IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - November/December - 30

redes débiles. También puede haber interacciones de control
entre varias IBR y otros dispositivos basados en inversores
dentro de una zona. Los factores que contribuyen a este problema
son: 1) la complejidad del control debido a la creciente
penetración de las IBR, 2) la reducción de la robustez del
sistema debido a la disminución de la presencia de máquinas
rotativas y 3) la ubicación remota de las IBR. Si las IBR
no se coordinan mediante un esquema de comunicación o
una función de caída de tensión, las capas de control jerárquico
pueden interactuar y provocar deficiencias de potencia
reactiva, oscilaciones e inestabilidades, sobre todo en redes
estrechamente integradas.
La preocupación por la estabilidad del control de las
IBR se expande a través de mayores porciones de redes
con la mayor penetración de las IBR en ausencia de otros
refuerzos. A medida que la combinación de fuentes cambia,
junto con los cambios en las características de la carga
del sistema, pueden surgir nuevos aspectos de inestabilidad.
Se necesitarán estudios y análisis frecuentes para
verificar la relación de amortiguación requerida. El diseño
y la parametrización de todos los componentes deben proporcionar
un rendimiento sólido en una serie de condiciones
del sistema.
Características del sistema e
impactos de la alta penetración de la IBR
La industria está aprendiendo actualmente de los sistemas
pequeños y medianos en modo de isla con una alta penetración
de las IBR. Estas redes presentan sus retos, pero
también sirven para fundamentar las decisiones de diseño
de los grandes sistemas que representan la mayor parte del
consumo mundial de energía. En las siguientes secciones se
analizan cuatro tipos de sistemas con una alta penetración
de la IBR, en los que los problemas de estabilidad se manifiestan
de forma diferente en función de las características
específicas. En la tabla 1 se presenta un resumen de los riesgos
de estabilidad de seis sistemas eléctricos ilustrativos de
diferentes características.
Islas pequeñas
Algunos sistemas pequeños en modo de isla (de hasta 1 GW
aproximadamente), como el de Hawái, se están acercando
rápidamente a niveles de penetración del 100 % de la IBR.
Los estudios detallados de transitorios electromagnéticos
(EMT, por sus siglas en inglés) están reforzando las predicciones
de inestabilidad en toda la isla con la alta penetración
de IBR SR y están demostrando el potencial de las baterías
FR, que pueden ser " al alcance de la mano " en comparación
con energía eólica y solar fotovoltaica FR, para contribuir a
la estabilización de la red.
Dado que un sistema en modo de isla debe satisfacer
todos los requerimientos de estabilidad por sí mismo y no
puede depender de las redes vecinas para obtener apoyo,
los desafíos técnicos relacionados con la estabilidad son los
siguientes:
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✔ La sensibilidad de la frecuencia debido a la menor
inercia y el gran tamaño de una contingencia en relación
con el tamaño del sistema pueden llevar fácilmente
a un disparo inadvertido de la IBR SR. Lo
mismo puede ocurrir por problemas de estabilidad
de la tensión, ya que los IBR distribuidos más antiguos
son especialmente sensibles a los eventos de
tensión. A altas penetraciones, esto puede provocar
cambios rápidos en la generación disponible, dificultando
el control de la frecuencia e impidiendo un
alivio de carga eficiente. La aplicación de las normas
de soporte a la red (ride-through) en los IBR
distribuidos (por ejemplo, la adopción de la norma
IEEE 1547-2018) puede ayudar a resolver estos problemas.
✔
Los problemas de estabilidad provocados por el control
pueden propagarse ampliamente por un pequeño
sistema en modo de isla, con efectos devastadores.
✔ La coordinación de la protección y una corriente de
cortocircuito suficiente también pueden ser un reto, a
menos que se aborden con tecnologías de protección
modernas que sean más inteligentes que la simple protección
de sobrecorriente.
Los trabajos recientes que evalúan el beneficio potencial
del control del FR en las baterías están mostrando una marcada
influencia estabilizadora en la frecuencia. No obstante,
hay trampas, ya que la respuesta del inversor está totalmente
dictada por
los controles. Puede haber comportamientos
inesperados que pueden desencadenar interacciones. La
capacidad de los dispositivos FR para responder eficientemente
a las perturbaciones y proporcionar una influencia
estabilizadora está limitada por la capacidad de los equipos
y las restricciones de la red.
Islas medianas
Los sistemas medianos en modo de isla (de aproximadamente
varios gigavatios), como el de Irlanda, incluyen
redes estrechamente integradas. En este caso, la estabilidad
de la frecuencia podría ser más apremiante que la
estabilidad de la tensión y la robustez del sistema. Estos
sistemas con alta penetración de IBR también pueden
experimentar caídas de frecuencia inducidas por la tensión
debido a la propagación de baja tensión en una zona
más amplia durante las fallas. Este fenómeno genera problemas
adicionales de estabilidad de la frecuencia, ya que
puede aumentar el tamaño de la mayor contingencia. En
Irlanda, la penetración del 75 % de la IBR [teniendo en
cuenta las importaciones y exportaciones de corriente continua
de alta tensión (HVdc)] se ha logrado manteniendo
entre seis y ocho grandes generadores síncronos en línea e
introduciendo nuevos servicios. Estos generadores pueden
gestionar problemas, como las rampas de vientos fuertes
y un alto RoCoF (con preocupaciones clave en torno a la
protección contra la pérdida de la red), y lograr una respuesta
de frecuencia rápida (RFR). Sin embargo, para que
noviembre/diciembre 2021
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