Una red síncrona de área amplia (también llamada " interconexión " en América del Norte ) es una red de energía eléctrica trifásica que tiene una escala regional o mayor que opera a una frecuencia de servicio sincronizada y está conectada eléctricamente durante las condiciones normales del sistema. También conocida como zonas síncronas , la más poderosa es la red síncrona de Europa Continental (ENTSO-E) con 859 gigavatios (GW) de generación, mientras que la región más amplia atendida es la del sistema IPS / UPS que atiende a la mayoría de los países de la ex Unión Soviética. Unión. Las redes síncronas con amplia capacidad facilitancomercio de electricidad en amplias áreas. En la ENTSO-E en 2008, se vendieron más de 350.000 megavatios hora por día en la Bolsa Europea de Energía (EEX). [1]
Cada una de las interconexiones en América del Norte está sincronizada a 60 Hz nominales, mientras que las de Europa funcionan a 50 Hz. Las interconexiones vecinas con la misma frecuencia y estándares se pueden sincronizar y conectar directamente para formar una interconexión más grande, o pueden compartir energía sin sincronización a través de líneas de transmisión de energía de corriente continua de alto voltaje ( conexiones de CC), transformadores de estado sólido o transformadores de frecuencia variable. (VFT), que permiten un flujo de energía controlado al mismo tiempo que aíslan funcionalmente las frecuencias de CA independientes de cada lado.
Los beneficios de las zonas síncronas incluyen la puesta en común de la generación, lo que resulta en menores costos de generación; agrupación de la carga, lo que tiene como resultado efectos de compensación significativos; aprovisionamiento común de reservas, lo que resulta en costos de energía de reserva primarios y secundarios más baratos; apertura del mercado, lo que da como resultado la posibilidad de contratos a largo plazo e intercambios de energía a corto plazo; y asistencia mutua en caso de disturbios. [2]
Una desventaja de una red síncrona de área amplia es que los problemas en una parte pueden tener repercusiones en toda la red.
Propiedades
Las redes síncronas de área amplia mejoran la confiabilidad y permiten la puesta en común de recursos. Además, pueden nivelar la carga, lo que reduce la capacidad de generación requerida, permite emplear energía más respetuosa con el medio ambiente; y permitir esquemas de generación de energía más diversos y permitir economías de escala. [3]
No se pueden formar redes síncronas de área amplia si las dos redes que se van a vincular funcionan a frecuencias diferentes o tienen estándares significativamente diferentes. Por ejemplo, en Japón, por razones históricas, la parte norte del país opera a 50 Hz, pero la parte sur usa 60 Hz. Eso hace que sea imposible formar una sola red sincrónica, lo cual fue problemático cuando la planta de Fukushima Daiichi se derritió.
Además, incluso cuando las redes tienen estándares compatibles, los modos de falla pueden ser problemáticos. Se pueden alcanzar limitaciones de fase y corriente, lo que puede causar cortes generalizados. A veces, los problemas se resuelven agregando enlaces HVDC dentro de la red para permitir un mayor control durante eventos fuera de lo nominal.
Como se descubrió en la crisis eléctrica de California , puede haber fuertes incentivos entre algunos comerciantes del mercado para crear una congestión deliberada y una mala gestión de la capacidad de generación en una red de interconexión para inflar los precios. El aumento de la capacidad de transmisión y la expansión del mercado uniéndose con redes síncronas vecinas dificultan dichas manipulaciones.
Frecuencia
En una red síncrona, todos los generadores se bloquean eléctricamente, funcionan a la misma frecuencia y permanecen casi en fase entre sí. Para los generadores rotativos, un gobernador local regula el par motor y ayuda a mantener una velocidad más o menos constante a medida que cambia la carga. El control de velocidad de caída asegura que varios generadores paralelos compartan los cambios de carga en proporción a su clasificación. La generación y el consumo deben equilibrarse en toda la red, porque la energía se consume a medida que se produce. La energía se almacena en el corto plazo inmediato por la energía cinética rotacional de los generadores.
Las pequeñas desviaciones de la frecuencia nominal del sistema son muy importantes para regular los generadores individuales y evaluar el equilibrio de la red en su conjunto. Cuando la red está muy cargada, la frecuencia se ralentiza y los reguladores ajustan sus generadores para que salga más potencia ( control de velocidad de caída ). Cuando la red tiene una carga ligera, la frecuencia de la red es superior a la frecuencia nominal, y los sistemas de control automático de generación de la red lo toman como una indicación de que los generadores deben reducir su producción.
Además, a menudo existe un control central, que puede cambiar los parámetros de los sistemas AGC en escalas de tiempo de un minuto o más para ajustar aún más los flujos de la red regional y la frecuencia de operación de la red.
Cuando es necesario interconectar redes vecinas que operan a diferentes frecuencias, se requiere un convertidor de frecuencia. Los interconectores HVDC , los transformadores de estado sólido o los enlaces de transformadores de frecuencia variable pueden conectar dos redes que operan a diferentes frecuencias o que no mantienen sincronismo.
Cronometraje
Para fines de cronometraje, en el transcurso de un día se variará la frecuencia de operación para equilibrar las desviaciones y evitar que los relojes operados por línea ganen o pierdan un tiempo significativo al garantizar que haya 4.32 millones en 50 Hz y 5.184 millones de ciclos en Sistemas de 60 Hz cada día.
Esto, en raras ocasiones, puede provocar problemas. En 2018, Kosovo usó más energía de la que generó debido a una disputa con Serbia , lo que llevó a que la fase en toda la red sincrónica de Europa continental se quedara atrás de lo que debería haber sido. La frecuencia bajó a 49,996 Hz. Con el tiempo, esto provocó que los relojes eléctricos sincrónicos se ralentizaran seis minutos hasta que se resolvió el desacuerdo. [4]
Interconectores DC
Se pueden utilizar interconectores como líneas de corriente continua de alto voltaje , transformadores de estado sólido o transformadores de frecuencia variable para conectar dos redes de interconexión de corriente alterna que no están necesariamente sincronizadas entre sí. Esto proporciona el beneficio de la interconexión sin la necesidad de sincronizar un área aún más amplia. Por ejemplo, compare el mapa de cuadrícula síncrona de área amplia de Europa (arriba a la izquierda) con el mapa de líneas HVDC (abajo a la derecha). Los transformadores de estado sólido tienen pérdidas más grandes que los transformadores convencionales, pero las líneas de CC carecen de impedancia reactiva y las líneas HVDC en general tienen pérdidas más bajas que envían energía a largas distancias dentro de una red síncrona o entre ellas.
Redes desplegadas
Nombre | Cubiertas | Capacidad de generación | Generación anual | Año / Refs |
---|---|---|---|---|
continente europeo | Gestionado por ENTSO-E . 24 países europeos, sirviendo a 450 millones | 859 GW | 2569 TWh | 2017 [5] |
Interconexión oriental | Este de EE. UU. (Excepto la mayor parte de Texas) y este de Canadá (excepto Quebec, Terranova y Labrador) | 610 GW | ||
Cuadrícula Nacional India | India sirve a más de mil millones de personas | 370,5 GW | 1236 TWh | 2017 [6] |
IPS / UPS | 12 países de la ex Unión Soviética que sirven a 280 millones | 337 GW | 1285 TWh | 2005 [7] [8] |
Interconexión occidental | Oeste de EE. UU., Oeste de Canadá y norte de Baja California en México | 265 GW | 883 TWh | 2015 [9] |
Sistema Interconectado Nacional (SIN) | Sector eléctrico en Brasil | 150,33 GW | 410 TWh (2007) | 2016 |
Red sincrónica del norte de Europa | Países nórdicos (Finlandia, Suecia (excepto Gotland ), Noruega y Dinamarca del este) que atienden a 25 millones de personas. | 93 GW | 390 TWh | |
National Grid (Gran Bretaña) | Zona síncrona de Gran Bretaña, que atiende a 65 millones. Dirigido por National Grid plc | 83 GW (2018) [10] | 336 TWh | 2017 [10] |
Red Nacional de Irán | Irán y Armenia, al servicio de 84 millones de personas | 82 GW | 2019 [11] | |
Interconexión de Texas | La mayor parte de Texas ; El Consejo de Confiabilidad Eléctrica de Texas sirve ( ERCOT ) atiende a 24 millones de clientes | 78 GW | 352 TWh (2016) [12] | 2018 [13] |
Mercado Nacional de Electricidad | Australia 's Unidos y territorios excepto Australia Occidental y el Territorio del Norte . ( Tasmania es parte de ella pero no sincronizada) | 50 GW | 196 TWh | 2018 [14] |
Interconexión de Quebec | Quebec | 42 GW | 184 TWh | |
Interconexión Java-Madura-Bali (JAMALI) | El sistema JAMALI sirve a 7 provincias (Java occidental, oriental y central, Banten, Yakarta, Yogyakarta y Bali). Administrado por PLN, que atiende a 49,4 millones de clientes | 40,1 GW (2020) [15] | 163 TWh (2017) [16] | 2021 |
Sistema Argentino de Interconexión | Argentina excepto Tierra del Fuego . | 129 TWh | 2019 [17] | |
SIEPAC | El Sistema de Interconexión Eléctrica Centroamericano atiende a Costa Rica, El Salvador, Guatemala, Honduras, Nicaragua y Panamá. | |||
SWMB | El Bloque del Mediterráneo Sur Occidental sirve a Marruecos, Argelia y Túnez. | |||
Grupo de energía del sur de África | SAPP presta servicios en 12 países del sur de África. | |||
Cuadrícula irlandesa | Irlanda. Ejecutado por EirGrid | 29,6 TWh | (2020) [18] | |
Red estatal | Red estatal del norte de China gestionada por State Grid Corporation of China | |||
China Red eléctrica meridional | Cuadrícula del sur de China. Dirigido por China Southern Power Grid | |||
Sistema interconectado suroeste | El oeste de Australia | 17,3 TWh | 2016 [19] | |
Sistema Interconectado Central | Red chilena principal | 12,9 GW | 2011 [20] |
Una tabla parcial de algunas de las interconexiones más grandes.
Planificado
- Los proveedores de electricidad de China planean completar para 2020 su red síncrona de CA de voltaje ultra alto que une las redes actuales del norte, centro y este. [21] Cuando esté completo, su capacidad de generación empequeñecerá la de la interconexión UCTE.
- Unión de la red UCTE e IPS / UPS que unifica 36 países en 13 zonas horarias. [22]
- Unificación de la red inteligente unificada de las interconexiones de EE. UU. En una sola red con características de red inteligente .
- SuperSmart Grid es una propuesta de mega red similar que une las redes UCTE, IPS / UPS, África del Norte y Turquía.
Conexiones no síncronas planificadas
Las Tres Amigas Superstation apunta a permitir transferencias de energía y el comercio entre la Interconexión del Este y la interconexión occidental utilizando 30GW HVDC Los interconectores .
Ver también
- Corriente continua de alto voltaje (HVDC)
- Super cuadrícula
- Superrejilla europea
- Microrred
- Red inteligente
- Red inteligente unificada
- SuperSmart Grid
- Superestación Tres Amigas
Referencias
- ^ "EEX Market Monitor Q3 / 2008" (PDF) . Leipzig : Grupo de Vigilancia del Mercado (HÜSt) de la Bolsa Europea de Energía . 2008-10-30: 4 . Consultado el 6 de diciembre de 2008 . Cite journal requiere
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- ^ https://www.un.org/esa/sustdev/publications/energy/chapter2.pdf
- ^ "Serbia, la fila de la red eléctrica de Kosovo retrasa los relojes europeos" . Reuters . 7 de marzo de 2018.
- ^ "Ficha estadística ENTSO-E 2017" (PDF) . www.entsoe.eu . Consultado el 2 de enero de 2019 .
- ^ Sector eléctrico en India
- ^ UCTE - Grupo de Estudio IPSUPS (2008-12-07). "Estudio de viabilidad: Interconexión síncrona del IPS / UPS con la UCTE". Programa TEN-Energy de la Comisión Europea : 2. Cite journal requiere
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( ayuda ) - ^ Sergei Lebed RAO UES (20 de abril de 2005). "Descripción general de IPS / UPS" (PDF) . Bruselas: Presentación del estudio UCTE-IPSUPS: 4 . Consultado el 7 de diciembre de 2008 . Cite journal requiere
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( ayuda ) - ^ 2016 Estado de la interconexión página 10-14 + 18-23. WECC , 2016. Archivo
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( ayuda ) - ^ Sergey Kouzmin UES de Rusia (05/04/2006). "Interconexión síncrona de IPS / UPS con UCTE - Resumen del estudio" (PDF) . Bucarest, Rumania: Conferencia sobre energía del Mar Negro: 2 . Consultado el 7 de diciembre de 2008 . Cite journal requiere
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( ayuda )
enlaces externos
- Un sistema de medición de frecuencia sincronizada de área amplia