Evaluación técnica-económica de la operación de un sistema de almacenamiento de energía como activo de transmisión en el Sistema Eléctrico Nacional

Abstract

Actualmente Chile experimenta una transición energética importante hacia una matriz renovable, donde la capacidad instalada ERNC se vio duplicada desde el año 2016 hasta la fecha y se espera que se vuelva a duplicar al año 2025. Dentro del mismo contexto, el Gobierno comenzó con el plan de descarbonización que contempla el cierre de todas las centrales a carbón al año 2040. Estas acciones traen consigo grandes desafíos en transmisión, para evitar vertimientos ERNC, aliviar congestiones y mantener la flexibilidad del sistema. Dichas problemáticas se solucionan si el sistema de transmisión se expande conforme aumenta la generación, lo cual se torna cada vez mas complicado debido a la gran diferencia en los tiempos de construcción. Los Sistemas de Almacenamiento de Energía (SAE) en cambio, son buenos candidatos, ya que son de rápida construcción, pueden realizar una diversidad de servicios y aumentan la flexibilidad del sistema. Su principal barrera son los altos costos de inversión, sin embargo, estos se proyectan a la baja y pueden apalancarse si se permite la orientación multiservicio. En vista de los antecedentes expuestos, este trabajo evalúa técnica y económicamente la integración de un SAE tipo BESS, el cual realiza de manera simultánea arbitraje de energía, SS.CC de control de frecuencia, incluyendo además, el servicio de transmisión para el alivio de congestiones en el Sistema Eléctrico Nacional. Con el fin de determinar la combinación de servicios del SAE que aporta mayores beneficios al sistema, se modelaron 3 casos de operación. A partir de estos resultados se concluye que el caso que considera la prestación de todos los servicios es el más atractivo (con un ahorro desde 4 hasta 15 veces mayor), evidenciando que es posible compatibilizar la asignación conjunta del servicio de transmisión con otros servicios. Identificado este caso de operación, se realiza un análisis de sensibilidad de los resultados operacionales y económicos considerando distintas configuraciones de energía, potencia y ubicación del SAE. Los resultados operacionales arrojan que la orientación multiservicio es más eficiente en reducir las saturaciones en las horas solares, disminuyendo el desacople de los costos marginales y contribuyendo a la reducción del vertimiento ERNC y emisiones de CO2, alcanzando en algunos años un ahorro mayor a 600.000 tonCO2eq. Con respecto a los resultados económicos se perciben ahorros en costos operacionales promedio anual entre 2.82\% y 7.62\%, siendo el caso más atractivo el de 500MW/30min en la barra de Polpaico, con un beneficio en valor presente a de 255 MUSD. La valorización de los ingresos en los mercados de energía y SS.CC indica que para capturar la totalidad de los beneficios del SAE es recomendable optar por una planificación centralizada y que existen sobre-rentas en algunos años. De esto se desprende que para viabilizar proyectos de almacenamiento, la regulación debe reconocer las características técnicas y de operación específicas de los SAE en las reglas de mercado y en la metodología de evaluación, incluyendo la valorización de ahorro en emisiones, para así promover proyectos carbono neutrales.