Planificación de sistemas eléctricos frente a terremotos: beneficios del almacenamiento de energía en la resiliencia del sistema

Abstract

Los sistemas eléctricos tienen un rol fundamental ya que el desarrollo de la sociedad actual depende en gran medida del correcto funcionamiento de éste. Por otra parte, a lo largo de la historia, Chile ha sido protagonista por albergar terremotos de alta intensidad, lo que afecta de manera considerable el desempeño del sistema eléctrico. En base a lo anterior, el concepto de resiliencia en el sector eléctrico chileno ha tomado un papel protagónico que se ve reflejado en el marco regulatorio y políticas energéticas a nivel nacional. En este contexto, este trabajo busca cuantificar y analizar el beneficio del almacenamiento de energía a gran escala en la resiliencia del sistema eléctrico nacional frente a terremotos, donde se estudia el beneficio de distintas soluciones candidatas dentro de las cuales se incluyen líneas de transmisión, robustecimiento de subestaciones y almacenamiento de energía. Además, se determinan portafolios óptimos de inversión para mejorar la resiliencia del sistema en función de una restricción de presupuesto que permite invertir en una o varias soluciones combinadas en el Sistema Eléctrico Nacional (e.g. almacenamiento de energía, nuevas líneas de transmisión, etc.). Las cuantificaciones para calcular los beneficios de las distintas alternativas de inversión se realizan en un modelo de optimización vía simulación desarrollado en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, el cual, mediante esta memoria, ha sido mejorado para incluir tecnologías de almacenamiento. De los resultados obtenidos, se logra identificar que la mejor solución individual para mejorar la resiliencia del sistema es la línea de interconexión HVDC entre El Desierto de Atacama y Santiago. Para el caso de donde se combinan múltiples soluciones (e.g. 3), se decide invertir en línea de interconexión, y robustecer las subestaciones Alto Jahuel y Cerro Navia-Lo Aguirre. Finalmente, se realiza un caso donde es posible invertir simultáneamente hasta en 5 soluciones tecnológicas, aquí el portafolio óptimo incluye dos centrales de almacenamiento en la subestación Cumbre 500 y subestación Lagunas. Una de las principales conclusiones es que el aporte del almacenamiento de energía a la resiliencia del sistema no se relaciona directamente con la capacidad de almacenar energía, sino que más bien con la capacidad de entregar potencia al sistema en ventanas de tiempo precisas. Esto se debe a que el aporte del almacenamiento de energía se produce en ventanas de tiempo acotadas justo después de la ocurrencia del terremoto cuando efectivamente existe energía no suministrada debido principalmente a restricciones de transmisión o generación, cuyas capacidades han sido degradadas como consecuencia del terremoto. A medida que transcurre el tiempo, la mayor parte de la energía desabastecida corresponde a consumo que se desconectan del sistema dada las contingencias sufridas directamente en el punto de conexión (e.g. subestaciones primarias) o aguas abajo.