IMPACTO DE LAS RESTRICCIONES OPERACIONALES EN LA SUFICIENCIA DEL SING ANTE DIFERENTES NIVELES DE PENETRACIÓN EÓLICA

Abstract

This project studies changes in the operation of the SING under the consideration of several constrains, such as minimum stable level, minimum up times and loading ramps, also the influence of new wind farms. These considerations strongly influence on the operation of the system, since SING is almost entirely operated by conventional thermal plants, which is why regulatory flexibility and capacity of the system is reduced considerably from a system that has hydropower plants. SING operation is analyzed for its operating costs and adequacy metrics for 200 samples of forced outputs rate from the generating units. The operation of the system is analyzed with and without the transmission system, observing the sensitivity of the operation, in relation to the changes of spinning reserve in the system. It is noted that by incorporating the transmission system, the operation becomes less sensitive to variation in reserve levels. The minimum stable level constraint has the big impact on this analysis, since it restricts the operating point of the generators. It is established as the appropriate level of reserves 400MW, which corresponds to the maximum value of generation of the largest unit of the system. For proper operation of the system with the NCRE, it is required an adequate wind resource forecasting to make an optimum unit commitment of the other units in the system. To do this, it is use a BoxJenkins model, SARIMA(1; 0; 1)(1; 1; 1)24 and it makes a forecast of wind speed. Next, the model has to transform the wind forecasting to electrical power through a power-speed curve so that the forecast of the 4 wind farms is obtained The variation of wind penetration is simulated taking into account an amplification scalability factor, which reflects the size of the wind farm necessary for the better use of the wind resource. Once forecasts and profiles are generated, wind generation is added to the SING. This is done considering two distinct situations. First, the wind unit connected to the 220kV Crucero substation. Secondly, 4 plants connected in different parts of the SEP. The nominal power for both cases varies from 0 to 3000MW. It is determined that a system containing a wind diversified resource geographically, is less affected by the uncertainty of the wind resource considering similar levels of wind penetration. Subsequently, it is observed the effect that it has on the operation of the system and the sufficiency of the SING (considering wind power), the withdrawal of a conventional unit, CTH. It is observed that a decrease in the generation, not directly imply a decrease in the sufficiency of the system because the reserve may be overestimated. In terms of adequacy, 165MW power plant is similar to a wind farm of 600MW effect.El presente trabajo estudia los cambios en la operación del Sistema Interconectado del Norte Grande (SING) ante la consideración de diferentes restricciones, tales como mínimo técnico de las unidades, tiempos mínimos de operación y rampas de toma y desprendimiento de carga, además de la influencia de la incorporación de centrales eólicas. Todo lo mencionado influye fuertemente en la operación del sistema ya que el SING está conformado casi en su totalidad de plantas térmicas convencionales: por ello la flexibilidad y capacidad reguladora del sistema se ve reducida considerablemente respecto a uno que posea presencia de centrales hidráulicas. Se analiza la operación del SING respecto a sus costos de operación e índices de suficiencia para diferentes muestras de salidas forzadas. Se analiza la operación del sistema con y sin el sistema de transmisión, observando la sensibilidad de la operación respecto a los cambios de reserva en giro en el sistema. Se observa que al incorporar el sistema de transmisión la operación se vuelve menos sensible a la variación en los niveles de reserva; la restricción de los mínimos técnicos es la que más influye en este análisis, puesto que restringe el punto de operación de los generadores. Se establece como nivel de reserva apropiado 400MW, el que corresponde al valor máximo de generación de la mayor unidad del sistema. Para realizar una correcta operación del sistema con Energías Renovables No Convencionales (ERNC) se requiere un pronóstico adecuado del recurso eólico para así realizar un predespacho óptimo del resto de las unidades en el sistema. Para ello se ocupa un modelo SARIMA(1; 0; 1)(1; 1; 1)24 y se realiza un pronóstico de la velocidad del viento, el cual se transforma a velocidad a través de una curva potencia-velocidad, con lo que se obtiene el pronóstico de generación eólica. La variación de penetración eólica se simula ocupando un factor de escalamiento a este pronóstico el cual refleja el tamaño del parque eólico necesario para el mayor aprovechamiento del recurso eólico. Una vez generados los pronósticos y los perfiles se agrega generación eólica al SING, esto se hace planteando dos situaciones distintas; la primera, una central conectada a la subestación Crucero 220kV, la segunda, 4 centrales conectadas en distintos puntos del Sistema Eléctrico de Potencia (SEP). La potencia nominal para ambos casos varía entre 0 a 3000MW. Se determina que un sistema que contenga un recurso eólico diversificado geográficamente es menos afectado por su incertidumbre para niveles similares de penetración eólica. Posteriormente se observa el efecto que provoca en la operación del sistema el retiro de una unidad térmica convencional, en la suficiencia del SING considerando generación eólica. Se observó que una disminución en la generación no implica directamente en una disminución en la suficiencia del sistema debido a que la reserva puede quedar sobreestimada. En términos de suficiencia, la central térmica de 165MW tiene un efecto similar al de una central eólica de 600MW.