Retos en la operación del Sistema Eléctrico Nacional

Taller de Prioridades Nacionales de Investigación, Desarrollo Tecnológico y Formación de Recursos Humanos: Redes y Microrredes Eléctricas Inteligentes. Cuernavaca, Morelos, 18 de septiembre de 2018

El CENACE es el Operadorindependiente del Sistema Eléctrico

y administrador del Mercado Eléctrico Mayorista en México

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Objetivos

• Operación y Control: Control operativo delSistema Eléctrico Nacional con criterios deCalidad, Seguridad y Confiabilidad

• Mercado Eléctrico Mayorista: Llevar acabo la operación del Mercado EléctricoMayorista: Corto Plazo, subastas de potencia yenergía para mediano y largo plazo,certificados de energías limpias y DerechosFinancieros de Transmisión

• Planeación de la Expansión del SEN:Proponer el programa de ampliación ymodernización de la Red Nacional deTransmisión y de las Red General deDistribución del MEM

• Acceso Abierto: Realizar el análisis de lainfraestructura necesaria para el accesoabierto y no indebidamente discriminatorio ala Red Nacional de Transmisión y Red Generalde Distribución

Capacidad instalada al 30 de junio de 2018 Sistema Eléctrico Nacional

Simbología

Nuclear

Turbogas

Ciclo Combinado

Geotérmica

Hidráulica

Vapor + Comb. Interna

Carbón

Eólica

CEL

ORI

OCC

NTE

NES

PEN

NOR

BCNNVL

CMR

HTS

HYA

BRT

EFU BOQ FAM

AMI

ZMN

APRAGM

CPT

CBN

SROCLL

VIL

SMAINF

CRLPEA

MPSMMT

ANG

TMU

MZT

PEO

REC

CBD

Carbón5,378 MW7.84 %

LAV

Nuclear1,608 MW2.34 %

CPU CPD

CPT

AZF

HMS

Geotérmica954 MW1.39%

LVOEólica3,995 MW5.82 %

PVJ

TUV

PUP

PJZ

PLD

PGD

PGU

MZD

TPO

SYC

FVL

LED

ALT

RIB

JER

MTY

MAM

VDR

SLM

TUL

VAE

PRI

Vapor + Comb. Interna12,751 MW18.59 %

MDA

LRA

NCM

68,590 MWIncluyen 10,738 MW de autoabasto y cogeneración

VAD

DBC

SAU

GPL

MDP

HUI

ENO

FEH

ROS

CSO

EAT

EAA

BAJ

CAH

CDU

GAO

LPZ

VIO

MXI

TTJ

COD

ICA

CCT

PQE

CUP

CZULGA

LEO

FUN

MON

ADC

UNI

TEC

CHB

XUL

COZ

CNC

NIZ

HLI

Fotovoltaica

Capacidad de 19,930 MW en fuentes de energía limpia

Principales centros de demanda

ZM Cd. México

8,537

ZM Monterrey

4,736

Demanda Máxima (Valores en MW)

Veracruz y Orizaba

Cd. Juárez

1,191

Chihuahua

928

Camargo

501

Laguna

1,078

Durango

316

Coahuila

1,324

Huasteca1,259

1,437

ZM Guadalajara 1,784

Hermosillo

1,119

Obregón

760

Culiacán909

Frontera

1,086

La Paz

410San Luis - Ags.

1,958

Bajío 1,772 Querétaro/S.J. del Río1,209

Puebla y Tlaxcala

1,596

Acapulco

354 Minatitlán yCoatzacoalcos

818Campeche

276

Yucatán

702 Q.Roo

708

950

Tijuana

1,378

Mexicali

Laz. Card., Mich.

1,910

Demanda máxima histórica

2015 2016

2018

Sistema Interconectado

Nacional46,813 MW

BC2,838MW

32,000

33,000

34,000

35,000

36,000

37,000

38,000

39,000

40,000

41,000

42,000

43,000

44,000

45,000

46,000

47,000

48,000

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Comportamiento de la demanda del SINSemana del 4 al 10 de junio de 2018

MW

Nueva capacidad de generación en el SINprevista para el verano de 2019

Capacidad prevista en generación renovable intermitente:

• Fotovoltaica: 4,693 MW

• Eólica: 6,171 MW

• Total: 10,864 MW

Visión y retos ante la integración de generación renovable intermitente

• Regulación de la frecuencia

• Regulación de voltaje

• Control de las transferencias de potencia

• Desbalances de voltajes nodales en red de distribución

• Calidad de la energía

• Confiabilidad y seguridad operativa

• Restablecimiento ante colapsos

Visión y retos: Integración de generación eólica y fotovoltaica

• Pronóstico en diferentes horizontes de tiempo

• Desbalances entre la generación y la demanda que debe suministrar otras tecnologías de generación

• Efecto en la calidad de la frecuencia y la respuesta inercial del sistema

• Requerimientos de reserva para regulación secundaria

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200

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Comportamiento de la generación fotovoltaica

Efecto “nube” ocurrido el 13 de marzo del 2014

Punto C: A 0.182 Hz para la operación de la primer etapa del EDCBF (59.4 Hz)

Cambio en las curvas de demanda del Sistema por la entrada de generación fotovoltaica

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27,000

29,000

31,000

33,000

35,000

37,000

39,000

41,000

43,000

45,000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

MW

H/H

Horas

Día Máxima Diciembre(día hábil)

Día Máxima Diciembre(día hábil) - FV

49.1 MW/min

75.9 MW/min

12,812 MW

41.3 MW/min

34.9 MW/min

15,119 MW

20,000

22,000

24,000

26,000

28,000

30,000

32,000

34,000

36,000

38,000

40,000

42,000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

MW

H/H

Horas

Domingo Diciembre(día no hábil)

Domingo Diciembre(día no hábil) - FV

12,812 MW

54.8 MW/min28.9 MW/min

19,176 MW

54.4 MW/min

95.9 MW/min

Cambio en las curvas de demanda del Sistema por la entrada de generación fotovoltaica

PRONÓSTICO DE 14,500 MW DE CAPACIDAD DE GENERACIÓN SOLAR PARA EL 2024

Impacto sobre la estabilidad del Sistema por la reducción de la inercia (energía cinética) al

incrementar la generación renovable intermitente

CONCEPTORANGO DE

OPERACIÓN TÍPICO

MECANISMOS DE CONTROL TECNOLOGÍAS PARA PROYECTOS

Control de frecuencia

59.8 a 60.2 Hz

• Suficiente margen de reserva rodante subir/bajar generación

• Suficiente margen de reserva en regulación secundaria

• Aplicación de fuentes de almacenamiento de energía

• Participación en regulación primaria de los generadores

• SCADA/EMS nueva generación

• Generación flexible

• Enlaces internacionales

• Baterías

• Enlaces de corriente directa

• Tecnologías de control para la generación distribuida

• Esquemas de protección de sistema adaptivos

Retos en la operación del SEN

Aplicación de tecnologías de redes inteligentes

CONCEPTORANGO DE OPERACIÓN

TÍPICOMECANISMOS DE CONTROL TECNOLOGÍAS PARA PROYECTOS

Control de voltaje

Niveles de tensión en la Red Nacional de Transmisión (comprende de 69 a 400 kV)

+ 5 %- 3 %

• Despacho óptimo de potencia reactiva

• Fuentes dinámicas de control de potencia reactiva

• FACTS

• Compensación dinámica de potencia reactiva (CEV, STATCOM)

• Condensadores síncronos

• Compensación fija

• Flexibilidad de la red de Transmisión

Control de flujos de potencia

Incremento de la operación del sistema en estado normal

• Esquemas automáticos de control

• Elementos inteligentes de control de potencia activa

• Mejoras al AGC

• Fuentes de almacenamiento de energía

• SCADA/EMS nueva generación• FACTS

• Enlaces de corriente directa

• Transformadores defasadores

• Baterías

• Tecnologías de control de generación distribuida

• Generación termo solar

Retos en la operación del SEN

Aplicación de tecnologías de redes inteligentes

CONCEPTO PROBLEMÁTICA MECANISMOS DE CONTROL TECNOLOGÍAS PARA PROYECTOS

Seguridad operativa en tiempo real

• Incremento de la operación del sistema en estado normal

• Evaluación de límites operativos y térmicos en tiempo real

• Obsolescencia de esquemas de acción remedial

• Degradación de la inercia del sistema

• Monitoreo y supervisión del SEN

• Cálculo de límites operativos en línea

• Alarmas y desplegados inteligentes

• Pronóstico de viento e irradiación solar

• Activación de esquemas

• Esquemas automatizados de centrales eléctricas de generación distribuida

• Mejora de la energía de regulación

• SCADA/EMS nueva generación

• Herramientas para cálculo de generación eólica y solar en línea

• Sistemas de medición, protección y control de área amplia

• Evaluación de límites térmicos en línea

• Tecnologías de control de generación distribuida

• Condensadores síncronos

• Enlaces internacionales de corriente directa

• Esquemas de acción remedial adaptivos

• Software para evaluación de la seguridad operativa en línea

• Herramientas de conciencia situacional

Retos en la operación del SEN

Aplicación de tecnologías de redes inteligentes

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CONCEPTORANGO DE

OPERACIÓN TÍPICOMECANISMOS DE CONTROL

TECNOLOGÍAS PARA PROYECTOS

Restablecimiento del sistema

• Estado operativoEmergencia,Alerta, Normal

• Frecuencia59.5 – 60.5 Hz

• Voltajes nodales± 10 % valor nominal

• Sobrecarga permisible en elementos serie

• Arranque negro

• Esquemas de sincronización

• Control sobretensiones

• Esquemas automáticos de desconexión de usuarios

• Operación modo isla de generación

• Monitoreo del sistema

• Alarmas y desplegados inteligentes

• Procedimientos y guías automáticos de restablecimiento

• Restablecimiento automático de carga

• Administración de descarga de vehículos

• Administración de la generación distribuida

• Administración de la demanda

• Esquemas de control de generación renovable solar – viento

SCADA/EMS nueva generación

• Sistema de medición, protección y control de área amplia

• Generación flexible

• Enlaces de corriente directa

• Baterías

• Monitoreo de activos

• Herramientas inteligentes para guía de restablecimiento

• Herramientas de conciencia situacional

Retos en la operación del SEN

Aplicación de tecnologías de redes inteligentes

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