Metodología para determinar requerimientos de respuesta inercial en centrales ERNC desde una perspectiva sistémica

Abstract

El uso intensivo de recursos naturales y la creciente demanda de energía a nivel mundial han impulsado la implementación de diferentes políticas orientadas a promover un desarrollo sustentable de la sociedad. Esto se ha visto reflejado en que muchos países a lo largo del mundo se han propuesto metas ambiciosas con el fin de alcanzar matrices energéticas basadas en fuentes de energías renovables. La naturaleza de las centrales de generación en base a energías renovables no convencionales (ERNC) como las centrales eólicas y fotovoltaicas, difiere enormemente de la naturaleza de los generadores sincrónicos convencionales. En particular, desde la perspectiva de la frecuencia, una de las principales diferencias es que las centrales en base a ERNC reducen la inercia de los sistemas de potencia y por ende el desempeño dinámico del sistema frente a grandes desbalances entre carga y generación. No obstante, al operar estos tipos de centrales en un punto subóptimo, son capaces guardar reservas de forma similar a los generadores convencionales, las que tienen capacidad de despliegue rápido y pueden ser usadas para aportar a la estabilidad de frecuencia de un sistema. En el contexto anterior, el objetivo de esta tesis es desarrollar una metodología que permita determinar los requerimientos de reserva para provisión de respuesta inercia virtual en centrales ERNC con el fin de asegurar una operación segura desde la perspectiva de la estabilidad de frecuencia. La metodología desarrollada consiste en un proceso de optimización iterativo que redistribuye la reserva de contingencia del sistema en aquellos puntos de operación que no cumplen con los requerimientos mínimos de desempeño ante un desbalance de carga intempestivo. Al finalizar el proceso iterativo se obtiene una distribución de reservas que permite cumplir los requerimientos de estabilidad de frecuencia y que requerirá reservas en centrales ERNC solo en caso de ser necesario. La metodología propuesta fue aplicada a un año de operación del SING, pudiendo validar las hipótesis de esta tesis. No obstante, los resultados muestran que los requerimientos de reservas en centrales ERNC para provisión de respuesta inercial virtual no dependen de forma directa de la penetración instantánea de este tipo de centrales. Por este motivo se desarrollaron indicadores que, en función de parámetros sencillos obtenidos del despacho, permiten identificar puntos críticos en los que se debe modificar el despacho y que permiten definir de mejor forma los requerimientos de reservas en centrales ERNC.