28 febrero 2010

Impacto técnico y económico de la integración eólica en las redes de distribución

Estados Unidos está experimentando un periodo sin precedentes de crecimiento eólico. Este rápido crecimiento contempla en muchos factores, que han requerido la realización de estudios que permitan comprender el impacto técnico y económico de la integración en las redes de distribución.
Son frecuentes los estudios realizados últimamente que permiten obtener información sobre el impacto de las plantas en los sistemas de distribución.

A) COSTES

En la parte del coste, se ha encontrado que con una penetración eólica de hasta el 20 % de demanda pico del sistema, los costes de operación se incrementan y la variabilidad de la energía produccida aumenta aproximadamente en un 10 %.

B) DESEQUILIBRIOS El incremento en los costes, asignados a los generadores de energía eólica se deben sobre todo a los desequilibrios de cargas.
Debido a que el viento es primariamente una fuente de energía, no una fuente de capacidad, ninguna generación adicional necesita ser añadida para proporcionar capacidad de apoyo. La penetración de la generación eólica puede afectar la mezcla de energía de otros generadores del sistema a lo largo del tiempo ya que la generación eólica no proporciona energía cuando los vientos son bajos.
La generación eólica proporcionará capacidad de transporte de carga adicional para cumplir el incremento previsto en la demanda del sistema. Esta contribución probablemente variará del 10 % al 40 % de la capacidad nominal, dependiendo de las características de los vientos locales y la coincidencia con el perfil de carga del sistema. La generación eólica puede requerir que los operadores del sistema lleven a cabo algunas reservas de operación adicionales. Dadas las incertidumbres existentes en las previsiones de carga, los estudios llevados a cabo hasta ahora indican que los requerimientos por reservas adicionales probablemente sean modestos en plantas eólicas ampliamente distribuidas. El impacto actual en la rotura del equilibrio que supoe añadir generación eólica en diferentes áreas puede variar dependiendo de factores locales. Por ejemplo, tratar con variaciones grandes en el rendimiento eólico en un corto periodo de tiempo puede ser un desafío para las áreas de menor equilibrio, dependiendo de la localización específica.
C) IMPACTOS DE OPERACIÓN EN LA INTEGRACIÓN DE PLANTAS EÓLICAS Revisamos algunos estudios realizados en Estados Unidos:

Upper Midwest:

Se ha investigado el impacto de penetraciones de energía eólica del 15 %, 20 % y 25 %. El estudio es uno de los más detallados que hasta ahora se han llevado a cabo hasta en Estados Unidos.
La carga pico del sistema para 2020 se estimará en 20.000 MW, y la capacidad eólica será del 25,5, es decir, 5700 MW. Independientemente de la estructura del mercado de la energía, la mayoría de los estudios dividen el impacto eólico en el marco temporal que corresponde a la operación de la red de distribución.
El estudio estudió la flexibilidad de la red analiando la desviación standar en la red. Los resultados fueron los siguientes :
  • Desviación standard en cambios de 5 minutos: Sin generación eólica la SD es de 50 MW.
  • Desviación standard en cambios de 5 minutos: Con 15 % de generación eólica la SD es de 55 MW.
  • Desviación standard en cambios de 5 minutos: Con 20 de generación eólica la SD es de 57 MW.
  • Desviación standard en cambios de 5 minutos: Con 25 % de generación eólica la SD es de 62 mw.
  • Desviación standard en cambios de 1 hora: Con 15 % de generación eólica la SD es de 155 MW.
  • Desviación standard en cambios de 1 hora: Con 20 de generación eólica la SD es de 204 MW.
  • Desviación standard en cambios de 1 hora: Con 25 % de generación eólica la SD es de 269 mw.
El sistema se estudió con una compensación para desequilibrios del sistema, utilizando un servicio de control de la generación automático.
A partir de estas necesidades de compensación surgen costes de integración totales (ver figura) , que varían dependiendo del modelo de penetración.

Los resultados de este estudio motraron la aparición de costes de integraciónn, que varían de $2,11/MWh de generación eólica para un 15 % de penetración en un año a unos costes de $4,41/MWh de generación eéolica para penetración eólica del 25 %.

Los costes totales incluyen también los costes de reservas adicionaels atribuibles a la generación eólica

Bibliografía: Best practices in grid integration of variable wind power: Summary of recent US Case Study Results and Mitigation Measures.

Palabras clave: Automatic Generation Control

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