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demanda. A medida que aumenta la proporción de fuentes
renovables en dichas redes, este problema se vuelve aún
más desafiante. A diferencia de los sistemas eléctricos tradicionales,
el área geográfica relativamente pequeña de una
microrred genera que los efectos de las condiciones climáticas
locales, como nubes y ráfagas de viento, no se dispersen,
lo cual provoca fluctuaciones potencialmente grandes
en la producción de energía. También hay variaciones diarias
y estacionales predecibles en la producción de energía
renovable que deben ser tomadas en cuenta. En este caso,
un SMR puede servir como una fuente confiable de energía
controlable continua, aumentando y disminuyendo según los
cambios en la demanda o las variaciones en las fuentes de
energía renovable.
Como ejemplo, considere la microrred independiente
simple que se muestra en la figura 2(a) con los correspondientes
perfiles de carga y generación de 48 h ilustrados en
la figura 2(b). El perfil de carga en la figura 2(b), panel (i)
muestra pequeños picos en la mañana y otros más grandes
en la noche. Las producciones de energía solar fotovoltaica
(FV) y eólica en la figura 2(b), paneles (ii) y (iii) varían
debido a cambios en las condiciones climáticas. En particular,
la producción no cumple con perfil de carga solo usando
fuentes FV y eólicas.
Cuando se incorpora un SMR a la matriz de suministro,
una estrategia de funcionamiento, como se ilustra en
la figura 2(b), panel (iv), ajusta su potencia de salida para
satisfacer las demandas máximas anticipadas y suavizar las
variaciones asociadas con las fuentes renovables. No obstante,
la tasa de cambios de potencia en un SMR puede estar
restringida por límites físicos y de seguridad y puede no
ser capaz de igualar la demanda de la carga con precisión
por sí sola. Es necesario desarrollar diferentes técnicas de
regulación de potencia. Por ejemplo, ante una caída repentina
de la demanda, una opción es utilizar un mecanismo de
derivación de vapor para recortar rápidamente la potencia
de salida del generador-turbina sin disminuir la potencia del
reactor. Sin embargo, en circunstancias en las que el reactor
funciona a un nivel de potencia bajo, se necesitan diferentes
soluciones para alojar un aumento notorio y repentino de la
demanda.
Para solucionar este problema, se puede introducir en
la microrred un sistema de almacenamiento de energía por
baterías con una capacidad relativamente pequeña para
balancear cualquier desajuste restante entre la demanda y la
oferta, como se muestra en la figura 2(b), panel (v). En este
caso, la batería se carga siempre que haya un excedente de
energía disponible y se descarga si la producción combinada
de energía FV, eólica y SMR no puede soportar la demanda
de la carga. Los desbalances repentinos e inesperados de
potencia pueden ser compensados mediante la batería. La
batería puede reaccionar con relativa rapidez siempre que
funcione en un nivel de estado de carga intermedio en el que
pueda suministrar y absorber energía según sea necesario.
Esto se ilustra en la figura 2(b), panel (vi).
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Control y gestión de la energía
en SMR/microrredes de energía
renovable
Dado que las microrredes integran múltiples tipos de fuentes
de energía de características, almacenamiento y cargas muy
diferentes, es un desafío controlarlas de manera efectiva
para lograr el nivel deseado para la calidad de servicio. Las
estrategias de control y gestión de la energía para las microrredes
suelen ser organizadas de forma jerárquica. El nivel
más bajo contiene los bucles de control en tiempo real, los
que regulan las señales de conmutación potencia-electrónica
para fuentes renovables basadas en inversores y el control
de la tensión y la frecuencia de generadores síncronos para
el SMR. La capa primaria se ocupa de compartir la potencia
entre diferentes fuentes de energía. La capa secundaria
regula la frecuencia general de la microrred y los niveles de
tensión para la estabilidad dinámica y el soporte de la potencia
reactiva. La capa terciaria se ocupa del funcionamiento
general de la microrred para la viabilidad a largo plazo,
como los arreglos del punto de ajuste para las variaciones
estacionales, la programación del mantenimiento y la optimización
económica.
En las capas inferiores, se han investigado mecanismos
tanto centralizados como distribuidos. Se están adoptando
enfoques basados en caídas de frecuencia/potencia
distribuida para minimizar la dependencia de cualquier
comunicación de banda ancha entre fuentes de energía
dispersas físicamente. En estos enfoques, la frecuencia del
sistema " cae " más bajo a medida que aumenta la demanda
de energía. Es posible lograr compartir la potencia adecuadamente
entre diferentes fuentes de energía a través
de diferentes relaciones de caída. Este enfoque ha sido
ampliado a un enfoque multisegmento de caída adaptativa
para alojar los límites de carga de la batería y la restricción
de la energía FV. Se puede considerar una extensión adicional
para incorporar SMR de unidades múltiples, donde
las decisiones de funcionamiento para cada unidad pueden
depender de factores como la seguridad, la economía y las
pautas normativas.
En la capa secundaria, los puntos de ajuste del sistema
pueden ser ajustados con poca frecuencia a través de enlaces
de comunicación de bajo ancho de banda para mantener
los perfiles de tensión deseados y el uso compartido recomendado
de potencia real y reactiva. El nivel terciario se
ocupa de cuestiones de gestión la energía, como el despacho
óptimo de los generadores en los SMR, la gestión del
estado de la carga de los dispositivos de almacenamiento
y la coordinación de la demanda-respuesta. Esto incluye el
uso de pronósticos meteorológicos para predecir los niveles
futuros de producción de energía renovable y la planificación
de cortes de mantenimiento de los SMR para mejorar la
disponibilidad de energía.
Dentro de este marco, seleccionar cuándo y cuánto cambiar
el nivel de potencia de salida del SMR es responsabilidad
del sistema de gestión de energía (EMS, por sus siglas en
marzo/abril 2022

IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - March/April 2022

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