Análisis del comportamiento de sistemas de generación fotovoltaica ante fallas internas y externas.

Abstract

Chile está experimentando un aumento en la potencia instalada de la generación solar fotovoltaica, dado el gran potencial solar que posee el territorio en el norte y centro del país. Lo anterior se sustenta en la crisis climática que afecta al planeta y en la continua búsqueda de generar energía eléctrica de una forma amigable con el medio ambiente, preservando la calidad y seguridad del suministro eléctrico hacia los consumidores. Este importante cambio, hace necesario contar con estudios y análisis que permitan verificar si estos sistemas de generación fotovoltaicos están operando acorde a los estándares de seguridad definidos para el Sistema Eléctrico Chileno en los diferentes niveles de generación. Para ello, se debe estudiar el comportamiento antes, durante y después de las fallas, dado que estas contingencias pueden poner en riesgo el funcionamiento del Sistema Eléctrico Nacional (SEN), llegando a situaciones catastróficas si es que no se tratan de forma adecuada. En este contexto, este trabajo describe los componentes principales de los sistemas de generación fotovoltaica tanto a gran como a mediana escala, con el fin de compararlos y recolectar la normativa y marco regulatorio aplicable, además de los parámetros y requisitos que deben cumplir tanto los parques fotovoltaicos de gran escala como los sistemas de generación distribuida, en diferentes condiciones de operación. Usando datos públicos proporcionados por los Estudios de Análisis de Falla (EAF) disponibles en el sitio web del Coordinador Eléctrico Nacional (CEN), se analizó el comportamiento de parques fotovoltaicos ante fallas reales, durante el periodo abarcado entre los años 2017 y 2021, de lo cual se recaudaron 11 EAF relacionados con fallas internas y externas que influían en centrales fotovoltaicas, donde bajo los parámetros definidos por la NTSyCS [1] se fiscalizó el cumplimiento de esta normativa, obteniendo que de todas las centrales analizadas, sólo la central PFV Puerto Seco Solar cumplía con todos los artículos evaluados en este trabajo. Con los datos de monitoreo a sistemas de generación distribuida tipo Net Billing otorgados por una empresa del rubro de operación y mantenimiento para este tipo de sistemas, se analizaron las fallas registradas en 5 diferentes proyectos de hasta 300 kW, en instalaciones tanto en suelo como en techo. Estos datos se obtuvieron de la plataforma SolarWeb de los inversores instalados, permitiendo el tratamiento y análisis de ellos en tiempo real. Lo anterior, hizo posible obtener las posibles causas de las perturbaciones y recomendar acciones correctivas. Dentro de los casos de alerta, se encontraron fallas por: sobrecalentamiento del inversor, sobretensión, subtensión y error de aislamiento. Finalmente, con la información recopilada, se compararon los diferentes sistemas en cuanto a sus componentes, normativas y reglamentos aplicables, y su comportamiento ante las fallas analizadas. De lo anterior, se evidencia que es necesario tener en cuenta la escala del sistema SFV 2 fotovoltaico, su ubicación geográfica y su tipo de conexión, para poder llevar a cabo un adecuado diseño de éste. A medida que la escala es mayor, se complejiza el análisis de las fallas, dado que se debe verificar una serie de artículos definidos por la NTSyCS, junto a la evaluación de la operación de los sistemas de protección y como éstos se relacionan con el resto del SEN.