Electrical Energy Research Center - CEPEL
Centro de Pesquisas de Energia Elétrica -
CEPEL
Autor/apresentador
Área
Título do trabalho
Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPEL
3° Seminário COPPE/UFRJ
Inserção de Novas Fontes Renováveis e
Redes Inteligentes no Planejamento
Energético Nacional
Rio de Janeiro, 20-21 Setembro 2016
Albert C. G. Melo Diretor-Geral
Electrical Energy Research Center - CEPEL
Não Há
Desenvolvimento Sustentável
Sem
Energia Sustentável
Source: MME, EPE, 2010
Electrical Energy Research Center - CEPEL
Sustentabilidade
“Desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento
que busca atender às necessidades do presente
sem comprometer a capacidade das gerações
futuras de atender as suas próprias necessidades.”
World Commission on Environment and Development (WCED). Our common
future. Oxford: Oxford University Press, 1987
Social
Sustainability
Environmental
Sustainability
Economic
Sustainability
Sustainable Development - Triple-botton-line1
Desenvolvimento Sustentável
1John Elkington, 1998. Cannibals with forks: The triple bottom line of 21st century business
Electrical Energy Research Center - CEPEL
Sustentabilidade
“Desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento
que busca atender às necessidades do presente
sem comprometer a capacidade das gerações
futuras de atender as suas próprias necessidades.”
World Commission on Environment and Development (WCED). Our common
future. Oxford: Oxford University Press, 1987
Social
Sustainability
Environmental
Sustainability
Economic
Sustainability
Sustainable Development - Triple-botton-line1
Desenvolvimento Sustentável
1John Elkington, 1998. Cannibals with forks: The triple bottom line of 21st century business
Quarta Dimensão? (Política Energética e Marco Regulatório)
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Impactos
Sociais
Produção
de
Energia
Impactos
Ambientais
Múltiplos
usos da
Água
Encontrar
Solução de
Compromisso
Desenvolvimento Sustentável de
Hidroeletricidade
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A Abordagem Brasileira
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4 000
km
4 000
km
4 000
km
BRASIL EUROPA
Sistema de Transmissão Brasileiro
Dimensões Continentais
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A Interdependência Hidroelétrica
Várias hidroelétricas de
proprietários distintos
em uma mesma bacia
Otimização Energética e
Despacho Centralizados
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BRAZILIAN NATIONAL POWER SYSTEM
EXPANSION PLANNING
LONG TERM PLANNING Horizon –30 years Updates – 4 years
TEN-YEAR EXPANSION PLAN Annual Updates
EXPANSION MONITORING Horizon – 5 Years Monthly Updates
NATIONAL
ENERGY POLICY
CNPE
Policy Framework – Stages for Coordinated Expansion Planning
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Policy Framework – Stages for Coordinated Expansion Planning and Sustainable Hydropower Development
BRAZILIAN NATIONAL POWER SYSTEM EXPANSION PLANNING AND
HYDROPOWER PLANNING
LONG TERM PLANNING Horizon –30 years Updates – 4 years
Hydropower planning
Operation
Executive
Project
Construction
Basic
Project
Feasibility
Studies Hydropower Inventory Studies
AUCTION
TEN-YEAR EXPANSION PLAN Annual Updates
EXPANSION MONITORING Horizon – 5 Years Monthly Updates
Recognition
NATIONAL
ENERGY POLICY
CNPE
Operating
Env.
License
Installation
Env.
License
Reserve Declaration of
Water Availability
Preliminary Env. License
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CEPEL´s Chain of Optimization Models for the
Generation Expansion and Operational Planning
of the Brazilian System
Need of capturing
synergies in planning
and operation
stages
Energy
Optimization
and
Centralized
Dispatch of
the Whole
Interconnected
Hydrothermal
System:
20% More
Energy
Production
Electrical Energy Research Center - CEPEL
CEPEL´s Chain of Optimization Models for
the Generation Expansion and Operational
Planning of the Brazilian System
Energy
Optimization
and
Centralized
Dispatch of
the Whole
Interconnected
Hydrothermal
System:
20% More
Energy
Production
Need of capturing
synergies in
planning
and operation
stages
Long Term Expansion Planning
Ten Year Expansion Planning
Long/Medium Term Operation Planning
Short Term Operation Planning
Unit Commitment
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Matriz Energética do Brasil
3.5%p.y
Source: MME/EPE - PDE 2023
2014 Millions of toe: 312.0
% renewables: 42.1
2023 Millions of toe: 425.8
% renewables: 42.5
WORLD (2010) RENEWABLES: 13%
Domestic Energy Supply (%) 38.6
11.7
6.4
1.3
13.6
8.6
15.4
4.5
36.7
14.2
5.0
1.6
13.1
6.1
17.1
6.2
Oil Natural Gas Coal Nuclear Hydro Wood & Veg Coal
Sugarcane Other
2014 2023
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15
Domestic Electricity Supply (%)
2014 624.6 TWh
74.5%
renewables
4.6%p.y.
2023 933.8 TWh
86.1%
renewables
WORLD (2010) RENEWABLES: 19%
Matriz Elétrica
Source: MME/EPE - PDE 2023
65.4
2.5
12.8
2.65.7
1.9
7.2
1.90.0
69.4
2.8
8.1
1.6 0.4 1.1
8.1 8.1
0.6
Hydro Nuclear Natural Gas Coal Oil Industrial Gas Biomass Wind Solar
2014 2023
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•8 hidroelétricas existentes
•Balbina na Bacia do Rio Amazonas
•Tucurui na Bacia do Rio Tocantins;
•Serra da Mesa na Bacia do Rio Tocantins;
•Xingó na Bacia do Rio São Francisco;
•Três Marias na Bacia do Rio São Francisco
•Funil na Bacia do Rio Paraíba do Sul;
•Segredo na Bacia do Rio Paraná
•Itaipu na Bacia do Rio Paraná
•3 sítios de futuros aproveitamentos
•Santo Antônio na Bacia do Rio Amazonas
•Belo Monte na Bacia do Rio Amazonas;
•Batalha na Bacia do Rio Paraná
Emissões de Gases de Efeito Estufa em Reservatórios de Hidrelétricas – Medições
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NET GHG Emissions Intensities – International Comparisons (Florest Removal Scenario)
Gross GHG Intensities
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O Conceito de «Usina-Plataforma»
Atualmente em desenvolvimento no Brasil
Objetiva limitar o impacto em áreas com baixa ou nenhuma ação antrópica, de tal modo que a implantação da UHE se constitua em um vetor de conservação ambiental permanente
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Características dos Modelos
Laboratório de
Ultra-Alta Tensão
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AC: 750 kV 3 Phases, 1500 kV e 2250 kV Single Phase DC: 800 kV bipole and 1600 kV Single pole. Voltage Impulse: 6.4 MV and 2 MV UHV AC or DC in the same test area
New Cepel´s UHV Outdoor Test Facility
Under construction
Transformer, 750 kV Gantry (3), 70 x 70 m
Reactor, 750 kV
AC Voltage
Divider
765 kV Test Hall
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UHV Laboratory - Outdoor
MME, Eletrobras, FINEP/MCTI, BIRD
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UHV Laboratory - Outdoor
MME, Eletrobras, FINEP/MCTI, BIRD
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Andamento das Obras para Implantação
do LabUAT
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UHV Laboratory - Outdoor
MME, Eletrobras, FINEP/MCTI, BIRD
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Planejamento Decenal da Expansão - Geração
Hydro 86 GW
69%
Nuclear 2 GW
2%
Thermal 19 GW
15% Small hydro 5 GW
4%
Bio 10 GW
8%
Wind 2 GW
2%
Gen. Cap. Mix December/2013
124,796 MW
Hydro 117 GW
60% Nuclear 3 GW
2%
Thermal 28 GW
14%
Small hydro 7 GW
4% Bio 14 GW
7%
Wind 22 GW
11%
Solar 4 GW
2%
Gen. Cap. Mix December/2023
195.883 MW
Note1: Includes import Note2: Excludes self-production
Added
Capacity
2014-2023
71,087 MW
Source: MME/EPE - PDE 2023
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Hydro 49.1%
Diesel Oil 2.0%
Other Gas 0.4%
Fuel Oil 9.3%
LNG 1.9%
Coal 4.5%
Natural Gas 11.1%
Biomass 5.2%
Wind 16.2%
Solar 0.5%
Leilões 2005-2015 Resultados Consolidados
Total Energy Traded – 6,614 TWh
Includes New Energy Auctions, Renewable Sources Auctions,
Structuring Projects Auctions and Reserve Energy Auctions
Source: Brazilian Chamber for Commercialization of Electrical Energy
71% of the
Energy Traded
and Added to
the System
comes from
Renewables
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Política Energética e Marco Regulatório
Planejamento
Leilões
Financiamento
Incentivos
Geração Distribuída
Net Meetering (Res ANEEL 482/2012 e 687/2015)
ProGD – Programa de Desenvolimento da Geração Distribuída de
Energia Elétrica (Port MME 538 de 15/12
INDC do Brasil na COP 21
Expansão de Novas Renováveis – Fatores Motivadores
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Reduzir as Emissões de Gases de Efeito Estufa, em comparação aos valores
de 2005, em:
37% até 2025
43% até 2030 (indicativa) Leilões
Participação do uso de Fontes Renováveis na Matriz Energética, até 2030:
Manter 45% de participação
Aumentar de 28% a 33% até 2030, excluindo-se a hidroeletricidade
Participação do uso de Fontes Renováveis na Matriz Energética, até 2030:
Aumentar para 23%, excluindo-se a hidroeletricidade
INDC do Brasil na COP 21
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Evolução da capacidade instalada de geração eólica no Brasil (MW)
Fontes: ANEEL, 2016. Banco de Informações de Geração. Disponível em: http://www.aneel.gov.br. Acesso em: 12/09/2016 GWEC, 2016. Global Wind Report 2015. Disponível em: http://www.gwec.net/wp-content/uploads/vip/GWEC-Global-Wind-2015-Report_April-2016_22_04.pdf
Estado
Capacidade
Instalada
(set/2016)
Parques
Eólicos
(set/2016)
Bahia 1.718,1 68
Ceará 1.353,2 49
Paraíba 69,0 13
Paraná 2,5 1
Bahia 595,4 28
Ceará 777,6 28
Rio de Janeiro 28,1 1
Rio Grande do Norte 2.994,1 110
Rio Grande do Sul 1.553,8 67
Santa Catarina 242,5 15
Sergipe 34,5 1
Total 9.368,6 381
MICRO E MINIGERAÇÃO
DISTRIBUÍDA
62 Empreendimentos
239 kW
Compensação
Energética Res 482/2012
Res 687/2015
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Leilões de Energia Eólica (MW)
Antes do PROINFA
2005 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Capacid
ade (
MW
)
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Energia Solar Fotovoltaica no Brasil
USINAS SOLARES
FOTOVOLTAICAS
40 Empreendimentos
26,9 MWp
MICRO E MINIGERAÇÃO
DISTRIBUÍDA
4.054 Empreendimentos
32,3 MWp
Total até setembro de 2016:
• 4.094 empreendimentos
• 59,2 MWp
(SETEMBRO/2016) Leilões
6º LER (2014)
31 Projetos
889,6 MWp
7º LER (2015)
30 Projetos
833,8 MWp
8º LER (2015)
33 Projetos
929,3 MWp
10/2017
08/2017
11/2018
Total até o final de 2018:
• 134 usinas FV
• 2.679,6 MWp
Compensação
Energética Res 482/2012
Res 687/2015
Fonte: ANEEL, 2016. Banco de Informações de Geração. Disponível em: http://www.aneel.gov.br. Acesso em: 12/09/2016
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PCH e Biomassa no Brasil
PCHs em operação:
446 Usinas
4.854,8 MW
MICRO E MINIGERAÇÃO
DISTRIBUÍDA
5 Empreendimentos
2,5 MW
Compensação
Energética Res 482/2012
Res 687/2015
Usinas a biomassa
em operação:
528 Usinas 13.822,8 MW
MICRO E MINIGERAÇÃO
DISTRIBUÍDA
21 Empreendimentos
3,2 MW
Total até setembro de 2016:
• 451 Empreendimentos
• 4.857,3 MW
Total até setembro de 2016:
• 549 Empreendimentos
• 13.826,0 MW
Fontes: ANEEL, 2016. Banco de Informações de Geração. Disponível em: http://www.aneel.gov.br. Acesso em: 12/09/2016 MME, 2016. PROINFA. Disponível em : http://www.mme.gov.br/programas/proinfa/. Acesso em 12/09/2016
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RN Aneel 482 – Micro e Minigeração
A RN Aneel No 482/2012 foi revisada em 2015 pela RN 687:
Potência instalada
Microgeradores: P ≤ 75 kW (antes até 100 kW) Minigeradores: 75 kW < P < 5.000 kW (antes até 1.000 kW)
Prazo O prazo para o consumidor utilizar os créditos com a sobra de energia fornecida para a distribuidora sobe de 3 para 5 anos.
Autoconsumo remoto
O consumidor poderá usar os créditos para abater a fatura de outros imóveis cuja conta esteja sob sua titularidade, mesmo em outros locais.
Condomínios Podem fazer a compensação de forma conjunta das contas de suas unidades.
Consórcios Na geração compartilhada, interessados isolados se unem em consórcio ou cooperativa e fazem a compensação conjunta das faturas, semelhante a um condomínio.
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RN Aneel 482 – Micro e Minigeração
• Até março de 2016 foram instalados 2.607 micro ou minigeradores, sendo mais de 97% de plantas fotovoltaicas. A potência total instalada correspondeu a 22,2 MW, sendo 83,5% desta capacidade de FV.
• Até o 1º semestre deste ano, cerca de 60 distribuidoras tinham pelo menos 1 sistema de micro ou minigeração em sua área de concessão e 15 delas tinha mais de 50 sistemas. A distribuidora que apresenta mais sistemas é a Cemig (cerca de 600), depois verifica-se Copel, Coelce, Ampla, Light, Celesc e CPFL.
• Em 10 anos, o número atual de geradores distribuídos deve ser multiplicado por um fator de 500 para alcançar a projeção da Aneel de 1,2 milhões de UC com GD.
• O Programa de Desenvolvimento da Geração Distribuída de Energia Elétrica – ProGD, lançado pelo MME no final de 2015, pode ser um fator decisivo nessa estimativa.
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RN Aneel 482 – Micro e Minigeração
Percentuais dos sistemas de micro e minigeração distribuída por faixa de potência e por classe de consumidor, instalados no Brasil até
março de 2016.
Fonte: Aneel, 2016.
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ProGD - Objetivos
O ProGD – Programa de Desenvolvimento da Geração Distribuída de Energia Elétrica – foi criado pela Portaria do MME No 538, de 15/12/2015.
Objetivos:
I - promover a ampliação da geração distribuída de energia elétrica, com base em fontes renováveis e cogeração;
II - incentivar a implantação de geração distribuída em: a) edificações públicas, tais como escolas, universidades e hospitais; e b) edificações comerciais, industriais e residenciais.
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ProGD – Potencial estimado pelo MME até 2030
Investimento de R$ 100 bilhões
Adesão de 2,7 milhões de unidades consumidoras
Geração de 48 milhões de MWh
Redução na emissão de 29 milhões de ton de CO2
Fonte: MME, 2015
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ProGD
A Portaria instituiu Grupo de Trabalho para acompanhar ações e propor aprimoramentos legais, regulatórios e tributários de estímulo à Geração Distribuída. As entidades do GT são: MME, ANEEL, EPE, CEPEL, CCEE.
O MME atribuiu às instituições os seguintes temas:
Ao longo dos trabalhos várias associações e instituições do setor foram convidadas para contribuição aos estudos.
Temas Responsáveis
Financiamento MME (SEE/Assec)
Comercialização CCEE
Edificações públicas: universidades, hospitais etc. EPE
Impactos Regulatórios Aneel
Impactos Técnicos/ Certificação de Equip. / Mão de Obra Cepel
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Futuro Laboratório de Smart Grid do Cepel
Prover uma Plataforma (“testbed”) para as Concessionárias de Distribuição, Fabricantes e Suporte para as Atividades de P&D
• Testes de Referência / Especiais ou certificação de equipamentos e sistemas antes da conexão à rede;
• Interoperabilidade de equipamentos e sistemas;
• Linha experimental de MT e BT para teste de microrredes e emulação de uma rede inteligente operando integrada;
• Tecnologias de controle de microrredes com geração distribuida e armazenamento de energia;
• Ensaios de distúrbios;
• Sala de Controle e demosnstração
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Contratação de Consultoria Internacional
Consultoria para elaboração do Projeto Básico do Laboratório de Smart Grid - Financiamento do Banco Mundial através do MME (Projeto META). Contratação Baseada em Qualidade e Custo
• Contrato assinado em maio de 2016 com Instituto Fraunhofer da Alemanha
• 11 meses previstos para a realização do projeto
• Prospecção dos principais Laboratórios de SG a nível mundial – já entregue
• Realização no final de agosto de “workshop” das partes interessadas
• Definição das funcionalidades do Laboratório do Cepel
• Especificação das áreas de ensaio
• Especificação das principais obras e equipamentos
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Exemplo de Microrrede em modo conectado e ilhado a ser estudado
Exemplo da montagem de
ensaio de um inversor a
ser usado em aerogerador
combinando simulação em
tempo real da rede com
amplificação de potência
aplicada ao equipamento
sob teste
Examplo de uma microrrede
operando em modo
conectado ou ilhado
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0o 30o
0o 0o
42
LabPMU
Unidades de Medição Fasorial são capazes de medir, com grande
acurácia, magnitude e ângulo em barramentos de sistemas de potência, permitindo a verificação de diferenças angulares entre barras que podem estar localizadas a grandes distâncias geográficas umas das outras, usando sincronização por sinal de GPS.
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Conceitos
Electrical Energy Research Center - CEPEL
Ensaios de Referência em PMUs
Calibrador
PMU
Plataforma para verificar a
conformidade das unidades de
medição fasorial à norma
internacional IEEE-C37-118.1
LabPMU
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ANATEM – Ferramenta de Simulação de transitórios Eletromecânicos com os
dados de todo o sistema interligado Nacional
SAGE – Ferramenta Scada desenvolvida pelo Cepel para Centros de Controle
Lab PMU – Gera fasores virtuais em formato normalizado para tensões e
correntes de saída do simulador
Integração de Ferramentas do Cepel para avaliação de Aplicações de PMUs