FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA
ENSAYO Reserva rotante para regulación primaria y secundaria de frecuencia
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AUTOR:
GUZMAN ALVA PEDRO SEBASTIAN HIDALGO ALTA BRYAN MEZA RETAMOZO DARWIN MITCHEL MONDALGO ORTIZ OSCAR GONZALO QUISPE LAVERIANO LUIS FERNANDO ASESOR:
LIMA-PERU (2018- II)
INDICE
INTRODUCCION .................................................................................................................................. 3 ARGUMENTACION .............................................................................................................................. 4 RESERVA ROTANTE PARA REGULACIÓN PRIMARIA DE FRECUENCIA PR-21 .................................. 4 NORMATIVA PERUANA EN MATERIA DE REGULACION PRIMARIA ............................................ 4 RESERVA ROTANTE PARA REGULACIÓN SECUNDARIA DE FRECUENCIA PR-22 ............................. 4 NORMATIVA PERUANA EN MATERIA DE REGULACION SECUNDARIA ....................................... 5 SOBRE LA ASIGNACIÓN DE LA RESERVA ROTANTE .................................................................... 5 PRESTACION DEL SERVICIO Y COMPENSACION DE LOS DESEQUILIBRIOS ................................. 6 OPERACIÓN BASICA DE CONTROL:............................................................................................. 6 Control Centralizado: .................................................................................................................. 6 Control Pluralista: ....................................................................................................................... 6 Control Jerárquico: ..................................................................................................................... 6
CRITERIOS PARA LA PRESTACION DE SERVICIOS ........................................................................ 7 CONCLUSIONES .................................................................................................................................. 8 REFERENCIAS ...................................................................................................................................... 9
I.
INTRODUCCION
A diferencia de otros bienes que están en comercio, la energía eléctrica presenta ciertas singularidades que es preciso tener presente ,por ejemplo el hecho de que la energía eléctrica no puede almacenarse como un bien durable, salvo que se la someta a un proceso de conversión a otra forma de energía. Es por ello que la energía eléctrica debe ser generada en el mismo instante en que es demandada por los usuarios. La energía eléctrica a gran escala se obtienes básicamente a través de equipos generadores, un generador transforma en energía eléctrica la energía mecánica. Las maquinas generadoras tienen un índice de indisponibilidad para el sistema ya sea para mantenimiento estacional, para mantenimiento correctivo o por falta de agua de recurso energético. Además, cualquiera sea la fuente de generación, las maquinas pueden salir de servicio durante la operación diaria ya sea por fallas intempestivas o por roturas diversas. Es por ello que para que la gestión de un sistema eléctrico de potencia sea confiable, seguro y para mantener los más elevados estándares de calidad de servicio. En este ensayo nos ocuparemos de las reservas eléctricas de generación de corto plazo que están asociadas con la operación diaria de un sistema de potencia. La Reserva Rotante o Rodante es la capacidad regulación de la generación de los grupos que en un determinado momento están arrancados. Esta reserva puede ser a subir o a bajar y permite más fácilmente la automatización mediante un Control Automático de Generación (AGC). En el Mercado Eléctrico la frecuencia se debe mantener en todo momento dentro de los límites de calidad de servicio requeridos puesto que su variación podría generar el mal funcionamiento de equipos industriales e incluso la caída del sistema. Para ello, los Generadores deberán contar en sus máquinas con equipos que permitan su regulación automática de su producción, para equilibrar los requerimientos variables del consumo.
II.
ARGUMENTACION
RESERVA ROTANTE PARA REGULACIÓN PRIMARIA DE FRECUENCIA PR-21
Es el más inmediato mecanismo de regulación en el sistema. Se articula localmente en cada uno de los generadores acoplados a la red mediante su regulador de velocidad. Este mecanismo sube o baja la potencia producida por el generador en respuesta a las variaciones de velocidad del rotor, que se derivan a su vez de desequilibrios potencia generada-potencia consumida en el sistema, absorbidos en primera instancia como energía cinética en estos rotores. La acción de los Reguladores de Velocidad reequilibra la potencia generada con la consumida en el sistema mediante acción solidaria de todas las máquinas acopladas que cuenten con este mecanismo, pero el sistema queda equilibrado a una frecuencia (o velocidad de giro de los rotores) distinta a la inicial, y por tanto en general distinta a la frecuencia de diseño. Esta regulación es local, automática y de muy rápida actuación (de milisegundos a unos pocos segundos). La respuesta de los generadores es desigual, pues depende de su velocidad de respuesta, por lo que en general también produce una distribución de la generación distinta a la inicial.
NORMATIVA PERUANA EN MATERIA DE REGULACION PRIMARIA Se refiere a la acción automática e inmediata de los reguladores de velocidad de los grupos generadores, ante cambios súbitos en la frecuencia en un lapso de 0 a 10 segundos. Tiene como objeto absorber los desequilibrios entre la oferta y demanda del Sistema para tratar de mantener la frecuencia en un nivel o rango determinado. La variación de carga de la central debe ser sostenible al menos durante los siguientes 30 segundos. La regulació n primaria de frecuencia es un servicio obligatorio y permanente, no sujeto a compensación y debe ser prestado por todas las centrales de generación cuya potencia sea mayor a 10MW con excepción de la generación RER.
RESERVA ROTANTE PARA REGULACIÓN SECUNDARIA DE FRECUENCIA PR-22
La Regulación Secundaria es un mecanismo que corrige los desequilibrios que deja la Regulación Primaria.
Tiene como objetivo devolver la frecuencia a su valor de referencia y distribuir la generación de forma según lo programado mientras se recupera la reserva rotante de las unidades que participan de la regulación primaria de frecuencia, en tanto se recupera carga, y/o se reasignan de manera óptima los recursos de generación para satisfacer la demanda. Además, la tendencia generalizada es que sea realizada de modo automático por un sistema de Control Automático de Generación, esta regulación debe ser sostenible al menos durante 30 minutos mediante un proceso de regulación que intenta anular el denominado Error de Control de Área magnitud compuesta por el error de frecuencia y el error de potencia neta transmitida por las interconexiones. El Conjunto de Unidades de Generación que prestan conjuntamente el servicio de Regulación Secundaria pondrán a disposición del SEIN toda su Reserva disponible para La Regulación Secundaria, en función de las Unidades de Generación que tenga calificados, la Reserva que éstos hayan calificado y las condiciones de operación que puedan limitarla.
NORMATIVA PERUANA EN MATERIA DE REGULACION SECUNDARIA Se refiere a la acción automática o manual sobre el regulador de velocidad de un grupo generador, que complementa la acción de la Regulación Primaria de Frecuencia. Tiene como objeto equilibrar la oferta y la demanda, manteniendo el valor de la frecuencia dentro de límites permisibles, mientras se recupera la reserva rotante de las unidades que participan de la regulación primaria de frecuencia, en tanto se recupera carga, y/o se reasignan de manera óptima los recursos de generación para satisfacer la demanda. Esta regulación debe ser sostenible al menos durante 30 minutos. La Regulación Secundaria de Frecuencia constituye un servicio voluntario y será compensado conforme a lo que establezca el procedimiento técnico del COES sobre reserva rotante en el SEIN. En el caso que la magnitud de reserva ofertada voluntariamente para la Regulación Secundaria de Frecuencia sea insuficiente, el COES asignará con carácter obligatorio dicha reserva a las unidades generadoras que reúnan las condiciones para tal fin, de acuerdo al referido procedimiento.
SOBRE LA ASIGNACIÓN DE LA RESERVA ROTANTE La asignación de reservas corresponde efectuarse luego de haber calculado el monto total de reserva necesaria para el sistema. La Regulación Secundaria de Frecuencia constituye un servicio voluntario y será compensado conforme a lo que establezca el procedimiento técnico del COES sobre reserva rotante en el SEIN.
En el caso que la magnitud de reserva ofertada voluntariamente para la Regulación Secundaria de Frecuencia sea insuficiente, el COES asignará con carácter obligatorio dicha reserva a las unidades generadoras que reúnan las condiciones para tal fin.
PRESTACION DEL SERVICIO Y COMPENSACION DE LOS DESEQUILIBRIOS En la Prestación del Servicio se aborda todas las cuestiones relacionadas con la especificación técnica del mecanismo de Regulación Secundaria en tiempo real. La Regulación Secundaria se realiza por un determinado número de grupos de generación acoplados al sistema y con capacidad suficiente para variar su potencia generada. Sin embargo, el cálculo de las consignas necesarias en cada momento es decir a tiempo real, para estos grupos, luego de este proceso se espera que se compense los desequilibrios que originan la necesidad de la Regulación Secundaria. El conjunto de estos procesos que generan y envían las señales son el Control Automático de Generación (AGC) o el Control Frecuencia Potencia (LFC).
OPERACIÓN BASICA DE CONTROL: Control Centralizado: La regulación la realiza de modo centralizado un único operador del Sistema en todo el Bloque de Regulación. El bloque de control tiene por tanto un único Área de Control que cuenta con un programa Control Automático de Generación que envía directamente las consignas de potencia a los grupos generadores, y que vigila en cada ciclo de tiempo la frecuencia con los que esté interconectado.
Control Pluralista: El Bloque de Regulación se organiza en áreas, cada una de ellas controlada independientemente por un operador, que vigila la frecuencia del área y el intercambio total neto de la misma respecto de sus áreas adyacentes con su propio Control Automático de Generación y capacidad de regulación.
Control Jerárquico: La regulación del bloque se realiza de modo descentralizado. El Bloque de Regulación se organiza en áreas, cada una de ellas controlada por un operador, y adicionalmente existe un Coordinador
del Bloque, que no controla ninguna de las áreas, pero actúa como regulador maestro de todo el bloque y reparte este requerimiento entre las áreas que lo reciben como señal adicional en sus propios lazos de control.
CRITERIOS PARA LA PRESTACION DE SERVICIOS Para efectuar un adecuado seguimiento del servicio de regulación, es necesario establecer los límites generales de operación que permitan evaluar que el servicio se ha prestado de manera apropiada. Al respecto se considera que éstos implican lo siguiente: -
La Reserva Secundaria es prestada por Unidad de Reserva Secundaria calificadas para tal efecto y que a su vez se encuentran constituidas por agrupaciones de generadores que físicamente pueden prestar el servicio a través de sus respectivas Unidades de Generación previamente calificadas para ello.
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La calificación de las URS y de sus Unidades de Generación individuales estará sujeta al cumplimiento de las condiciones técnicas y contractuales necesarias.
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El resultado de la calificación de una Unidad de Reserva Secundaria y sus Unidades de Generación es un monto de reserva para Reserva Secundaria disponible, saldo resultante del total de Reserva para regulación ofrecida por cada Unidad de Generación en la calificación y la porción de esa Reserva que haya superado las pruebas de calificación.
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Las Unidades de Reserva Secundaria pondrán a disposición del SEIN toda su Reserva disponible para la Reserva Secundaria, en función de las Unidades de Generación que tenga calificados.
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El servicio de Reserva Secundaria se prestará por medio de un programa de Control Automático de Generación (AGC), bajo control del COES, que enviará las consignas de potencia pertinentes a las Unidades Reserva Secundaria.
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Según el Procedimiento Técnico de Coordinación de la Operativa en Tiempo Real del SEIN PR09, se indica que la frecuencia del sistema debe regularse a 60 Hz aceptándose variaciones sostenidas en el rango de 60 Hz ± 0.6 % es decir entre 59.64 y 60.36 Hz.
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La característica mínima de respuesta exigida en el SEIN, que será tal que ante un evento que ocasione un déficit/superávit de generación igual o mayor a la magnitud de Reserva para RS programada, la respuesta para la RS se iniciará en los siguientes 20 segundos después de ocurrido el evento, estará completamente disponible en los siguientes 10 minutos y a partir de este momento, podrá sostenerse hasta por 30 minutos adicionales, momento en que se restituirá la reserva asignada para RS, mediante la modificación del programa de operación considerando los criterios de seguridad, calidad y mínimo costos operativos.
III.
CONCLUSIONES En una Regulación manual, al haber una respuesta poco fiable de los generadores ante un desequilibrio de potencia por Regulación Primaria, la potencia que fluye por las interconexiones está constantemente fluctuando, y que la Regulación Secundaria tiene que tenerla en cuenta al calcular el Error de Control de Área para asegurar que los desequilibrios son finalmente compensados por el área en que se producen.
En el caso peruano los operadores deberían ser las compañías generadoras. Pero vemos que en la zona centro del país existe un gran número de operadores independientes, y algunos de ellos operan en zonas distintas, de modo que no hay una ubicación geográfica clara como para que haya un control de frecuencias por zonas, entonces el esquema pluralista podría quedar descartado para la operación básica de control.
Es muy importante mantener el valor de la frecuencia en 60 Hertz que puede estar comprendido en un rango de ± 0.6 % es decir entre 59.64 y 60.36 Hz para asegurar la cal idad y seguridad del sistema.
Es vital que se cuente con programas de Control Automatizado de Generación ya que sin ellas se imposibilita una práctica de interconexiones síncronas con otros sistemas de potencia.
IV.
REFERENCIAS
Medina, O. (2014). Centrales Eléctricas: Reservas del sistema Eléctrico. Argentina: Facet. Recuperado de https://catedras.facet.unt.edu.ar/centraleselectricas/wpcontent/uploads/sites/19/2014/10/Tipos-de-Reserva.pdf
Osinerming (2014). Propuesta de procedimiento técnico: Reserva rotante para Regulación Secundaria de Frecuencia. Perú: Osinerming. Recuperado de http://www2.osinerg.gob.pe/Resoluciones/pdf/2014/Informe-No.00272014-GART.pdf
Osinerming (2016). Modificación del procedimiento técnico del COES: Reserva rotante para Regulación Primaria de Frecuencia. Perú: Osinerming. Recuperado de http://www2.osinerg.gob.pe/Resoluciones/pdf/2016/Informe-No.0284-2016GART.pdf
