC
Conclusiones: Recomendaciones:
Análisis necesarios
Sistema de Transmisión
Predicciones SSCC
Conclusiones y Recomendaciones
Entregar señales para el desarrollo
eficiente del sistema de transmisión
Estudiar mecanismos y
metodologías para la gestión y
corrección de las predicciones de
ERNC
Evaluar otros posibles SSCC que
permitan una mayor integración ERNC (control de tensión, cycling,
almacenamiento de energía, etc)
Estudio Transmisión ERNC 2015ALCANCE DEL ESTUDIO
Operación anual del SING
Criterio N-1
Monto admisible de inyección por SE
Pre-despacho anual con
resolución horaria (Plexos)
Flujo de potencia (DigSilent)
Flujo de potencia (DigSilent)
Eventuales sobrecargas.
Eventualestensiones fuera de NT.
Eventuales requerimientos depotencia reactiva.
Máxima inyección MVA por SE,considerando criterio N-1 ytensionesdentro de estándar NT
Flujospor líneas dentro del año.
Eventual vertimiento ERNC.
Tendencia de CMg dentro del año.
Tipo análisis Metodología Resultado esperado
Interconexión SING-SIC:• Operación anual del SING: Perfil horario determinístico y predominantemente exportación
SING > SIC (sobre 80% del tiempo)
• Criterio N-1: +/-750MW (2018) y +/-1000MW (2021).
• Monto admisible de inyección por S/E: +/-750MW (2018) y +/-1000MW (2021).
Estudio Transmisión ERNC 2015
Escenarios
Año 2018 Año 2021
Proyectos en operación y construcción
15% ERNC(50 % sobre Ley 20/25)
Proyectos en S/E tradicionales
19% ERNC(50 % sobre Ley 20/25)
Proyectos en S/E de demanda
(+) Proyectos en operación y construcción del
año 2018
ESCENARIOS CONSIDERADOS PARA EL ESTUDIO Escenarios ERNC determinados pararepresentar situaciones más desafiantespara el sistema de transmisión del SING.No considera desarrollo óptimo delparque ERNC conforme a costos dedesarrollo de tecnología eólica y solar FV.
Considera proyectos declarados en operación y construcción , según Res Ext CNE, mayo 2015.
Operación anual del SINGSistema de transmisión (2018 y 2021) permite la integración de escenarios ERNC en
condiciones normales de operación.
En 2021, los escenarios ERNC con localización en S/E de Demanda resultan mejoresrespecto a la localización en S/E Tradicionales, en términos de cargabilidad del sistemade transmisión.
Conforme a los montos ERNC evaluados, se visualiza una clara tendencia intradiaria delos CMg (noche, horas de máxima inyección ERNC y horas de demanda punta).
Estudios Criterio N-1Los montos ERNC evaluados no implican una peor condición en cuanto al control de
tensión y cargabilidad del sistema de transmisión.
Los casos de importación desde el SIC presenta mayores desafíos para el control detensión (47% demanda SING cubierta con UUGG locales).
Al instalar proyectos ERNC en S/E de Demanda, se requiere que éstas inyectenpotencia reactiva tanto en el día como en la noche, según lo establecido en la NTSyCS.
Estudio Transmisión ERNC 2015
PRINCIPALES RESULTADOS
Máxima inyección adicional a lo declarado en construcción al año 2018.Resultados fueron obtenidos de manera independiente para cada S/E.
Resultados – Estudio Criterio N-1Montos admisibles de inyección ERNC por S/E
10
135 132
195 198190 190
370
300
0
100
200
300
400
Importando Exportando
Máx
ima
inye
cció
n[M
W]
Arica 110kV Parinacota 220kV Cóndores 220kVPozo Almonte 220kV Lagunas 220kV
730
820
180
520
410 395
305 300
620
730
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Importando Exportando
Máx
ima
inye
cció
n [
MW
]
Laberinto 220 kV Chuquicamata 220kV Sierra Gorda 220kV
Esperanza 220kV Domeyko 220kV
Propuesta Expansión Transmisión Troncal 2015
SING SIC
SING SIC
Escenario Base:Considera cumplimiento de Ley ERNC por Sistema deforma independiente.
Escenario Alta ERNC:Considera cumplimiento de Ley ERNC de forma conjuntaentre SING y SIC, siendo el SING el sistema que aportageneración renovable en mayor porcentaje.
Escenario Baja ERNC:Considera cumplimiento de Ley ERNC de forma conjuntaentre SING y SIC, siendo el SIC el sistema que aportageneración renovable en mayor porcentaje.
ESCENARIOS CONSIDERADOS PARA EL ESTUDIO
SICSING
Línea Transmisión Existente
Subestación 220 kV
Leyenda
Propuesta Expansión Transmisión Troncal 2015
XV REGIÓN DE ARICA Y PARINACOTA
I REGIÓN DE TARAPACÁ
ARICA
IQUIQUE
POZO ALMONTE
SE PARINACOTA
SE CÓNDORES
NVA. SE POZO ALMONTE
SE LAGUNAS
Plazo Constructivo
ProyectoVI
Referencial MM USD
32 mesesNueva Línea 2x220 kV Parinacota – Nva. Pozo Almonte, Circuito 1
45
42 mesesNueva Línea 2x220 kV Cóndores – Nva. Pozo Almonte, Circuito 1
14
42 mesesNueva Línea 2x220 kV Lagunas – Nva. Pozo Almonte, Circuito 1
20
24 meses Nueva S/E Pozo Almonte 16
24 mesesNormalización S/E Parinacota
5
24 mesesNormalización S/E Cóndores
6
24 mesesNormalización S/E Pozo Almonte
3
Valor de Inversión 109
SE TARAPACÁ
Nueva Línea Transmisión
Circuito 1
Zona NorteObras Propuestas
Valor de Inversión, VI: 109 MMUSD
Propuesta Expansión Transmisión 2015
Obras Propuestas
VI: 31 MMUSD
El Tesoro
Cochrane
Esperanza
Crucero
Encuentro
Spence
Sierra Gorda
El Cobre
Laberinto
Kapatur
Nueva Crucero
Encuentro
LosChangos
SIC
Obra Propuesta
Angamos
O’Higgins
Domeyko
Chacaya
AtacamaLaberinto
Mantos Blancos
O’Higgins
Domeyko
Nueva Zaldivar
Kapatur
Esmeralda
SulfurosZaldivar
Escondida
Capricornio
Obra Propuesta
Mejillones
OGP1
Zona Sur
Zona Centro
VI: 44 MMUSD
TOTAL OBRAS SING VI: 184 MMUSD
Tecnologías Smart Grid
Red WAM en el SING
DLR
Aplicaciones hoy
AGC
La evolución del sistema eléctrico chileno es tarea de todos, empresas, regulador, coordinador y clientes.
Realizar Desarrollos a la medida del S.T.
Evaluación de tecnologías
Necesidades
Sistemas de comunicaciones de alta confiabilidad
Operación dinámica en tiempo real
Integración ERNC masiva
Aplicaciones mañana
Control y Protección avanzado (WAMPAC)
Conclusiones
La flexibilidad del sistema eléctrico es clave para una integraciónsegura y eficiente de generación ERNC variable (eólico y solar FV).
Las interconexiones SING-SIC y SING-SADI facilitarán la integraciónde ERNC.
Los estudios de integración ERNC del CDEC-SING muestran que sepuede aprovechar la capacidad del sistema de transmisión existenteusando localizaciones cercanas a la demanda.
Adicionalmente, el CDEC-SING ha propuesto obras de transmisiónpara extender el sistema troncal hacia Arica y desarrollar obras enlos sistemas centro y sur del SING.
Para introducir mayor flexibilidad al sistema eléctrico se requiere unesquema de SSCC robusto (mercado) y fomentar el uso detecnologías Smart Grid.
CENTRO DE DESPACHOECONÓMICO DE CARGA SISTEMA INTERCONECTADO NORTE GRANDE
DESAFÍOS DE LA INTEGRACIÓN DE ERNC AL SING
Congreso Bienal CIGRE Chile
23 Noviembre 2015
Juan Carlos Araneda T.
Director Planificación y Desarrollo