Desarrollo de mecanismos regulatorios para el incentivo de infraestructura que brinde al sistema eléctrico nacional niveles de inercia y de potencia de cortocircuito eficientes

Abstract

Chile ha establecido metas ambiciosas para incrementar la participación de las energías renovables no convencionales (ERNC) en su matriz energética. Este estudio aborda algunos de los desafíos y recomendaciones para el Sistema Eléctrico Nacional (SEN) en el contexto de una creciente penetración de energías renovables no convencionales, lo que requiere el desarrollo de herramientas técnicas, económicas y regulatorias para asegurar la seguridad y calidad del servicio. La transición hacia una matriz energética con mayor presencia de ERNC plantea retos en la operación del sistema eléctrico. Específicamente, las tecnologías basadas en electrónica de potencia, como la energía eólica y fotovoltaica, impactan la robustez del sistema eléctrico. Dos parámetros fundamentales para medir esta robustez son la inercia sistémica, que evalúa la estabilidad de la frecuencia, y la potencia de cortocircuito, que representa la "rigidez" del voltaje en una barra. Para abordar estos desafíos, se analizan diversas tecnologías que pueden fortalecer el sistema eléctrico, destacando dos de ellas: los condensadores sincrónicos y los convertidores formadores de redes (GFM). Luego, se realiza una evaluación económica de la instalación de esta infraestructura, presentando cinco casos de estudio. Las recomendaciones y conclusiones principales del estudio se basan en el análisis de experiencias internacionales, con énfasis en dos países líderes en este ámbito: Reino Unido y Australia. El Reino Unido ya ha llevado a cabo licitaciones para implementar nuevas infraestructuras que aporten robustez a su sistema, incluyendo la tecnología de convertidores GFM, mientras que Australia cuenta con una normativa técnica avanzada para medir y responder ante un déficit de inercia o potencia de cortocircuito. Chile has established ambitious goals to increase the participation of variable renewable energy (ERV) in its energy market. This study addresses some of the challenges and recommendations for the National Electric System (SEN, by its acronym in Spanish) in the context of a growing penetration of non-conventional renewable energies, which requires the development of technical, economic, and regulatory tools to ensure the safety and quality of service. The transition to an energy matrix with a higher presence of ERV poses challenges in the operation of the electrical system. Specifically, power electronics-based technologies, such as wind and photovoltaic energy, impact the robustness of the electrical system. Two fundamental parameters for measuring this robustness are systemic inertia, which evaluates frequency stability, and short-circuit power, which represents the "stiffness" of voltage at a bus. To address these challenges, various technologies that can strengthen the electrical system are analyzed, highlighting two of them: synchronous condensers and grid-forming converters (GFM). Subsequently, an economic evaluation of installing this infrastructure is presented, including five case studies. The main recommendations and conclusions of the study are based on the analysis of international experiences, with emphasis on two leading countries in this field: the United Kingdom and Australia. The United Kingdom has already conducted tenders to implement new infrastructure to enhance the robustness of its system, including GFC technology, while Australia has advanced technical regulations for measuring and responding to inertia or shortcircuit power deficits.