Tecnología Grid-Forming: Una solución para la estabilidad en redes eléctricas con generación renovable no convencional

Actualmente en los Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP) se tiene instalado Centrales de Generación No Convencional (CGNC) con tecnología de inversores tipo Grid-Following, con el creciente desarrollo económico y tecnológico se prevé la conexión de una cantidad masiva de CGNC a la red. Sin embargo, una gran cantidad de conexión de CGNC con esta tecnología, presenta un impacto no favorable en la estabilidad del SEP.

Como alternativa se está evaluando la conexión de CGNC con tecnología de inversores tipo Grid-Forming al SEP, pues se ha demostrado que estos pueden operar de manera estable sin necesidad de conexión a una red eléctrica existente, sin embargo, se debe evaluar su conexión ante la presencia de otras fuentes de generación y tecnologías Grid-Forming.

Las CGNC con tecnología de inversores tipo Grid-Forming (formadores de red), tienen la capacidad de establecer y regular la tensión y la frecuencia de la red eléctrica a la que están conectados. Esta habilidad los hace ideales para sistemas aislados o microrredes, donde pueden actuar como la fuente primaria de regulación de la red.

En su forma simplificada, es considera como una fuente de tensión alterna ideal con una impedancia de salida conforme se presenta en la siguiente Figura [1].

Los Inversores con tecnología de inversores tipo Grid-Forming se presentan como una fuente de generación estable y confiable, ofrece una respuesta rápida ante cambios bruscos de carga o generación, o ante una posible operación en modo isla por algún evento de falla sin necesidad de una referencia externa.

Actualmente se están presentando un gran número de trabajos evaluando la respuesta de estabilidad por parte de la tecnología Grid-Forming a la red, por ejemplo, el artículo [2] presenta la evaluación del siguiente sistema de 4 barras.

El evento de salida de las líneas “N1-N3” ocasiona la pérdida del GS. En la siguiente figura se presenta los resultados de la respuesta de la frecuencia para diferente demanda (400 MW en el Escenario 1 y 430 MW en el Escenario 2).

Se observa que para el escenario 1 (líneas continuas) y escenario 2 (líneas punteadas) la respuesta del Inversor con tecnología Grid-Forming presenta menores caída de la frecuencia, aportando así mayor estabilidad de frecuencia al sistema.

La Tecnología Grid-Forming aplicada a los inversores en generación solar y eólica ha demostrado ser relevante en sistemas aislados, logrando establecer y regular la tensión y la frecuencia de la red eléctrica, proporcionando así Estabilidad a la red eléctrica. En el SEP, su evaluación de conexión mediante estudios eléctricos es importante, pues se debe evaluar su desempeño y respuesta ante la presencia de un gran número de fuentes de generación de diferentes tipos. Además, es importante realizar estudios donde se evalúe su impacto en un sistema real ante la presencia de una gran cantidad de generación con tecnologías Grid-Forming.

En INEL Estudios e Ingeniería, comprendemos la importancia de implementar soluciones innovadoras como la tecnología Grid-Forming para asegurar la estabilidad y eficiencia de los Sistemas Eléctricos de Potencia. Por eso, nos mantenemos al tanto de las últimas tendencias e innovaciones en ingeniería eléctrica, especialmente en un contexto donde la integración de energías renovables sigue en aumento.