Modelo de optimización de dimensionamiento de baterías para la aplicación de recorte de punta en clientes libres

Abstract

La incorporación de las energías renovables a los sistemas eléctricos de potencia ha exigido a las redes incorporar mayores elementos de flexibilidad, la cual se entiende como la capacidad de los sistemas para responder a condiciones de incertidumbre en la demanda y generación de la energía eléctrica. En este sentido, las tecnologías de almacenamiento de energía en baterías (BESS) se presentan como una solución atractiva para lidiar con las intermitencias de los recursos renovables. Además, los sistemas BESS poseen múltiples aplicaciones en distintos puntos de las redes eléctricas, como por ejemplo la regulación de frecuencia y voltaje. Una de las aplicaciones más importantes de los sistemas de baterías para clientes industriales es el peak shaving o recorte de punta, que consiste en cargar un BESS durante períodos de baja demanda donde la energía posee un bajo precio, y luego liberar la energía en períodos de alto consumo, donde la energía posee un mayor costo. De esta forma, es posible reducir los cargos por demanda punta de los usuarios y obtener un beneficio económico reflejado en la factura de electricidad. El objetivo principal de este trabajo consiste en el desarrollo de un modelo de optimización que obtiene el tamaño de un sistema de baterías (valor de energía y potencia nominal) para la aplicación de recorte de punta en clientes libres de una empresa generadora, maximizando una función de beneficio económico. Las metodologías desarrolladas en esta memoria se centran en el estudio de los sistemas de energía en baterías y las técnicas de optimización para la aplicación del recorte de punta. Como casos de estudio se escogen tres clientes de distinto rubro industrial (Viñatera, Universidad y Minera), con el fin de analizar diferentes patrones de consumo y cómo estos afectan los resultados del modelo de optimización propuesto. A partir de los resultados obtenidos y teniendo en cuenta la investigación realizada, es posible afirmar que el modelo de optimización propuesto permite obtener los valores de energía y potencia nominal de distintos proyectos de sistemas de baterías para la aplicación de peak shaving. La solución del modelo se acondiciona a distintos escenarios y depende de parámetros internos que ponderan aspectos técnicos y económicos en conjunto. La relevancia de esta memoria radica en su propuesta innovadora al proponer un modelo que entrega una base teórica y práctica para el estudio de factibilidad técnico-económica de la aplicación de recorte de punta en clientes industriales del sistema eléctrico nacional considerando distintos escenarios.