En las partes anteriores a este escrito, se ha compartido información acerca del contexto general sobre cómo se desarrolló el comercio fotovoltaico en México.
Los acontecimientos pasados han sido varios y las perspectivas a futuro son muchas, sin embargo, para concluir esta colección de escritos es necesario hablar de un hecho que se prevé como algo 100% seguro, la migración al uso de inversores “inteligentes”.
Estos inversores también llamados “inversores con funciones de soporte de red”, pueden regular su salida para apoyar activamente a la red de diferentes maneras.
Es importante conocer este tipo de tecnología pues en el acuerdo publicado el 15 de mayo en el DOF, se especifica el uso de este tipo de inversores.
El día de hoy les compartiremos información para que conozcan un poco más sobre este tipo de inversores.
¿De dónde vienen los “inversores inteligentes”?
En el mes de abril del 2018, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE por sus siglas en inglés) publicó una revisión de la norma nacional americana para la interconexión de “fuentes de generación distribuida” o también conocido como Distributed Energy Resources (DAR´s por sus siglas en inglés) conocido como el estándar IEEE 1547-2018 estándar IEEE para la interconexión e interoperabilidad de los recursos energéticos distribuidos con las interfaces de los sistemas de energía eléctrica asociadas.
El Estándar requiere que las fuentes de generación distribuida tengan la capacidad de proveer funciones específicas de apoyo a la red, incluyendo las acciones ante condiciones de voltaje y frecuencia “Transitorias” (capacidad de un generador para permanecer conectado durante las condiciones anormales pasajeras), regulación de voltaje y frecuencia, así como las funciones de comunicación y de control.
Cuando se utilizan, estas capacidades pueden ayudar a:
- Aumentar la cantidad de las fuentes de generación distribuida que se pueden conectar en la red eléctrica
- Mejorar la calidad de la energía para todos los clientes
- Asegurar que la generación distribuida pueda seguir siendo un recurso fiable optimizado de la red a medida que aumenta la penetración.
Estos nuevos requisitos permitirán a las fuentes de generación distribuida comunicarse con el operador de la red (o con un tercero) y recibir señales de él.
Aunque son aplicables a cualquier tipo de generación distribuida se espera que la mayoría de los nuevos sistemas fotovoltaicos que se interconecten a la red en los próximos años sean con los llamados “inversores inteligentes” o “inversores avanzados” que puedan cumplir con la nueva norma.
Inversores inteligentes, ¿Qué son?
Utilizando una infraestructura de comunicación más sofisticada, estos inversores inteligentes pueden ser controlados y monitoreados remotamente.
Entre otras ventajas, estas comunicaciones y controles permitirán a los sistemas fotovoltaicos (y otras fuentes de generación distribuida) transmitir datos de rendimiento con la empresa de servicios públicos (CFE) o con un centro de control (CENACE) para aumentar el conocimiento de la situación y diagnosticar y abordar más rápidamente cualquier problema operacional o de mantenimiento de la red.
Un problema que existe en este momento y empieza a tomar importancia en México por el número de sistemas interconectados, es el siguiente:
Los ajustes para condiciones “de paso” o “transitorias” existentes, requeridos por los estándares anteriores, aumentaron el potencial de inestabilidad de la red.
Esto es debido principalmente a la función anti-isla, función que desconectaba el inversor de la red en menos de 1 segundo si detectaba la falta de red eléctrica y conecta nuevamente los equipos hasta pasados 5 minutos.
La función anterior es excelente hablando solo en condiciones de seguridad, pero al tomar en cuenta las condiciones llamadas como “Ride Through“ (condiciones o eventos con duración mínima que podemos llamar en español “de paso” o “transitorias”) podemos generar un problema a la red.
Supongamos que por el inicio de operaciones de un generador hubo un retraso de una fracción de segundo donde no hubo corriente pero que inmediatamente se restableció el servicio.
Este evento sin importancia aparente puede generar un problema de desbalance en la red dependiendo del número de sistemas fotovoltaicos que se desconectaron a causa de ese evento.
Perder cientos o miles de SFVI obligaría a que los operadores de red tengan que tomar acciones correspondientes y encendiendo/apagando generadores que no estaban programadas para operar.
Recordemos que para que la red pueda operar es necesario que la producción de energía este balanceada con las cargas conectadas, perder un porcentaje de generación de manera repentina modifica la frecuencia de red.
Este problema se puede evitar con el uso de inversores “inteligentes” a los cuales se les añadió una nueva función de apoyo a la red que puede prevenir la pérdida de generación de energía debido a las perturbaciones “transitorias” de la red con el voltaje y la frecuencia.
Otro “problema” es que el aumento de voltaje (generado por los mismos SFVI) limita la cantidad de energía solar que una región puede soportar, otras funciones que se considere un inversor inteligente es que el inversor incluye funciones de control sobre potencia reactiva, soporte de alta y baja tensión y frecuencia (para un arranque normal y suave) de manera que en conjunto ayudarán a regular el voltaje y la potencia.
Inversores inteligentes en el acuerdo
En el “acuerdo por el que se emite la Política de Confiabilidad, Seguridad, Continuidad y Calidad en el Sistema Eléctrico Nacional”, publicado el 15 de mayo del 2020.
Dentro del capítulo 10 llamado “Incorporación de Energías Limpias Intermitentes” están escritos los puntos de mayor importancia para el sector de las energías renovables y aplicables particularmente de los SFVI.
Uno de los puntos que se pueden considerar importantes es la “obligación” de cumplir con lo establecido en el manual de interconexión de centrales de Generación con Capacidad menor a 0.5 MW.
Otros puntos a destacar son aquellos que mencionan a “los inversores inteligentes”, tanto de manera directa como indirecta, siendo estos 3 de los 10 puntos dentro del capítulo, estos se presentan a continuación:
Lo establecido en los puntos anteriores pueden verse como algo “general” pues todavía no se especifican más detalles técnicos a cumplir, ni el cómo se implementarán los medios de comunicación con CENACE y el distribuidor de servicios básicos.
Estos puntos a especificar y también otras modificaciones se están trabajando en conjunto entre CENACE y CFE, según lo especificado en un archivo elaborado por la Comisión Reguladora de Energía (CRE) y la Comisión Federal de Electricidad (CFE) compartido el 9 de junio del 2020, documento en que se comparte los aspectos derivados de la nueva política de confiabilidad, instrumentos involucrados y colaboraciones requeridas.
En la sección dedicada a la generación distribuida vuelve a hacerse mención del uso de “inversores inteligentes”, si bien hasta este punto aún no se especifican aspectos como la certificación con que deben de cumplir estos inversores.
Tomando en cuenta lo establecido en el punto 6.2.1 en la “RESOLUCIÓN de la Comisión Reguladora de Energía por la que expide las disposiciones administrativas de carácter general, los modelos de contrato, la metodología de cálculo de contraprestación y las especificaciones técnicas generales, aplicables a las centrales eléctricas de generación distribuida y generación limpia distribuida” que podemos ver a continuación.
Es posible ver que se especifica el uso del estándar IEEE1547 y la certificación UL1741 en sus versiones vigentes en 2017 (fecha en que se publicó la resolución), por lo tanto, es casi seguro que el principal requisito técnico aplicable para los inversores inteligentes sea el estándar IEEE1547-2018 que ya se ha mencionado al inicio del blog y de la certificación UL1741SA.
CERTIFICACIÓN UL1741 SA
Esta certificación basada es el estándar IEEE1547-2018 especifica los métodos de prueba requeridos para establecer la base de funcionamiento de los inversores interactivos que les permite mantener su operación y adaptar su salida y comportamiento general para estabilizar la red durante la operación anormal en lugar de simplemente desconectarse.
Este estándar permite cumplir con funciones importantes que podemos mencionar de manera general como 3 aspectos.
Factor de potencia específico: La potencia reactiva es controlada con base a un factor de potencia fijo.
Soporte de baja y alta tensión: Sí los límites de alto y bajo voltaje son excedidos, el inversor debe cumplir con los requisitos de funcionamiento obligatorio y permisivo, así como límites de disparo.
Velocidad de Rampa (Normal y suave): Se define de que forma el inversor incrementa su potencia de salida en respuesta a un aumento de potencia fotovoltaica (arranque normal).
Por el otro lado se define de qué manera el inversor debe comenzar a producir energía después de una falla (arranque suave).
Ahora desde el punto de vista técnico, el inversor debe estar certificado bajo UL 1741 SA de cumplir con más funciones específicas, las cuales se resumen a continuación.
Cabe mencionar que hoy día hay inversores (y microinversores) en México que ya cuentan con la certificación UL1741 y UL1741 SA, pero es importante verificar el certificado de que el modelo de inversor ya cuenta con esta certificación.
Muchas de las mismas funciones son configuradas con base en lo especificado en el suministrador (entre ellas el protocolo de comunicación), pues el propio estándar IEEE1547-2018 permite opciones de configuración basados en las condiciones regionales y la penetración de fuentes renovables en las líneas de distribución y de transmisión.
¿Cuándo se empezará a implementar este tipo de inversores en México?
Como se mencionó en el párrafo anterior para poder configurar de manera adecuada los inversores con la certificación UL 1741 SA es necesario establecer los parámetros por parte del centro de control (CENACE) y el suministrador (CFE).
Se conoce que ya existe una mesa de trabajo para establecer los nuevos parámetros y requisitos por parte de las instituciones involucradas, pero no se conoce una fecha en la cual esto ya este establecido y sea compartido al público, esto podría ser el próximo año o cuestión de unos meses.
También hay que recordar que está establecido ya de manera oficial en el DOF el uso del tipo de inversores inteligentes para los proyectos de generación distribuida, por lo que el uso de estos equipos ya será una realidad.
De momento lo mejor será empezar a capacitarnos en el tema, pues de cumplirse lo especificado en el acuerdo de confiabilidad del 15 de mayo, quedará descartado el uso de inversores de baja calidad para los proyectos de interconexión a la red y será necesario conocer cómo realizar una configuración adecuada de los nuevos equipos.
Con esto concluye esta serie de blogs, esperando que hayan encontrado información interesante y sobre todo que les sea útil, no queda más que despedirme de ustedes por el momento y dejar una invitación abierta a seguir capacitándonos en este mundo de la industria fotovoltaica.
