La flexibilidad y otros retos de la integración masiva de generación eólica y solar en los sistemas de potencia

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Ana Cristina Ríos Melgar
Carlos Alberto Medina
Guadalupe González
Enviado: Aug 25, 2021
Publicado: Feb 23, 2022

Resumen

Con la integración masiva de fuentes de energía renovable, principalmente eólica y solar, la flexibilidad de los sistemas de potencia tiene especial importancia, pues es necesaria para responder a la naturaleza variable e intermitente de estas fuentes. Además de la flexibilidad, la integración masiva de fuentes renovables trae consigo otros retos y requerimientos en la planificación y operación habitual del sistema de potencia. Los mismos son de naturaleza, no solo técnica, sino también económica, regulatoria y socio-ambiental.


Este trabajo de divulgación tecnológica, basado en una revisión de literatura especializada, proporciona una visión general de los retos y posibles soluciones que se tienen con la integración masiva de fuentes de energía renovable variables, principalmente, eólica y solar a nivel de grandes generadores. Particularmente, se trata el reto de la flexibilidad y sus problemas asociados, así como sus posibles soluciones de carácter técnico.


De la visión general expuesta, se extraen varias ideas conclusivas en este trabajo, resaltando que para una integración de energías renovables efectiva y eficiente en los sistemas de potencia es necesario aumentar la flexibilidad de los mismos, lo que exige repensar la planificación, el diseño, y la operación de los sistemas de una forma holística incluyendo elementos técnicos, económicos, ambientales y sociales.

Palabras clave

integración de energía renovable, sistema de potencia, flexibilidad, energía eólica, energía solar.

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Cómo citar
Ríos Melgar, A., Medina, C., & González, G. (2022). La flexibilidad y otros retos de la integración masiva de generación eólica y solar en los sistemas de potencia. Prisma Tecnológico, 13(1), 88-96. https://doi.org/10.33412/pri.v13.1.3229

Citas

[1] The White House, FACT SHEET: President Biden Sets 2030 Greenhouse Gas Pollution Reduction Target Aimed at Creating Good-Paying Union Jobs and Securing U.S. Leadership on Clean Energy Technologies, The White House, April 22, 2021. Último acceso: Julio 2021. [En Línea]. Disponible: https://www.whitehouse.gov/briefing-room/statements-releases/2021/04/22/fact-sheet-president-biden-sets-2030-greenhouse-gas-pollution-reduction-target-aimed-at-creating-good-paying-union-jobs-and-securing-u-s-leadership-on-clean-energy-technologies/
[2] European Commission, 2030 climate & energy framework, European Union. Último acceso: Julio 2021. [En Línea]. Disponible: https://ec.europa.eu/clima/policies/strategies/2030_en
[3] O. Wallach, Race to Net Zero: Carbon Neutral Goals by Country, Visual Capitalist, June 8, 2021. Último acceso: Julio 2021. [En Línea]. Disponible: https://www.visualcapitalist.com/race-to-net-zero-carbon-neutral-goals-by-country/
[4] International Renewable Energy Agency, Renewable capacity highlights, IRENA, March 31, 2021. Último acceso: Julio 2021. [En Línea]. Disponible: https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2021/Apr/IRENA_-RE_Capacity_Highlights_2021.pdf?la=en&hash=1E133689564BC40C2392E85026F71A0D7A9C0B91
[5] IEA-ETSAP and IRENA, Renewable Energy Integration in Power Grids, Technology Brief E15 – April 2015. [En Línea]. Disponible: www.irena.org/Publications
[6] M. Di Silvestre, S. Favuzza, E. Riva, G. Zizzo, “How Decarbonization, Digitalization and Decentralization are changing key power infrastructures,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 93, pp. 483-498, 2018. doi: 10.1016/j.rser.2018.05.068
[7] E. Lannoye, D. Flynn and M. O'Malley, "Transmission, Variable Generation, and Power System Flexibility," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 30, no. 1, pp. 57-66, Jan. 2015, doi: 10.1109/TPWRS.2014.2321793.
[8] K. Cleary y K. Palmer, “Renewables 101: Integrating Renewable
Energy Resources into the Grid,” Resources for the Future, April 15, 2020. Último acceso: Julio 2021. [En Línea]. Disponible: https://media.rff.org/documents/Renewables_101.pdf
[9] The National Renewable Energy Laboratory, “Western Wind and Solar Integration Study: Executive Summary,” NREL, May 2010. Último acceso: Julio 2021. [En Línea]. Disponible: https://www.nrel.gov/docs/fy10osti/47781.pdf
[10] REN21, Why is renewable energy important?, REN21, May 28, 2019. Último acceso: Julio, 2021. [En Línea]. Disponible: https://www.ren21.net/why-is-renewable-energy-important/#key-benefits
[11] S. Tierney y L. Bird, “Setting the Record Straight About Renewable Energy,” World Resources Institute, May 12, 2020. Último acceso: Julio 2021. [En Línea]. Disponible: https://www.wri.org/insights/setting-record-straight-about-renewable-energy
[12] REN21, “Renewables in cities 2021 Global Status Report,” REN21, Paris, France, 2021. Último acceso: Julio 2021. [En Línea]. Disponible: https://www.ren21.net/wp-content/uploads/2019/05/REC_2021_full-report_en.pdf
[13] O. M. Babatunde, J.L. Munda y Y, Hamam, “Power system flexibility: A review,” in CPESE 2019, Japan, vol. 6, No. , pp. 101-106. doi: 10.1016/j.egyr.2019.11.048
[14] B. Kroposki, “Integrating high level of variable renewable energy into electric power systems,” Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, vol. 5, pp. 831–837, Nov 2017. doi: 10.1007/s40565-017-0339-3
[15] X. Deng y T. Lv, Power system planning with increasing variable renewable energy A review of optimization models, Cleaner Production, vol. 246, Feb 10, 2020. doi: 10.1016/j.jclepro.2019.118962
[16] M. Ni, F. Xue, Z. Meng, “Integration of Large-Scale Renewable Energy: Experience and Practice in China,” en Integration of Large-Scale Renewable Energy into Bulk Power Systems. Springer, May 7, 2017, Chap. 2, pp. 27-77. doi: 10.1007/978-3-319-55581-2_2
[17] American Physics Society, “Integrating Renewables on the Grid: A Report by the APS Panel on Public Affairs,” Jan 1, 2011. Último Acceso: Julio 2021. [En Línea]. Disponible: https://www.aps.org/policy/reports/popa-reports/upload/integratingelec.pdf
[18] B. Kroposki, B. Johnson, Y. Zhang, V. Gevorgian, P. Denholm, B. Hodge et al., “Achieving a 100% Renewable Grid,” IEEE Power & Energy Magazine, March/April 2017, pp. 61-73, Mar. 2017. doi: 10.1109/MPE.2016.2637122
[19] L. Bird, D. Lew, M. Milligan, D. Flynn et al., “Wind and solar curtailment: a review of international experience,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 65, pp. 577-586, Nov, 2016. doi: 10.1016/j.rser.2016.06.082
[20] U.S. Energy Information Administration, “Assessing HVDC Transmission for Impacts of Non-Dispatchable Generation”, EIA, Washington D.C., U.S.A, June, 2018. Último acceso: Julio 2021. [En Línea]. Disponible: https://www.eia.gov/analysis/studies/electricity/hvdctransmission/
[21] G. Shafiullah, “Impacts of renewable energy integration into the high voltage (HV) networks,” 2016 4th International Conference on the Development in the in Renewable Energy Technology (ICDRET), 2016, pp. 1-7. doi: 10.1109/ICDRET.2016.7421494.
[22] M. Sandhu, T. Thakur, “Issues, Challenges, Causes, Impacts and Utilization of Renewable Energy Sources – Grid Integration,” Int. Journal of Engineering Research and Applications, vol. 4, nº 3, pp. 636-643, Mar. 2014.
[23] H. Holtiinen, “Impact on hourly wind power variations on the system operation in the Nordic countries,” Wind Energy: An International Journal for Progress and Application in Wind Power Conversion Technology, vol. 8, pp. 197-218, 2005. doi: 10.1016/j.rser.2015.12.051
[24] S. Eftekharnejad, V. Vittal, G. T. Heydt, B. Keel and J. Loehr, “Impact of increased penetration of photovoltaic generation on power systems,” en IEEE Transactions on Power Systems, vol. 28, nº 2, págs. 893-901, mayo 2013. Último acceso: julio 2021. [En Línea]. Disponible: doi: 10.1109/TPWRS.2012.2216294.
[25] T. Alquthami, H. Ravindra, M. Faruque, M. Steurer y T. Baldwin, “Study of Photovoltaic Integration Impact on System Stability Using Custom Model of PV Arrays Integrated with PSS/E,” North American Symposium, págs. 1-8, 2010. Último acceso: julio 2021. [En Línea], Disponible: doi: 10.1109/NAPS.2010.5619589
[26] E. Martinot, “Grid Integration of Renewable Energy: Flexibility, Innovation, and Experience,” Annual Review of Environment and Resources, vol. 41, nº. 1, pp. 223-251, Nov. 2016 doi: 10.1146/annurev-environ-110615-085725
[27] M. Milligan, B. Kirby, T. Acker, M. Ahlstron, B. Frew, M. Goggin, et al., “Review and Status of Wind Integration and Transimission in the United States: Key Issues and Lessons Learned,” National Renewable Energy Laboratory, Mar. 2015. Último Acceso: julio 2021. [En Línea]. Disponible: https://www.nrel.gov/docs/fy15osti/61911.pdf
[28] International Renewable Energy Agency, Innovation landscape brief: Dynamic line rating, IRENA, 2020. Ultimo acceso: Julio 2021. [En Línea]. Disponible: https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2020/Jul/IRENA_Dynamic_line_rating_2020.pdf?la=en&hash=A8129CE4C516895E7749FD495C32C8B818112D7C
[29] T. Ackermann, G. Andersson y L. Söder, “Distributed generation: a definition,” Electric Power Systems Research, vol. 57, nº 3, pp. 195-204, Apr. 20, 2001. doi: 10.1016/S0378-7796(01)00101-8
[30] P. Chiradeja, “Benefit of Distributed Generation: A Line Loss Reduction Analysis,” 2005 IEEE/PES Transmission and Distribution Conference & Exposition: Asia and Pacific, 2005, pp. 1-5. doi: 10.1109/TDC.2005.1546964.
[31] A. Cabrera-Tobar, E. Bullich-Massagué, M. Aragüés-Peñalba, O. Gomis-Bellmunt, Review of advanced grid requirements for the integration of large scale photovoltaic power plants in the transmission system, Renewable and Sustainable Energy Reviews,
Vol. 62, 2016, pp. 971-987, doi: 10.1016/j.rser.2016.05.044.