ANEXO 23 = REGULACION PRIMARIA DE FRECUENCIA
SUPERVISION Y CONTROL DE LA RESERVA ROTANTE
1.- INTRODUCCIÓN
La frecuencia se debe mantener en todo momento dentro de los límites de calidad de servicio requeridos en el MEM. Para ello, los Generadores deberán contar en sus máquinas con equipos que permitan una regulación automática de su producción, para equilibrar los requerimientos variables del consumo. A esta regulación se la denomina Regulación Primaria de la Frecuencia (RPF). Para que esta regulación sea efectiva las máquinas que regulan deben ser despachadas por debajo de su carga máxima y así disponer de un margen de potencia con respecto a su potencia máxima operable denominado Reserva Rotante (RR). Esta asignación de reserva rotante afectará el despacho del MEM y como consecuencia el Precio del Mercado (PM).
El requerimiento de reserva en el MEM para la Regulación Primaria de Frecuencia se establecerá en la programación estacional partir de una evaluación técnico económica, como un porcentaje de la potencia máxima despachada. En la operación real del MEM, el OED no podrá solicitar un valor mayor que éste, pero sí menor de existir falta de oferta de generación.
La supervisión del cumplimiento de la calidad de la RPF y del mantenimiento de la RR despachada será realizada por el OED en base a la información suministrada por los Generadores y a un sistema de medición y registro. Transitoriamente y hasta que se encuentren implementados los elementos de medición previstos, la supervisión se realizará por auditorías que realizará el OED.
2.- REQUISITOS PARA LA HABILITACION DE MAQUINAS PARA PARTICIPAR EN LA REGULACION PRIMARIA DE FRECUENCIA
Todo Generador que quiera aportar con sus máquinas a la regulación primaria de frecuencia, deberá elevar al OED una solicitud para que sean calificadas como Máquinas Habilitadas.
El OED deberá verificar el cumplimiento de todos los Requisitos para la Habilitación, indicados en los puntos 2.l., 2.2 y 2.3 de este anexo, tanto en lo que hace a requerimientos técnicos de los grupos generadores así como información a suministrar y el sistema de supervisión necesario. De cumplirse todas estas condiciones, el OED deberá calificar la máquina correspondiente como habilitada para la RPF e informar a todos los Generadores del MEM. Esta habilitación implica el compromiso por parte del Generador de mantener la reserva despachada por el OED y cumplir con los requerimientos técnicos de RPF solicitados. Si la máquina dejara de cumplir con cualquiera de los Requisitos para la Habilitación perderá su condición de habilitada.
Dentro de los 30 días posteriores a haber sido declarada habilitada una máquina, el OED deberá incluirla en el despacho como máquina en condiciones de participar en la regulación primaria de frecuencia.
2.1 REQUISITOS TECNICOS NECESARIOS.
El grupo generador deberá cumplir con los siguientes requisitos mínimos del sistema de regulación primaria de frecuencia.
- Estatismo permanente entre el 4 y el 7 %.
- Banda muerta inferior al 0,1% ( 0,05 hz).
- Tiempo de establecimiento (tiempo necesario para ingresar en la banda del +/-5% del valor final) del lazo de regulación de velocidad no mayor que 30 segundos.
- Poder reducir o entregar por acción automática de su sistema de regulación de potencia frecuencia como mínimo el +/- 5% de la potencia despachada, dentro de todo el rango de generación.
- Rango de frecuencia admisible de operación de la unidad, sin la actuación de relés instantáneos de desconexión, entre 47,5hz y 52hz.
- Rango de frecuencia admisible de operacion de la unidad, sin la actuación de relés temporizados de desconexión para un ajuste de hasta 20 segundos, entre 48 hz y 51,5 hz.
- Rango de frecuencia admisible de operación de la unidad, sin límite de tiempo, entre 49hz y 51hz.
2.2.- INFORMACION REQUERIDA.
El Generador deberá suministrar, en carácter de compromiso de RPF con el MEM, las siguientes características técnicas de sus máquinas y reguladores, acompañada con documentación que lo avale.
2.2.1.- INFORMACION BASICA
La Información Básica deberá ser adjuntada por el Generador con la solicitud de habilitación y será la siguiente.
- Identificación de la máquina.
- Características del regulador (marca, control PI ó PID, hidráulico, electrohidráulico, etc.).
- Banda muerta (rango de ajuste, calibración actual).
- Estatismo permanente (rango de ajuste, valor usual).
- Estatismo transitorio (rango de ajuste, calibración actual).
- Tiempo de lanzamiento.
- Tiempo de establecimiento (tiempo necesario para ingresar en la banda del +/-5% del valor final deseado).
- Características de la turbina:
a) Hidráulica : parámetro Tw ensayado;
b) Térmica: modelo simplificado indicando constante de tiempo del recalentador y porcentajes de potencia producida en cada etapa.
2.2.2.- INFORMACION DETALLADA
Adicionalmente, el Generador debe suministrar Información Detallada que debe permitir reproducir, mediante programas de simulación dinámica, los transitorios experimentados por las principales variables de estado del sistema de control, como ser posiciones de válvulas y potencia mecánica ante ensayos de rechazos de cargas (al 100% y 60% de la potencia nominal), y/o ensayos de toma de carga al variar en forma de escalón o de rampa las consignas de potencia y frecuencia.
La Información Detallada consistirá de los siguiente datos.
- característica del variador de velocidad o consignador (potenciómetro motorizado, consignador estático, etc.).
- Características del limitador de carga.
- Diagramas funcionales de lazo de regulación de velocidad con sus respectivos parámetros (ganancias y constantes de tiempo con sus rangos de ajuste y valor actual).
- Si la Central posee un sistema de control conjunto de generación y/o regulación secundaria, su diagrama funcional con los parámetros correspondientes, indicándose el rango de ajuste de los que sean calibrables.
La Información Detallada podrá ser entregada posteriormente a la presentación de la solicitud. En una primera etapa, el plazo para suministrar esta información será hasta el 1/6/93. A partir de esta fecha, toda máquina habilitada deberá enviar esta información dentro los 60 días posteriores a su habilitación.
Una vez vencido el plazo correspondiente y de no haberse entregado al OED esta información, la habilitación de la máquina para regular quedará automáticamente suspendida. De entregar el Generador posteriormente la información requerida, la rehabilitación se producirá 30 días después de la fecha de entrega.
2.3.- SISTEMA DE SUPERVISION Y MEDICION.
Los unidades generadoras habilitadas deberán disponer de un sistema de medición y registro que registrará su participación en la RPF.
El OED deberá elaborar un proyecto de sistema de medición y registro necesario para registrar la participación en la RPF de cada máquina habilitada, y que será incorporado al SMEC. Este proyecto, con la descripción de sus características técnicas y la fecha prevista de instalación requerida, deberá ser enviado antes del 20/3/93 a los Generadores del MEM, quienes contarán con 20 días corridos para su análisis y enviar al OED sus observaciones. Teniendo en cuenta las observaciones de los Generadores, el OED deberá desarrollar el proyecto definitivo y elevarlo antes del 1/5/93 a la Secretaria de Energía (SE), para su aprobación. Transitoriamente, en tanto no se apruebe el proyecto del correspondiente sistema de medición, una máquina podrá ser declarada habilitada sin contar con equipo de medición.
Con la aprobación del proyecto de medición y registro por parte de la SE, se fijará el plazo con que contarán los Generadores para equiparse con dicho sistema en toda máquina habilitada. El OED inspeccionará y aprobará estos equipos cuando el Generador informe su instalación. Vencido el plazo para su instalación, toda máquina habilitada que no cuente con el equipo instalado y/o aprobado perderá su habilitación.
Adicionalmente, en cada unidad generadora habilitada para la RPF, el Generador deberá instalar en los paneles de control una Bornera Normalizada de Medición, que permita conectar instrumental estandard para registrar las variables necesarias para supervisar el funcionamiento de la RPF. Esta bornera deberá estar instalada en las máquinas antes del 1/5/93. A partir de esta fecha, la máquina perderá automáticamente su condición de habilitada en tanto no cuente con la correspondiente bornera.
Mediante esta bornera se deberá poder registrar, sin afectar el funcionamiento de la unidad y protegiendo los equipos de adquisición de datos, las variables necesarias para la supervisión de la RPF y que como mínimo incluirán la Potencia Eléctrica, la Potencia Máxima Operable (estado del limitador de potencia de la unidad), y la Frecuencia.
3.- PARTICIPACION DE CADA MAQUINA EN LA RPF
La regulación primaria de frecuencia y la reserva rotante asociada son compromisos de calidad de servicio que asumen los Generadores, de acuerdo a las condiciones establecidas en la programación estacional. Todos los Generadores del MEM son responsables de mantener esa calidad de suministro
por sí mismos, con reserva propia en sus máquinas, o a través del pago que realicen a otro Generador por dicho servicio por la reserva que aporta en su reemplazo.
Para cada hora si la RR requerida en el MEM, de acuerdo a lo acordado en la programación estacional, representa un porcentaje (ri %) de la generación total, a cada unidad generadora le corresponde participar por ese porcentaje de su generación.
En consecuencia, cada máquina resultará aportando a la regulación primaria de frecuencia, con una RR que podrá ser cero, y/o:
* pagando por la reserva que no aporta, si la RR en la máquina es menor que ri %;
ó
* cobrando por el excedente que aporta si su RR es mayor que ri.
Só1o las unidades generadores del MEM habilitadas para la RPF podrán aportar en la operación a la RR, debiendo los restantes en cambio participaren la RPF a través del pago por la reserva que no aportan.
4.- DESPACHO DE LA CAPACIDAD REGULANTE
El OED deberá realizar un predespacho de la capacidad regulante, considerando todas las máquinas habilitadas del MEM salvo aquellas que los Generadores notifiquen su indisponibilidad para regular junto con los datos suministrados para el despacho diario. Este predespacho servirá de base para la operación en tiempo real y establecerá los porcentajes de RR despachados que se considerarán para el cálculo de la correspondiente remuneración por RPF.
4.1.- PORCENTAJE DE RESERVA A DESPACHAR
Para cada hora "i" se tendrá un requerimiento de potencia regulante en el MEM, establecido en la programación estacional, que representará el ri % de la potencia total generada.
En caso de existir áreas aisladas, por resultar activas restricciones de Transporte y/o Distribución que la apartan del despacho óptimo, se discriminará la regulación en el Mercado y la de las áreas aisladas, realizando el predespacho de RR en el Mercado y para cada área aislada.
Para el Mercado, se considerará que la RR a asignar corresponde.al ri % de la potencia total generada en el Mercado (GENMi). La energía regulante requerida en el Mercado será entonces
ERRMi = ri% GENMi
Para las áreas desvinculadas se considerará que se debe asignar entre las centrales del área una RR que corresponda al ri % de la demanda total de, la correspondiente área (DEMLi). La energía regulante requerida en el Mercado local será entonces:
ERRLi = ri % * DEMLi
El OED analizará en cada caso (en el Mercado y en las áreas aisladas) el excedente existente en el parque, luego de cubrir el requerimiento de demanda, que se puede asignar como reserva rotante para la RPF. De resultar insuficiente para satisfacer la RR requerida, ya sea por déficit de generación o por declararse indisponibles para regular máquinas habilitadas, surgirá un déficit de regulación. En este caso, el OED podrá fijar como reserva a despachar (rdespmi en el Mercado y rdespli en áreas desvinculadas) un valor inferior al acordado en la programación estaciónal (ri).
rdespmi% < ó = ri%
rdespli% < ó = ri%
La energía regulante a despachar será entonces:
* en el Mercado, el producto del porcentaje a despachar y la generación total en el Mercado;
ERMi = rdespmi% * GENMi
* en áreas desvinculadas, el producto del porcentaje a despachar y la demanda total en el área.
ERLi = rdespli% * DEMLi
4.2.- LISTA DE MERITO
El OED ordenará según una Lista de Mérito para RPF de las centrales habilitadas disponibles para regular.
a) Máquinas Hidráulicas: se las pondrá en el primer lugar de la lista.de mérito.
b) Máquinas Termicas: se considerará cada una de las centrales térmicas habilitadas disponibles y ge obtendrá su costo operativo en el Mercado (COkComb) de acuerdo al combustible que queme y el factor de nodo asociado a la máquina. Se ordenarán las máquinas de acuerdo a costos de mayor a menor, o sea comenzando con la de mayor costo y continuando en orden de costo decreciente.
4.3. PREDESPACHO
El OED deberá realizar el despacho de capacidad regulante:
* para el Mercado,
* para cada área aislada.
El despacho se realizará de acuerdo a la misma metodología en cada caso. Para el Mercado sólo se considerarán las máquinas de la lista de mérito que no se encuentren en áreas desvinculadas. A su vez, para las áreas desvinculadas, sólo se considerarán las máquinas de la lista que se encuentren en dicha área.
A los efectos de simplificar, en la descripción de la metodología se utilizará la siguiente nomenclatura:
* rdespi = porcentaje de reserva a despachar y que corresponderá a rdespmi para el caso del Mercado o a rdespli de tratarse de un área desvinculado;
* RHIDi = porcentaje de reserva a despachar en, las máquinas hidráulicas, que corresponderá a RHIDMi en el Mercado o a RIIIDLi para un área desvinculada;
* RTERMi = porcentaje de reserva a despachar en las máquinas térmicas, que corresponderá a RTERMMi en el Mercado o a RTERMLi para un área desvinculada;
* ERi = energía, regulante a despachar, que corresponderá a ERMi para el Mercado o a ERLi para un área desvinculada;
* DEFREGi = déficit de regulación, que corresponderá a DEFREGMi para el Mercado y a DEFREGLi para un área desvinculada;
* PRi = precio de la energía para regulación, que corresponderá a PRMi para la regulación en el Mercado y a PRLi para la energía regulante en un área desvinculada;
* PEi = precio de la energía, o sea PMi para el Mercado y PLi para un área desvinculada, incluyendo en cada caso el correspondiente SPRF de existir;
Una vez establecida la capacidad regulante total a despachar, el predespacho se realizará asignando la RR comenzando por la primera máquina de la lista de mérito y siguiendo en el orden indicado hasta completar la reserva total requerida o finalizar la lista.
A las máquinas hidráulicas habilitadas y disponibles para regular, se les asignará a cada una como porcentaje de reserva (RHIDi%) el máximo entre el porcentaje establecido a despachar y el 10%.
RHIDi = máx (rdespi%, 10%)
En el caso que para una central hidroeléctrica el mantenimiento de esta reserva significara vertimiento, o sea que la central se vería forzada a verter la energía no despachada para mantener reserva, el OED deberá limitar el despacho de la RR en menos de la RHID%, fijando el valor máximo posible que no fuerce vertidos.
De este modo en el predespacho se irá asignado a ceda central hidráulica un porcentaje de reserva (rdespki%), que será menor o igual que el valor tope RHIDi, y la correspondiente energía regulante, dada por :
ERGENki = rdespki% * GENPREVki
dónde GENPREVki es la potencia a generar según él despacho de cargas por el generador hidráulico k en la hora i.
A las centrales térmicas habilitadas y disponibles para regular, se les asignará en el orden indicado por la lista de mérito, teniendo en cuenta el combustible previsto quemar según el despacho, de cargas, una reserva (rdespki%) igual a RTERMi% de su potencia máxima operable, siendo:
RTERMi = max (rdespi%, 5%)
Resultará así despachada en cada máquina térmica una energía regulante máxima de:
ERGENki = rdespki% * PMAXk
dónde PMAXk, es la potencia máxima operable del generador térmico k en la hora i.
El predespacho de RPF consistirá entonces en ir asignando en el orden dado por la lista de mérito energía regulante a las máquinas habilitadas disponibles, hasta completar la reserva total requerida en el MEM (ER1) o que no queden más máquinas habilitadas disponibles para la RPF (no queden más máquinas en la lista de mérito).
Si se completa la energía regulante requerida con la n-ésima máquina de la lista, a esta última máquina se le asignará como reserva:
ERGENInd(n)i = ERi - j=1n-1 ERGENInd(j)i
dónde Ind(j) es la j-ésima máquina de la lista de mérito.
Su porcentaje de reserva despachado resultará entonces
a) si es una máquina hidráulica,
b) si es una máquina térmica,
Si finalizada la lista de mérito, no se completó la energía regulante requerida resultará un déficit de regulación
DEFREGi = ERi - k ERGENki
La última máquina de la lista de mérito a la que se le asigne reserva regulante determinará el Precio de la Energía para Regulación (PR). De tratarse de una máquina hidráulica, se considerará a este efecto que su costo es el precio de la energía en esa hora (PEi).
MINCOi = PEi
De tratarse de una máquina térmica, corresponderá a la de menor costo operativo entre las despachada con reserva regulante. Se definirá el correspondiente costo como
MINCOi = mink (Coik)
dónde:
* k = máquina térmica habilitada despachada con reserva regulante.
* COik = costo operativo de la máquina térmica k en la hora i, de acuerdo al combustible previsto quemar según el despacho de cargas, afectado de su factor de nodo asociado.
El PR se definirá como la diferencia entre el precio de la energía para esa hora y el costo definido, salvo que resulte esta diferencia menor que el límite inferior dado por 2$/MWh. En este caso el PR se considerará directamente el valor límite inferior.
PRi = máx (PEi -MINCOi, 2$/MWh)
De resultar el despacho con déficit de regulación, se considerará que el precio de la energía regulante es igual al precio de la energía.
PRi = PEi
De este modo del predespacho de la potencia regulante se obtendrá el porcentaje ple reserva regulante asignada a cada máquina (rdespik). Como consecuencia, resultarán,:
a) máquinas hidráulicas y térmicas habilitadas y disponibles, despachadas con reserva para regulación (rdespik>O);
b) máquinas térmicas habilitadas y disponibles despachadas sin reserva;
c) máquinas no habilitadas o habilitadas y no disponibles para regular despachadas sin reserva.
Del despacho diario resultará así en cada máquina y para cada hora una potencia a generar y una potencia rotante en función del valor de la reserva asignada a esa máquina por el predespacho de capacidad regulante (cero en las máquinas que no participen en la capacidad regulante). La suma de las reservas despachadas deberá corresponder, salvo restricciones, con el nivel de capacidad regulante establecido para el período estacional.
5.- OPERACION EN TIEMPO REAL Y REDESPACHO DE LA CAPACIDAD REGULANTE
En la operación en tiempo real, si una unidad generadora que participa en la RPF tiene una disminución en su potencia máxima operable, deberá informar inmediatamente el nuevo valor al OED, quien deberá definir de acuerdo a las condiciones existentes en el MEM si se mantiene su programa de cargas previsto y se modifica su despacho de reserva regulante, o si es necesario redespachar su generación para mantener el margen de regulación previsto.
Si durante la operación una unidad generadora queda imposibilitada de seguir participando en la RPF, deberá notificarlo al OED quien considerará que a partir de ese momento su aporte a la reserva regulante es nula (rdespik=0). El OED analizará en función de la situación vigente en el MEM la necesidad de realizar un redespacho de cargas y/o de la reserva regulante.
6.- REMUNERACION POR EL SERVICIO DE REGULACION PRIMARIA DE FRECUENCIA.
Las transacciones por capacidad regulante tienen por objeto redistribuir los ingresos obtenidos por los Generadores, de modo que quede reflejada la participación de cada uno en la RPF, reduciendo su remuneración por energía en la medida en que aporte por debajo de la reserva requerida por el MEM (ri%) e incrementándola si aporta por encima. La reserva media del MEM para evaluar la remuneración por RPF se debe corresponder con la acordada en la programación estacional, por lo que en caso que haya surgido faltante de capacidad regulante en la programación diaria se calculará como la reserva real más el déficit correspondiente (DEFREGi).
La energía regulante aportada en una hora “i” por cada unidad generadora "k" se calculará teniendo en cuenta la potencia realmente generada y su porcentaje de reserva regulante asignado en el despacho vigente esa hora, o sea el predespacho de reserva regulante o los redespachos que se hayan realizado en tiempo real. Si su reserva real, medida como la diferencia entre su potencia operable y su potencia generada, es mayor que la correspondiente a su porcentaje de reserva asignado en el despacho, su aporte a la RPF se calculará como el porcentaje despachado.
rik = rdespik
Si, en cambio, resulta en la operación real con una reserva menor que la asignada en el predespacho, su energía regulante estará dada por su reserva real.
Rik = POPERik - GENik
dónde:
* POPERik = potencia máxima operable de la máquina k en la hora i.
* GENik = potencia generada de la máquina k en la hora i.
En estos casos, el porcentaje de reserva aportada por la máquina k en la hora i se calculará como:
rik = Rik / (GENik + Rik)
La energía para la RPF se valorizará al precio definido en el punto 4.3. de esta anexo (PRMi para las máquinas en el Mercado y PRLi para las máquinas en áreas aisladas).
La remuneración por energía de un unidad generadora "k" teniendo en cuenta su reserva para regulación de frecuencia para una hora "i", resulta:
REMik = REMSRFik + PRi * GENik * (rik - ri) / (1 - rik)
donde:
* REMSRFik = remuneración de la energía generada de acuerdo al precio de nodo, sin tener en cuenta el aporte a la regulación de frecuencia.
* GENik = energía generada por la máquina k en la hora i.
* PRi = precio de la energía para RPF en la hora i, que estará dado por el PRMi si la máquina está en el Mercado o el correspondiente PRLi si la máquina se encuentra en un área aislada.
* ri = porcentaje de reserva acordado en la programación estacional.
* rik = porcentaje de reserva asignado a la máquina k en la hora i por el despacho de reserva regulante.
Se verifica que si el porcentaje de reserva es:
a) igual al del Sistema (rik = ri), recibirá como remuneración su generación valorizada según el precio de nodo correspondiente;
b) inferior al del Sistema (rik < ri), su remuneración será disminuida en proporción a la reserva no aportada al precio de la Reserva;
c) superior al del sistema (rik > ri) cobrará un incremento en proporción a la energía aportada por encima de la media, al precio de la Reserva;
7.- SUPERVISION DE LA CALIDAD DE LA FRECUENCIA
Será responsabilidad de los Generadores informar al OED cualquier cambio en su capacidad de regulación.
Por su parte, el OED realizará registros de frecuencia para monitorear que la calidad de la frecuencia es consistente con la RPF disponible. En caso de detectar apartamientos, podrá auditar la respuesta de una máquina habilitada y disponible para regulación, solicitando que entregue la potencia máxima declarada, en el tiempo mínimo establecido para la máxima velocidad de toma de carga indicada en los datos entregados por el Generador y realizando las mediciones pertinentes.
Asimismo, el OED podrá emplear un algoritmo que permite detectar el bloqueo de la regulación de velocidad de unidades generadores, realizando una identificación por cuadrados mínimos de la relación existente entre la frecuencia y la potencia generada por la máquina, utilizando para ello las mediciones en tiempo real con que cuenta y con mediciones en campo. Se considera que un Generador no responde a lo declarado, el OED podrá instalar registradores para verificar su respuesta.
8.- PENALIZACIONES
En el caso que el OED detectara que una unidad generadora no cumple con su aporte comprometido a la regulación, se considerará para el cálculo de su remuneración por energía que no aportó a la RPF durante todo el correspondiente mes.
De detectarse dentro de los siguientes 6 meses un nuevo incumplimiento a su compromiso de regulación, no sólo se considerará para el cálculo de su remuneración por energía que no aportó a la RPF durante dicho mes, sino que el OED la declarará automáticamente inhabilitada para participar en la RPF.
El OED deberá informar estos incumplimientos a la SE y al resto de los Generadores del MEM.