Dimensionamiento de un sistema de almacenamiento de energía a través de baterías para la regulación primaria de frecuencia de la Central Termoeléctrica Ventanilla

Abstract

El presente trabajo desarrolla el dimensionamiento de un sistema de almacenamiento de energía a través de baterías (BESS), que permita realizar la regulación primaria de frecuencia de la Central Termoeléctrica Ventanilla. Esto para evitar el desgaste de componentes mecánicos en las unidades de generación, y disminuir las recurrentes penalidades a consecuencia del excesivo nivel de incumplimiento de la regulación primaria de frecuencia. En primer lugar, se desarrolló la previsión de generación de la Central Termoeléctrica Ventanilla de los próximos años, obteniendo los valores promedio de potencia para las temporadas de avenida y estiaje. Asimismo, en base a un sistema de primer orden modelado en el programada Matlab, se aplicaron criterios de optimización, con lo cual se disminuyeron los ciclos de carga / descarga de las baterías y por ende su dimensionamiento. Seguidamente, se estimaron las pérdidas totales del sistema para asegurar la potencia requerida en el punto de entrega del servicio y para calcular la capacidad de las baterías al final de su vida útil. De igual manera, se calculó el factor de sobredimensionamiento teniendo en consideración las pérdidas cíclicas y de calendario, con ello se obtuvo la capacidad mínima del BESS que asegura el cumplimiento de la regulación primaria de frecuencia durante toda su vida útil. Finalmente, se ejecutó el procedimiento de evaluación de la respuesta del BESS para el estado de falla y el estado normal según lo indica el procedimiento PR-21 del COES, obtiene un cumplimiento del 97% en promedio.

The present work develops the dimensioning of an energy storage system through batteries (BESS), which allows to carry out the primary frequency regulation of the Ventanilla Thermoelectric Power Plant. This is to avoid the wear of mechanical components in the generation units and reduce the recurring penalties as a result of the excessive level of non- compliance with the primary frequency regulation. In the first place, the generation forecast for the Ventanilla Thermoelectric Power Plant for the coming years was developed, obtaining the average power values for the flood and dry season. Likewise, based on a first-order system modeled in the Matlab program, optimization criteria were applied, thereby reducing the charge / discharge cycles of the batteries and therefore their sizing. Subsequently, the total losses of the system were estimated to ensure the power required at the point of service delivery and to calculate the capacity of the batteries at the end of their useful life. Similarly, the oversizing factor was calculated considering cyclical and calendar losses, thereby obtaining the minimum capacity of the BESS that ensures compliance with the primary frequency regulation throughout its useful life. Finally, the BESS response evaluation procedure was executed for the failure state and the normal state as indicated by the PR-21 procedure of the COES, obtaining an average compliance of 97%.