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servicios del sistema que mantenían la seguridad y confiabilidad.
Los servicios incluyen inercia para mantener
una frecuencia estable, robustez del sistema para mantener
formas de onda de tensión estables y reservas de energía
para mantener el balance entre oferta y demanda, incluso
cuando haya cambios en la demanda y eventos inesperados
de contingencia. Bajo este sistema, la disposición de estos
servicios ha estado ligada oportunamente al suministro de
energía eléctrica, donde los generadores síncronos brindan
soporte simplemente al estar sincronizados con la red eléctrica.
Durante más de un siglo, mientras crecían los sistemas
de infraestructura y comercialización de electricidad, no
se desarrollaron mecanismos separados para utilizar estos
" servicios auxiliares " en el sistema eléctrico. En cambio, los
estándares de conexión a la red regulaban de manera implícita
una división equitativa de los costos entre las instalaciones
en una proporción aproximada a su tamaño. Los gestores
podían recuperar los " costos de hacer negocios " como parte
de su ingreso por la energía.
La matriz de generación está cambiando rápidamente
en todo el mundo. En Australia, la velocidad del cambio es
la más rápida a nivel mundial, pasando de tener la tercera
mayor generación de electricidad con consumo de carbono
en el mundo en 2010 a recibir con regularidad más de un tercio
de su energía a partir de fuentes renovables. Uno de cada
cinco hogares cuenta con sistemas de energía fotovoltaica
(FV) distribuida (con un promedio de 600 W instalados por
persona, aumentando en 250 W por persona al año); la tasa
más alta de uso de energía FV. A veces, se alcanza más del
100 % de penetración solar y eólica instantánea máxima
en algunas regiones. Los generadores solares y eólicos se
conectan a la red de CA a través de inversores basados en
electrónica de potencia, que no proporcionan servicios del
sistema tradicional de manera predeterminada. Esto significa
que, aunque las fuentes basadas en inversores (IBR, por
sus siglas en inglés) pueden reemplazar la energía proporcionada
anteriormente mediante la generación síncrona de
carbón y gas, no se reemplaza el suministro de servicios del
sistema en proporción.
El parque restante de fuentes síncronas enfrenta la carga
creciente de proporcionar servicios de soporte del sistema,
como control de frecuencia y tensión y reservas en funcionamiento,
mientras los ingresos caen con los precios de la electricidad
y la reducción de la participación de mercado y la
generación de energía. Si no se controla, esta dinámica debilita
la estabilidad implícita que históricamente ha brindado
soporte al sistema eléctrico. En el Mercado Eléctrico Nacional
(NEM, por sus siglas en inglés) de Australia y durante los últimos
cinco años, esto generó un incremento 10 veces superior
en la cantidad de ocasiones en que el operador del sistema
tuvo que intervenir más allá del funcionamiento normal del
mercado para mantener la seguridad y confiabilidad [figura
1(a)]. Ha habido una reducción significativa en el rendimiento
del control de frecuencia desde 2007 [figura 1(b)] debido a
un menor suministro del control de frecuencia primaria. Se
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espera que la incertidumbre y variabilidad en la demanda neta
por la creciente penetración de energías renovables se triplique
en el NEM durante los próximos cinco años [figura 1(c)],
dado que se proyecta que la energía solar y eólica atenderá de
manera regular el 100 % de la demanda [figura 1(d)].
Puesto que la matriz de generación ha cambiado, una
serie de eventos ha catalizado el interés político y la acción.
Tras un apagón en septiembre de 2016 en todo el estado
de Australia Meridional, el gobierno australiano encargó
el informe " Review of the Future Security of the National
Electricity Market " (Análisis de la seguridad en el futuro
del Mercado Eléctrico Nacional), realizado por el director
científico del país, Alan Finkel. Esto dio lugar al establecimiento
de una Junta de Seguridad Energética (ESB, por sus
siglas en inglés) para implementar un " marco de mercado
adecuado al propósito y a largo plazo " con el fin de ofrecer
un " sistema eléctrico seguro, confiable y con emisiones más
bajas al menor costo " en el NEM. Una línea de trabajo clave
de este programa de reforma es establecer nuevos mercados
y mecanismos para proporcionar servicios de soporte al sistema.
Tradicionalmente se les llamaba servicios auxiliares,
pero cada vez más se les está denominando servicios esenciales
del sistema (ESS, por sus siglas en inglés) al reconocer
su valor de cambio para las redes con bajos niveles de generación
síncrona. Existe cada vez más consenso de que, sin la
reforma al mercado, la función del operador de mercado de
" mantener las luces encendidas " probablemente esté acompañada
de una mayor restricción de las energías renovables
y una mayor complejidad de operación. Esta tendencia ya se
está observando. En 2019 y 2020 se restringieron las energías
renovables, en promedio, el 7 % del año en el NEM
debido a los requerimientos de servicios auxiliares. Además,
las intervenciones de los gestores tuvieron lugar en más del
10 % del año.
En este artículo, se presenta el enfoque australiano para
enfrentar el desafío de proporcionar ESS en redes con una
penetración muy alta de energías renovables, resumiendo en
primer lugar los contextos físicos y normativos de dos sistemas
y mercados comparativos: el NEM (con cinco regiones
en los estados del este y sur de Australia) y el mercado mayorista
de electricidad (WEM, por sus siglas en inglés) de Australia
Occidental y sus programas simultáneos de reforma.
Se analiza el carácter variable de los ESS en los mercados,
los principios del diseño de mercado, el abanico de oportunidades
de adquirir varios servicios nuevos y las dificultades
de integración y congruencia al abordar de manera holística
dichos servicios. Por último, presentamos la vía australiana
de reforma y una visión sobre el futuro de los ESS, con la
esperanza de que pueda resultar de utilidad para otros países
que se encuentren en sendas de descarbonización similares
(véase " Servicios esenciales del sistema " ).
Contexto
Las redes eléctricas de Australia abarcan grandes distancias
en un continente de, aproximadamente, el área de los
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