Roberto Fontoura - PPE - Programa de Planejamento Energético

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Roberto Fontoura - PPE - Programa de Planejamento Energético

Conteúdo Perspectiva de Novas Fontes Renováveis no Mundo Perspectiva de Novas Fontes Renováveis no Brasil Integração de Novas Fontes Renováveis no SIN O SIN do Futuro - Rede Elétrica Inteligente Conclusões2


Perspectiva de Novas FontesRenováveis no MundoEólicas e Solar3


Perspectiva de Geração Eólica no Mundo60Capacidade Instalada (Junho 2011) – Top Ten52,8504042,4GW3028,029,52021,214,6106,26,1 5,74,6 4,00China USA Germany Spain India Italy France UK Canada Portugal Rest ofWorldFinal 2011: Total 240 GW aproximadamente 3% da demanda mundial de eletricidadeFonte: WWEA (World Wind Energy Association)4


Perspectiva de Geração Eólica no Mundo250Potência Instalada Geração Eólica Comunidade Européia200150GW1005002010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020On Shore - 7%/anoOff Shore - 30%/anoFonte: EWEA (European Wind Energy Association)5


Distribuição Sazonal de Geração Eólica


Distribuição Horária de Geração Eólica


Perspectiva de Geração Solar no MundoTop Ten PV em 201130Capacidade Instalada (GW)252015105024,712,84,94,4 4,43,12,72,0 2,01,3Fonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association)8


Perspectiva de Geração Solar no Mundo250Previsão Capacidade Instalada PV no Mundo200GW15010050OutrosAsiaAmericaEuropa02011 2012 2013 2014 2015 2016AnoCenário ModeradoFonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association)9


Custo e Instalação de Geração PV no Mundo


Custo e Instalação de Geração PV no Mundo


Comparação de Consumo e Geração PV Residencial


Perspectiva de Novas FontesRenováveis no BrasilEólicas, Biomassa, PCH e Solar13


Matriz Energética Brasileira Atual+3.400km2011 2014Demanda Máxima – MW 71.133 86.898Capacidade Instalada– MW 111.618 136.213Hidro 83.276 89.218Térmica 18.235 28.516Pequenas Plantas 10.107 18.479+3.450kmCap. Armazenamento– MWmes 284.259 -Produção – TWh 493,7 -Hidro 450,2 -Térmica 41,6 -Eólica 1,9 -Carga de Energia – TWh 491,3 592,02011 2013LTs (>230kV) - km 102.717 122.503Em 2011, a capacidade instalada hidráulica representou 75% do total; entretanto, a geraçãohidráulica foi de 91%.14


A Expansão da Oferta entre 2011 e 2016PEN 2012 – Cenário de Referência - Participação por Fonte (MW) e (%)Crescimento2011 20162011-2016MW (%) MW (%) MW (%)Hidráulica 87.791 78,7 103.447 71,2 15.656 17,8Nuclear 2.007 1,8% 3.395 2,3 1.388 69,2Gás/GNL 9.263 8,3% 12.686 8,7 3.423 37,0Carvão 1.765 1,6% 3.205 2,2 1.440 81,6Biomassa 4.250 3,8% 6.062 4,2 1.812 42,6Outras (1) 749 0,7% 749 0,5 - 0,0Óleo 4.451 4,0% 7.657 5,3 3.206 72,0Eólica 1.342 1,2% 8.176 5,6 6.834 509,2Total 111.618 100,0 145.377 100,0 33.759 30,2%(1) Usinas Biomassa com CVU15


Perspectiva de Geração Eólica no Brasil– Mapa Brasileiro Disponível:143,5 GW– Nova Avaliação (EPE – O Globo24.07.11):300 GWConsiderando as novas tecnologiasdas plantas eólicas e as últimasmedidas no Brasil (e.g. Atlas Eólicodo Espírito Santo, 06.06.2009) acapacidade instalada total pode sersuperior a 300 GW.16


Distribuição Espacial dos Parques Eólicos no BrasilRegião EOL em Operação EOL emConstruçãoNo.PI(MW)No.PI(MW)EOL Outorgadas1998-2012 (*)No.PI(MW)TotalPI(MW)N/CO 0 0 0 0 0 0 0NE 47 865 44 1248 116 3467 5580SE 1 28 0 0 1 135 163S 25 579 3 70 33 851 1500Total 73 1472 47 1318 150 4453 7243(*) – Construção ainda não iniciadaFonte: ANEELMaiores participações: RN (33%), CE (25%) , RS (16%)17


UEE – 2012 a 2016(ano) = ano de entregaMontante Contratado [MW]13º LEN A-5/2011 (2016) 57,60TOTAL 57,60Montante Contratado [MW]12º LEN A-3/2011 (2013) 75,60TOTAL 75,60Montante Contratado [MW]2º LER/2009 (2012) 323,602º LFA/2010 (2013) 150,003º LER/2010 (2012) 261,0012º LEN A-3/2011 (2014) 265,604º LER/2011 (2014) 148,8013º LEN A-5/2011 (2016) 149,90TOTAL 1.298,90Montante Contratado [MW]2º LER/2009 (2012) 50,002º LFA/2010 (2013) 226,203º LER/2010 (2012) 20,0012º LEN A-3/2011 (2013) 492,004º LER/2011 (2014) 132,4013º LEN A-5/2011 (2015) 119,60TOTAL 1.040,20SIN[MW]TOTAL 6.265,03241 EMPREENDIMENTOSMontante Contratado [MW]2º LER/2009 (2012) 543,002º LFA/2010 (2014) 150,0012º LEN A-3/2011 (2014) 103,604º LER/2011 (2014) 174,5013º LEN A-5/2011 (2014) 328,00TOTAL 1.299,10Montante Contratado [MW]2º LER/2009 (2013) 549,272º LFA/2010 (2013) 829,003º LER/2010 (2012) 227,4012º LEN A-3/2011 (2014) 52,804º LER/2011 (2014) 405,3613º LEN A-5/2011 (2016) 321,80TOTAL 2.385,63Montante Contratado [MW]12º LEN A-3/2011 (2014) 78,00TOTAL 78,00Montante Contratado [MW]2º LER/2009 (2012) 30,00TOTAL 30,0018


Perspectiva de Geração Solar no BrasilValores anuais médios da irradiaçãosolar do Brasil (Faixa de 1.550 a2.370 kWh/m²).Valores de referência no mundo: Média Europa: 1.200 kWh/m² Oriente Médio: 1.800 – 2.300 kWh/m²Fonte: Atlas Brasileiro de Energia Solar – INPE/200619


Perspectiva de Geração Biomassa no Brasil25Potencial de Biomassa – Bagaço + Palhas2015GW10502011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019São PauloOutros EstadosFonte: Única/COGEN 200920


UTE a Biomassa – 2012 a 2016(ano) = ano de entregaMontante Contratado [MW]1º LER 2008 (2013) 45,00TOTAL 45,00Montante Contratado [MW]1º LER 2008 (2013) 72,704º LER 2011 (2012) 30,00TOTAL 102,70Montante Contratado [MW]1º LER 2008 (2012) 257,534º LER 2011 (2014) 50,0013º LEN A-5/2011 (2014) 50,00TOTAL 357,53Montante Contratado [MW]4º LER 2011 (2014) 30,0012º LEN A-3/2011 (2014) 67,80TOTAL 97,80SIN[MW]TOTAL 1.160,0320 EMPREENDIMENTOSMontante Contratado [MW]3º LER 2010 (2013) 80,00TOTAL 80,00Montante Contratado [MW]1º LFA A-3/2007 (2012) 20,00TOTAL 20,00Montante Contratado [MW]1º LFA A-3/2007 (2012) 50,001º LER 2008 (2012) 162,002º LFA A-3/2010 (2013) 25,003º LER 2010 (2013) 33,004º LER 2011 (2012) 187,00TOTAL 457,0021


PCH – 2012 a 2016(ano) = ano de entregaMontante Contratado [MW]10º LEN A-5/2010 (2015) 54,00TOTAL 54,00Montante Contratado [MW]3º LER A-3/2010 (2014) 20,60TOTAL 20,60Montante Contratado [MW]2º LFA A-3/2010 (2012) 42,00TOTAL 42,00Montante Contratado [MW]3º LER A-3/2010 (2012) 9,902º LFA A-3/2010 (2013) 20,0010º LEN A-5/2010 (2014) 2,90TOTAL 32,80Montante Contratado [MW]10º LEN A-5/2010 (2015) 25,00TOTAL 25,00Montante Contratado [MW]2º LFA A-3/2010 (2013) 19,003º LEN A-5/2006 (2012) 11,00TOTAL 30,00SIN[MW]TOTAL 204,4012 EMPREENDIMENTOS22


Integração de Novas FontesRenováveis no SIN


Integração de Novas Fontes Renováveis no SINPrincipais condicionantes: Nível de participação da geração hidráulica na matrizenergética brasileira (em torno de 70% no período 2011 a2020)Fontes de característica intermitente: Eólicas e SolaresFontes de característica sazonal: Biomassa (Bagaço ePalhas)Expectativa de participação na matriz energética: Novas fontes renováveis participando como fontescomplementares e não estruturantes.24


Integração de Novas Fontes Renováveis no SINComplementaridade1Perfil de Geração Realizada em 2011% em relação ao máximo0,80,60,40,20jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov DezHidráulica Térmica Biomassa Eólica25


Intermitência da Geração SolarIntegração de Novas Fontes Renováveis no SINIntermitência da Geração Eólica26


Integração de Novas Fontes Renováveis no SINHoje, nos estudos do PEN e PMO a geração estimada éabatida diretamente da carga.• Usinas Existentes: disponibilidade média histórica dos últimos 5 anos(sazonalizada), estimada pela CCEE (REN 440/2011).• Usinas em Expansão:a) PCHs: é utilizado um fator, calculado conforme definido naREN 440/2011;b) UEEs: é utilizado o valor da garantia física, excepcionalmente até aúltima semana operativa do PMO de abril/2014 (sendo o fator aplicadoa partir do PMO de maio/2014) - REN 476/2012;c) BIOs: é utilizado um fator calculado por mês, fonte, submercado eambiente de comercialização (regulado-ACR oulivre – ACL) – REN 476/2012.27


Integração de Novas Fontes Renováveis no SINFuturamente, toda a energia das fontes alternativas (solar, eólica, biomassa)será fundamental no período seco, para que o ritmo de deplecionamento dosreservatórios possa ser atenuado até o final de novembro.Perfil da operação com as futuras usinas a fio d’água da Amazônia1 2Dois períodos bem definidos:(1) Período úmido – enchimento geral dos reservatórios do SIN(2) Período seco – deplecionamento acentuado dos reservatórios


O conceito de carga global•Na perspectiva da oferta, a carga global resulta da soma dos intercâmbios comusinas de geração, que injetam energia no sistema de transmissão e rede dedistribuição ou em Demais Instalações de Transmissão – DIT não importando amodalidade de operação dessas usinas.•Modalidades de usinas que injetam energia nos sistemas :- Usinas TIPO I – Hidrelétricas e Térmicas de grande porte- Usinas TIPO II – Demais usinas não despachas centralizamente que afetam oplanejamento e a operação do sistema- Usinas TIPO III – Eólicas, PCH´s, PCT´s, biomassa, etc•Atualmente o ONS obtém os dados de geração horários da usinas TIPO I ealgumas TIPO II através dos agentes e sistema de supervisão.•De algumas usinas TIPO II e as todas de TIPO III são obtidos os valores médiosde geração através dos agentes de distribuição nos quais estão conectados.•O processo está sendo aperfeiçoado no sentido de obter dados em intervalos deno máximo uma hora, a fim de que tenha maior conhecimento da curva degeração/carga atendida.


Integração de Novas Fontes Renováveis no SINGeração Eólica (Modalidade geração dispersa): Desenvolver modelos de previsão de geração (até 72 horas antes) a partirdo acompanhamento dos dados históricos, das previsões das condiçõesclimáticas e dos dados topográficos; Estabelecer estratégias de reserva de potência, para fazer frente ao caráterintermitente do vento e as imprecisões da previsão (particularmente paravariações bruscas de vento); Acompanhamento dedesempenho dinâmico do conjunto de parqueseólicos conectados a um mesmo barramento da rede elétrica, em função doeventual valor baixo de relação de curto-circuito; Estabelecimento de requisitos de supervisão de forma a “enxergar” ageração eólica em montante adequado. Monitoração de valores de indicadores de qualidade de energia elétrica,principalmente os indicadores de distorção harmônica e flutuação detensão.


Integração de Novas Fontes Renováveis no SINEstabelecimento de requisitos de conexão de forma a:− Evitar seu desligamento durante faltas e outros distúrbios no sistema(Ride through capability);10,90,85Tensão(pu)0,2Duração da falta0 0,5 1 5 Tempo (s)− Colaborar no controle de tensão do seu ponto de conexão;− Limitar a taxa de variação de potência devido a variação da velocidadede vento ( Ramp Rate Control);−Prover potência reativa todo o tempo.


Integração de Novas Fontes Renováveis no SINGeração Solar (modalidade geração distribuída)Acompanhamento e avaliação dos novos formatos de curvas de carga,tendo em vista os novos paradigmas esperados a partir do comportamentodos consumidores resultante a implantação de geração distribuída na redede distribuição e gerenciamento de carga; Acompanhamento dos impactos nos carregamentos das linhas detransmissão, tendo as variações ao longo do dia e em intervalos maiores(sazonalidade) da geração solar distribuída.


O SIN do Futuro -Rede Elétrica Inteligente


O Sistema Elétrico do Futuro conforme Cigré: Electra 256/2011Redes de distribuição ativas – fluxo bidirecionalConceituações sobre Smart GridsAplicação de sistemas avançados de medição - necessidade massiva deintercâmbio de informaçõesCrescimento aplicação HVDC e eletrônica de potência – impacto na QEE,controle e segurança do sistema Necessidade de desenvolvimento e instalação de sistemas dearmazenamento de energia – impacto na expansão e operação do sistemaNovos conceitos para operação e controle de sistemas - interações comconsumidor e diferentes tipos de geraçãoNovos conceitos de proteção – diferentes características de geração edesenvolvimento do sistemaNovos conceitos de planejamento – aumento de restrições ambientais enovas soluções tecnológicas para controle das potências ativa e reativaNovas ferramentas para avaliação do desempenho de sistemas elétricosOtimização do uso da infraestrutura de instalações aéreas, subterrâneas esubaquáticas - consequência no desempenho e confiabilidade do sistema


Conceituações sobre Smart Grids


Conceituações sobre Smart Grids


Conceituações sobre Smart Grids


O SIN do Futuro – Rede Elétrica Inteligente


O SIN do Futuro – Rede Elétrica Inteligente


O SIN do Futuro – Rede Elétrica InteligenteAlgumas Aplicações Smart Grids na Transmissão: Sistema de transmissão mais confiável, robusto e controlável.Aplicação de tecnologia utilizando eletrônica de potência: ElosHVDC, equipamentos FACTS, SEPs etc. Integração “Amigável” de Fontes Renováveis Alternativas no SIN(Biomassa, Eólicas, PCH, Solar). Utilização mais otimizada das instalações de transmissão –Capacidade Operativa Dinâmica das instalações de transmissão. Novos recursos de operação através da aplicação de PhasorMeasurement Units (PMU). Maior funcionalidade e confiabilidade no sistema de supervisão doSIN (REGER). Desafio – Procedimentos e recursos para previsão da curva diáriade carga - despacho centralizado adequado.


Aplicação de Elos HVDC e Tecnologia FACTSIntegração deGrandes UsinasHidroelétricas no SINcom Elos HVDC.


Aplicação de Elos HVDC e Tecnologia FACTS•Manaus•ACRO•NSE ImperatrizSE ColinasUHE Lajeado•NEUtilização deequipamentos FACTSnas interligaçõesregionais:•UHE ItaipuSE Ivaiporã•S•SE SVC TCSC STATCOMUtilização de SEPs


Capacidades Dinâmicas em Linhas de TransmissãoObjetivos: Determinar as capacidades operativas dinâmicas das LTsatravés de monitoração de dados ambientais aos quais sãoaplicados modelos de carregamento.Motivação: As capacidades operativas são definidas para um conjunto dedados normalmente conservadores, que não considera a suavariação ao longo do dia nem a sazonalidade da região ondeestá inserida a função. Através da monitoração pode-se determinar com mais precisãoas capacidades dinâmicas ao longo do tempo de forma apermitir a otimização da capacidade operativa.O Projeto RMLT (ANEEL/ONS/UFSC/FINEP) estabeleceu umpadrão para a monitoração de dados ambientais através do usode estações meteorológicas portáteis.


Exemplos de Capacidades Dinâmicas (Projeto RMLT)Estação: LT 230 kV Ponta Grossa Norte - Figueira 06Condutor: Grosbeak TP = 55ºC Altitude da Estação = 985 m CPST = 402 A


Phase Measurement Units (PMU)SMSF – Sistema de Medição Sincronizada de Fasores no BrasilMotivaçãoAumentar a confiabilidade do SIN utilizando tecnologia demedição fasorial para registro de distúrbios e operação emtempo real.Objetivo Implantar uma infraestrutura de medição sincronizada defasores, robusta, com disponibilidade adequada e segura,com ferramentas para:– Registro e análise do desempenho dinâmico do SIN;– Melhoria do ferramental de apoio à tomada de decisão emtempo real.


Phase Measurement Units (PMU)SMSF – Sistema de Medição Sincronizada de Fasores no Brasil


Phase Measurement Units (PMU)SMSF – Sistema de Medição Sincronizada de Fasores no BrasilAplicações Monitoramento do Ângulo de Fase de Tensão – VPAM Monitoramento de Oscilações do Sistema – SOM Monitoramento do Limite de Carregamento de Linha – LLLM Monitoramento de Harmônicos para Grandes Áreas –WAHM Avaliação Avançada de Estabilidade de Tensão – EVSA Análise de Contingência On-Line – OLCA Proteções de Sistema para Grandes Áreas – WASP Controle de Sistema para Grandes Áreas – WASC


Conclusões Aumento progressivo de fontes eólicas no SIN até 2020, aumentandosignificativamente sua participação na matriz energética brasileira; Ligeiro aumento da participação da biomassa (bagaço e palhas) namatriz energética brasileira; Possível ingresso de fontes solares, particularmente painéis PV depequeno porte. Dúvida na concretização de plantas de maiordimensão conectadas à rede; O SIN do futuro deverá ser mais confiável, robusto e controlável,integrando adequadamente as fontes renováveis alternativas; Importância de prover uma integração “amigável” das fontesrenováveis ao SIN, através de requisitos de conexão e deprocedimentos operativos; Desafio de prever curva de carga para efetuar despachocentralizado.49


DESAFIOS E OPORTUNIDADES Discussão sobre critério de dimensionamento da rede em casos deparques eólicos próximos ou compartilhando instalações de conexão. Harmonizar o processo de leilão da geração com o de transmissão deforma a garantir a entrada em operação das eólicas nos prazoscontratuais. Fator de potência: Estabelecer no ponto de conexão e para toda faixade potência ativa do parque – Facilitar o controle de tensãoparticularmente em condições de baixa geração.50


Participação das fontes eólicas no controle de tensão do SIN. Nível mínimo de potência de curto-circuito. Interações com centraiseólicas próximas (multi-infeed). Desenvolver/Aprimorar previsão de geração eólica.DESAFIOS E OPORTUNIDADES Estabelecer níveis de reserva de potência compatíveis com o nívelde inserção regional de geração eólica. Necessidade de fornecimento de modelos para estudos dinâmicose de transitórios.51


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