I Congreso Latinoamericano de Energia
Eólica y VI Jornadas Internacionales de
Energia Eólica
Francisco José Arteiro de Oliveira
Diretoria de Planejamento e
Programação da Operação
1
Aumento da Expansão de Energia Eólica na Matriz
Energética Brasileira
2
A Matriz de Energia Elétrica de 2014 e 2019
Base: PMO maio/15
2014
Tipo
Hidráulica
Nuclear
Gás / GNL
Carvão
Biomassa
Outras
(1)
Óleo / Diesel
Eólica
Solar
Total
2019
Crescimento 2014-2019
MW
%
MW
%
MW
%
94.375
1.990
11.625
3.210
6.428
1.021
4.628
4.759
8
128.044
73,7
1,6
9,1
2,5
5,0
0,8
3,6
3,7
0,0
100,0
113.086
3.395
15.477
3.550
7.969
1.649
4.731
15.567
898
166.322
68,0
2,0
9,3
2,1
4,8
1,0
2,8
9,4
0,5
100,0
18.711
1.405
3.852
340
1.541
628
103
10.808
890
38.853
19,8
70,6
33,1
10,6
24,0
61,5
2,2
227,1
11.125
30,0
 O parque gerador brasileiro está passando por um processo de transformação e transição.
A hidroeletricidade continuará como a principal fonte de geração de energia, embora sua participação no
total da potência instalada do SIN será reduzida de 73,7% em 2014 para 68,0% em 2019.
 As novas hidrelétricas serão majoritariamente do tipo a fio d’água e, consequentemente,
a capacidade de regularização do SIN diminuirá gradativamente, tornando o sistema cada vez mais
dependente de geração complementar à hídrica, sobretudo durante a estação seca.
3
(1) Usinas Biomassa com CVU
A Expansão da Oferta entre 2014 e 2019
TIPO
Hidráulica
CRESCIMENTO
2014-2019
31/12/2014
31/12/2019
MW
%
MW
%
MW
%
94.375
73,7
113.086
68,0
18.711
19,8
18.576 MW (99%) – UHEs sem Reservatório
UHE Belo Monte
UHEs do Rio Madeira
UHEs do Rio Teles Pires
Outras
11.000 MW
3.532 MW
3.265 MW
779 MW
135 MW (1%) - UHEs com Reservatório
UHE São Roque
135 MW
4
Evolução da capacidade de Transmissão
1500 km
Belo Monte
Madeira
2400 km
2200 km
Extensão de línhas de transmissão ≥ 230 kV (km)
Ano
2014
2019
km
112.000
132.379
(*)
(*) Fonte: EPE
5
Expansão da Geração Eólica na Região Nordeste
432 MW
18 MW
59 MW
PEDRA DO SAL
PRAIA DO MORGADO
PRAIA FORMOSA VOLTA DO RIO
Araras
Boca do Córrego
Buriti
Cajucoco
Cataventos Paracuru 1
Colônia
Coqueiro
Dunas de Paracuru
Embuaca
Faisa I
Faisa II
Faisa III
Faisa IV
Faisa V
Fleixeiras I
Garças
Guajirú
Icaraí
542 MW 1.249 MW
AMONTADA
PARACURU
TAÍBA ALBATROZ
PARQUE EÓLICO DE BEBERIBE
FOZ DO RIO CHORÓ
PRAIAS DE PARAJURU
BONS VENTOS
CANOA QUEBRADA
CANOA QUEBRADA (RV)ALEGRIA I MANGUE
ENACEL
ALEGRIA II MANGUE
ICARAIZINHO
ARATUÁ
MANGUE
MIASSABA III
MANGUE
RIO DO FOGO
CABEÇO PRETO
CABEÇO PRETO IV
373 MW 2.559 MW
SECO 1
SECO 2
SECO 3
SECO 5
Tacaicó
Icaraí I
Taíba Águia
Icaraí II
Taíba Andorinha
Ilha Grande
Trairí
Jandaia
Vento do Oeste
Jandaia I
Vento Formoso
Junco I
Ventos de Horizonte
Junco II
Ventos de Santa Rosa
Lagoa Seca
Ventos de Santo
Malhadinha I
Inácio
Mundaú
Ventos de São
Pau Brasil
Geraldo
Pau Ferro
Pedra do Gerônimo Ventos de Sebastião
Planalto da Taíba Ventos de Tianguá
Ventos de Tianguá
Porto Salgado
Norte
Potengi
Ventos do Morro do
Quixaba
Chapéu
Ribeirão
Ventos do Parazinho
São Paulo
Marco dos Ventos 1
Marco dos Ventos 2
Marco dos Ventos 3
Marco dos Ventos 4
Marco dos Ventos 5
Ventos do Norte 1
Ventos do Norte 10
Ventos do Norte 2
Ventos do Norte 3
Ventos do Norte 4
Ventos do Norte 5
Ventos do Norte 6
Ventos do Norte 7
Ventos do Norte 8
Ventos do Norte 9
MILLENIUM COELHOS I PRESIDENTE
ALBATROZ COELHOS II VITÓRIA
ATLÂNTICA COELHOS III
CAMURIM COELHOS IV
CARAVELA MATARACÁ
ALHANDRA
CAPACIDADE INSTALADA
DEZEMBRO DE 2015
7.738 MW
66 MW
PIRAUÁ
1.154 MW
(50 CGE)
XAVANTE
GRAVATÁ
MANDACARU
SANTA MARIA
Barra dos Coqueiros
25 MW
35 MW
MACAÚBAS
NOVO HORIZONTE
SEABRA
95 MW 1.144 MW
Source: ANEEL
Alvorada
Ametista
Angical
Borgo
Caetité
Caetité 2
Caetité 3
Caititu
Candiba
Coqueirinho
Corrupião
Cristal
Da Prata
Dos Araçás
Dourados
Emiliana
Espigão
Guanambi
Guirapá
Igaporã
Ilhéus
78 MW
Aratuá 3
Areia Branca
Arizona I
Asa Branca I
Asa Branca II
Asa Branca III
Asa Branca IV
Asa Branca V
Asa Branca VI
Asa Branca VII
Asa Branca VIII
Caiçara 2
Caiçara do Norte
Calango 1
Calango 2
Calango 3
Calango 4
Calango 5
Campos dos Ventos II
Inhambu
Joana
Licínio de Almeida
Maron
Morrão
N. Sra. da Conceição
Pajeú do Vento
Pedra Branca
Pedra do Reino
Pedra do Reino III
Pelourinho
Pilões
Pindaí
Planaltina
Porto Seguro
Primavera
Rio Verde
São Judas
São Pedro do Lago
Seraíma
Serra do Salto
Carcará I
Carcará II
Carnaúbas
Costa Branca
Dreen Boa Vista
Dreen Cutia
Dreen Guajiru
Dreen Olho d'Água
Dreen São Bento do
Norte
Eurus I
Eurus II
Eurus III
Eurus IV
Eurus VI
Famosa I
Farol
GE Jangada
GE Maria Helena
Juremas
Lanchinha
Macacos
Mar e Terra
Mel 02
Miassaba 3
Miassaba 4
Modelo I
Modelo II
Morro dos Ventos
Morro dos Ventos
Morro dos Ventos
Morro dos Ventos
Morro dos Ventos
Morro dos Ventos
Pelado
Pedra Preta
Reduto
Rei dos Ventos 1
Rei dos Ventos 3
I
II
III
IV
IX
VI
Rei dos Ventos 4
Renascença I
Renascença II
Renascença III
Renascença IV
Renascença V
Riachão I
Riachão II
Riachão IV
Riachão VI
Riachão VII
Santa Clara I
Santa Clara II
Santa Clara III
Santa Clara IV
Santa Clara V
Santa Clara VI
Santa Helena
Santo Cristo
São João
Serra de Santana I
Serra de Santana II
Serra de Santana III
SM
União dos Ventos 1
União dos Ventos 10
União dos Ventos 2
União dos Ventos 3
União dos Ventos 4
União dos Ventos 5
União dos Ventos 6
União dos Ventos 7
União dos Ventos 8
União dos Ventos 9
Ventos de Santo Uriel
Ventos de São Miguel
6.584 MW
(210 CGE)
SOMENTE EMPREENDIMENTOS COM
OUTORGA
Serra do
Espinhaço
Sete Gameleiras
Tamanduá Mirim
Tanque
Teiu
Ventos do
Nordeste
6
Expansão da Geração Eólica na Região Sul
CAPACIDADE INSTALADA
DEZEMBRO DE 2015
1.648 MW
621 MW
(21 CGE)
1.027 MW
(43 CGE)
Água Doce
Amparo
Aquibatã
Bom Jardim
SOMENTE EMPREENDIMENTOS COM
OUTORGA
Campo Belo
Cascata
Cruz Alta
Púlpito
Rio do Ouro
231 MW
Salto
Atlântica I
Giruá
Santo Antônio
Atlântica II
Ibirapuitã I
Atlântica IV
Minuano I
Atlântica V
Minuano II
Cerro Chato IV
Osório 2
Cerro Chato V
Osório 3
Cerro Chato VI
Pinhal
Cerro dos Trindade
Pontal 2B
Chuí I
REB Cassino I
Chuí II
REB Cassino II
Chuí IV
REB Cassino III
Chuí V
Vento Aragano I
Corredor do Senandes II
Verace I
Corredor do Senandes III
Verace II
Corredor do Senandes IV
Verace III
Dos Índios 2
Verace IV
Dos Índios 3
Verace V
Fazenda Rosário 2
Verace IX
Força 1
Verace VI
Força 2
Verace VII
Força 3
Verace VIII
Cerro Chato I
Cerro Chato II
Cerro Chato III
Cidreira 1
Palmares
Parque Eólico de Osório
Parque Eólico de Sangradouro
Sangradouro 2
Sangradouro 3
Parque Eólico dos Índios
390 MW
1.027 MW
Verace X
Source: ANEEL
7
Evolução da Expansão Eólica - Horizonte 2021
70%
Geração Eólica no SIN
Usinas Eólicas em Operação no SIN
Subsistema
Sul
Potência Inst. (MW)
1.324
Sudeste
29
Nordeste
4.420
Total
5.773
Março/2015
10%
90%
30%
8
Os Grandes Desafios
Grandes usinas, Interligações internacionais e Penetração de Eólicas
3.860 MW
(Jan. 2015)
Eólicas (*)
1.861 MW
(Jan. 2015)
9
Características da Geração Eólica no Brasil
10
Características do Vento nas Regiões Nordeste e Sul
Nordeste
- Ventos alísios
- Direção predominante sudeste
- Constante ao longo do ano
Sul
- São afetados por diferentes
sistemas meteorológicos
- Sofrem significativa modificação
ao longo do dia
11
Características Intrínsecas à Geração Eólica
•
Previsibilidade intrinsicamente dependente das condições meteorológicas,
conduzindo a investimentos no desenvolvimento de modelos e ferramentas de
previsão de ventos.
•
A possibilidade de desconexão de grandes blocos de geração em razão de
adversidades meteorológicas:
- ventos de rajada (> 25 m/s ~ 90 km/h) - típicas da Região Sul
- calmarias (< 3 m/s ~ 10 km/h) - típicas da Região Nordeste
12
Características Intrínsecas à Geração Eólica
•
No regime de ventos da Região Nordeste há uma complementaridade de seu
comportamento sazonal com o regime hidrológico das bacias hidrográficas.
13
Características Intrínsecas à Geração Eólica
Geração Eólica no Subsistema Nordeste em 2014 (MWmed)
14
Características Intrínsecas à Geração Eólica
Geração Eólica no Subsistema Sul em 2014 (MWmed)
15
Características Intrínsecas à Geração Eólica
•
A geração eólica tem características intermitentes, o que conduz a:
- A geração máxima e a mínima podem ocorrer a qualquer momento do dia.
Variação de 1.162 MW
em 9 horas
Variação de 1.385 MW
em 8,5 horas
- Variações de geração rápidas e significativas que dependem das condições
meteorológicas.
16
Características Intrínsecas à Geração Eólica
Estas características conduzem aos seguintes desafios:
1. Aprimoramento dos métodos e ferramentas utilizados no Planejamento e na Programação
Eletroenergética
 Nos Planejamentos Energéticos Anual – PEN e Mensal – PMO
Em atendimento Resolução Normativa nº 476/2012, de 13 de março de 2012
(complementar à RN 440/2011 e Ofício SRG/ANEEL nº 068/2012), o montante mensal
de geração eólica considera a média histórica em janela móvel 5 anos.
Obs.: Para usinas em expansão, considera-se um fator de capacidade, calculado a
partir da média histórica das usinas eólica da região.
 Na Programação Diária da Operação Eletroenergética
É feita a consolidação dos programas de geração dos Agentes com base nos valores
verificados, nas previsões meteorológicas e modelos de previsão de geração eólica.
17
Características Intrínsecas à Geração Eólica
1. Aprimoramento dos métodos e ferramentas utilizados no Planejamento e na Programação
Eletroenergética (cont.)
 2010-2011: Desenvolvimento do Sistema de Geração Eólica – SGE: plataforma de
dados eólicos observados e previstos que subsidia a programação diária de geração
eólica;
 2011-2012: Desenvolvimento do Modelo de Previsão de Geração de Energia de
Parques Eólicos da Região Nordeste - PrevEOL (UFPE/FADE);
 2011-2012: Consultoria Técnica do INESC/Porto, Portugal para avaliação do trabalho
desenvolvido pela UFPE;
 2013-2014: Desenvolvimento do Modelo de Previsão de Geração de Energia de
Parques Eólicos – Neuro_Eólica (UPE/Policonsult);
 2015-2016: Contratação da Meteologica para o fornecimento da previsão da geração
eólica a partir de janeiro/2015;
 2015-2017: Desenvolvimento do Sistema de Gestão de Dados e Previsão de Geração
Eólica – SGDPE;
 2015-2016: Incorporação da variável chuva nos modelos de previsão de geração eólica.
18
Características Intrínsecas à Geração Eólica
1. Aprimoramento dos métodos e ferramentas utilizados no Planejamento e na Programação
Eletroenergética (cont.)
19
Geração Eólica – Programado x Verificado – Dia 06/04/2015
A FSENE foi fechada com
redução de transferência de
energia para a Região SE/CO
FSENE Fechado  Limite RNE = 4.100 MW
FSENE Aberto  Limite RNE = 3.500 MW
20
Características Intrínsecas à Geração Eólica
2. As características associadas às rápidas e significativas variações das eólicas conduzem à
necessidade de se equacionar impactos operacionais tais como:
 Superação dos limites operacionais de linhas de transmissão e equipamentos;
 Superação dos limites do sistema elétrico em uma da área ou região;
 Problemas de estabilidade e de controle de tensão;
 Problemas de estabilidade dinâmica e de controle de frequência;
 Qualidade de potência e de penetração de harmônicos no ponto de conexão;
 Fenômenos de transitórios eletromagnéticos (TEM).
21
Desafios do Aumento da Expansão Eólica
• Os sites no Brasil onde há a incidência dos melhores ventos estão localizados no
Nordeste e Sul do Brasil. Estas regiões são caracterizadas por uma baixa relação de
curto-circuito (SCR) e baixa inércia, muitas vezes necessitando de reforços na rede
para o correto desempenho dos aerogeradores;
• Isso também provoca uma maior variação dos fluxos de potência (em valores absolutos
e temporal), devido ao alto grau de expansão eólica - sistemas de transmissão deve ser
adaptada a este novo paradigm;
• Geradores eólicos devem ser capazes de participar do controle de tensão em redes
fracas de forma eficiente, mesmo quando produzem pouca ou nenhuma potência ativa;
• A rede deve estar preparada para lidar com uma quantidade maior de perda de
geração, por exemplo, quando o vento em uma determinada área reduz de forma muito
rápida;
• Normalmente os aerogeradores não contribuem para a inércia do sistema.
22
Requisitos Técnicos para a Conexão Segura de
Usinas Eólicas em Redes com Elevado Grau
de Penetração Eólica
Novos requisitos incorporados pelo ONS aos
Procedimentos de Rede e pela ANEEL nos
próximos leilões de geração
23
Requisitos Técnicos Mínimos para as Centrais Geradoras Eólicas
Operação em Regime de Frequência Não-Nominal
Controle de Potência Reativa no Ponto de Conexão
Modos de Controle da Central Eólica
Operação em Regime de Tensão Não-Nominal
Atendimento do fator de potência em regime de tensão não nominal ( V-Q/Pmax)
Potência de Saída Durante Distúrbios
Suportabilidade a Subtensões e Sobretensões Dinâmicas
Inércia Sintética
24
Características de Desempenho dos Aerogeradores
Operação em Regime de Frequência Não-Nominal
O objetivo desse requisito para o SIN é minimizar o desligamento dos
aerogeradores por subfrequência e sobrefrequência quando o sistema pode se
recuperar pela sua capacidade própria de regulação.
25
Características de Desempenho dos Aerogeradores
Controle de Potência Reativa no Ponto de Conexão
No ponto de conexão das instalações de uso restrito a central de geração deve
propiciar os recursos necessários para operar com fator de potência indutivo ou
capacitivo em qualquer ponto da área indicada na figura abaixo.
Nas condições em que os aerogeradores não estejam produzindo potência ativa, a
central de geração eólica deverá ter recursos de controle para disponibilizar ao SIN
sua capacidade de geração/absorção de potência reativa, observando o requisito
mínimo de propiciar injeção/absorção nula no ponto de conexão.
26
Características de Desempenho dos Aerogeradores
Modos de Controle da Central Eólica
A central de geração deve ser capaz de operar em 3 modos distintos de operação em
regime permanente, através de controle conjunto centralizado:
•Modo de Controle de Tensão (operação normal - modo preferencial).
•Modo de Controle de Potência Reativa.
•Modo de Controle de Fator de Potência.
Quando operando em Modo de Controle de Tensão, a central de geração deve ser capaz
de prover um controle contínuo da tensão em seu ponto de conexão, com uma tensão de
referência ajustável entre 95% e 105% da tensão nominal.
27
Características de Desempenho dos Aerogeradores
Operação em Regime de Tensão Não-Nominal
Na conexão das suas instalações de uso restrito às instalações de transmissão, a
central de geração deve ser capaz de operar:
•
Entre 0,90 e 1,10 pu da tensão nominal por um período de tempo ilimitado;
•
Entre 0,85 e 0,90 pu da tensão nominal por um período de tempo mínimo de
5 segundos;
•
Entre 1,10 e 1,20 pu por um período de tempo mínimo de 2,5 segundos.
O objetivo desse requisito é evitar o desligamento da usina quando há variações
de tensão no sistema.
28
Características de Desempenho dos Aerogeradores
Atendimento do fator de potência em regime de tensão não nominal ( V-Q/Pmax)
O fator de potência 0,95 indutivo / capacitivo deve ser atendido no ponto de conexão
em toda a faixa operativa de tensões, de acordo com a figura abaixo:
29
Características de Desempenho dos Aerogeradores
Requisitos de Suportabilidade a Subtensões e Sobretensões Dinâmicas
Este requisito deve ser atendido para quaisquer tipos de distúrbio, sejam eles
provocados por rejeição de carga, defeitos simétricos ou assimétricos, devendo ser
atendida pela tensão entre fases que sofrer maior variação.
30
Inércia Sintética
A expansão do SIN e a evolução da inércia equivalente
RORAIMA
RORAIMA
Lechuga
Belo Monte
Macapá
Laranjal
Oriximiná
Silves
Jorge Teixeira
Xingu Belo Monte
N
Teresina III
60 Hz
Estreito
Balsas
Xinguara 2
Coletora Porto Velho
Santo Antônio
Jirau
Dardanelos
S. Antônio 60 Hz
Jirau
Porto de Pecém I
PARÁ
PARÁ
AMAZONAS
AMAZONAS
ACRE
ACRE
Castanhal
Encruzo Novo
Maracanaú I
Alegria I
Alegria II
Natal III Extremoz II
Termonordeste Termoparaíba
NE
Suape II
Zebu
Suape III
Arapiraca III
TOCANTINS
TOCANTINS
RONDÔNIA
RONDÔNIA
Rondon II
Parecis
Narandiba
Sadia Lucas do Rio Verde
Camaçari IV
Igaporã II
SE/CO
Várzea Grande 2
Trindade
Áreas síncronas e
assíncronas no SIN
Edéia
Jataí
Quirinópolis 2
Corumbá 2
Sidrolândia 2
Rio Brilhante
50 Hz
Itaipu
60 Hz
Batalha
São Domingos
Teixeira de Freitas II
Linhares 2
Vargem Grande
Itabirito 2
Viana 2 Anchieta
Chapadão
Simplício Anta
Ivinhema 2
Toyota Cerquilho III do Atlântico
Biopav II
PARANÁ
PARANÁ
Mauá
Jandira
Joinville GM
Foz do Chapecó Foz do Chapecó
Passo São João
São José
Palhoça Pinheira
Forquilhinha
Nova Petrópolis 2
Restinga Porto Alegre 12
Sul
Candiota III
31
Características de Desempenho dos Aerogeradores
Inércia Sintética
A penetração em larga escala das centrais geradoras eólicas tem trazido para os
operadores de sistema em todo o mundo uma nova preocupação sob o ponto de vista
da segurança sistêmica: por estarem conectadas através de conversores, elas não
contribuem para a inércia do sistema.
32
Características de Desempenho dos Aerogeradores
Inércia Sintética
A redução da inércia global do sistema (H) tem como consequência um aumento nas
taxas de variação da frequência e a imposição de excursões transitórias de frequência
mais acentuadas quando de distúrbios que provoquem desequilíbrio entre a carga e a
geração (perdas de blocos de geração, aberturas de interligações, rejeições de carga).
H
A inércia sintética é um dos requisitos de maior importância para o SIN, pois
possibilitará a contribuição das centrais geradoras eólicas para a regulação
primária do sistema interligado, agregando sua inércia à da geração
convencional.
33
Características de Desempenho dos Aerogeradores
Inércia Sintética
As centrais de geração eólica deverão dispor de controladores sensíveis às variações
de frequência, de modo a emular a inércia (inércia sintética) através de modulação
transitória da potência de saída, contribuindo com pelo menos 10% de sua potência
nominal, quando em regime de subfrequência / sobrefrequência.
34
Características de Desempenho dos Aerogeradores
Inércia Sintética - Simulação Dinâmica
Dada a importância desse requisito, o ONS tem investigado o desempenho dinâmico
de aerogeradores que possuem esse requisito em sistemas com baixa inércia. A figura
abaixo mostra o resultado de uma simulação de perda de um bloco de geração,
considerando os aerogeradores do sistema sem e com inércia sintética.
60.
Sistema
Teste
59.5
FREQUENCIA DO SISTEMA AEROGERADORES SEM INERCIA SINTETICA
Frequência (Hz)
FREQUENCIA DO SISTEMA AEROGERADORES COM INERCIA SINTETICA
59.
A inércia sintética
pode ser a diferença
entre a atuação ou
não de um ou mais
estágios do ERAC!
Taxa de variação de frequência
menor
58.5
58.
Frequência mínima maior
58,0 Hz x 57,6 Hz
Tempo (s)
57.5
0.
6.
12.
18.
24.
30.
35
Pontos Importantes
36
Pontos Importantes
 A integração energética deve respeitar as realidades e
características dos países envolvidos;
 Há grande potencial de integração, que podem permitir a
materialização de benefícios quantificados em estudos;
 Devem ser desenvolvidas ações que promovam o fomento da
confiança, da segurança e de instrumentos jurídicos que proporcionem
estabilidade;

A diversificação da matriz energética deve ser eficiente e sustentável,
e deve envolver todas as fontes disponíveis;
 É necessário alcançar um equilíbrio adequado entre segurança
energética, social, sustentabilidade ambiental e eficiência econômica.
37
Pontos Importantes
 O intercâmbio de energia com o Sistema Interligado Nacional –
SIN deverá ser efetuado com base em oferta de preço e
volume;
 Os preços deverão ser competitivos frente àqueles praticados
no Sistema Interligado Nacional – SIN;
 Em função de crescentes requisitos de geração compulsória no
Sistema Interligado Nacional (gerações térmicas mínimas, eólicas e,
no futuro, solares), bem como as inflexibilidades hidráulicas (requisitos
de defluências mínimas, ambientais e por uso múltiplo da água) os
intercâmbios de energia entre os sistemas elétricos dos países
vizinhos e o SIN deverão, preferencialmente, ser efetuados nos
períodos de cargas média e pesada (períodos de 08:00h às 24:00h
dos dias úteis e de sábados)
38
Obrigado
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