Resiliencia del Sistema Eléctrico Nacional en escenarios de fallas múltiples en el sistema de transmisión

Abstract

Los eventos tipo HILP (High-Impact Low-Probability, por sus siglas en inglés) son aquellos de gran impacto y baja probabilidad, los cuales, debido al cambio climático, se están volviendo más recurrentes. El informe AR6 del El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, revela las graves consecuencias esperadas como resultado del cambio climático. Los modelos disponibles permiten estimar las tendencias en temperatura, precipitación, viento, entre otros, a nivel territorial. Existe una necesidad urgente de integrar estas condiciones en los esquemas de planificación y operación de los Sistemas Eléctricos de Potencia. La resiliencia es fundamental para mitigar los efectos de las condiciones meteorológicas extremas en las infraestructuras críticas a nivel mundial. Sin embargo, aún no se ha establecido una metodología clara ni un conjunto de métricas estándar para definirla. Esta memoria propone una metodología para cuantificar la resiliencia del sistema de transmisión, centrándose en la identificación de escenarios de operación relevantes para el análisis de seguridad y operación de un sistema eléctrico de potencia. Se fundamenta en la recopilación y estructuración del impacto del cambio climático, especialmente en los vientos extremos, sobre la red de transmisión nacional. Se propone un generador de escenarios que utiliza una simulación tipo Monte Carlo junto con una curva de fragilidad única, que representa la probabilidad de falla. Este esquema permite integrar tanto correlaciones temporales como espaciales entre las diferentes zonas de un sistema eléctrico de potencia. Como resultado del desarrollo e implementación de esta metodología, se logró simular de manera precisa el impacto de las contingencias en la operación del Sistema Eléctrico Nacional, obteniendo valores de energía no suministrada y costos operacionales adicionales producto de la falla. Es relevante señalar que, entre las líneas analizadas con contingencias, únicamente la línea Alto Jahuel-Ancoa presenta energía no suministrada, alcanzando un máximo de 68,035 MWh. La probabilidad de desconexión total del tramo en los próximos 75 años es del 0,21 [ %]. Además, el costo operativo adicional más alto registrado fue de 8.297.969 USD, lo que representa un incremento del 18,38 [ %]. High-Impact Low-Probability (HILP) events are those that have a significant impact but low probability, which, due to climate change, are becoming more frequent. The AR6 report from the Intergovernmental Panel on Climate Change reveals the serious expected consequences resulting from climate change. The available models allow for estimating trends in temperature, precipitation, wind, among others, at a territorial level. There is an urgent need to integrate these conditions into the planning and operation schemes of Power Systems. Resilience is essential to mitigate the effects of extreme weather conditions on critical infrastructure worldwide. However, a clear methodology or a set of standard metrics to define resilience has not yet been established. This report proposes a methodology to quantify the resilience of the transmisión system, focusing on identifying relevant operational scenarios for the safety and operation analysis of a power system. It is based on collecting and structuring the impact of climate change, especially from extreme winds, on the national transmission grid. A scenario generator is proposed that uses a Monte Carlo simulation along with a unique fragility curve representing the probability of failure. This scheme allows for the integration of both temporal and spatial correlations among different areas of a power system. As a result of developing and implementing this methodology, it was possible to accurately simulate the impact of contingencies on the operation of the National Electric System, obtaining values for unsupplied energy and additional operational costs due to failures. It is noteworthy that among the lines studied with contingencies, only the Alto Jahuel-Ancoa line presents unsupplied energy, reaching a maximum of 68.035 [MWh], with a total disconnection failure probability of 0.21[ %] over the next 75 years.