Estudio de las influencias y aportes de la generación distribuida para controlar y optimizar el funcionamiento de las Redes Eléctricas de Distribución características de la República Argentina

Abstract

Los cambios y las tendencias a nivel mundial de las estructuras de mercado en el sector eléctrico, plantean importantes desafíos en el diseño, control, operación y protección de las redes de distribución. Este trabajo presenta un estudio de integración de la presencia de unidades de Generación Distribuida (GD) para una Empresa de Distribución (ED) en el nivel de Media Tensión (MT) dentro de su zona de concesión. El estudio permite a la ED determinar el impacto de la inyección de la GD teniendo en cuenta ingresos programados, su nivel de penetración, nivel de dispersión, y los cambios en el diseño de la red con topologías radiales, bucles abiertos o cerrados y mallados. Se analizan los factores necesarios para optimizar el ingreso de la GD, los controles y mediciones necesarias respetando sus restricciones de operación, para conocer su capacidad máxima y los indicadores de la Calidad de Potencia. Se estudió una red de distribución de Media Tensión con puesta a tierra rígida, modelizando una parte de la red de subtransmisión y distribución de la Región de Río Segundo y Pilar, Provincia de Córdoba, correspondiente al sistema de la Empresa EPEC de la Provincia de Córdoba, Argentina. Los resultados muestran que existe un importante potencial de negocio, de operación y ahorro por parte de la ED en presencia de la incorporación de la GD. La GD altera la estructura tradicional jerárquica de las redes donde la energía fluye desde los centros de producción convencionales y concentrados hasta los consumidores finales, de manera radial y unidireccional en las redes de distribución desde tensiones superiores a tensiones inferiores. Con la llegada de la GD a estas redes, los conceptos tradicionales están cambiando o desapareciendo. Los impactos que produce la GD se deben fundamentalmente a la modificación que sufren los flujos de potencia, teniendo en cuenta tanto su magnitud como su dirección. El objetivo general de este trabajo fue lograr un entendimiento cabal del comportamiento de la GD en las redes eléctricas de distribución de Media Tensión con puesta a tierra rígida, concretando el estudio mediante el desarrollo de herramientas computacionales y metodologías de alta fidelidad para ser utilizadas en simulaciones, permitiendo evaluar las tecnologías actuales de los elementos y equipos eléctricos de la redes ante esta nueva concepción de inyección de potencia eléctrica. Los nuevos conocimientos derivados de este estudio, serán usados para predecir las respuestas de las redes ante situaciones controladas o no controladas de los generadores. De esta manera con el desarrollo de herramientas, procedimientos y modelos de simulación, se investigó, analizó y observó la interacción de generadores en las redes, su comportamiento, adaptabilidad a la inserción de flujos de potencia, fijando pautas para su mejor aprovechamiento, eficientización de la explotación y definiendo pautas para la estabilidad del sistema eléctrico al cual se acopla. Uno de los aspectos que se consideraron fue la mejora de la calidad de potencia, para atenuar los impactos de los eventos en la redes. Por lo tanto se abordaron problemas técnicos y regulatorios derivados de la presencia de la GD en las redes de distribución, que engloban aspectos tan diversos como: las pérdidas, los equipos, el perfil de tensión, la calidad de servicio, la potencia de cortocircuito, la estabilidad, los servicios complementarios y la operación de las redes.En este trabajo se estudiaron diferentes situaciones reales en las que la GD toma un papel de especial relevancia desde el punto de vista de la Empresa Distribuidora (ED) como transportista y distribuidor de energía. Por lo tanto se abordó el problema de la implementación de esta concepción, con análisis cualitativos y cuantitativos, analizando la inyección de flujo de potencia en el dominio del tiempo, para conocer el comportamiento y los cambios de las variables ante diversas situaciones. Otro aspecto que se analizó, que plantea esta nueva concepción, es la influencia de la GD en la gestión de la red para la distribución, este punto es uno de los más importantes y que mayor repercusión está teniendo. Por lo tanto se analizó con técnicas de optimización (Programación Dinámica), la mejor administración técnica y regulatoria de la red debido a su carácter dinámico a causa de su comportamiento cambiante y a veces no predecible de la generación y la demanda. En el sistema actual la ED cumple un rol de administrador de la red y de distribuir la energía eléctrica a los consumidores. En el nuevo escenario propuesto, ingresan al mercado eléctrico nuevos agentes, los cuales son independientes de la ED con un cierto nivel de acceso a la red de distribución, ofertando inyección de energía al sistema. Ante este escenario fue necesaria la evaluación de decisiones de adquisición de energía, con el fin de cumplir con las normativas y objetivos que rigen este mercado. Cabe destacar, que los resultados obtenidos de los valores entregados por los algoritmos desarrollados en este estudio muestran su gran utilidad para el Administrador o Gestor del Sistema de Distribución, gracias a que, además de proceder adecuadamente con la minimización de las funciones definidas, el mismo explora el espacio de solución y provee variedad de alternativas, con ajuste aceptable dentro de las especificaciones técnicas y del marco regulatorio.