Los retos de la integraciLos retos de la integracióón de n de la fotovoltaica en la red la fotovoltaica en la red
elelééctrica.ctrica.
Dr. Ing. Angel ARCOS VARGAS
Endesa Distribución Eléctrica S.L.
DG – Negocio.
Administrador
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ÍNDICE
2.- RÉGIMEN ESPECIAL
3.- EL BOOM DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
4.- PAPEL DE LA EMPRESA DISTRIBUIDORA RESPECTO A LA G.D
1.- INTRODUCCIÓN
5.- INFLUENCIA DE LA G.D. EN LA ACTIVIDAD DE DISTRIBUCIÓN
6.- PERSPECTIVAS Y NUEVOS RETOS
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Generación a pequeña escala. Pequeñas potencias en relación con las centrales convencionales.
Instalada muy próxima a lugares de consumo.
Equilibrio entre valores de consumo y generación.
Conectados a la red de distribución a bajos niveles de tensión
No existe una planificación y gestión centralizada de dicha generación.
INTRODUCCIÓN
No existe consenso sobre qué es exactamente la Generación Distribuida
Potencia ? Tecnología ? Conexión a red ?
Se puede entender que Generación Distribuida es:
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Se ubica tanto cerca como lejos de puntos de consumo.
A veces en sitios aislados sin consumo relevante (infraestructuras exclusivas de evacuación)
Se conecta en niveles de tensión desde BT hasta 400 kV (red de Transporte)
Su rango de potencia alcanza desde unos pocos kilowatios a 50 MW e incluso agrupaciones de mayor potencia.
Teniendo en cuenta la regulación existente para el sector eléctrico español, podría “asimilarse” la
Generación Distribuida al Régimen Especial
INTRODUCCIÓN
LA REALIDAD
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2.- RÉGIMEN ESPECIAL
3.- EL BOOM DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
4.- PAPEL DE LA EMPRESA DISTRIBUIDORA RESPECTO A LA G.D
1.- INTRODUCCIÓN
5.- INFLUENCIA DE LA G.D. EN LA ACTIVIDAD DE DISTRIBUCIÓN
6.- PERSPECTIVAS Y NUEVOS RETOS
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RÉGIMEN ESPECIAL
Ley 54/1997 de 27 de noviembre del Sector Eléctrico.
Art. 27: Régimen especial de producción eléctrica.
• Instalaciones cuya potencia instalada no supere los 50 MW:
Autoproductores que utilicen la cogeneración u otras formas de producción de electricidad asociadas a actividades no eléctricas siempre que supongan un alto rendimiento energético.
Cuando se utilice como energía primaria energías renovables no consumibles, biomasa o cualquier tipo de biocarburante, siempre y cuando su titular no realice actividades de producción en el régimen ordinario.
Cuando se utilice como energía primaria residuos no renovables.
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RÉGIMEN ESPECIAL
Régimen especial R.D. 661/2007 de 25 de mayo. Anexo XI
Rég. Especial no gestionable. Características
Fuente de energía primaria no almacenable ni controlable
No es posible el control de la producción por parte del Operador del Sistema
No es programable su producción futura
Gestionable No GestionableCogeneración
Biomasa
Residuos
Hidráulica de salto …
Solar fotovoltaica
Solar térmica
Eólica
Hidráulica fluyente
Mareomotriz, Geotérmica, oceanotérmica, etc… (b.3.)
Salvo valoración de gestionable a realizar por el Operador del Sistema
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RÉGIMEN ESPECIAL
EVOLUCIÓN DEL RÉGIMEN ESPECIAL Y LA DEMANDA BRUTA EN ESPAÑA
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150.000
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250.000
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1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
GW
h
0%
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15%
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25%
30%
DEMANDA_bc TOTAL R. ESPECIAL TOTAL R.ESPECIAL/DEMANDA b.c.
Fuente CNE 2009
En 2008 el régimen especial cubre el 24% de la demanda nacional superando el peso de la nuclear y grupos de carbón
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RÉGIMEN ESPECIAL
EVOLUCIÓN ANUAL DEL RÉGIMEN ESPECIAL EN ESPAÑA - ENERGÍA VENDIDA
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GW
.h
COGENERACIÓN BIOMASA RESIDUOS TRAT. RESIDUOS HIDRÁULICA (R.E.) EÓLICA SOLAR
Fuente CNE 2009
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RÉGIMEN ESPECIAL
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RÉGIMEN ESPECIAL
Pot. Instalada en R.E. (MW)
Nº instalaciones Pot. Media (MW)
Pot.
Inst
alad
a en
R.E
. (M
W),
Nº
de in
stal
acio
nes
Pot. Media instalada en R.E. (M
W)
El 94% de las instalaciones son de energía solar
Fuente CNE 2009
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2.- RÉGIMEN ESPECIAL
3.- EL BOOM DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
4.- PAPEL DE LA EMPRESA DISTRIBUIDORA RESPECTO A LA G.D
1.- INTRODUCCIÓN
5.- INFLUENCIA DE LA G.D. EN LA ACTIVIDAD DE DISTRIBUCIÓN
6.- PERSPECTIVAS NUEVOS RETOS
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EL BOOM DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
EVOLUCIÓN ANUAL DEL RÉGIMEN ESPECIAL EN ESPAÑA - Nº INSTALACIONES
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40.000
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COGENERACIÓN BIOMASA RESIDUOS TRAT. RESIDUOS HIDRÁULICA (R.E.) EÓLICA SOLAR
Crecimiento exponencial del número de instalaciones fotovoltaicas
Fuente CNE
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EL BOOM DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
Solicitudes de evacuación instalaciones en régimen especial en red de distribución de Endesa en
Andalucía
Eólica Solar Resto R.E.
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500
1000
1500
2000
2500N
º So
licit
udes
2003 2004 2005 2006 2007 2008
x 4,5
RD 1578/2008. Nueva retribución fotovoltaica
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MW
2003 2004 2005 2006 2007 2008
EL BOOM DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
Potencia de las solicitudes de evacuación instalaciones en régimen especial en red de distribución de Endesa en
Andalucía
Eólica Solar Resto R.E.
x 1,3
Máxima demanda verano
Máxima demanda invierno
La disminución
en potencia es bastante inferior al
número de solicitudes
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EL BOOM DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
Nº de solicitudes en red de Endesa en Andalucía
Potencia (MW) solicitudes en red de Endesa en Andalucía
No es posible conectar este volumen de generación en nuestras redes
2003 2004 2005 2006 2007 2008
FOTOVOLTAICO 0 1 82 160 482 109
FV CUBIERTA 0 0 0 2 40 79
HUERTO SOLAR 0 3 308 1.023 1.459 47
HS CUBIERTA 0 0 0 4 35 30
SOLAR TÉRMICA 0 5 0 7 37 52
0 9 390 1.196 2.053 317
2003 2004 2005 2006 2007 2008
FOTOVOLTAICO 0 8 252 183 2.149 742FV CUBIERTA 0 0 0 1 9 47HUERTO SOLAR 0 3 657 1.524 2.365 52HS CUBIERTA 0 0 0 1 22 17SOLAR TÉRMICA 0 190 0 272 1.766 2.103
0 201 909 1.981 6.311 2.961
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EL BOOM DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
Densidad de demanda eléctrica en red de Endesa en Andalucía
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EL BOOM DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
Puntos de conexión a instalaciones fotovoltaicas en red de Endesa en Andalucía. Datos 2008
P conex FV 25,8 MW
Máx demanda verano 20 MW
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EL BOOM DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
Δ
2007-2008 Pot. Instalada peninsular 4.886 MW (R.O + R.E.)
4.519 MW (92,5%) provienen de nuevas instalaciones en régimen especial.
2.426 MW nuevas instalaciones solares y 1.766 MW nuevos parques eólicos
Posición creciente y consolidada de la energía eólica.
Auge exponencial de la energía solar (fundamentalmente FV).
Proliferación de la generación en todos los niveles de tensión.
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G
10 ~ 20 kV
220 ~ 400 kV
Generación
Transporte
RED DE A.T. RED DE M.T. RED DE B.T.
Grandes clientes industriales
Clientes industriales
Clientes rurales
EL BOOM DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
El modelo de gestión ha cambiado y debe resolverse con Smart Grids
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2.- RÉGIMEN ESPECIAL
3.- EL BOOM DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
4.- PAPEL DE LA EMPRESA DISTRIBUIDORA RESPECTO A LA G.D.
1.- INTRODUCCIÓN
5.- INFLUENCIA DE LA G.D. EN LA ACTIVIDAD DE DISTRIBUCIÓN
6.- PERSPECTIVAS Y NUEVOS RETOS
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LA EMPRESA DISTRIBUIDORA
Objetivos comunitarios
Objetivos nacionales
Objetivos autonómicos
La responsabilidad de la empresa distribuidora es cumplir sus obligaciones respecto de la conexión de generación garantizado a la vez la calidad, regularidad y seguridad de sus suministros
Empresa Distribuidora
Operador del SistemaCNE
NORMATIVA AUTONÓMICA
NORMATIVA NACIONAL
DIRECTIVAS COMUNITARIAS
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LA EMPRESA DISTRIBUIDORA
En relación con las solicitudes de conexión
Determinación de punto de conexión.
Definición de condiciones técnicas y económicas de la conexión.
Informes de cumplimiento de procedimiento de acceso y conexión y requisitos para la medida de energía.
En relación con la energía generada
Gestión de la conexión
Gestión de las redes tras la conexión
Gestión de la medida
PAPEL DE LA EMPRESA DISTRIBUIDORA (EN RELACIÓN CON LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA)
Todo ello con unos plazos estrictos sin disponer de una estructura retributiva adecuada
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LA EMPRESA DISTRIBUIDORA
La incorporación de un nuevo agente generador implica costes en la actividad de distribución, no reconocidos
Costes previos a la conexión
Tramitación, realización de estudios, elaboración de presupuestos y convenios, supervisión proyectos, interlocución con el O.S., información a CNE y Administraciones, certificación de lectura, etc …
Costes tras la conexión
Ampliación sistemas de información y telecontrol, protocolos de operación, descargos, mantenimiento de instalaciones, gestión de la medida, calidad del producto, desvíos, pérdidas, etc …
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2.- RÉGIMEN ESPECIAL
3.- EL BOOM DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
4.- PAPEL DE LA EMPRESA DISTRIBUIDORA RESPECTO A LA G.D.
1.- INTRODUCCIÓN
5.- INFLUENCIA DE LA G.D. EN LA ACTIVIDAD DE DISTRIBUCIÓN
6.- PERSPECTIVAS Y NUEVOS RETOS
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INFLUENCIA DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA
Curvas de funcionamiento. Variabilidad de producción
Cogeneración
Eólico
Fotovoltaico
Fotovoltaica - MW
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3
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Fotovoltaica - MW
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Cronológica anual Monótona anual
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INFLUENCIA DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA
Curva tipo funcionamiento diario instalación FV
Subest. Alvarado. Medida en posición barras MT (MW)
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1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0 4 8 12 16 20 24Horas día
kW
VERANO
INVIERNO
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INFLUENCIA DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA
• La energía eólica y fotovoltaica son tecnologías no gestionables.
• Comportamiento variable. Difícil predicción
• Baja fiabilidad para atender las puntas de demanda. FV ausente en punta invierno.
• Acopla y desacopla sin atender a requerimientos.
• Su curva de evolución es a veces contraria a la demanda.
Fuentes de energía
no potencia firme
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INFLUENCIA DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA
Impacto en parámetros de operación de la red:Flujo de cargas variable. Inversión de flujo. Dispositivos de regulación
Perturbaciones de la tensión y de la frecuencia. Armónicos
Control de reactiva
Pérdidas
Incidencias
Potencia no gestionableCobertura de demanda, Planificación de la red
Estabilidad de la red.
Necesidades de controlSistemas de control
Despachos
Nos preocupa
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INFLUENCIA DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA
Transformador 2 66/25 kV. Subest. Carpio.
Las curvas de funcionamiento de la red han modificado su forma de un año para otro
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6
7
8
9
0 4 8 12 16 20 24
Horas/día
MW
2007 2008 2009
0
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4
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10
Mes de julio
MW
200720082009
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INFLUENCIA DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA
Reducción de pérdidas
Menor necesidad de inversiones en redes de distribución
Sus beneficios esperados
Dependen mucho de:
Ubicación respecto de los consumos
Control de la operación de las instalaciones
Previsión de funcionamiento. Garantía de potencia
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INFLUENCIA DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA
Esquema básico de red AT-MT
S/E CALVIÁ
66 kV
15 kV
.
.
.
L/Capdellà
LFV = 5,6 km
~ FV 2,85 MW
LTOTAL = 8 km
Línea Capdellà 15 kV (S/E Calvià). Generador FV 2.850 kW
Generación distribuida ≠⟩ Eficiencia
energética
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INFLUENCIA DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA
< 0 Inyección de Generación en Barras SE
Línea Capdellà 15 kV (S/E Calvià). Generador FV 2.850 kW
Curvas de funcionamiento semanal
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INFLUENCIA DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA
Esquema básico de red AT-MT
S/E CALVIÁ
66 kV
15 kV
.
.
.
L/Capdellà
LFV = 5,6 km
~ FV 2,85 MW
LTOTAL = 8 km
CON FV (MWh)
SIN FV (MWh)
Pérdidas anuales (2006) 142 136
Red MT
4,5
Ahorro transform. AT/MT CON FV
(MWh)
Ahorro de PÉRDIDAS debidas al PARQUE FOTOVOLTAICO
= - 1,5 MWh/año
Conclusión: La Generación Distribuida NO SIEMPRE implica mayor EFICIENCIA ENERGÉTICA para el sistema eléctrico GLOBAL => Gestión Óptima de la GD
Ahorrará pérdidas si Ei < Ed
Ed
Ei
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INFLUENCIA DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA
SUB. ALCONCHEL
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4M
W
SUB. ALVARADO
-15
-12
-9
-6
-3
0
3
MW
Julio 2009
Inversión flujo
> 0 < 0
AT
MT
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INFLUENCIA DE LA GENERACIÓN DISTRIBUIDA
La empresa distribuidora debe garantizar el suministro a los clientes, en condiciones reguladas de seguridad y fiabilidad.
Inversión en redes
Tanto con PRE’s conectados y generando como sin generar
La generación fotovoltaica no es predecible ni gestionable. Depende de factores físicos incontrolables.
La demanda al menos es predecible. Influencia con temperatura.
Las redes tienen que estar diseñadas como si los PREs no existieran.
BENEFICIO ??
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2.- RÉGIMEN ESPECIAL
3.- EL BOOM DE LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA
4.- PAPEL DE LA EMPRESA DISTRIBUIDORA RESPECTO A LA G.D.
1.- INTRODUCCIÓN
5.- INFLUENCIA DE LA G.D. EN LA ACTIVIDAD DE DISTRIBUCIÓN
6.- PERSPECTIVAS Y NUEVOS RETOS
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PERSPECTIVA Y NUEVOS RETOS
Perfiles de generación difícilmente predecibles.
Flujos de energía en redes de distribución variables.
Inversiones de flujo. Dispositivos de regulación.
Para garantizar el suministro en condiciones reguladas de seguridad y fiabilidad. Con PRE’s y sin PRE’s.
Para gestionar la demanda y la generación embebida en la red.
Impacto en pérdidas, calidad del producto.
IMPONE RETOS
Comportamiento dinámico de las redes de distribución.
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El incremento continuado de generación distribuida está garantizado por las políticas energéticas europeas y nacionales
PERSPECTIVA FUTURA
Desarrollo normativo.Consenso entre órganos reguladores y empresas distribuidoras
Desarrollo tecnológico.Redes inteligentes
Gestión de demanda
Almacenamiento de energía
Es preciso avanzar en: