En este artículo, SiG Coop analizó para pv magazine la simulación EMS y RMS desde la visión de una empresa española joven pero con recorrido en algunas de las redes más complejas a nivel mundial.
Una de las mejores herramientas para estudiar la red eléctrica es la simulación utilizando modelos matemáticos representativos y validados. Su uso está generalizado a nivel mundial y el grado de detalle exigido tanto a estos modelos como a los estudios de integración, análisis de eventos, etc., es cada vez mayor, lo que obliga a una mejora continua de los modelos, de los procedimientos de análisis, de las herramientas informáticas (con capacidad de cálculo cada vez mayor), etc. De este modo, el posible impacto de una nueva planta sobre la red eléctrica puede ser analizado minuciosamente atendiendo tanto aspectos operativos básicos como análisis de interacciones eléctricas en el rango del microsegundo. Por ejemplo, en estudios de planificación de la red (sobrecarga, seguridad de operaciones, protecciones, contingencias, etc), o incluso, para resolver problemas complejos de interacción o resonancia entre componentes. Sin embargo, hay un tipo particular de estudios que requiere una atención especial: los estudios de integración para demostración de cumplimiento de las normativas de red. También en este asunto los requerimientos y el nivel de exigencia son cada vez mayores, aunque distintos de un lugar a otro.
Por regla general, los códigos de red de cada país resultan relativamente similares, tratando de fijar la atención en dos aspectos básicos. Por un lado, tratar de establecer unos diseños de plantas de generación cuyas capacidades en tensión y potencia estén asegurados en los rangos operativos habituales. Y por otro lado, tratar de asegurar unas respuestas dinámicas mínimas frente a eventos comunes de la red y que permitan una operación estable, segura y bien coordinada respecto de las medidas de protección del sistema. Cómo llevar a cabo este estudio es muy variado. Por ejemplo, el proponente de un nuevo parque en Australia deberá buscar a un consultor experimentado, elegir bien las tecnologías y con ello los mejores modelos de simulación, y afrontar con paciencia un exhaustivo análisis de cumplimiento de la normativa muy protocolizado, que durará varios meses y resultará excepcionalmente costoso. Los costes de consultoría de un parque fotovoltaico de 100 MW, bien dimensionado, con buena tecnología y cuyo proceso se ha realizado sin muchos imprevistos, puede llegar a ser superior a los 100.000 euros. Un proyecto más problemático debido a las características de la red, modelos del fabricante poco desarrollados, poca experiencia del consultor, etc…, puede llegar a duplicar o triplicar los costes previstos de estudios, y aumentar extraordinariamente su tiempo de realización.
Sin embargo, en España (y similar en otros países) el proceso es mucho más simplificado, exigiendo pasar el examen de la denominada Norma Técnica de Supervisión, NTS, de la conformidad de los módulos de generación de electricidad según el reglamento UE 2016/631. Aunque también bastante protocolizado, este procedimiento requiere muchos menos estudios de simulación y los criterios de aceptación son mucho menos exigentes. Los costes de este tipo de estudios en España han variado mucho en los últimos meses, y una de las razones principales ha sido su posible automatización. A fecha de redacción, no es difícil encontrar en el mercado de consultorías y certificación un coste total de menos de 6.000 euros para los estudios de integración de un parque fotovoltaico de 100 MW.
¿Cómo es posible que en un país como Australia los estudios sean tan exhaustivos y costosos, frente a los que se realizan aquí en España? Las razones fundamentales pueden ser las siguientes:
- La red australiana es mucho menos robusta y la introducción de un nuevo parque en la red resulta mucho más crítico con muchas más posibilidades de interacción problemática. Al contrario, la red española en general es mucho más fuerte y se verá menos afectada.
- Las normativas de red australianas establecen criterios técnicos de una forma deliberadamente ambigua, forzando con ello una exhaustiva búsqueda de posibles puntos de operación conflictivos. Los códigos de red europeos son mucho más concisos estableciendo criterios técnicos más concretos en los rangos de operación habituales.
- Los modelos de simulación en Australia no requieren certificación, y son los estudios y posteriores pruebas de campo, muy exigentes, las que irán validando los resultados de los estudios de integración en red. Sin embargo, en España se utilizan modelos validados y certificados, lo cual a priori debería ser una garantía por parte del fabricante de cumplimiento mínimo en todos los aspectos exigidos por la norma.
- Los modelos en Australia son un gemelo digital de la planta que representan. Un modelo así será utilizado continua y extensivamente tanto por el operador de la red de transporte como por los operadores de distribución para todas las tareas de planificación y protección de red, hasta el extremo de que una planta en operación que quiera modificar sus controles deberá actualizar sus modelos de simulación, y hasta realizar nuevos estudios de validación. En España, el uso de los modelos no tiene tanta extensión en absoluto, aunque su utilidad crece día a día, y siendo quizá el ejemplo australiano un horizonte no tan lejano.
- La penetración de la generación renovable es más alta que en España, y en algunas partes de la red la presencia renovable es masiva, con fuertes influencias en su estabilidad y fortaleza.
Existen quizá más razones para entender las diferencias, y que tienen que ver con la cultura industrial de cada país, sin embargo, las diferencias antes mostradas llevan a importantes conclusiones.
Los exhaustivos estudios de integración australianos ofrecen una interesante posibilidad de ver, en detalle, aspectos de la respuesta de una tecnología que normalmente no se lograrían detectar. En algunas ocasiones, se obtienen respuestas dinámicas anormales que provocan desconfianza e incluso temor, requiriendo nuevos estudios para verificar el alcance del problema potencial; lo que a veces finaliza incluso con nuevos desarrollos de modelos por parte de los fabricantes. Estos procesos resultan muchas veces tediosos y lentos, pero sin duda fuerzan una sensible mejora tecnológica, con sistemas cada vez de mayor robustez. Sin embargo, los estudios de tipo NTS centran la atención en pruebas mucho más sencillas, y los resultados son sometidos a un escrutinio y análisis mucho más simplificado. Esto tiene la supuesta ventaja de permitir una mayor automatización de estos estudios con el entendible abaratamiento de costes.
Sin embargo, ¿no se están perdiendo oportunidades de detectar prematuramente posibles problemas de funcionamiento? Una total automatización puede llevar a estudios en los que se obvia una mínima supervisión cualificada de los resultados. Evidentemente, cabe argumentar que es durante los procesos de certificación de modelos donde los posibles problemas o deficiencias se deberían detectar. Sin embargo, tampoco los procesos de certificación son tan exhaustivos cubriendo todos los puntos de operación posibles, ni incluyen posibles estudios dedicados a verificar potenciales interacciones con otros componentes. De hecho, algunos fabricantes ofrecen modelos certificados excesivamente simplificados, que cumplen estrictamente con la norma al ser verificados de forma individual, pero que no responden bien al trabajar, por ejemplo, en paralelo con más unidades. Este mal funcionamiento puede afectar a problemas de simulación, como problemas de convergencia numérica, y que en principio no tienen que ver con problemas de la tecnología real. Sin embargo, las consecuencias pueden ser simulaciones tediosas de varias horas cuando debieran ser de minutos. Es decir, es un modelo que representa de manera pobre la realidad, válido para un proceso NTS al no resultar una metodología que busca un gran nivel de detalle. En otras ocasiones, un controlador pobremente sintonizado puede dar lugar a simulaciones aceptables y que quedan dentro del rango previsto, pero que pueden estar revelando un potencial problema de estabilidad ante unos ojos experimentados. Por ello, aunque la automatización simplifica gestiones, y reduce tiempo y dinero, una revisión detallada será siempre importante, ya que permitirá detectar problemas e incluso proponer modificaciones a tiempo.
Evidentemente, cuando la causa potencial es responsabilidad del fabricante de la tecnología propuesta, éste debería proceder a mejorar sus modelos, lo que significa nueva certificación, y con ello reticencias y retrasos. Sin embargo, conforme la utilización de modelos de simulación vaya en aumento y sea relevante en más etapas del proyecto técnico y vida de un parque, tal como sucede ya en Australia u otros países, los modelos irán revelando distintos tipos de problemas potenciales de operación, inexactitudes, ineficiencias, etc. Será por tanto necesario encontrar una fórmula agilizada que permita la mejora continua de los modelos, sea cual sea el asunto a resolver, su re-certificación y así tratar de afectar mínimamente a los proyectos que se vean involucrados.
Como puede verse, entre países existen diferencias notables de enfoque a la hora de demostrar el cumplimiento de los códigos de red. Ambos al final pretenden lo mismo, una red estable y segura, sin embargo el procedimiento de verificación tiene todavía poco que ver. El sistema utilizado en España, herencia del europeo, resulta, quizá, demasiado simple y no se centra en la detección temprana de problemas sutiles o potenciales. Además, una vez lograda la NTS certificada, después no existe un seguimiento riguroso a lo largo del tiempo de los modelos de simulación y sus necesarias actualizaciones. Tal como se ha dicho, esta forma de proceder ahora es sencilla, barata y cumple con la norma, pero conforme los operadores de red vayan integrando más y más análisis mediante las herramientas habituales de simulación utilizando modelos representativos, será necesaria una mayor precisión en los mismos, un procedimiento que permita actualizarlos rápida y eficientemente, asegurando la certificación, o incluso un replanteamiento general de la forma de trabajo. El ejemplo de Australia nos ofrece un futuro posible, con sus ventajas e inconvenientes, aunque quizá sea recomendable comenzar ya a acometer nuevos enfoques de análisis más detallados, más ágiles y más seguros para la operación de la red. De lo contrario, corremos el peligro de que estos estudios se conviertan en “un simple trámite”.
