Importancia de la Flexibilidad para la Seguridad de Sistemas Eléctricos

Hasta la actualidad, el sistema de energía eléctrica es mayoritariamente jerárquico. Es decir, existe un flujo de energía unidireccional desde los sistemas de generación centralizados, a través de los sistemas de transmisión y hacia los sistemas de distribución, con limitada interacción entre los diferentes niveles del sistema de energía.

Sin embargo, esto está cambiando. El sistema de energía está en transición hacia convertirse en un sistema más descentralizado y complejo, con una generación más distribuida y usuarios finales activos, lo cual implica flujos de energía inversos a nivel de distribución. A nivel agregado para los sistemas eléctricos, esta nueva tendencia de composición general una mayor necesidad de flexibilidad, a la hora de mantener la seguridad del sistema como un todo.

El concepto de flexibilidad se ha definido como capacidad de respuesta frente a  modificación de los patrones de inyección y/o consumo de generación, a nivel individual o agregado, a menudo como reacción a una señal externa con el fin de proporcionar un servicio dentro del sistema energético o mantener un funcionamiento estable de la red. En buenas cuentas, la flexibilidad consiste en la capacidad de adaptarse a fluctuaciones de distinto tipo en oferta/demanda, manteniendo el nivel de seguridad de la red.

La Comisión Europea ha definido la seguridad del suministro eléctrico como “la capacidad de un sistema eléctrico para suministrar electricidad a los clientes finales” en la Directiva relativa a las medidas para salvaguardar la seguridad del suministro eléctrico y la inversión en infraestructura. Además, la seguridad del suministro eléctrico se entiende como un concepto que comprende cuatro aspectos principales: i) disponibilidad de energía, ii) capacidad de energía, iii) confiabilidad del suministro y iv) calidad de la energía.

La disponibilidad de energía se refiere a la capacidad del sistema de energía para satisfacer la demanda de energía. La escasez de energía, o los déficits en la seguridad energética, se caracterizan por una producción reducida de energía eléctrica debido a la falta de recursos energéticos primarios (agua, gas, carbón, etc.).

La capacidad de energía se refiere a la capacidad del sistema de energía para abastecer la demanda instantánea. La escasez de capacidad, o los déficits en la capacidad de energía, se caracterizan por la falta de capacidad disponible de generación y / o transmisión / distribución.

La confiabilidad del suministro es la capacidad del sistema eléctrico para suministrar energía eléctrica a los usuarios finales. Está relacionado con la frecuencia y duración de las interrupciones del suministro de energía a los usuarios finales debido a fallas y apagones forzados en el sistema eléctrico (contingencias).

Por último, la calidad de la energía se refiere a la calidad de la tensión de alimentación de acuerdo con criterios dados, en cuanto a su frecuencia, magnitud y forma de onda.

Los aspectos de seguridad del suministro eléctrico  se pueden distinguir por las escalas de tiempo de los fenómenos asociados que desafían la seguridad del suministro. La escasez de energía desafía el aspecto de la disponibilidad de energía y suele ser un fenómeno a largo plazo con escalas de tiempo de más de un mes. La escasez de capacidad es típicamente un fenómeno con escalas de tiempo más cortas que la escasez de energía, es decir, de unas pocas horas a varios días. Las escalas de tiempo relevantes para contingencias van desde milisegundos para el evento de falla inicial y hasta horas o incluso días para la restauración del suministro de energía del usuario final. Los problemas de calidad de la energía van desde picos de voltaje que se desarrollan durante unos pocos milisegundos hasta problemas de bajo voltaje que duran muchos minutos. Es importante tener en cuenta estas diferencias en las escalas de tiempo al evaluar el potencial de diferentes medidas, como los recursos flexibles, para mejorar aspectos de la seguridad del suministro.

Para lograr de mayores niveles flexibilidad se pueden utilizar mediante recursos flexibles en los sistemas de distribución, como los sistemas de almacenamiento de energía distribuida (ESS), los vehículos eléctricos (EV) y la respuesta a la demanda (DR). El principal impulsor de los recursos flexibles se describe a menudo como el aumento de las fuentes de energía renovables variables (VRES) que deben integrarse en el sistema eléctrico en general, y a nivel de distribución en particular.

Los recursos flexibles que se encuentran dentro de los sistemas de distribución o en los usuarios finales pueden afectar la seguridad del suministro en los niveles más altos del sistema eléctrico. Por ejemplo, los vehículos eléctricos pueden contribuir a la regulación de la frecuencia, asegurando la calidad de la frecuencia a nivel del sistema de transmisión, así como proporcionando servicios de red más localmente al operador del sistema de distribución. En ese sentido, un impacto positivo en la calidad de la frecuencia también tiene un impacto positivo indirecto en la seguridad del suministro para los usuarios finales individuales.

En cualquier caso, la importancia de los recursos flexible para permitir flexibilidad y, por tanto seguridad en el sistema eléctrico, parece ir en aumento por lo cual resulta importante comenzar a considerarlos como componentes clave del diseño de la implementación y evolución del servicio y capacidad de redes eléctricas.

 

Articulo por COMULSA

Fuente: Science Direct. The impact of flexible resources in distribution systems on the security of electricity supply: A literature review, Iver Bakken Sperstad, Merkebu Zenebe Degefa, Gerd Kjølle

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