Memoria para optar al título de Ingeniera Civil Eléctrica / El aumento en la inserción de centrales fotovoltaicas (centrales PV) en los sistemas eléctricos de potencia ha sido una tendencia a nivel mundial. Esto ha traído consigo nuevos desafíos para los operadores del sistema eléctrico, debido a que este tipo de centrales al no tener partes rotatorias, no aportan a la respuesta inercial sistémica causando problemas en la estabilidad de frecuencia. Si bien las centrales PV no pueden aportar respuesta inercial de manera natural, ellas pueden entregar lo que se conoce como fast frequency response (FFR). Una de las maneras que en se puede lograr esto es a través de la implementación de baterías en los sistemas fotovoltaicos. El presente trabajo tiene por objetivo realizar un análisis técnico y económico de integrar los sistemas de acumulación de energía con baterías (BESS) para respuesta inercial en centrales PV. Para ello se realiza una revisión bibliográfica de tecnologías BESS y su modelamiento para ser implementados en el unit commitment y despacho económico de un caso de estudio (SING). Para lograr un análisis correcto se comienza con un estudio al modelo de BESS, para observar cómo las diferentes variables que involucran a los BESS afectan en los costos de operación de ellos. De este análisis se obtiene que las variables que afectan a los costos son el state of charge (SOC), el tiempo durante el cual los BESS son descargados y la energía que son capaces de entregar. También se obtiene el tiempo óptimo de recarga de las baterías para la operación. Teniendo aquello, se incluye el modelo de BESS en el unit commitment y el despacho económico. Se decide realizar un análisis de sensibilidad a la cantidad de contingencias que se tienen al año, al tiempo de descarga durante el cual las baterías entregan al sistema y a la capacidad instalada que se tiene en BESS. Los resultados arrojan que al implementar los BESS en el sistema eléctrico los costos de operación del sistema eléctrico de potencia (SEP) disminuyen. Esto es debido a que, al aportar los BESS en las reservas, disminuye la cantidad necesaria de reserva dada por los generadores sincrónicos, dándole a estos holgura para poder cubrir la demanda. Esto trae consigo una disminución en la energía no suministrada del sistema (ENS). En la simulación realizada la ENS tiene un costo muy alto, llevando a que a pesar de que se aumentan los costos de operación de los BESS al aumentar la cantidad de ellos en el SEP, al disminuir la ENS, se disminuye el costo total de operación del sistema.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / En la última década se ha visto un importante aumento de la participación de las energías renovables no convencionales a nivel mundial, llegando a superar la capacidad instalada de 2.000 GW, donde la generación fotovoltaica (PV) tiene una gran participación. En Chile, se tiene un gran potencial solar, en especial en el desierto de Atacama, por lo cual la generación PV ha tenido un crecimiento considerable desde el año 2011, llegando a alcanzar una capacidad instalada total de 2,1 GW en el presente año. Sin embargo, los parques PV también generan desafíos operacionales en particular en el marco de la regulación y estabilidad de frecuencia de los sistemas eléctricos de potencia. Por un lado, la naturaleza variable e incierta del recurso solar puede tener efectos negativos en la regulación de frecuencia. Por otro lado, una alta participación fotovoltaica provoca una disminución de la inercia del sistema debido a la falta de respuesta inercial de centrales PV, generando un efecto negativo en la estabilidad de frecuencia de los sistemas eléctricos durante grandes desbalances entre generación y demanda. En este contexto, los parques PV pueden entregar respuesta inercial mediante la incorporación de un lazo de control adicional y la operación fuera del punto de máxima potencia (MPPT en inglés). Sin embargo, dado que esto implica en un costo adicional para la operación del sistema, es importante realizar un análisis técnico económico antes de imponer requerimientos de este tipo en parques PV. El objetivo de este trabajo de tesis es proponer un modelo de optimización que permita identificar y cuantificar los beneficios técnicos y económicos de permitir que los parques PV aporten con respuesta rápida de frecuencia durante grandes desbalances de carga y generación.