Ingeniero Civil Eléctrico / En la actualidad, el CDEC-SIC incorpora en sus modelos del SIC las relaciones horarias de las generaciones eólicas y fotovoltaicas, aunque sin un fundamento metodológico lo suficientemente acabado que compruebe una representación más fiel de la generación esperada. El objetivo del presente trabajo consiste en probar la validez de la metodología actualmente empleada, incorporando en ella los cambios que mejor se ajusten a representar la volatilidad eólica y fotovoltaica de largo plazo del SIC, e integrar dicha modelación a las planillas usadas en las revisiones anuales del Estudio de Transmisión Troncal, efectuadas por el CDEC-SIC. La metodología desarrollada, comienza con un análisis estadístico de datos de generación eólicos y fotovoltaicos reales, considerando la estructura que requiere el software de Programación de Largo Plazo (PLP). Posteriormente, se plantean una serie de modelaciones distintas para representar los factores de planta y peaks de generación de estas tecnologías, con el objeto de elegir una para el caso eólico y otra para el caso fotovoltaico. Finalmente, se realizan simulaciones para comparar el método actual con las modelaciones propuestas y apreciar las diferencias que se introducen en la operación esperada del sistema eléctrico. Mediante el mínimo error cuadrático, se escogen las modelaciones que mejor representen al factor de planta y a los peaks de generación. Las mejoras en este ámbito para el caso eólico, corresponden a una disminución en un 71% del error al calcular el factor de planta, y de un 25% al representar los peaks de generación. Para el caso fotovoltaico, si bien aumenta el error de los factores de planta en un 2,6%, el error de la representación de peaks disminuye en un 8%. Por otra parte, la nueva modelación incluye las variaciones estacionales, al calcular el factor de planta mensualmente, mientras que con el método actual, al ser calculado anualmente, variaciones intra-anuales no quedan bien representadas. De las simulaciones realizadas, se logra que la modelación propuesta contenga todos los casos de la modelación actual y agrega escenarios con mayor influencia de las centrales ENRC que antes no eran considerados.Estudios futuros en esta materia debieran considerar la mejora de las modelaciones propuestas, basándose en datos reales de nuevas centrales generadoras e investigar, en profundidad, la relación entre la ubicación de una central eólica y su respectivo factor de planta, a medida que nuevas unidades se vayan incorporando al sistema interconectado central.

Ingeniero Civil Eléctrico / En el marco de la creciente inserción de energías renovables no convencionales en los sistemas eléctricos de Chile, específicamente en el sistema interconectado central (SIC), los parques eólicos lideran el plan de nuevas instalaciones. La información disponible en el servicio de evaluación ambiental (SEA) da cuenta de la gran cantidad y magnitud de proyectos eólicos en estudio, que pretenden comercializar energía en el SIC, lo cual induce modificaciones sustantivas en la estructura del parque generador. Como consecuencia, resulta necesario realizar estudios dinámicos a fin de analizar los efectos que una inserción masiva de estas nuevas tecnologías podría provocar en la operación del sistema; y las posibilidades de atenuar eventuales efectos negativos. En particular, es un hecho comprobado que la respuesta inercial del sistema se ve deteriorada frente a la introducción de generadores eólicos debido a la inyección de potencia mediante convertidores de electrónica de potencia. En razón de lo expuesto, este trabajo busca analizar la estabilidad de frecuencia del SIC proyectado al año 2019 frente a un escenario de alta penetración eólica. El análisis se complementa con la incorporación de un método que provee de respuesta inercial a los generadores eólicos mediante control de conversor, y les otorga la posibilidad de contribuir en la respuesta inercial del sistema frente a contingencias. El método utilizado consiste en un lazo de control que modifica la consigna de potencia entregada al conversor, en un valor proporcional a la derivada de la frecuencia del sistema, a fin de que la inyección de potencia activa sea sensible a las fluctuaciones de frecuencia. El estudio es realizado mediante el software Digsilent, modelando cada uno de los componentes del SIC, los parques eólicos y el esquema de control señalado. Además, dada la matriz hidro-térmica del SIC, el estudio incluye el planteamiento de dos escenarios hidrológicos extremos, que redundan directamente en la cantidad de centrales térmicas e hidráulicas en servicio. Los resultados obtenidos muestran un deterioro importante en el desempeño de la frecuencia del sistema frente a una gran penetración eólica en el caso en que los aerogeneradores no cuenten con control de respuesta inercial. Además, se evidencia una recuperación de la respuesta en frecuencia del SIC al incluir el control desarrollado. En particular, para el escenario húmedo se observa una mejora de un 60% en los índices evaluados, con respecto al caso de estudio que no incorpora métodos de respuesta inercial en los aerogeneradores, gracias a la capacidad de regulación primaria que proveen las centrales hidráulicas. Sin embargo, en el escenario de sequía se observa un peor desempeño, debido a la limitada capacidad de regulación del sistema.

Ingeniero Civil Industrial / Los sistemas de electricidad en el mundo se enfrentan a retos de proporciones sin precedentes. En respuesta a la crisis del cambio climático, los gobiernos de algunos países desarrollados ya están comprometidos con invertir en tecnologías de generación renovable. En este contexto, se argumenta que tal compromiso con las energías renovables podría causar un aumento en el costo de generación. Sin embargo, este argumento no toma en cuenta los beneficios adicionales asociados a las energías renovables en términos de otras medidas de rendimiento económico, por ejemplo, el riesgo. En este trabajo se propone extender un modelo de optimización (basado en la investigación anterior de Bernales, Moreno, Rudnick e Inzunza, 2014) que determina portafolios de tecnologías de generación, incluyendo las renovables, minimizando el costo medio de inversión y operación, pero al mismo tiempo, limitando la exposición al riesgo asociado a los precios volátiles del combustible y escenarios hidrológicos de incertidumbre. El modelo es implementado para el Sistema Interconectado Central de Chile (SIC). A partir del análisis aplicado al caso chileno, se evidenció que la generación renovable puede cubrir los riesgos asociados a las variaciones de precios de combustibles y condiciones climáticas. Cuando el objetivo es la minimización de riesgo, se alcanza un 31,8% de generación renovable de manera económicamente óptima, sin la necesidad de aplicar una ley que imponga el cumplimiento de la meta de generación renovable de un 20% para el año 2025. Este resultado es importante porque indica que una alta penetración de tecnologías renovables puede ser justificada económicamente desde la perspectiva de reducción de riesgo. En caso opuesto, cuando el objetivo es exclusivamente la minimización de costos (i.e. planificador neutro al riesgo), la cuota de generación renovable respecto a la electricidad total producida es menor, alcanzando un 18.9%. Para incentivar el desarrollo de fuentes renovables también se puede aplicar un impuesto a las emisiones de CO2. Por esta razón se incluyó en los costos de operación una penalización a las emisiones y se realizó un análisis de sensibilidad con diferentes niveles de impuestos para analizar el efecto sobre la composición de los portafolios óptimos. Se demostró que un impuesto de US$10 por cada tonelada de CO2 emitida sería suficiente para inducir un 20% de generación renovable para todos los portafolios, independiente del nivel de riesgo (y bajo los supuestos de costos de este trabajo). Los portafolios obtenidos al aplicar un impuesto al CO2 difieren de los obtenidos al imponer un 20% de generación renovable como cota mínima (i.e. implementado como una restricción en el problema de optimización). Por ejemplo, en relación a la tecnología de concentración solar, su instalación se facilita al penalizar las emisiones de CO2. Finalmente, se concluye que bajo una planificación óptima no hay una fuente renovable ideal, ya que se complementan entre ellas formando un portafolio óptimo. La distribución óptima depende de los costos de generación, cobertura de riesgos y si las metas en base a políticas energéticas se alcanzan por leyes gubernamentales o mediante incentivos económicos, tales como los impuestos al carbono.

Ingeniero Civil Eléctrico / En este trabajo de título, se estudia el fenómeno de Resonancia Subsincrónica (SSR) que podría generarse producto de la línea de 617 km de longitud con compensación serie que unirá el Sistema Interconectado Central (SIC) con el Sistema Interconectado del Norte Grande (SING). Se determinan modos de resonancia subsincrónica en el conjunto SIC-SING, y su nivel de amortiguamiento, a través de un análisis modal, para luego analizar si los generadores sincrónicos cercanos a la interconexión presentan riesgos de sufrir SSR. Se utiliza el modelo de interconexión propuesto por Engie (ex GDF Suez), que corresponde a una línea de 500 kV de corriente alterna (HVAC), que unirá las subestaciones Nueva Cardones, en el SIC, con Los Changos, en el SING, pasando por Cumbres, que será la subestación de compensación intermedia. Se busca identificar los riesgos que involucran dichos modos de resonancia en los generadores sincrónicos, determinando las medidas de mitigación necesarias para evitarlos, en el caso que ocurran. Se realiza una revisión bibliográfica para introducir el tema, que involucra teoría de compensación serie en Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP), resonancias, fenómenos oscilatorios en SEP y mitigación de SSR. Se utiliza el software DIgSILENT PowerFactory, programa dedicado a la realización de estudios eléctricos de potencia ampliamente utilizado en Chile, como herramienta de simulación, obtención y comprobación de resultados. Del análisis modal realizado para llevar a cabo este estudio, se desprende que no existen modos de resonancia subsincrónica peligrosos, puesto que todos tienen un amortiguamiento sobre el 30%, muy por encima del mínimo de 5% que la Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio (NTSyCS) exige. Se comprueba el carácter inofensivo de dichos modos mediante un análisis RMS, concluyéndose que el fenómeno de SSR no se produce, debido a que el sistema es lo suficientemente enmallado, y por tanto, suficientemente robusto como para que la resonancia subsincrónica no ocurra. Tras realizado este trabajo, se recomienda tener especial cuidado en la operación del sistema en la primera fase de la interconexión, cuando haya una máquina dedicada en el SING inyectando hacia el SIC, ya sea CTM3 o alguna IEM. Además, es importante corroborar y actualizar los modelos de las máquinas, sus controladores y PSS asociados, dado que son críticos en la obtención de resultados que se apeguen a la realidad (a la fecha, los CDEC siguen homologando modelos).

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Ingeniero Civil Electricista / Debido al constante incremento en la demanda de energía y al actual nivel de carga de las líneas de transmisión, se hace cada vez más necesaria la expansión del sistema de transmisión. En ocasiones la instalación de líneas de transmisión aéreas no es posible o conveniente. Esto ocurre cuando el trazado de la línea pasa por zonas donde existen obstáculos muy difíciles de sortear, como ríos, cruces de aeropuertos, zonas expuestas a avalanchas o zonas densamente pobladas. En estos casos una alternativa viable es la instalación de líneas subterráneas. En este trabajo se realiza un estudio de las distintas tecnologías de cables de potencia disponibles para líneas subterráneas en alta tensión AC, identificando los principales parámetros que permiten obtener una estimación preliminar de la capacidad de la línea directamente enterrados. Posteriormente se implementa una línea de transmisión de este tipo en el Sistema Interconectado Central entre las subestaciones Lo Aguirre y Cerro Navia. Para lograr una estimación de la capacidad de la línea subterránea, en primer lugar se determina los parámetros de diseño de los cables de potencia AC, con los que se modela una línea subterránea. Luego, identificando las condiciones de operación y ambientales que influyen en la capacidad de la línea, se busca establecer una relación entre la potencia activa que es posible transmitir a través de la línea subterránea en función de su longitud. Al tener una estimación de la capacidad de las líneas subterráneas, se realiza un estudio de flujo de potencia, con la herramienta computacional DigSILENT Power Factory y la base de datos del SIC del año 2010, con la intención de evaluar el comportamiento de la línea subterránea que conectara las subestaciones Lo Aguirre y Cerro Navia. De los resultados se concluye que la capacidad de la línea subterránea difiere considerablemente dependiendo de la tecnología del cable. La cargabilidad y longitud máxima de la línea queda restringida térmicamente, y eventualmente por variación de tensión. Se verifica que los cables son una fuente de reactivos que está sujeta al nivel de carga de la línea. Por lo que la implementación de una línea subterránea directamente enterrada a 220 kV en el SIC es factible hasta unos 33 km, pero se debe tener en consideración que su cargabilidad depende de la longitud de la línea y que la compensación de reactivos podría ser necesaria en algunas condiciones de operación.

Ingeniero Civil Eléctrico / El presente trabajo de título consiste en el diseño e implementación de una herramienta computacional para la determinación de la carta de operación de generadores síncronos de rotor cilíndrico, orientado específicamente a centrales térmicas que forman parte del sistema eléctrico chileno, el cual se divide en dos grandes bloques llamados; Sistema Interconectado Central y Sistema Interconectado del Norte Grande, o en sus siglas SIC y SING respectivamente. Es necesario disponer de un software que dibuje los diagramas de operación de las unidades generadoras, pues muchas centrales en el país no disponen de estas, y son una exigencia por parte del Centro de Despacho Económico de Carga del Sistema Interconectado Central y Sistema Interconectado del Norte Grande; CDEC-SIC y CDEC-SING hacia las centrales. Por otro lado permite un mejor monitoreo de las unidades generadoras por parte de los operadores en las centrales. El prototipo se diseña a través del software computacional Matlab, la cual posee un lenguaje de programación muy cómoda para el usuario. Matlab además posee aplicaciones, como la Interfaz Gráfica de Usuario, con su sigla en inglés GUI, que permite el diseño de interfaces, las que interactúan con el usuario en una amplia gama de aplicaciones. En esta memoria representa al sistema de Supervisión, Control y Adquisición de datos, SCADA. El modelo se valida mediante la comparación con los diagramas de operación de las unidades generadoras, Huasco TG (Turbina Gas): unidades 1-2-3, Huasco TV (Turbina Vapor): unidades 1-2, Bocamina: unidad 1, Diego de Almagro: unidad 1, todas propiedad de Endesa. Con esta herramienta computacional el operador de la central puede disponer del diagrama y punto de operación (Qop,Pop) de la unidad generadora en tiempo real, y de los datos de placa de este. Con ello se dispone de la zona factible de trabajo, y se evita exceder los límites del generador para así mejorar la coordinación y estabilidad en la operación del sistema. La confiabilidad que otorga el prototipo permite una operación técnico-económica más eficiente, óptima y en la toma de decisiones apropiadas por parte del operador ante contingencias en el sistema eléctrico de potencia.

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Magíster en Economía Aplicada / El ingreso de la energía solar en Chile ha ido en aumento durante el último año, debido a la cantidad de energía solar fotovoltaica presente en los sistemas SING y SIC. Además, en el corto plazo se realizará la interconexión de dichos sistemas. Por tanto, es de interés evaluar el beneficio económico de la interconexión desde un punto de vista de operación económica, considerando el potencial de energía solar fotovoltaica y la complementariedad de ambos sistemas. Este trabajo evalúa distintos casos en los cuales la expansión de los sistemas se realiza de manera aislada e interconectada, considerando una obligación anual de generación de energía solar fotovoltaica. Estos casos se definen en base a un modelo de mercado eléctrico competitivo presente en Chile en el cual los generadores invierten en unidades generadoras que sean rentables durante su vida útil. Además, un software de despacho económico para sistema hidrotérmico, multinodal y multiembalse es usado para simular la operación económica de las unidades. Entre todos los resultados analizados, los más interesantes muestran que la interconexión favorece el precio spot de energía de inyección de las unidades fotovoltaicas del SING, al contrario del SIC donde sus unidades fotovoltaicas se ven perjudicadas. El despacho de unidades de base se ve favorecido por la interconexión, desplazando unidades de alto costo operativo como motores diésel y fuel oil. Este despacho de base disminuye a medida que aumenta el nivel de energía solar fotovoltaica. Además, las centrales hidráulicas con capacidad de regulación reacomodan su despacho desde los bloques solares a los no solares. También existe un incentivo para las centrales de pasada para instalar estanques de regulación, debido al diferencial de precios entre bloques solares y no solares. Este incentivo se acentúa ante un escenario de interconexión y con alto nivel de penetración fotovoltaico. Lo anterior implica una disminución del costo de inversión en generación y operación, debido a la interconexión y al aumento de la energía solar. Integrar al modelo propuesto las restricciones técnicas propias de los sistemas, una mejor solución técnica respecto a la expansión de la transmisión, sensibilizar los casos respecto a niveles de demanda y precios de combustibles e integrar al equilibrio de largo plazo unidades generadoras de bajo costo variable que tengan capacidad de regulación, permitirían evaluar los niveles de penetración de energía intermitente óptimos, además de una mejor estimación de los costos de operación de la expansión para los casos analizados.

Memoria (licenciado en ciencias jurídicas y sociales) / No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / El objetivo de esta Memoria es realizar un análisis jurídico del régimen de responsabilidad de los integrantes del Centro de Despacho Económico de Carga en los casos de fallas generalizadas en el suministro de energía eléctrica, desde el análisis de las normas de responsabilidad de la legislación eléctrica vigente y desde el punto de vista de la jurisprudencia dictada en la materia. Para lograr el objetivo antes mencionado, se ha efectuado un estudio respecto de los principios generales del Derecho Administrativo Sancionador, específicamente aquellos principios que informan al Derecho Administrativo Sancionador Eléctrico, y las normas eléctricas vigentes que lo configuran. Además, se efectúa una descripción general del sistema eléctrico chileno, su regulación y coordinación, se analiza el principio de seguridad como objetivo de dicho sistema, las facultades de la autoridad administrativa, en este caso la Superintendencia de Electricidad y Combustibles, para fiscalizar y sancionar el incumplimiento de la normativa eléctrica vigente por parte de las empresas eléctricas, y se finaliza con un análisis jurisprudencial de los fallos dictados en la materia