Opinión – Objetivo 2021: Servicios de Control de Frecuencia renovables como habilitadores de una descarbonización más acelerada

Columna de Hugo Vits, Consejero ACERA AG.

Los Servicios Complementarios de Control de Frecuencia (SSCC-CF) sirven para corregir los desequilibrios instantáneos entre la potencia generada por las centrales y la potencia demandada por los consumidores. Lograr este balance instantáneo es crítico para mantener la frecuencia de operación del sistema eléctrico dentro de su rango de diseño predefinido, el cual está en torno a los 50 Hz. La provisión eficiente, económica y de bajas emisiones de SSCC-CF será crucial en el contexto de la operación de un sistema eléctrico con alta penetración de energías renovables variables.

Es del caso recordar que los SSCC-CF definidos en la reglamentación chilena son: el control rápido (CRF), el control primario (CPF), el control secundario (CSF), y el control terciario (CTF). En las cuatro categorías se diferencian y separan los servicios de sobre-frecuencia (-´bajada´) y sub-frecuencia (+´subida´).

¿Cómo aportan las tecnologías de generación renovable a la provisión de SSCC? Para responder a esto es importante destacar que las centrales fotovoltaicas, eólicas y sistemas de almacenamiento (BESS) se conectan a la red a través de sistemas denominados “de electrónica de potencia”, los cuales tienen la capacidad de modificar rápidamente la potencia inyectada o absorbida por la central, siendo esto un recurso muy valioso para proveer SSCC-CF. Es decir, no cabe duda que la oportunidad tecnológica para la generación renovable está basada en la electrónica de potencia, ya que estos dispositivos permiten a las centrales renovables, en ciertas condiciones, un desempeño dinámico superior al que tienen las centrales hidro y termoeléctricas.

La capacidad de los BESS, plantas solares y eólicas para la provisión de CSF- vía conexión al AGC (Control Automático de Generación), ya ha sido demostrada en Chile. La central fotovoltaica Luz del Norte, de la empresa First Solar, desarrolló un sistema de monitoreo de la potencia máxima instantánea que permite operar servicios de sub-frecuencia de manera robusta. Otras pruebas han permitido demostrar empíricamente que no existen restricciones técnicas para que los sistemas BESS, solares y eólicos compitan en todas las categorías de SSCC-CF. En particular, el servicio de CPF- es simple de implementar ya que sólo requiere de la sintonización del controlador de planta.

Dada la simplicidad y la reducida ventana de implementación, el Coordinador debe incluir en sus estudios de disponibilidad el potencial SSCC-CF de las plantas solares y eólicas. En contraste, existen plantas sincrónicas operando control de frecuencia en base a antecedentes históricos sin haber completado una verificación de su capacidad, y que cuentan con tres años para revalidar su estatus.

El mercado de SSCC es y será pequeño frente al mercado de energía, pero su operación eficiente contribuye a la optimización del mercado en su conjunto. En línea con lo anterior, y tras un agitado 2020, puntuado por discrepancias ante el Panel de Expertos, el Coordinador ha renovado la estructura del mercado de SSCC, operativa desde 2021.

Para este año, el Coordinador Eléctrico Nacional ha definido que no se requerirá CRF y que sólo el CPF+ será por instrucción directa, existiendo entonces cinco categorías de SSCC-CF que se contratan mediante subastas competitivas. Esto ha ampliado el mercado potencial de las instalaciones de Energías Renovables Variables (ERV) y almacenamiento, permitiéndoles sacar el máximo provecho a su electrónica de potencia y así desplazar -competitivamente- a las unidades sincrónicas. De estos cambios, el factor más importante ha sido la separación de los SSCC-CF de subida y bajada, ya que permitirá una significativa penetración de las ERV en las categorías de bajada.

Hoy los SSCC-CF son provistos mayoritariamente por máquinas síncronas incluyendo termoeléctricas a carbón y a gas natural, las cuales deben operar por encima de su mínimo técnico para poder participar en el mercado de SSCC-CF. La apertura del mercado de SSCC-CRF permitiría reducir el requerimiento de inercia, disminuyendo así la necesidad de despacho forzado de máquinas síncronas por lo que es imperativa su pronta consideración.

La sustitución de SSCC-CF térmicos por SSCC-CF renovables habilitará una aceleración del proceso de descarbonización, cuyos resultados comenzaremos a ver a partir de 2021. Estos efectos positivos se acrecentarán impulsando, desde ACERA y la industria, el uso del Control Rápido para reducir la inercia requerida y sustituir el Control Primario, utilizando de forma óptima y competitiva la disponibilidad de la electrónica de potencia en los conversores DC-AC.