VII Seminário de Geração Distribuída 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

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

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

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

Sistemas Isolados 2% do mercado brasileiro Oferta de Energia & Dados de Mercado - 2003 Sistema 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 Isolados 2% 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.

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 Transmissão Distribuição GT1 T1 T3 D1 GH1 T4 D2 GH2 T6 GH5 T8 o D3 GH6 T5 GH3 D4 T2 T9 GH4 T7 GD1 GD2 GT2 CL1 26 agentes 73 agentes 37 agentes 73.600 km de LTs 620 circuitos 314 sub-estações Pontos de Entrega de Energia: 700 349 Unidades Geradoras Rede de distribuição

A ∆T também visa 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

Modelo vigente através das Leis no 9648/98 e 10848/04 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

Linhas de Transmissão são Usinas Virtuais Capacidade de transferência de energia da UHE Itaipu e Região Sul para a Região Sudeste Capacidade de transferência de energia das Regiões N e SE para a Região NE 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

Modelo de Transmissão – Receita Crescente Modelo Anterior Modelo vigente através das Leis no 9648/98 e 10848/04 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!!

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

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.

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.

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

Aspectos que Requerem Ajustes e Investimentos 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

Necessidade de Inclusão de: 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

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

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

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) 100 500 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

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

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

Geração distribuída - “Embedded Generation” 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.

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.

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

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

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

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.

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

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.

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

Cenário com VEH no Brasil Estimando em 1,5 milhões de veículos 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