IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - Marzo/Abril 2017 - 80

La estabilidad del sistema eléctrico se puede dividir en tres
grandes categorías: la estabilidad de ángulo del rotor, la
estabilidad de la frecuencia y la estabilidad de voltaje.
Los motores y generadores de inducción no tienen un acoplamiento tan apretado y, por lo tanto, generalmente no se
tienen en cuenta en la inercia del sistema. La inercia de un
sistema de energía eléctrica es también una medida de hasta
qué punto el sistema puede "dar respuesta" a las perturbaciones y mantener una frecuencia y voltaje estables. Los sistemas de energía eólica y PV del futuro deberán ayudar a mantener la estabilidad de la red en niveles de alta penetración.
La estabilidad del sistema eléctrico se puede dividir en
tres grandes categorías: la estabilidad de ángulo del rotor,
la estabilidad de frecuencia y la estabilidad de voltaje. Cada
una de estas categorías puede dividirse en dos subcategorías:
la estabilidad de pequeña señal y la estabilidad del transitorio.
✔✔ La estabilidad de ángulo del rotor es la capacidad que
tienen los generadores síncronos en un sistema de
energía eléctrica interconectada para permanecer en
sincronismo después de las perturbaciones.
✔✔ La estabilidad de frecuencia es la capacidad de un sistema de energía eléctrica para mantener la frecuencia
constante durante el funcionamiento normal y restaurar la frecuencia a su nivel programado durante contingencias del sistema en caso de presentarse grandes
desequilibrios entre la carga y la producción.
✔✔ La estabilidad de voltaje es la capacidad de un sistema
de energía eléctrica para mantener los voltajes dentro
de límites seguros en todos los buses después de las
perturbaciones y prevenir así cortes y apagones.
Los generadores y las cargas proporcionan varios tipos de
servicios complementarios para garantizar el funcionamiento estable de un sistema de energía eléctrica durante
condiciones de estado estacionario y transitorio. Los servicios complementarios pueden estar basados tanto en el costo
como en el mercado. Los operadores de sistemas independientes fijan la cantidad requerida de servicios complementarios basados en la opción menos costosa. En el sistema de
energía eléctrica actual, los servicios complementarios son
principalmente proporcionados por las cargas y los generadores convencionales. Si se controla adecuadamente, la
VRE es capaz de proporcionar todo el conjunto de servicios
auxiliares y puede contribuir de manera exitosa en el mantenimiento del funcionamiento estable y fiable del sistema de
energía eléctrica.
Muchas condiciones de la red, incluidos los niveles de
producción y carga, así como la disponibilidad de transmisión, son variables y difíciles de predecir; por lo tanto,
durante el proceso de despacho se pone a disposición una
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capacidad adicional que recibe el nombre de reservas operativas para garantizar la estabilidad de la frecuencia del
sistema durante los desequilibrios repentinos. La naturaleza
variable de la VRE aumenta la importancia de las reservas
dada la naturaleza incierta de estos recursos renovables. En
el Gráfico 7 se muestra la clasificación de las categorías de
reserva operativa. Tanto las categorías de reserva normales
como las adaptables a sucesos pueden subdividirse según
sus velocidades de respuesta requeridas. Por ejemplo, los sucesos instantáneos necesitan una respuesta a nivel del generador para detener la tasa de cambio de frecuencia (respuesta
inercial) y estabilizar la frecuencia en algún nivel de estado
estacionario (respuesta de frecuencia primaria). Luego, se
corrige la frecuencia de la red a su nivel anterior a la falla
para que el error de control del área de autoridad de equilibrio se reduzca a cero con reservas adaptables más lentas
(respuesta de frecuencia secundaria). Serían necesarias reservas terciarias para proteger el sistema contra un posible
evento posterior cuando ambas reservas primarias y secundarias se hayan agotado. La VRE es capaz de proporcionar
cualquier tipo de reserva operativa; sin embargo, el desafío
aquí es que se necesitan previsiones de los recursos precisas en diferentes horizontes temporales para garantizar la
disponibilidad de tales reservas de la producción de energía
solar y eólica. El almacenamiento de energía también puede
utilizarse para proporcionar reservas adicionales y ayudar
a corregir los posibles desequilibrios debidos a los errores
de pronóstico.
La tabla 1 describe las características de varios tipos
de generadores y su capacidad para proporcionar diversos
aspectos de la estabilidad de la red. Normalmente, los convertidores electrónicos de potencia proporcionan al generador de energía solar y eólica un desacoplamiento total de la
frecuencia y voltaje de la red; sin embargo; algunas turbinas
eólicas utilizan la configuración de los DFIG con tan solo
una conversión parcial de energía eléctrica (hasta el 30%).
Pero incluso para la topología de los DFIG, la frecuencia de
la red está totalmente desacoplada de la velocidad rotativa de
turbina. Los sistemas de almacenamiento de batería, energía
solar PV y eólica pueden proporcionar control de potencia
activa y reactiva de manera similar a los generadores síncronos convencionales. La presencia de inversores permite
el control de potencia activa y reactiva, independiente una
de la otra. Con un diseño del controlador adecuado, pueden proporcionar también una respuesta sintética similar
a la inercia. Las turbinas eólicas son capaces de inyectar
potencia activa a la red mediante la extracción de la energía
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