Efecto del amortiguamiento dinámico de las cargas eléctricas, ante la presencia de cantidades relevantes de baterías en proceso de carga

Abstract

La incorporación, en las últimas décadas, de las energías renovables variables a los sistemas eléctricos de potencia ha exigido a las redes integrar mayores elementos de flexibilidad para responder a la incertidumbre e intermitencia relacionadas con la disponibilidad de recursos primarios y, por lo tanto, de generación de energía eléctrica. En este contexto, los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS, por sus siglas en inglés) se presentan como una solución para compensar las incertidumbres e intermitencias de los recursos renovables variables. Sin embargo, la incorporación de tecnologías basadas en inversores plantea un desafío para la operación y planificación de los sistemas eléctricos debido a su falta de inercia, a su contribución significativamente menor al nivel de cortocircuito y a su carencia de control dinámico de tensión. Esto reduce la fortaleza y empeora la estabilidad de la red en comparación con las redes que emplean generación convencional [2]. Por ello, es importante estudiar los diferentes impactos de la integración de los recursos basados en inversores (IBR, por sus siglas en inglés) en los sistemas eléctricos de potencia. En particular, este estudio analiza el impacto de la integración de BESS en procesos de carga sobre la fluctuación de la frecuencia debido a la desconexión intempestiva de una unidad, es decir, se busca estudiar el efecto amortiguador de la carga de baterías ante una perturbación.

Este trabajo tiene como objetivo realizar simulaciones RMS considerando la integración de la carga de los BESS al modelado detallado del Sistema Eléctrico Nacional (SEN), mediante la propuesta de un modelo genérico que aproxime la respuesta de los BESS ante contingencias, considerando que estos BESS realizan control de potencia reactiva en el punto de conexión.

A través de la expresión que define el coeficiente de amortiguamiento y la metodología utilizada en [8] para el cálculo del requerimiento de reservas primarias, se calcula dicho coeficiente para la carga total, considerando diferentes niveles de demanda asociados a la carga de BESS, para diferentes escenarios de operación. Utilizando la metodología empleada por el CEN, se recalcula el requerimiento de reservas teniendo en cuenta el porcentaje de demanda asociado a la carga de los BESS. Los resultados muestran que el coeficiente de amortiguamiento disminuye a medida que aumenta la carga de los BESS en el Sistema Eléctrico Nacional (SEN). Asimismo, se observa que, para un estado de operación con el mismo nivel de inercia y la misma generación bruta total, el requerimiento de reservas de Control Primario de Frecuencia (CPF) aumenta cuando aumenta el porcentaje de demanda asociado a la carga de BESS. Se concluye que las reservas requeridas de CPF en un estado de operación dependen de la inercia, la generación bruta total y el porcentaje de demanda asociado a los sistemas de almacenamiento de energía en baterías.