Smart grid mediante tecnología DTR aplicación al sistema eléctrico chileno

Abstract

La práctica más arraigada en los operadores eléctricos a nivel mundial, debido a su simplicidad, es la de especificar el límite térmico de un conductor en base a supuestos de las condiciones climáticas del peor de los casos, lo cual se conoce como evaluación térmica estática (STR). Sin embargo, dado que las condiciones ambientales varían continuamente, la ampacidad del conductor también, por lo que la limitación térmica de una línea no puede establecerse de forma conservadora, fija o invariable. En caso de Chile, el Coordinador Eléctrico Nacional (CEN) define curvas de capacidad para las diferentes líneas que conforman el sistema, no obstante, éstas sólo están en función de la temperatura ambiente en presencia o no de sol. Dicha metodología resulta entonces insuficiente, en el sentido que no considera el efecto del viento como mecanismo que ayuda al enfriamiento del conductor. En el presente trabajo se plantea una metodología recursiva basada en una evaluación térmica dinámica (DTR) de la ampacidad de un conductor, cuya base se sostiene en un algoritmo probabilístico que toma en cuenta no sólo la dependencia de la corriente del conductor en cuanto a la velocidad y dirección del viento, temperatura ambiente y radiación solar, sino que también las posibles incertidumbres asociadas a dichas variables climáticas, a la vez que respeta los criterios de temperatura superficial y radial máximos permitidos. De esta forma, el modelo formulado permite maximizar la capacidad de corriente de una línea. El modelo propuesto se aplica al corredor de transmisión de 220 kV entre las subestaciones Maitencillo y Nogales, por cuanto es una infraestructura crítica que habitualmente experimenta congestión debido a las estrictas limitaciones térmicas en una zona con una alta penetración de energía eólica y solar. A partir del análisis técnico de los resultados, se pone en evidencia las ventajas que trae consigo el DTR, ya que el modelo determina capacidades latentes de corriente en las líneas bajo estudio de 440 A promedio sobre el valor establecido por el CEN. Para cuantificar los beneficios económicos que reviste el aumento en las limitaciones térmicas, se simulan despachos horarios de operación real STR (valor fijado por el CEN) y DTR (valor fijado por el modelo) de capacidad en las líneas. Para ello se emplea una red simplificada del Sistema Eléctrico Nacional (SEN) consistente en 500 barras, 350 líneas y 240 generadores. De los resultados se desprende que la operación con DTR, al permitir una mayor integración al sistema de fuentes renovables, logra reducir los costos de operación global de la red y emisiones de CO2 en un 30% y 9%, según corresponda.