Remuneración de un sistema de almacenamiento de una planta híbrida en la prestación de múltiples servicios complementarios en un modelo de simulación de mercados eléctricos

Abstract

El rápido crecimiento de las energías renovables no convencionales, especialmente solar y eólica, ha llevado a una mayor demanda de servicios complementarios de frecuencia y tensión, dado que estas fuentes no aportan inercia al sistema y presentan variaciones significativas en sus pronósticos de generación. En base a lo anterior, es que se buscan nuevos usos para los sistemas de almacenamiento con baterías (BESS) presentes en plantas de energías renovables, como prestaciones de servicios complementarios de control de frecuencia. En el presente estudio se realiza un análisis de la implementación de los BESS prestando servicios complementarios (SSCC), en el mercado actual chileno, para ello se realizó una revisión del estado del arte del almacenamiento en baterías, sus aplicaciones, la factibilidad técnica de prestar los servicios de arbitraje de energía, control de frecuencia y control tensión de manera simultánea. Adicionalmente se propone un esquema integral de cuantificación, operación, remuneración y verificación para la prestación de estos múltiples servicios complementarios (SSCC) de control de frecuencia por parte de un BESS en una planta híbrida de Andes-2B. También se analizan las distintas propuestas asociadas a los pagos laterales que recibiría el BESS por concepto de costo de oportunidad (CO) por prestar control de frecuencia. Se modela el Sistema Eléctrico Nacional en PLEXOS siguiendo las características del Coordinador Eléctrico Nacional, Se analiza la planta híbrida con BESS, se diseñan y simulan varios escenarios operativos: despacho únicamente en el mercado de energía, participación individual en cada servicio de control de frecuencia (CF) y provisión simultánea de múltiples servicios de CF. Por último, se contempla en la simulación las subastas de SSCC, simulando varios escenarios operativos e incluyendo al BESS en ellas(...). The rapid growth of non-conventional renewable energies, particularly solar and wind, has led to an increased demand for complementary frequency and voltage services, as these sources do not contribute system inertia and display significant variation in generation forecasts. Based on this, new uses are being explored for Battery Energy Storage Systems (BESS) in renewable energy plants, such as providing complementary frequency control services. This study presents an analysis of BESS implementation in providing complementary ancillary services (SSCC) within the current Chilean market. A review of the state of the art in battery storage, its applications, and the technical feasibility of simultaneously delivering energy arbitrage, frequency control, and voltage control services was conducted. Additionally, the study proposes a comprehensive framework for the quantification, operation, remuneration, and verification of multiple SSCC frequency control services offered by a BESS in the hybrid Andes-2B plant. Various proposals regarding side payments that the BESS would receive for opportunity cost (CO) due to frequency control provision are also examined. The National Electric System is modeled in PLEXOS following the specifications of the National Electric Coordinator. The hybrid plant with BESS is analyzed, and multiple operational scenarios are designed and simulated: dispatch exclusively within the energy market, individual participation in each frequency control (FC) service, and simultaneous provision of multiple FC services. Finally, SSCC auctions are simulated under several operational scenarios, with the BESS included as a participant(...).