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CA tradicional de alto mallado y se conectan a los antiguos
puntos de conexión de red robusta de las centrales nucleares (véase la figura 4). En consecuencia, los convertidores
se integrarán en lugares que puedan tener una deficiencia de
potencia reactiva debido al cierre de las centrales nucleares.
Por lo tanto, estas ubicaciones serían vitales para el control
de la tensión. Según la evaluación inicial presentada en la
figura 3, esta configuración daría lugar a un impacto medio
teniendo en cuenta la integración favorable en paralelo a un
sistema de alto mallado, así como la larga distancia de los
enlaces de HVdc.
Una vez determinada la capacidad de corredor lineal
de HVdc deseada, la consideración final será cuánta capacidad de convertidor adicional se deberá reservar para la
potencia reactiva y activa o una combinación de las dos.
Para responder a esta pregunta, se realizó un estudio de
caso sobre un escenario de redespacho en un año entero
para la red alemana de 380 kV proyectada en 2030 con
las tres variantes: maximizar la potencia reactiva, maximizar la potencia activa/reactiva combinada y maximizar
la potencia activa.
El volumen de energía de redespacho relativo se define
como la división de la energía de redespacho anual calculada
para cada variante y la energía de redespacho anual del caso
base. El caso base comprende los cinco enlaces de HVdc
que tienen un total de capacidad de transmisión de 2 GW sin
ninguna capacidad de potencia reactiva, correspondientes a
una clasificación del convertidor del 100 %. El estudio de
caso es el resultado de una simulación de un año completo
de la red alemana de 380 kV prevista para 2030. La figura 5
representa la evolución del volumen de energía de redespacho relativa (eje vertical) con respecto a la clasificación del
convertidor (eje horizontal). Por un lado, añadir un 3 % de
capacidad de convertidor adicional con potencia reactiva (Q
correspondiente a aproximadamente el 25 % de pmax) mejoraría el volumen total de redespacho en aproximadamente
un 1.2 %. Más allá de ese punto, la tasa de mejora disminuye
significativamente, lo que significa que la potencia reactiva
adicional no conlleva una reducción significativa del volumen de redespacho.
Por otro lado, para una capacidad de convertidor adicional del 8 % y en adelante, una división de 50/50 de potencia reactiva y activa adicional (marcada en la leyenda de la
figura 5 como "Cuota equivalente de potencia activa/reactiva") conduce a la mayor reducción del volumen de redespacho. La intersección B de las curvas "Maximizar la potencia
activa" (amarillo) y "Maximizar la potencia reactiva" (azul)
se encuentra aproximadamente al 106 % de la clasificación
del convertidor. La figura muestra que, para las clasificaciones de convertidor mayores al 106 %, la capacidad adicional de potencia activa beneficia la reducción del volumen
de redespacho en mayor medida que para la capacidad adicional de la potencia reactiva. La intersección A muestra el
mismo efecto para la comparación de las variantes "Cuota
equivalente de potencia activa/reactiva" y "Maximizar la
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potencia reactiva", donde la primera se vuelve ventajosa ya
con clasificaciones de convertidor superiores al 104 %.
Para llegar a los números finales, los gastos de capital
pertinentes a la capacidad adicional del convertidor deben
ser comparados con los gastos operativos pertinentes y, por
lo tanto, una reducción del costo total de redespacho a lo
largo de la vida útil operativa. Los parámetros importantes
para una evaluación inicial son:
✔✔ el costo del convertidor en euros por megavoltio amperio adicional, y
✔✔ el volumen de redespacho en megavatios hora y el costo en euros por megavatio hora y vida útil operativa
en años.
El volumen y el costo de la energía de redespacho varían
de un año a otro y dependen mucho de cómo la infraestructura de la red eléctrica real pueda mantenerse actualizada
respecto de los cambiantes activos de generación de energía. Por ejemplo, en Alemania, durante 2014-2017, el volumen total de redespacho osciló entre 11.5 y 18.5 TWh, y el
coste promedio varió entre 19.40 y 26.70 euros/MWh. En
este estudio, se tomó un costo de redespacho constante de
23 euros/MWh teniendo en cuenta el valor promedio del
periodo comprendido entre 2014 y 2017. Si el desarrollo de la
red está completamente implementado, el volumen de redespacho debería disminuir significativamente (se proyecta 1.9-
2.6 TWh para 2030 en el plan de desarrollo de red actual,
cuando se planifica que todos los enlaces de HVdc estén en
funcionamiento). Los enlaces de HVdc tienen una vida útil
operativa de 25 años, siendo conservadores.
Se podría suponer que las clasificaciones adicionales de
los convertidores son de aproximadamente 70.000 euros por
megavoltio-amperio adicional. Para una mayor transferencia
de potencia activa por HVdc, los cables o líneas aéreas deben
ser diseñados en consecuencia para transportar las corrientes más altas, lo cual no fue considerado en nuestro cálculo
del costo.
A partir del estudio de caso, podemos hacer las siguientes
recomendaciones:
✔✔ En las redes altamente congestionadas, como se experimenta actualmente en Alemania, una potencia
reactiva de hasta aproximadamente el 25-30 % de la
clasificación de los convertidores ayudaría a reducir
los costos relacionados con la congestión. Más allá,
es más interesante invertir en capacidad de potencia
activa adicional o en una combinación de potencia activa y reactiva.
✔✔ Para las redes menos congestionadas, como se proyectó para Alemania en 2030, el beneficio es menor que
los costos adicionales del convertidor asociados con la
capacidad de potencia reactiva adicional. Sin embargo, se requiere una cantidad mínima de capacidad de
potencia reactiva.
✔✔ En general, el estudio de caso confirmó la evaluación
inicial de que los beneficios de la capacidad de potencia reactiva en estado estacionario son de medios
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