Manejo de congestiones en el sistema eléctrico nacional mediante esquemas de protección de la integridad del sistema

Abstract

En el presente trabajo de memoria, se busca realizar un estudio sobre la implementación de Esquemas de Protección de la Integridad del Sistema (SIPS) para el manejo de congestiones en el SEN. Esto dado que, enfocado en el panorama energético nacional y la Política Energética de Largo Plazo, en Chile surgirán nuevos desafíos como la adecuación de las instalaciones de transmisión para que permitan la operación e integración masiva de energías renovables. Este desafío nace porque el Gobierno de Chile se ha puesto como objetivo que el a˜no 2050 al menos el 70% de la energía eléctrica que se consume en el país provenga de fuentes de generación renovable, junto con alcanzar la neutralidad en emisiones de Gases Invernadero. La solución directa es la construcción de nuevas líneas de transmisión, pero los tiempos para la construcción de estas son realmente elevados, lo que puede provocar aumentos de congestiones en el sistema e incluso a la desincentivación a la inversión en nuevos proyectos de energía renovable. Una alternativa tecnológica para aumentar la capacidad de transmisión del sistema eléctrico nacional son los SIPS, dada su capacidad de detectar condiciones anormales o predeterminadas del sistema y tomar acciones correctivas. Para realizar el estudio se requiere el uso de software Flex-Tran creado en conjunto entre la Universidad de Chile y la Universidad Técnica Federico Santa María, el cual permite, entre otros, diseñar esquemas SIPS. Empleando un modelo de red equivalente utilizado por el Coordinador Eléctrico Nacional, se realizan simulaciones de la operación del Sistema Eléctrico Nacional (SEN) con el criterio N-1 para analizar el universo de fallas o contingencias que se podrían generar en instalaciones del sistema de transmisión en un horizonte de tiempo de 20 a˜nos. De lo cual se obtiene que el corredor “Ciruelos 220kV → Caut´ın 220kV”, emplazado entre las regiones de Los Ríos y Araucanía, presenta un potencial enorme dado que se visualizan congestiones en el entorno cercano por el potencial eólico desde el año 2025. Posteriormente, se simula la operación del sistema con el criterio N-1 relajado en el corredor, obteniendo el beneficio económico asociado al aumento de capacidad de transmisión y se diseñan distintas combinaciones de SIPS que usen agentes que realicen acciones correctivas como baterías, generadores y cargas. Obteniendo que las bacterias tienen un costo demasiado elevado, al punto donde incluso un SIPS diseñado para el a˜no 2025 y mantenido hasta el 2029, no entregará al sistema el beneficio necesario para costear una batería. Además, la mejor combinación posible es tener como agentes la central San Pedro y la carga Cerro Navia de 110kV, los cuales pueden asegurar que, por medio de acciones correctivas, incluso ante una contingencia como la desconexión de un conductor del corredor, en 15 minutos el flujo de este disminuya al criterio N-1. Donde se comprobó que existe un flujo de dinero positivo con un VAN de 16, 30 [MMUSD]