Operador Nacional do Sistema Elétrico

1. Operador Nacional do Sistema Elétrico GD e a Estabilidade.....Integrando GD a Rede A visão do Operador da Rede João Batista Silva Assistente Diretoria Adm. Serv. Transm. VII Seminário de Geração Distribuída INEE – Instituto Nacional de Eficiência Energética Rio de Janeiro, 14-09-2004

2. Desafios da Integração da G.Distribuída • Desafios Comerciais • Desafios Regulatórios • Desafios Técnicos

3. As Formas Atuais de “Sistemas Elétricos “ Sistema Elétrico Convencional Centrais de geração centralizadas e distribuição para os consumidores Centrais de geração Residências Edifícios Fábricas

4. As Formas Atuais de “Sistemas Elétricos “ Sistema com Geração Distribuída Hospital (com seus próprios geradores) Produção Centros de Controle Eólicas Fontes Solares Fábricas Co-geração Armazenadores de energia Residências Edifícios VEH Edifícios "inteligentes" (com seus próprios geradores) Casas "inteligentes" e veículos (VEH) (com seus próprios geradores a hidrogênio) Fonte: The Economist; ABB

5. Oferta de Energia & Dados de Mercado - 2003Sistema Interligado Nacional • Demanda máxima = 55,800 MW • Capacidade Instalada = 77,321 MW • Hidro: 66.321 MW ( > 85%) • Produção = 365 TWh • 92% hidro • Supre 98% do mercado brasileiro • Consumidores = 47 milhões • Renda Global = US$ 17 bilhões • Recursos G&T = US$ 220 bi (40% GNP) Sistemas Isolados2% do mercado brasileiro • Configuração Física: • 349 usinas / 12 bacias; cerca 20 núcleos de GT • 73.600 km de LTs, 620 circ. e 314 SEs; • Mais de 700 pontos de entrega às Distribuidoras.

6. O Sistema Interligado Nacional - SIN e seus Agentes....Distribuídos O ONS é o integrador de uma rede de múltiplos agentes e instalações GTn Consumidor Final Geração Distribuição Transmissão GT1 D1 T3 T1 GH1 D2 T4 T6 GH2 GH5 T8 D3 o GH6 T5 GH3 D4 T2 T9 GH4 T7 GD1 GD2 GT2 CL1 26 agentes 73 agentes 37 agentes Pontos de Entrega de Energia: 700 73.600 km de LTs 620 circuitos 314 sub-estações 349 Unidades Geradoras Rede de distribuição

7. GD Complementar à GC x Expansão da Transmissão (∆T) GD se contrapõe à necessidade da expansão "concorrencial" de transmissão ( não é mais monopólio!) Teoricamente, se ∆GD ≈ ∆Demanda, ∆T  0 A ∆T também visa Segurança elétrica (Requisitos mais sofisticados das cargas modernas, ‘back-up da própria GD) Confiabilidade e maior disponibilidade dos Pontos de Entrega à Distribuição ( mais de 700 pontos ) Otimização Energética ( fora da ponta ) Redução de Perdas ∆T  tem que garantir o despacho de ‘muitos’ cenários de plantas de geração em operação... agora sem e com GD

8. Evolução da extensão da Rede Básica de Transmissão - km Modelo Anterior Modelo vigente através das Leis no 9648/98 e 10848/04 1995 a 1998 1999 a 2004 2.400 km 10.849 km ∆T ∆T Médio = 2.650 km a.a.(Previsto) 2004 ∆T: são interligações inter-regionais em 500kV, não foram considerados + 2.500 km da expansão da N-S III nem as integrações dos sistemas hoje isolados e a ligação à Manaus

9. Linhas de Transmissão são Usinas Virtuais Capacidade de transferência de energia das Regiões N e SE para a Região NE Capacidade de transferência de energia da UHE Itaipu e Região Sul para a Região Sudeste Equivale a uma UHE de cerca de 12.000 MW Investimento > que 30,0 Bilhões de R$ - em geração Realização de 12.800 km de LTs Investimento de 8,2 Bilhões de R$ - em transmissão

10. Modelo de Transmissão – Receita Crescente Modelo vigente através das Leis no 9648/98 e 10848/04 Modelo Anterior Remuneração explícita da Transmissão, que passa a ser um Segmento de Negócio 106 R$ Receita de Transmissão aprox. 10% da Receita Global do Setor Tarifa de Suprimento remunera T + G Sem inadimplência!!

11. Expansão da Transmissão x Aumento da Receita das Transmissoras Análise dos Insumos intervenientes na Receita das Transmissoras Receita das Transmissoras no Futuro! Milhões R$ 0,4 %da Receita Global do Setor

12. Estimativa das Economias que Poderiam ser Introduzidas pela GD Influência da Expansão da GD nos Investimentos de Transmissão, em 3 a 5 anos • A expansão prevista para as Redes de Transmissão representará 0,5% ao ano da receita total do setor elétrico; • Estes 500 milhões de R$ são suficientes para construir cerca de 1.000 MW de GD; • Esta expansão da transmissão reduz para 2.000 MW a necessidade adicional de GC que, por sua vez, exigirá expansão da transmissão; • Considerando os planos atuais de integração inter-regionais e de expansão da produção de energia, a GD não deverá poder deslocar significativos investimentos em transmissão, nos próximos 3 a 5 anos. Conjugação GD & GC com Eficientização das Cargas • Considerar GD no rol de alternativas à expansão da produção de energia e ponta do sistema – ver trabalho de Mercados / PSR ; • Melhorar a eficiência dos processos que consomem energia elétrica para modular ( e reduzir ) as demandas.

13. Impactos da GD para operação do SIN • Energéticos • Elétricos A GD tem relevância sistêmica do ponto de vista energético e relevância local do ponto de vista elétrico.

14. Impactos Energéticos – na visão do Operador Aspectos Favoráveis • Redução da dependência de importação de energia em algumas regiões; • Redução das perdas na malha de transmissão; • Redução da dependência de fontes de mesma natureza – diversidade tecnológica. Aspectos que Requerem Atenção • Aumento da Reserva girante, em função da intermitência de algumas fontes; • Comprometimento do despacho otimizado, dependendo do nível de penetração da GD, em função da operação das Usinas hidráulicas em faixas de baixo rendimento; • Investimento novos. Segue

15. Impactos Elétricos – Experiência com a Inserção das Usinas Emergenciais, do Proinfa e UTEs a GN Aspectos positivos Escalonamento do Investimento na transmissão; Redução das perdas na malha de transmissão; Recomposição mais rápida de cargas frente a grandes perturbações; Estabilidade(modularidade) na curva de carga; Suprimento de Serviços Ancilares: reserva de geração, controle forma de onda da tensão, etc. Aspectos que Requerem Ajustes e Investimentos Aumento das perdas na malha de sub transmissão, em algumas situações; Necessidade de investimentos na malha de distribuição ( superação de equipamentos por aumento do nível de curto-circuito); Proteções das instalações das redes de subtransmissão e de distribuição

16. Impactos Elétricos – Experiência com a Inserção das Usinas Emergenciais, do Proinfa e UTEs a GN Aspectos Operativos • Em casos de elevada penetração de GD, deve-se tomar cuidado especial com controlabilidade, sob risco de reduzir a margem de estabilidade eletromecânica; • Aumento da penetração harmônica a partir de fontes que se interligam com a rede a partir de conversores e da VTCD ( variação de tensão de curta duração, dependendo do ‘grau de penetração’ da GD. Necessidade de Inclusão de: • Novos centros de controle, supervisão e previsão de produção das GD e de Proteções direcionais; • Esquemas de corte de carga adaptados aos montantes de GD despachada; • Redimensionamento dos esquemas de controle de sobretensões

17. Geração Distribuída - Avaliação perdas elétricas - Análise do Desempenho Dinâmico - Níveis de Curto circuito - Cuidados especiais

18. Expansão da Oferta no Período 2003-2009 • Sistema Estudado Sudeste/Centro-Oeste Brasileiro • em particular área Rio/E. Santo • Critérios adotados • Para GD  unidades de até 50MW • Para PIE  UTE de 500 e 1000MW • Angra I e II fora de operação

19. Impactos em Regime Permanente Variação de Perdas x Variação de Carga na Área Rio FP: 0,85 500 GR GD FP: 1,00 400 GR GD 300 200 Variação das Perdas(MW) 100 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 -100 D Carga ( MW) Incremento de Perdas (MW) - Ger. Remota. - FP 0,85 Incremento de Perdas (MW) - Ger. Distribuida - FP 0,85 Incremento de Perdas (MW) - Ger. Ext. Incremento de Perdas (MW) - Ger. Dist. - FP 1

20. Impactos Dinâmicos - Geração Distribuída 40 UTEs de 50 MW –FP 0,85– Sem Estabilizador 40 UTEs de 50 MW– FP 0,85– Com estabilizador

21. Do Ponto de Vista de Níveis de Curto-Circuito Resultados Curto-Circuito • Geração distribuída (2000MW)

22. Conclusões Geração distribuída - “Embedded Generation” • alternativa competitiva - pode ajudar a operação do sistema brasileiro , principalmente em condições restritivas - com expansão limitada e operando próximo aos limites de segurança; • abordagem deve ser via “procedimentos de distribuição”; • dependência crescente em ações coordenadas de Controle e Sistemas Especiais de Proteção.

23. Conclusões das Análises Realizadas Curto-circuito e Perdas • variação acentuada dos níveis de curto circuito com impacto em alguns equipamentos próximos da GD • Perdas Ohmicas • redução importante no nível de perdas favorável a GD Estabilidade Eletromecânica • é importante o impacto(‘grau de penetração’) da GD - excitatrizes e PSS • necessidade de se investir em controladores para GD Convivências da GD com outras Formas de produção de Energia • deverá ocorrer através da criação de padrões que permitam explorar as mútuas vantagens – criação dos Procedimentos de Distribuição e revisão dos Procedimentos de Rede (ONS) para adaptá-los à evolução das tecnologias GD Interação com o ONS • tanto mais necessária quanto maior o grau de penetração da GD estabelecer maior aproximação • criação de mecanismos de previsibilidade energética e de reserva e de respaldo à segurança sistêmica na falta GD. • necessidade de se apoiar ANEEL num processo cooperativo de construção de Procedimentos de Distribuição.

24. Melhoria do Atendimento Eletro-energético 2004-2008 pela introdução dos Projetos do Proinfa

25. Custos Marginais de Operação Análise Estrutural Mercado Referência Mercado Alto-6,4%aa VN= 110 R$/MWh VN= 110 R$/MWh • situação favorável de atendimento em 2004-07; • c/ elevação de riscos de déficit no final do horizonte, em 2008; • equilíbrio oferta X demanda caracterizado por CMO próximos ao VN • condições atendimento 2004-07, ainda aceitáveis; • em 2008, já se observa risco déficit bastante alto ( até 9 a 20 %); • o CMO médio anual > VN p/ todos os subsistemas indica necessidade de aumento da oferta

26. Equivale aproximadamente à complementação do Proinfa UHE Itaipu (atraso das UGs 19 e 20) =1.400 MW UTE Termorio (Blocos II e III) = 739,6 MW UTE Araucária = 469 MW Cenários de Evolução da Potência Instalada

27. Sistemas Elétricos x Requisitos de QEE Efeito das Características dos Componentes das Redes Elétricas e das Cargas nos Requisitos de QEE Sistemas Elétricos Tradicionais Predomínio de Componentes Eletromecânicos Sistemas Elétricos Atuais Proliferação de Componentes com tecnologia eletrônico-digitais Características: robustez e linearidade Características: sensíveis à forma de onda de tensão e não lineares • Requisitos Adicionais de QEE: • distorção harmônica; • flutuação de tensão (cintilação); • desequilíbrio; • variação de tensão de curta duração (sag / swell). • Requisitos Básicos de QEE: • adequação geração x mercado; • segurança das instalações de transmissão; • regulação de tensão e freqüência.

28. Desafios Técnicos • Informações a serem prestadas pelo Acessantes • Atender os Procedimentos de Rede no que couber; • considerar a prática das concessionárias de distribuição e de transmissão • Documentos de apoio :Cartilha de Acesso, Manual dos Agentes, manual dos Geradores • Requisitos a serem atendidos : • Atender os Procedimentos de Rede e/ou Normas das distribuidoras nos seguintes aspectos: • Fator de Potência das instalações; • Faixa de Freqüência; • Faixa de Tensão; • Requisitos de qualidade de potência

29. Desafios Técnicos • Estudos de Impacto na Rede a serem desenvolvidos pelos Acessantes: • Avaliar o impacto das novas instalações sobre a rede tanto sob a ótica das analises de regime permanente como de transitório.

30. Redução dos Desafios Técnicos • Padronizar os requisitos na Rede de Distribuição : Implantar um Procedimento de Rede para a Rede de Distribuição ( tensão < 230 kV) ;

31. VEH – Veículo Elétrico Híbrido Visão do ONS - Operador Nacional do Sistema Elétrico Brasileiro • Cenário com VEH no Brasil • Estimando em 1,5 milhões de veículos • Se 5 % da frota passar a ser de VEH, ou seja 70.000 VEH / ano, esta será capaz de atender ao acréscimo anual de ponta ( 4,000 MW / ano) • Preocupações do ONS • Desconhecimento da produção de energia e da carga dos VEH – duração, local e intensidade • Dimensionamento das redes elétricas para atender aos ‘movimentos’ dos fluxos de energia. ALEATORIEDADE X CONTROLABILIDADE