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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
2
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
400
600
800
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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
14
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
¡Gracias!
www.gob.mx/cenace
Cenace México
@CenaceMexico
Cenace México