La red de energía eléctrica que alimenta a América del Norte no es una red única, sino que está dividida en múltiples redes síncronas de área amplia . [1] La interconexión oriental y la interconexión occidental son las más grandes. Otras tres regiones incluyen la interconexión de Texas , la interconexión de Quebec y la interconexión de Alaska . Cada región entrega energía a una frecuencia nominal de 60 Hz . Las regiones no suelen estar conectadas o sincronizadas directamente entre sí, pero existen algunos interconectores HVDC .
En los Estados Unidos [2] y Canadá, [3] las normas nacionales especifican que el voltaje nominal suministrado al consumidor debe ser de 120 V y permitir un rango de 114 V a 126 V ( RMS ) (−5% a + 5%) . Históricamente, 110 V, 115 V y 117 V se han utilizado en diferentes momentos y lugares en América del Norte. A veces se dice que la alimentación de red es de 110 V; sin embargo, 120 V es el voltaje nominal.
Historia
En los Estados Unidos en la década de 1920, las empresas de servicios públicos formaron operaciones conjuntas para compartir la cobertura de carga máxima y la energía de respaldo. En 1934, con la aprobación de la Public Utility Holding Company Act (Estados Unidos), las empresas de servicios eléctricos fueron reconocidas como bienes públicos de importancia y se les dieron restricciones detalladas y supervisión regulatoria de sus operaciones.
A partir de 1967, las interconexiones Este y Oeste se conectaron directamente entre sí. Sin embargo, los enlaces de CA no tenían una gran capacidad y estaban sujetos a oscilaciones, por lo que su conexión resultó poco confiable. En 1975, las conexiones de CA se desconectaron porque se descubrió que las conexiones de CC funcionaban de manera más confiable. [1]
La Ley de Política Energética de 1992 requería que los propietarios de líneas de transmisión permitieran a las empresas de generación eléctrica el acceso abierto a su red [4] [5] y condujo a una reestructuración del funcionamiento de la industria eléctrica en un esfuerzo por crear competencia en la generación de energía. Las empresas eléctricas ya no se construyeron como monopolios verticales, donde la generación, transmisión y distribución eran manejadas por una sola empresa. Ahora, las tres etapas podrían dividirse entre varias empresas, en un esfuerzo por brindar una accesibilidad justa a la transmisión de alta tensión. [6] : 21 La Ley de Política Energética de 2005 permitió incentivos y garantías de préstamos para la producción de energía alternativa y tecnologías innovadoras avanzadas que evitaban las emisiones de gases de efecto invernadero .
Ataques de países extranjeros
En 2009, The Wall Street Journal informó que espías de China y Rusia, así como de otros países, "penetraron en la red eléctrica de Estados Unidos y dejaron atrás programas de software que podrían usarse para interrumpir el sistema". Según funcionarios estadounidenses, los espías no buscaron dañar la red eléctrica; sin embargo, podrían hacerlo durante una guerra o crisis. La mayoría de las intrusiones fueron detectadas por agencias de inteligencia estadounidenses. [7]
Descripción
Hay dos grandes redes síncronas de área amplia en América del Norte, la Interconexión Oriental y la Interconexión Occidental . Además de esto, hay dos redes eléctricas menores en los EE. UU., La interconexión de Alaska y la interconexión de Texas . Las interconexiones del este, oeste y Texas están unidas en varios puntos con interconexiones de CC que permiten que la energía eléctrica se transmita a lo largo de los Estados Unidos contiguos, Canadá y partes de México. Las redes de transmisión son operadas por operadores de sistemas de transmisión (TSO), empresas sin fines de lucro que generalmente son propiedad de las empresas de servicios públicos en sus respectivas áreas de servicio, donde coordinan, controlan y monitorean la operación del sistema de energía eléctrica. Los GRT están obligados a proporcionar acceso de transmisión no discriminatorio a los generadores y clientes de electricidad. Los TSO pueden ser de dos tipos: operadores de sistemas independientes (ISO) y organizaciones regionales de transmisión (RTO). Los primeros operan dentro de un solo estado y los segundos cubren áreas más amplias que cruzan las fronteras estatales. [ cita requerida ]
En 2009 había cuatro RTO en los EE. UU.: [ Cita requerida ]
- ISO New England (ISO-NE, que es un RTO a pesar de su nombre);
- Operador de sistema independiente de Midcontinent ;
- Interconexión PJM en la región del Atlántico Medio; y
- Southwest Power Pool (SPP) que cubre Oklahoma, Kansas y partes de Arkansas, Missouri, Texas y Nuevo México.
También hay tres ISO:
- Operador de Sistema Independiente de California (ISO de California);
- Operador Independiente del Sistema de Nueva York (NYISO);
- Consejo de Confiabilidad Eléctrica de Texas (ERCOT, una ISO).
Los RTO son similares pero no idénticos a los nueve Consejos Regionales de Confiabilidad asociados en North American Electric Reliability Corporation (NERC), una entidad sin fines de lucro que se encarga de mejorar la confiabilidad y seguridad del sistema de energía a granel en los EE. UU., Canadá y el norte. parte de Baja California en México. Los miembros de los Consejos Regionales de Fiabilidad incluyen empresas de servicios públicos privadas, públicas y cooperativas, comercializadores de energía y clientes finales. Los Consejos Regionales de Fiabilidad son:
- Interconexión oriental
- Consejo de Coordinación de Confiabilidad de Florida (FRCC)
- Organización de confiabilidad del medio oeste (MRO)
- Consejo Coordinador de Energía del Noreste (NPCC)
- ConfiabilidadFirst Corporation (RFC)
- SERC Reliability Corporation (SERC)
- Piscina de energía del suroeste (SPP)
- Interconexión occidental
- Consejo de Coordinación de Electricidad Occidental (WECC)
- Interconexión de Texas
- Consejo de Confiabilidad Eléctrica de Texas (ERCOT)
La FERC distingue entre 10 mercados de energía en los EE. UU., Incluidos los siete para los que se han establecido RTO, así como:
- Noroeste
- Suroeste (cubre Arizona, la mayor parte de Nuevo México y Colorado)
- Sureste [8]
Las ISO y las RTO se establecieron en la década de 1990, cuando los estados y las regiones establecieron una competencia mayorista por la electricidad.
Corporación de Confiabilidad Eléctrica de América del Norte
North American Electric Reliability Corporation (NERC) es una corporación sin fines de lucro con sede en Atlanta, Georgia , y se formó el 28 de marzo de 2006 como sucesora del National Electric Reliability Council (también conocido como NERC), que se formó a raíz de la primer apagón a gran escala en noviembre de 1965 . La NERC original fue formada el 1 de junio de 1968 por la industria de servicios eléctricos para promover la confiabilidad y adecuación de la transmisión de energía a granel en los sistemas de servicios eléctricos de América del Norte . La misión de NERC es "garantizar la confiabilidad del sistema de energía a granel de América del Norte". [9]
NERC supervisa ocho entidades regionales de confiabilidad y abarca todos los sistemas de energía interconectados de los Estados Unidos contiguos , Canadá y una parte de Baja California en México .
Las principales responsabilidades de NERC incluyen trabajar con todas las partes interesadas para desarrollar estándares para la operación del sistema de energía, monitorear y hacer cumplir el cumplimiento de esos estándares, evaluar la adecuación de los recursos y proporcionar recursos educativos y de capacitación como parte de un programa de acreditación para garantizar que los operadores de sistemas de energía sigan calificados y sean competentes. NERC también investiga y analiza las causas de perturbaciones significativas del sistema de energía para ayudar a prevenir eventos futuros.
Interconexiones
Interconexión oriental
La interconexión oriental es una de las dos principales redes eléctricas de corriente alterna (CA) de América del Norte.
Todas las empresas eléctricas de la interconexión oriental están conectadas eléctricamente durante las condiciones normales del sistema y operan a una frecuencia sincronizada que funciona a un promedio de 60 Hz. La interconexión del este se extiende desde el centro de Canadá hacia el este hasta la costa atlántica (excluyendo Quebec ), al sur hasta Florida y de regreso al oeste hasta el pie de las Montañas Rocosas (excluyendo la mayor parte de Texas ).
Las interconexiones se pueden unir entre sí a través de líneas de transmisión de energía de corriente continua de alto voltaje ( ataduras de CC ) o con transformadores de frecuencia variable (VFT), que permiten un flujo controlado de energía y, al mismo tiempo, aíslan funcionalmente las frecuencias de CA independientes de cada lado. La interconexión oriental está vinculada a la interconexión occidental con seis vínculos de CC, a la interconexión de Texas con dos vínculos de CC y a la interconexión de Quebec con cuatro vínculos de CC y un VFT.
El 17 de octubre de 2009, se anunció la Superestación Tres Amigas para conectar las Interconexiones Este, Oeste y Texas a través de tres enlaces superconductores de 5 GW . [10]
Interconexión occidental
La interconexión occidental es la otra red eléctrica de corriente alterna (CA) importante de América del Norte.
Todos los servicios eléctricos en la interconexión occidental están conectados eléctricamente durante las condiciones normales del sistema y operan a una frecuencia sincronizada de 60 Hz. La interconexión occidental se extiende desde el oeste de Canadá hacia el sur hasta Baja California en México , llegando hacia el este sobre las Montañas Rocosas hasta las Grandes Llanuras .
Las interconexiones pueden ser atados entre sí a través de alta tensión de corriente continua de líneas de transmisión de energía ( lazos DC ), tales como el Norte-Sur del Pacífico DC Intertie , o con transformadores de frecuencia variable (VFTS), que permiten un flujo controlado de energía, mientras que también funcionalmente aislar las frecuencias CA independientes de cada lado. Hay siete vínculos de CC (aproximadamente 200 MW cada uno) con la interconexión oriental en los EE . UU. [11] [12] y uno en Canadá. Hay propuestas para agregar cuatro lazos HVDC adicionales. [13] No está vinculado a la interconexión de Alaska.
El 13 de octubre de 2009, se anunció la Superestación Tres Amigas para conectar las Interconexiones Este, Oeste y Texas a través de tres enlaces superconductores de 5 GW . [10]
Interconexión de Texas
La interconexión de Texas es una de las tres redes eléctricas menores de corriente alterna (CA) en América del Norte.
Todas las empresas de servicios eléctricos en la interconexión de Texas están conectadas eléctricamente durante las condiciones normales del sistema y operan a una frecuencia sincronizada operando a un promedio de 60 Hz. La interconexión de Texas cubre la mayor parte del estado de Texas .
Las interconexiones se pueden unir entre sí a través de líneas de transmisión de energía de corriente continua de alto voltaje ( ataduras de CC ) o con transformadores de frecuencia variable (VFT), que permiten un flujo controlado de energía y, al mismo tiempo, aíslan funcionalmente las frecuencias de CA independientes de cada lado. La interconexión de Texas está ligada a la interconexión del este con dos vínculos de CC, y tiene un vínculo de CC y un VFT a sistemas que no son NERC en México . Hay un interruptor de conexión de CA en Dayton, Texas que se ha utilizado solo una vez en su historia (después del huracán Ike).
El 13 de octubre de 2009, se anunció la Superestación Tres Amigas para conectar las Interconexiones Este, Oeste y Texas a través de tres enlaces superconductores de 5 GW . [10]
Interconexión de Quebec
La interconexión de Québec es una de las tres redes eléctricas menores de corriente alterna (CA) de América del Norte.
La interconexión de Quebec cubre toda la provincia de Quebec y opera a una frecuencia promedio del sistema de 60 Hz. Conecta 18 sistemas en los EE. UU. Y Canadá a una empresa de servicios eléctricos: Hydro-Québec . Funciona como una red de CA independiente por motivos físicos. [14] Debido a su estatus único, a menudo es [ ¿cuándo? ] considerado funcionalmente [¿ por quién? ] parte de la interconexión oriental. [ cita requerida ]
La interconexión Quebec está ligada a la Interconexión del Este con cuatro de alta tensión de corriente continua de líneas de transmisión de energía ( lazos DC ), y con un solo transformadores de frecuencia variable de línea (VFTs), que aislar las frecuencias de corriente alterna no sincronizadas de cada lado.
Interconexión de Alaska
La interconexión de Alaska es una de las tres redes eléctricas menores de corriente alterna (CA) en América del Norte.
Está compuesto por dos cuadrículas aisladas entre sí y del resto de cuadrículas de América del Norte.
Mejoras propuestas
Treinta y siete estados más el Distrito de Columbia tomaron algunas medidas para modernizar las redes eléctricas en el primer trimestre de 2017, según el Centro de Tecnología de Energía Limpia de Carolina del Norte. Los estados lo hicieron para hacer que los sistemas eléctricos fueran "más resilientes e interactivos". Las acciones más comunes que tomaron los estados fueron "implementación de infraestructura de medición avanzada" (19 estados hicieron esto), implementación de redes inteligentes y "tarifas variables en el tiempo para clientes residenciales". [15]
Legislativamente, en el primer trimestre del año se presentaron 82 proyectos de ley relevantes en diferentes partes de Estados Unidos. Al cierre del trimestre, la mayoría de los proyectos de ley seguían pendientes. Por ejemplo, los legisladores de Hawái presentaron un proyecto de ley que crearía un crédito fiscal por almacenamiento de energía . En California, el Senado estatal tenía un proyecto de ley que "crearía un nuevo programa de reembolso por almacenamiento de energía". [15]
En agosto de 2018, el Foro de Economía Energética Avanzada (AEE) y Ciudadanos por Soluciones de Energía Responsable ( Foro CRES) publicaron un documento de política que dio cinco recomendaciones sobre formas de modernizar la red eléctrica de EE. UU. Estas recomendaciones son para agilizar el proceso de permisos federales para proyectos de energía avanzados; alentar a los planificadores de la red a considerar alternativas a la inversión en transmisión; permitir que el almacenamiento de energía y la eficiencia energética compitan con la generación de energía adicional; permitir que los grandes clientes elijan sus propias fuentes de electricidad; y permitir que las empresas de servicios públicos y los consumidores se beneficien del software de computación en la nube. [dieciséis]
- Superestación Tres Amigas
Ver también
- Ley de electrificación rural
Referencias
- ^ a b Cuando la red era la red: la historia de la breve máquina interconectada de costa a costa de América del Norte -Por JULIE COHN
- ^ ANSI C84.1: Estándar nacional estadounidense para sistemas y equipos de energía eléctrica: clasificaciones de voltaje (60 Hertz) Archivado el 27 de julio de 2007, en Wayback Machine , NEMA (cuesta $ 83 para el acceso)
- ^ CSA CAN3-C235-83: Niveles de voltaje preferidos para sistemas de CA, 0 a 50000 V
- ^ Borberly, A. y Kreider, JF (2001). Generación distribuida: el paradigma energético del nuevo milenio. CRC Press, Boca Raton, Florida. 400 págs.
- ^ Mazer, A. (2007). Planificación de Energía Eléctrica para Mercados Regulados y Desregulados . John Wiley e hijos. Hoboken, Nueva Jersey.
- ^ . (2001). Glover JD, Sarma MS, Overbye TJ (2010) Power System and Analysis 5th Edition. Aprendizaje Cengage. Pág. 10.
- ↑ Gorman, Siobhan (8 de abril de 2009). "Red eléctrica en Estados Unidos penetrada por espías" (PDF) . El Wall Street Journal . Consultado el 2 de mayo de 2018 .
- ^ FERC : Mercados de energía eléctrica : panorama nacional
- ^ http://www.nerc.com/
- ^ a b c Superconductores de alta temperatura para conectar redes eléctricas
- ^ "Conexión de la red: los lazos de CC desempeñan un papel fundamental" . www.nmppenergy.org . NMPP Energy (Grupo de Energía Municipal de Nebraska). 2020-09-01 . Consultado el 7 de diciembre de 2020 .
HVDC se relaciona con: Miles City, MT; Rapid City, SD; Stegall, NE; Sidney, NE; Lamar, CO; Clovis, NM; Artesia, Nuevo México
- ^ Billy J. Robert: Sistema de transmisión de EE . UU. Y lazos B2B HVDC , NREL, 12 de enero de 2017
- ^ Visualización de la red eléctrica de EE. UU.
- ^ "Conceptos y Obligaciones del Área de Control" (PDF) . Consejo de Confiabilidad Eléctrica de América del Norte. Julio de 1992. Archivado desde el original (PDF) el 2 de enero de 2011 . Consultado el 18 de julio de 2011 .
Hoy, en NERC, hay cuatro áreas principales interconectadas: la Interconexión Oriental, la Interconexión Occidental, la Interconexión de Texas y la Interconexión de Québec.
- ^ a b "Casi las tres cuartas partes de los EE. UU. Dieron pasos hacia la modernización de la red en el primer trimestre, según un estudio" . Daily Energy Insider . 2017-05-25. Archivado desde el original el 8 de mayo de 2018 . Consultado el 5 de junio de 2017 .
- ^ "Cinco formas de modernizar la red eléctrica de Estados Unidos a través de la economía energética avanzada | Constructor solar" . Revista Solar Builder . 2018-08-06 . Consultado el 30 de agosto de 2018 .