Los servicios auxiliares son los servicios necesarios para apoyar la transmisión de energía eléctrica de los generadores a los consumidores, dadas las obligaciones de las áreas de control y los servicios públicos de transmisión dentro de esas áreas de control para mantener operaciones confiables del sistema de transmisión interconectado .
Los servicios auxiliares son servicios y funciones especiales que brindan los actores dentro de la red eléctrica que facilitan y apoyan el flujo continuo de electricidad, de modo que la demanda de energía eléctrica se satisfaga en tiempo real. El término servicios auxiliares se utiliza para referirse a una variedad de operaciones más allá de la generación y transmisión que son necesarias para mantener la estabilidad y seguridad de la red. Estos servicios generalmente incluyen control de potencia activa o control de frecuencia y control de potencia reactiva o control de voltaje, en varias escalas de tiempo. Tradicionalmente, los servicios auxiliares han sido proporcionados por grandes unidades de producción como generadores. Con la integración de generación más intermitente y el desarrollo de redes inteligentestecnologías, la provisión de servicios auxiliares se extiende a unidades de generación y consumo distribuidas más pequeñas . [1]
Tipos de servicios auxiliares
Seis tipos diferentes de servicios auxiliares:
- programación y despacho
- control de tensión y potencia reactiva [2]
- compensación de pérdidas
- carga siguiente
- proteccion del sistema
- desequilibrio energético
Programación y despacho
La programación y el despacho son necesarios porque en la mayoría de los sistemas eléctricos el almacenamiento de energía es casi nulo, por lo que en cualquier instante, la energía en el sistema (producida por un generador) debe ser igual a la energía que sale del sistema (demanda de los consumidores). Dado que la producción debe coincidir tan estrechamente con la demanda, es necesario programar y enviar con cuidado.
Generalmente realizado por el operador del sistema independiente o el operador del sistema de transmisión, ambos son servicios dedicados al compromiso y coordinación de las unidades de generación y transmisión con el fin de mantener la confiabilidad de la red eléctrica.
La programación se refiere a acciones previas al hecho (como programar un generador para producir una cierta cantidad de energía la próxima semana), mientras que el despacho se refiere al control en tiempo real de los recursos disponibles.
Control de voltaje y potencia reactiva
Las cargas de los consumidores esperan voltaje dentro de un cierto rango, y los reguladores requieren que esté dentro de un cierto porcentaje del voltaje nominal (por ejemplo, en los EE. UU. Es 土 5%).
La potencia reactiva se puede utilizar para compensar las caídas de tensión, pero debe proporcionarse más cerca de las cargas que las necesidades reales de potencia (esto se debe a que la potencia reactiva tiende a viajar mal a través de la red). Tenga en cuenta que el voltaje también se puede controlar utilizando tomas de transformador y reguladores de voltaje . [3]
Reservas operativas
Dado que la producción y la demanda deben coincidir perfectamente (consulte Programación y despacho ), las reservas operativas ayudan a compensar la diferencia cuando la producción es demasiado baja.
Una reserva operativa es un generador que se puede enviar rápidamente para garantizar que haya suficiente generación de energía para satisfacer la carga. Las reservas giratorias son generadores que ya están en línea y pueden aumentar rápidamente su producción de energía para satisfacer los cambios rápidos en la demanda. Se requieren reservas rotativas porque la demanda puede variar en escalas de tiempo breves y se necesita una respuesta rápida. Otras reservas operativas son los generadores que el operador puede enviar para satisfacer la demanda, pero que no pueden responder tan rápido como las reservas giratorias, y el almacenamiento de la batería de la red que puede responder en decenas de milisegundos, generalmente más rápido que incluso la reserva giratoria.
Control de frecuencia
El control de frecuencia se refiere a la necesidad de garantizar que la frecuencia de la red se mantenga dentro de un rango específico de la frecuencia nominal. La falta de coincidencia entre la generación de electricidad y la demanda provoca variaciones en la frecuencia, por lo que se requieren servicios de control para devolver la frecuencia a su valor nominal y garantizar que no varíe fuera de rango. [4]
Si tenemos un gráfico para un generador donde la frecuencia está en el eje vertical y la potencia en el eje horizontal:
donde P m es el cambio de potencia del sistema. Si tenemos varios generadores, cada uno podría tener su propio R. Beta se puede encontrar mediante:
El cambio de frecuencia debido a un cambio de potencia se puede encontrar con:
Esta simple ecuación se puede reorganizar para encontrar el cambio de potencia que corresponde a un cambio de frecuencia dado. [5]
Generación renovable
La integración de la red de generación renovable requiere simultáneamente servicios auxiliares adicionales y tiene el potencial de proporcionar servicios auxiliares a la red. Los inversores que se instalan con sistemas de generación distribuida y sistemas solares en la azotea tienen el potencial de proporcionar muchos de los servicios auxiliares que tradicionalmente brindan los generadores giratorios y los reguladores de voltaje. Estos servicios incluyen compensación de potencia reactiva, regulación de voltaje, control de parpadeo, filtrado de potencia activa y cancelación de armónicos. [6] Las turbinas eólicas con generadores de velocidad variable tienen el potencial de agregar inercia sintética a la red y ayudar en el control de frecuencia. [7] [8] [9] CAISO probó el inversor sincronizador del parque eólico Tule de 131 MW en 2018 y descubrió que podría realizar algunos de los servicios de la red de manera similar o mejor que los generadores tradicionales. [10] [11] Hydro-Québec comenzó a requerir inercia sintética en 2005 como el primer operador de red, exigiendo un aumento de potencia temporal del 6% para contrarrestar la caída de frecuencia mediante la combinación de la electrónica de potencia con la inercia rotacional de un rotor de turbina eólica . [12] En 2016 entraron en vigor requisitos similares en Europa. [13]
Vehículos eléctricos
Los vehículos eléctricos enchufables tienen el potencial de ser utilizados para proporcionar servicios auxiliares a la red, específicamente regulación de carga y reservas de rotación. Los vehículos eléctricos enchufables pueden comportarse como un almacenamiento de energía distribuida y tienen el potencial de descargar energía de regreso a la red a través de un flujo bidireccional, conocido como vehículo a red (V2G). Los vehículos eléctricos enchufables tienen la capacidad de suministrar energía a un ritmo rápido, lo que les permite ser utilizados como reservas giratorias y proporcionar estabilidad a la red con un mayor uso de la generación intermitente, como la eólica y la solar. Las tecnologías para utilizar vehículos eléctricos para proporcionar servicios auxiliares aún no están ampliamente implementadas, pero hay mucha anticipación de su potencial. [14]
Ver también
Referencias
- ^ Ribó-Pérez, David; Larrosa-López, Luis; Pecondón-Tricas, David; Alcázar-Ortega, Manuel (enero de 2021). "Una revisión crítica de los productos de respuesta a la demanda como recurso para los servicios auxiliares: experiencia internacional y recomendaciones de políticas" . Energías . 14 (4): 846. doi : 10.3390 / en14040846 .
- ^ Ahmadimanesh, Alireza y Mohsen Kalantar. "Dos nuevos marcos para el mercado de la energía reactiva considerando las pérdidas reactivas". Transacciones internacionales de sistemas de energía eléctrica 27.10 (2017).
- ^ Ahmadimanesh, A. y M. Kalantar. "Una nueva estructura de mercado de energía reactiva que reduce los costos para modificar las regiones de generación obligatoria de los productores". Política energética 108 (2017): 702-711.
- ^ Rebours, Yann G., et al. "Un estudio de los servicios auxiliares de control de voltaje y frecuencia — Parte I: Características técnicas". Power Systems, transacciones IEEE en 22.1 (2007): 350-357.
- ^ Glover, J. Duncan y col. Análisis y diseño de sistemas de potencia. 6a ed., Cengage Learning, 2017.
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- ^ Lalor, Gillian, Alan Mullane y Mark O'Malley. "Tecnologías de control de frecuencia y aerogeneradores". Power Systems, IEEE Transactions on 20.4 (2005): pág. 1905-1913.
- ^ "La utilización de la inercia sintética de los parques eólicos y su impacto en los reguladores de velocidad existentes y el rendimiento del sistema" . ELFORSK. 2013. p. 6 (Resumen). Archivado desde el original el 21 de abril de 2017 . Consultado el 18 de abril de 2017 .
La instalación de aerogeneradores con inercia sintética es una forma de prevenir este deterioro.
- ^ Early, Catherine (30 de septiembre de 2020). "Cómo una sola turbina del Reino Unido podría ser un nuevo caso de uso para la energía eólica" . www.greentechmedia.com . Archivado desde el original el 3 de octubre de 2020.
- ^ Balaraman, Kavya (13 de marzo de 2020). "Las plantas eólicas pueden proporcionar servicios de red similares al gas, hidroeléctrico, facilitando la integración de las energías renovables: CAISO" . Buceo utilitario .
- ^ Resultados de la prueba de la planta de energía eólica de Tuel CAISO , 2019
- ^ Fairley, Peter (7 de noviembre de 2016). "¿Puede la inercia sintética de la energía eólica estabilizar las redes?" . IEEE . Consultado el 29 de marzo de 2017 .
- ^ "Código de red sobre requisitos para la conexión a la red aplicable a todos los generadores (RfG)" . ENTSO-E . Abril de 2016 . Consultado el 29 de marzo de 2017 .
- ^ Joos, G., et al. "El potencial de la generación distribuida para brindar servicios auxiliares". Reunión de verano de la Power Engineering Society, 2000. IEEE. Vol. 3. IEEE, 2000.
- Comisión Federal de Regulación de Energía de EE. UU. 1995, Promoción de la competencia mayorista a través de servicios de transmisión no discriminatorios de acceso abierto por parte de los servicios públicos, Expediente RM95-8-000, Washington, DC, 29 de marzo.
- E. Hirst y B. Kirby, “Servicios auxiliares”, Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Informe técnico ORNL / CON 310, febrero de 1996. https://web.archive.org/web/20150225160053/http://web.ornl. gov / ~ webworks / cpr / rpt / 84170.pdf
- Operaciones, Power Exchange. "Guía de Servicios Auxiliares en el Mercado Eléctrico Nacional". (2010).