Derechos de autor 2020 Investigación e Innovación en Ingenierías
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Evaluación de la incorporación de plantas de generación solar fotovoltaica a gran escala al sistema interconectado nacional colombiano
Corresponding Author(s) : Cristian Camilo González Correa
Investigación e Innovación en Ingenierías,
Vol. 8 Núm. 2 (2020): Julio - Diciembre
Resumen
Objetivo: Evaluar el desempeño del Sistema Interconectado Nacional (SIN) colombiano con la incorporación masiva de Plantas de Generación Solar Fotovoltaica (PGSFV) a gran escala proyectadas para entrar en operación en el año 2022. Metodología: La investigación fue de tipo descriptiva, con diseño no experimental, soportada en simulaciones y desarrollo de modelos eléctricos. Resultados: Con la incorporación masiva de PGSFV en el SIN, se aumentan los costos de la generación energía eléctrica en Colombia, así como las pérdidas de energía en las redes de transmisión y distribución. Además se encontró que la inercia se reduce drásticamente, lo que puede desencadenar cambios rápidos de frecuencia así como caídas de frecuencia más profundas ante perturbaciones. Conclusiones: Con la incorporación masiva de PSGFV al SIN, se incrementan los costos de las pérdidas en un 14.87%. De igual forma, se encontró que con dicha incorporación se reduce a más del 50% la constante de inercia del sistema, lo que implica que se reduzca drásticamente la seguridad del SIN.
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- F. Appavou, A. Brown, B. Epp, D. Gibb, B. Kondev, A. McCrone, et al., “Renewbles in Cities - 2019 Global Status Report,” 2019, p. 336.
- Congreso de Colombia, Ley N° 1715 del 13 de mayo de 2014, no. May. 2014, p. 26. Disponible en: http://www.suin-juriscol.gov.co
- Congreso de Colombia , "Ley N°1955 de 2019," Bogotá Disponible en: http://www.suin-juriscol.gov.co/.
- UPME, “Informe de registro de proyectos de generación de electricidad,” 2019, Disponible en: http://www.siel.gov.co/Inicio/Generaci%C3%B3n/Inscripci%C3%B3ndeproyectosdeGeneraci%C3%B3n/tabid/113/Default.aspx
- E. L. Miguélez, I. E. Cortés, L. R. Rodríguez, and G. L. Camino, “An overview of ancillary services in Spain”, Electr. Power Syst. Res., vol. 78, n°. 3, pp. 515–523, 2008, DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2007.03.009.
- M. A. Bolton Zammit, D. J. Hill, and R. J. Kaye, “Designing ancillary services markets for power system security”, IEEE Trans. Power Syst., vol. 15, n°. 2, pp. 675–680, May 2000, DOI: https://doi.org/10.1109/59.867158.
- P. Vithayasrichareon, J. Riesz, and I. MacGill, “Operational flexibility of future generation portfolios with high renewables”, Appl. Energy, vol. 206, pp. 32–41, 2017, DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.08.164.
- M. Dreidy, H. Mokhlis, and S. Mekhilef, “Inertia response and frequency control techniques for renewable energy sources: A review”, Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 69, pp. 144–155, 2017, DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.170.
- A. Q. Al-Shetwi, M. A. Hannan, K. P. Jern, M. Mansur, and T. M. I. Mahlia, “Grid-connected renewable energy sources: Review of the recent integration requirements and control methods”, J. Clean. Prod., vol. 253, p. 119831, 2020, DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119831.
- N. Mararakanye and B. Bekker, “Renewable energy integration impacts within the context of generator type, penetration level and grid characteristics”, Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 108, pp. 441–451, 2019, DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.03.045.
- L. Li, H. Zhou, F. Luo, X. Lin, and Y. Han, “Control Strategy for Low Voltage Ride Through (LVRT) Operation of Two-Stage Photovoltaic Power Generation System”, 2018 IEEE 4th South. Power Electron. Conf. SPEC 2018, pp. 1–6, 2019, DOI: https://doi.org/10.1109/SPEC.2018.8636020.
- Union Europea, “REGLAMENTO (UE) 2016/ 631 DE LA COMISIÓN - de 14 de abril de 2016 - que establece un código de red sobre requisitos de conexión de generadores a la red.”
- “Normas técnicas, operativas y de calidad, para la conexión de los sistemas de centrales solares y centrales solares con tecnología fotovoltaica al sistema interconectado nacional (SIN),” Panamá.
- UPME and BID, Integración de las energías renovables no convencionales en Colombia. 2015.
- CREG, Resolución 025 de 1995 (13 de Julio) Por la cual se establece el Código de Redes, como parte del Reglamento de Operación del Sistema Interconectado Nacional. Bogotá: Apolo, 1995. Disponible en: http://apolo.creg.gov.co/Publicac .nsf/Indice01/Codigos-1995-RES.025-1995.COD..REDES.-.COD..CONEXION? OpenDocument
- CREG, “Resolución 060 de 2019 (20 de Junio)," Disponible en: http://apolo.creg.gov.co/Publicac.nsf/1c09d18d2d5ffb5b05256eee00709c02/ca640edbe4b7b5100525842d0053745d/$FILE/Creg060-2019.pdf
- F. Martins, C. Felgueiras, and M. Smitková, “Fossil fuel energy consumption in European countries”, Energy Procedia, vol. 153, pp. 107–111, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2018.10.050
- J. Houghton, “Global warming”, Reports Prog. Phys., vol. 68, no. 6, pp. 1343–1403, 2005. DOI: https://doi.org/10.1088/0034-4885/68/6/R02
- D. S. Kumar, A. Sharma, D. Srinivasan, and T. Reindl, “Stability implications of bulk power networks with large scale PVs”, Energy, vol. 187, Nov. 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.115927
- P. Han, G. Fan, W. Sun, B. Shi, and X. Zhang, “Identification of LVRT characteristics of photovoltaic inverters based on data testing and PSO algorithm”, Dianli Zidonghua Shebei/Electric Power Autom. Equip., vol. 40, n°. 2, pp. 49–54, Feb. 2020. DOI: 10.16081/j.epae.202001015
- S. You S. You, G. Kou, Y. Liu, X. Zhang, Y. Cui et al. et al., “Impact of High PV Penetration on the Inter-Area Oscillations in the U.S. Eastern Interconnection”, IEEE Access, vol. 5, pp. 4361–4369, 2017. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2682260
- Y. Liu, S. You, and Y. Liu, “Study of Wind and PV Frequency Control in U.S. Power Grids—EI and TI Case Studies”, IEEE Power Energy Technol. Syst. J., vol. 4, no. 3, pp. 65–73, Aug. 2017. DOI: https://doi.org/10.1109/jpets.2017.2744559
- C. L. Anderson and M. Davison, “A hybrid system-econometric model for electricity spot prices: Considering spike sensitivity to forced outage distributions”, IEEE Trans. Power Syst., vol. 23, n°. 3, pp. 927–937, 2008, DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRS.2008.922625.
- Y. Alsaedi, G. A. Tularam, and V. Wong, “Assessing the effects of solar and wind prices on the australia electricity spot and options markets using a vector autoregression analysis”, Int. J. Energy Econ. Policy, vol. 10, n°. 1, pp. 120–133, 2020, DOI: https://doi.org/10.32479/ijeep.8567
- B. Sergio and I. Felipe, “Plantas Marginales en la Bolsa de Energía de Colombia y la Incidencia de su Desplazamiento por Plantas de Energía Renovable”, 5th Lat. Am. Energy Econ. Meet., 2015.
- J. Torres Rivero and S. Rivera, “Despacho de energía óptimo en múltiples periodos considerando la incertidumbre de la generación a partir de fuentes renovables en un modelo reducido del sistema de potencia colombiano”, Av. Investig. en Ing., vol. 15, n°. 1, pp. 48–58, Dec. 2018, DOI: https://doi.org/10.18041/1794-4953/avances.1.4732.
- B. Lopez, P. Rodilla, and P. Mastropietro, “Definición de las características de funcionamiento del despacho vinculante, los mercados intradiarios y el mecanismo de balance,” Madrid, España, 2018.
- UPME, “Proyeccion de la Demanda de Energia Electrica y Potencia Máxima en Colombia,” Bogotá, Colombia. 2019.
- XM,“Demanda_Energia_SIN_2019.xlsx.”, Disponible en: http://portalbissrs.xm.com.co/dmnd/_layouts/15/WopiFrame.aspx?sourcedoc=%7B84B8ACEC-9DA4-4B88-82F5-FBB04B0900FD%7D&file=Demanda_Energia_SIN_2019.xlsx&action =default.
- Y. Liu, D. Zhao, L. Zhang, M. Qian, L. Ge, and L. Yang, “Analysis and simulation tools for short circuit dynamic characteristics of photovoltaic power plants”, in 2017 IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration, EI2 2017 - Proceedings, , vol. 2018-Janua, pp. 1–6, 2018. DOI: https://doi.org/10.1109/EI2.2017.8245655.
- D. Henao león, A. C. Báez Alarcón, y J. B. Pedroza Rojas, «Metodología para determinar la viabilidad de generación de energía eléctrica por medio del recurso eólico», Investigación e Innovación en Ingenierías, vol. 6, n.º 2, pp. 6-15, jun. 2018. DOI: https://doi.org/10.17081/invinno.6.2.3108
- A. L. Contreras Giraldo, «Gestión de la motivación en escenarios organizacionales», Investigación e Innovación en Ingenierías, vol. 6, n.º 1, pp. 84 - 92, oct. 2017. DOI: https://doi.org/10.17081/invinno.6.1.2777
- P. Kundur, J. Paserba, V. Ajjarapu, G. Andersson, A. Bose, et al., “Definition and classification of power system stability”, IEEE Trans. Power Syst., vol. 19, n°. 3, pp. 1387–1401, Aug. 2004, DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRS.2004.825981 .
Referencias
F. Appavou, A. Brown, B. Epp, D. Gibb, B. Kondev, A. McCrone, et al., “Renewbles in Cities - 2019 Global Status Report,” 2019, p. 336.
Congreso de Colombia, Ley N° 1715 del 13 de mayo de 2014, no. May. 2014, p. 26. Disponible en: http://www.suin-juriscol.gov.co
Congreso de Colombia , "Ley N°1955 de 2019," Bogotá Disponible en: http://www.suin-juriscol.gov.co/.
UPME, “Informe de registro de proyectos de generación de electricidad,” 2019, Disponible en: http://www.siel.gov.co/Inicio/Generaci%C3%B3n/Inscripci%C3%B3ndeproyectosdeGeneraci%C3%B3n/tabid/113/Default.aspx
E. L. Miguélez, I. E. Cortés, L. R. Rodríguez, and G. L. Camino, “An overview of ancillary services in Spain”, Electr. Power Syst. Res., vol. 78, n°. 3, pp. 515–523, 2008, DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2007.03.009.
M. A. Bolton Zammit, D. J. Hill, and R. J. Kaye, “Designing ancillary services markets for power system security”, IEEE Trans. Power Syst., vol. 15, n°. 2, pp. 675–680, May 2000, DOI: https://doi.org/10.1109/59.867158.
P. Vithayasrichareon, J. Riesz, and I. MacGill, “Operational flexibility of future generation portfolios with high renewables”, Appl. Energy, vol. 206, pp. 32–41, 2017, DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.08.164.
M. Dreidy, H. Mokhlis, and S. Mekhilef, “Inertia response and frequency control techniques for renewable energy sources: A review”, Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 69, pp. 144–155, 2017, DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.170.
A. Q. Al-Shetwi, M. A. Hannan, K. P. Jern, M. Mansur, and T. M. I. Mahlia, “Grid-connected renewable energy sources: Review of the recent integration requirements and control methods”, J. Clean. Prod., vol. 253, p. 119831, 2020, DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119831.
N. Mararakanye and B. Bekker, “Renewable energy integration impacts within the context of generator type, penetration level and grid characteristics”, Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 108, pp. 441–451, 2019, DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.03.045.
L. Li, H. Zhou, F. Luo, X. Lin, and Y. Han, “Control Strategy for Low Voltage Ride Through (LVRT) Operation of Two-Stage Photovoltaic Power Generation System”, 2018 IEEE 4th South. Power Electron. Conf. SPEC 2018, pp. 1–6, 2019, DOI: https://doi.org/10.1109/SPEC.2018.8636020.
Union Europea, “REGLAMENTO (UE) 2016/ 631 DE LA COMISIÓN - de 14 de abril de 2016 - que establece un código de red sobre requisitos de conexión de generadores a la red.”
“Normas técnicas, operativas y de calidad, para la conexión de los sistemas de centrales solares y centrales solares con tecnología fotovoltaica al sistema interconectado nacional (SIN),” Panamá.
UPME and BID, Integración de las energías renovables no convencionales en Colombia. 2015.
CREG, Resolución 025 de 1995 (13 de Julio) Por la cual se establece el Código de Redes, como parte del Reglamento de Operación del Sistema Interconectado Nacional. Bogotá: Apolo, 1995. Disponible en: http://apolo.creg.gov.co/Publicac .nsf/Indice01/Codigos-1995-RES.025-1995.COD..REDES.-.COD..CONEXION? OpenDocument
CREG, “Resolución 060 de 2019 (20 de Junio)," Disponible en: http://apolo.creg.gov.co/Publicac.nsf/1c09d18d2d5ffb5b05256eee00709c02/ca640edbe4b7b5100525842d0053745d/$FILE/Creg060-2019.pdf
F. Martins, C. Felgueiras, and M. Smitková, “Fossil fuel energy consumption in European countries”, Energy Procedia, vol. 153, pp. 107–111, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2018.10.050
J. Houghton, “Global warming”, Reports Prog. Phys., vol. 68, no. 6, pp. 1343–1403, 2005. DOI: https://doi.org/10.1088/0034-4885/68/6/R02
D. S. Kumar, A. Sharma, D. Srinivasan, and T. Reindl, “Stability implications of bulk power networks with large scale PVs”, Energy, vol. 187, Nov. 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.115927
P. Han, G. Fan, W. Sun, B. Shi, and X. Zhang, “Identification of LVRT characteristics of photovoltaic inverters based on data testing and PSO algorithm”, Dianli Zidonghua Shebei/Electric Power Autom. Equip., vol. 40, n°. 2, pp. 49–54, Feb. 2020. DOI: 10.16081/j.epae.202001015
S. You S. You, G. Kou, Y. Liu, X. Zhang, Y. Cui et al. et al., “Impact of High PV Penetration on the Inter-Area Oscillations in the U.S. Eastern Interconnection”, IEEE Access, vol. 5, pp. 4361–4369, 2017. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2682260
Y. Liu, S. You, and Y. Liu, “Study of Wind and PV Frequency Control in U.S. Power Grids—EI and TI Case Studies”, IEEE Power Energy Technol. Syst. J., vol. 4, no. 3, pp. 65–73, Aug. 2017. DOI: https://doi.org/10.1109/jpets.2017.2744559
C. L. Anderson and M. Davison, “A hybrid system-econometric model for electricity spot prices: Considering spike sensitivity to forced outage distributions”, IEEE Trans. Power Syst., vol. 23, n°. 3, pp. 927–937, 2008, DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRS.2008.922625.
Y. Alsaedi, G. A. Tularam, and V. Wong, “Assessing the effects of solar and wind prices on the australia electricity spot and options markets using a vector autoregression analysis”, Int. J. Energy Econ. Policy, vol. 10, n°. 1, pp. 120–133, 2020, DOI: https://doi.org/10.32479/ijeep.8567
B. Sergio and I. Felipe, “Plantas Marginales en la Bolsa de Energía de Colombia y la Incidencia de su Desplazamiento por Plantas de Energía Renovable”, 5th Lat. Am. Energy Econ. Meet., 2015.
J. Torres Rivero and S. Rivera, “Despacho de energía óptimo en múltiples periodos considerando la incertidumbre de la generación a partir de fuentes renovables en un modelo reducido del sistema de potencia colombiano”, Av. Investig. en Ing., vol. 15, n°. 1, pp. 48–58, Dec. 2018, DOI: https://doi.org/10.18041/1794-4953/avances.1.4732.
B. Lopez, P. Rodilla, and P. Mastropietro, “Definición de las características de funcionamiento del despacho vinculante, los mercados intradiarios y el mecanismo de balance,” Madrid, España, 2018.
UPME, “Proyeccion de la Demanda de Energia Electrica y Potencia Máxima en Colombia,” Bogotá, Colombia. 2019.
XM,“Demanda_Energia_SIN_2019.xlsx.”, Disponible en: http://portalbissrs.xm.com.co/dmnd/_layouts/15/WopiFrame.aspx?sourcedoc=%7B84B8ACEC-9DA4-4B88-82F5-FBB04B0900FD%7D&file=Demanda_Energia_SIN_2019.xlsx&action =default.
Y. Liu, D. Zhao, L. Zhang, M. Qian, L. Ge, and L. Yang, “Analysis and simulation tools for short circuit dynamic characteristics of photovoltaic power plants”, in 2017 IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration, EI2 2017 - Proceedings, , vol. 2018-Janua, pp. 1–6, 2018. DOI: https://doi.org/10.1109/EI2.2017.8245655.
D. Henao león, A. C. Báez Alarcón, y J. B. Pedroza Rojas, «Metodología para determinar la viabilidad de generación de energía eléctrica por medio del recurso eólico», Investigación e Innovación en Ingenierías, vol. 6, n.º 2, pp. 6-15, jun. 2018. DOI: https://doi.org/10.17081/invinno.6.2.3108
A. L. Contreras Giraldo, «Gestión de la motivación en escenarios organizacionales», Investigación e Innovación en Ingenierías, vol. 6, n.º 1, pp. 84 - 92, oct. 2017. DOI: https://doi.org/10.17081/invinno.6.1.2777
P. Kundur, J. Paserba, V. Ajjarapu, G. Andersson, A. Bose, et al., “Definition and classification of power system stability”, IEEE Trans. Power Syst., vol. 19, n°. 3, pp. 1387–1401, Aug. 2004, DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRS.2004.825981 .