Dimensionamiento de sistemas de almacenamiento de energía con el objetivo de reducir la exposición al riesgo en portafolios de generación fotovoltaica

Abstract

Este estudio aborda el dimensionamiento y optimización de sistemas de almacenamiento de energía (SAE) en portafolios de generación fotovoltaica (FV, Photovoltaic, PV ), con el objetivo de reducir la exposición al riesgo de mercado y maximizar la rentabilidad en el mercado eléctrico chileno. En el contexto de una transición hacia una matriz energética más limpia y sostenible, impulsada por la necesidad de reducir las emisiones de CO2 y alcanzar la carbononeutralidad para 2050, se analizan los desafíos de integrar fuentes de energía renovable, como la solar. Se desarrolló un modelo de optimización utilizando Pyomo para gestionar la operación de un sistema híbrido PV&BESS (Battery Energy Storage System) y determinar el nivel de contratación óptimo. El caso evaluado considera un sistema de 200 MW de capacidad fotovoltaica, operando en un esquema de dos nodos: uno de inyección (barra Kimal) y otro de retiro (barra Lagunas), simulando el consumo de energía. El modelo incorpora factores económicos, técnicos y de degradación, evaluando diferentes escenarios de costos marginales en un horizonte de 20 años. Los resultados sugieren que un nivel de retiro cercano a 62 MW optimiza la rentabilidad y reduce los riesgos del mercado. Las baterías con una duración de 4 horas (210 MW) demostraron ser las más adecuadas, logrando un equilibrio entre costo, eficiencia y gestión de riesgos. Esta configuración permite un balance eficiente entre la carga y descarga de las baterías, minimizando la dependencia de compras en el mercado spot. La combinación de generación fotovoltaica con almacenamiento maximiza el aprovechamiento de la energía renovable y refuerza la estabilidad financiera de los portafolios energéticos. Las configuraciones analizadas ofrecen una solución viable a largo plazo, contribuyendo tanto a la sostenibilidad como a la seguridad energética en la transición hacia una matriz más limpia. Con base en los escenarios estudiados, se recomienda la implementación de sistemas híbridos PV&BESS con niveles de retiro alrededor de los 62 MW y el uso de baterías de 4 horas de duración. Los resultados de este análisis podrían orientar futuros ajustes regulatorios que incentiven el uso de SAE y mejoren la estabilidad de la red eléctrica, particularmente en configuraciones de dos nodos. Sin embargo, se sugiere un análisis continuo para ajustar los parámetros según las condiciones del mercado y los avances tecnológicos.