Evaluación técnica y económica de los sistemas de almacenamiento de energía con baterías para su aplicación en la regulación primaria de frecuencia en una central hidroeléctrica con embalse del sistema eléctrico peruano

Abstract

Las centrales hidroeléctricas con embalse del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN), tienen la obligación de realizar el servicio de regulación primaria de frecuencia (RPF). Por otro lado, debido a la exigencia de este servicio que está bajo normativa del Procedimiento Técnico N° 21 (PR 21) del Comité de Operaciones Económicas del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (COES), presentan problemas en la evaluación del compromiso de las unidades generadoras para cumplir el servicio de RPF, lo cual se traduce en penalidades en este servicio. La tecnología de Sistemas de Almacenamiento de Energía con Baterías, denominado en inglés Battery Energy Storage System (BESS) actualmente es utilizada para realizar el servicio de RPF, debido a su capacidad de almacenamiento de energía en baterías y su rápida respuesta reflejada en la facilidad en la conversión de la corriente continua a alterna, con la ventaja adicional de que su costo de inversión se encuentra disminuyendo a consecuencia del uso masivo de este dispositivo. El objetivo del presente estudio es realizar una evaluación técnica y económica de los Sistemas de Almacenamiento de Energía con Baterías para su aplicación en la regulación primaria de frecuencia en una Central Hidroeléctrica con embalse del Sistema Eléctrico Peruano. La investigación que se ha desarrollado es de tipo descriptiva, con diseño no experimental, realizado a través de una central hidroeléctrica con embalse de 280 MW. Como técnica principal se utilizó la búsqueda y recolección de información documental y electrónica. En el desarrollo de la tesis se utilizaron las siguientes herramientas informáticas: Microsoft Excel y Modelo PESEO. Los resultados de la diferencia en la evaluación de la central hidroeléctrica con embalse con BESS y sin BESS, generarían un VAN promedio de los escenarios planteados de aproximadamente 2.66 millones de soles. Esto fomentaría que una central hidroeléctrica con embalse y con BESS pueda generar beneficios económicos a la central durante la aplicación del servicio de regulación primaria de frecuencia.

The hydroelectric power plants with the SEIN reservoir have the obligation to perform the primary frequency regulation service (RPF). On the other hand, due to the requirement of this service that is under the regulations of the Technical Procedure No. 21 (PR 21) of the Economic Operations Committee of the National Interconnected Electric System (COES), they present problems in the evaluation of the commitment of the units generators to comply with the RPF service, which translates into penalties in this service. The technology of Battery Energy Storage Systems, called in English Battery Energy Storage System (BESS) is currently used to perform the RPF service, due to its energy storage capacity in batteries and its rapid response reflected in the ease in the conversion from direct to alternating current, with the additional advantage that its investment cost is decreasing as a result of the massive use of this device. The objective of this study is to carry out a technical and economic evaluation of the Energy Storage Systems with Batteries for their application in the primary regulation of frequency in a Hydroelectric Power Plant with a reservoir of the Peruvian Electric System. The research that has been developed is descriptive, with a non-experimental design, carried out through a hydroelectric plant with a 280 MW reservoir. The main technique used was the search and collection of documentary and electronic information. The following computer tools were used in the development of the thesis: Microsoft Excel and PESEO Model. The results of the difference in the evaluation of the hydroelectric plant with a reservoir with BESS and without BESS, would generate an average NPV of the proposed scenarios of approximately 2.66 million soles. This would encourage a hydroelectric plant with a reservoir and with BESS to generate economic benefits to the plant during the application of the primary frequency regulation service.