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Desventajas de una interconexión SIC-SING en Corriente Alterna

Transmission LineEl proyecto de interconexión SIC-SING fue uno de los temas más comentados del sector eléctrico chileno durante el año 2013. La razón que explica su alto impacto mediático fue el intenso debate entre dos opciones de interconexión: un HVAC (High Voltage Alternating Current / Corriente Alterna en Alta Tensión) propuesto por E-Cl, filial de GDF SUEZ en Chile, y un HVDC (High Voltage Direct Current / Corriente Continua en Alta Tensión) propuesto por la comisión nacional de energía (CNE), órgano regulador del gobierno de Chile. A principios del 2014 E-Cl declara en construcción su proyecto de interconexión, lo que limita las facultades de la CNE para incluir una obra de interconexión en HVDC en el estudio de transmisión troncal. Aun cuando diversos actores han demostrado la existencia de problemas en la operación del sistema SIC-SING unidos mediante un HVAC, esta alternativa tiene altas posibilidades de concretarse. Si es así, el sistema chileno contaría con una interconexión poco segura y que eventualmente, sus beneficios serían percibidos por pocos usuarios.

A inicios del 2014, E-CL declaró en construcción la línea de interconexión SIC-SING que conectaría sus centrales en Mejillones (SING) con la barra de Cardones (SIC), cercana a la ciudad de Copiapó [1]. Desde un comienzo, esta línea ha tenido como objetivo evacuar la potencia de estas centrales hacia la zona norte del SIC, aprovechando los altos costos marginales registrados durante el último tiempo. Sin embargo, visto desde el punto de vista del Ministerio de Energía o de la CNE, la unión SIC-SING tiene una motivación distinta. La interconexión se ha pensado durante años como un elemento clave en la seguridad de suministro para ambos sistemas en el largo plazo, tanto para abastecer el consumo energético de la gran minería con energía hidráulica desde el SIC en años húmedos, como para suministrar energía hacia el SIC ante una hidrología seca.

Debido a estas diferencias , el proyecto de interconexión ha experimentado una serie de contratiempos en su materialización. Para entender el estado actual de la iniciativa es necesario explicar parte de los eventos ocurridos durante el año pasado. El 2013 GDF SUEZ (firma dueña de E-Cl) da a conocer su proyecto de interconexión ‘’The Mejillones – Cardones Project’’. La iniciativa considera un enlace en HVAC de 500 kV entre 1000 y 1500 MVA, de 576 km de largo, con compensación serie de un 100% de la reactancia de la línea, conectado en Mejillones en el SING y en Cardones en el SIC [2]. De forma paralela, la CNE incluye en la revisión anual 2013 del estudio de transmisión troncal (ETT) la obra ‘’Nueva interconexión SIC-SING HVDC’’ de 1500 MW. Este proyecto considera una interconexión mediante un enlace bipolar con retorno metálico de ±500 kV, de 610 km de largo y conectada en la futura subestación Nueva Encuentro en el SING y en Cardones en el SIC. A continuación se presenta una figura que representa los distintos puntos de conexión:

2014.05.26 Opciones de Interconexion SIC-SING

Figura 1. Puntos de conexión SIC-SING HVAC y HVDC.

Ante esto, varios generadores reclamaron al Panel de Expertos, por considerar que la CNE no tenía facultades para incorporar una interconexión en el ETT [3]. El Panel les dio la razón y por ello, se modificó la Ley General de Servicios Eléctricos (LGSE), de manera que permitiera a la CNE incorporar la obra [4]. Sin embargo, el proyecto de E-Cl no se quedó atrás. A inicios del 2014 la empresa declara en construcción la línea Mejillones – Cardones 2×500 kV, lo que obliga a la CNE a incorporarla en el estudio de transmisión troncal. Al considerar una interconexión SIC-SING declarada en construcción en el ETT, es inviable en términos económicos promover a futuro otra interconexión adicional, lo que le impide a la CNE justificar la obra en HVDC propuesta. Ahora bien cabe preguntarse: ¿Qué diferencias existen entre realizar la interconexión con el HVAC de SUEZ o con el HVDC de la CNE?

La primera diferencia es la condición legal de la línea. El enlace en HVAC de SUEZ está pensado para transmitir potencia desde el SING hacia el SIC, aprovechando la generación existente en Mejillones. Actualmente SUEZ estaría considerando conectar una única unidad al SIC, la unidad 3 de la Central Térmica Mejillones (CTM3 de 250 MW [5]), por tanto no sería una interconexión propiamente tal pues los sistemas operarían separados [6]. Este sería un caso homólogo al de la conexión al SING de la central Salta, en Argentina. En estas condiciones, la línea de interconexión no podría ser parte del sistema troncal, puesto que el flujo de potencia sería atribuible a una única central y en una sola dirección. Esto obligaría a E-Cl a internalizar los costos de la línea en los contratos que establezca en el SIC. Por esta razón, SUEZ tiene altos incentivos para buscar la manera que su línea sea reconocida como parte del troncal, asegurando que la línea operaría interconectando ambos sistemas.

La interconexión mediante el HVDC propuesto sirve a un propósito mayor el cual es transferir bidireccionalmente potencia entre el SIC y el SING, acorde a las condiciones hidrológicas y a las nuevas obras de generación en cada sistema. Esta diferencia radica en que el punto de conexión en el norte (Encuentro) se ubica en el corazón eléctrico del SING. Una conexión de estas características cumple con las condiciones establecidas en la LGSE para ser parte del troncal, y por tanto pagada en un 80% por los generadores del sistema y en un 20% por los consumidores.

La segunda diferencia tiene que ver con la operación del sistema SIC-SING. La experiencia mundial ha demostrado que una interconexión en HVAC de larga distancia puede generar problemas importantes en la operación de un sistema eléctrico [7]. A la fecha se han observado dos problemas relevantes para la interconexión de SUEZ:

(1) Problemas en la estabilidad de voltaje para flujos mayores a 1000 MW desde el SIC hacia el SING si no se encuentran disponibles las unidades en Mejillones

(2) Oscilaciones de potencia de baja frecuencia

Las oscilaciones de potencia son en particular relevantes, puesto que las conclusiones de SUEZ no son compartidas por todos. La empresa asegura en un estudio presentado en Mayo del 2013 [2] que las oscilaciones de potencia para grandes montos de intercambio en ambas direcciones, decaen en el tiempo cumpliendo con la Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio (NTSyCS). Por el contrario, investigadores de la Universidad de Chile han concluido en un estudio [8] que el HVAC propuesto por SUEZ es inestable, incluso para montos de transferencia pequeños comparados a la capacidad nominal del enlace. Estas conclusiones no son extrañas, pues diversos agentes han estudiado interconexiones en HVAC SIC-SING confirmando esta inestabilidad oscilatoria [9] [10]. Por otro lado, SUEZ en su estudio propone que si bien existen problemas de estabilidad de voltaje en el extremo de Mejillones ante la ausencia de las unidades conectadas a esa barra, el CDEC-SING podría establecer restricciones de potencia por el enlace, según el número de máquinas conectadas en Mejillones [2]. Esta recomendación parece fuera de lugar, pues la empresa dueña de la interconexión y de los generadores propone que para poder usar la capacidad nominal del enlace es indispensable que operen sus propias unidades. Esta propuesta pasa a llevar las condiciones de igualdad de los generadores ante el uso de una línea que sería parte del sistema troncal. Por último, los problemas antes mencionados podrían incrementar los costos reales del enlace al ser necesarios equipos adicionales para su operación segura (equipos FACTS u otras soluciones).

En términos operativos la interconexión en HVDC supera con creces al HVAC, pues no presenta ninguno de los problemas operativos antes mencionados [8] [10]. Adicionalmente, se encuentra conectada al SING en el centro eléctrico del sistema, lo que podría mejorar sustancialmente la calidad de suministro en un sistema donde los generadores se encuentran a grandes distancias de los centros de consumo. La única duda que persiste en esta conexión es el precio real que tendría un proyecto de este tipo, nunca antes realizado en Chile. En el mejor de los casos, el precio podría ser similar al HVAC propuesto por SUEZ.

La interconexión entre el SIC y el SING debió haber sido desde el principio de su gestión una pieza clave dentro de la planificación del sistema eléctrico chileno. Sin embargo, el proceso descrito dista en extremo en lo que se refiere a buenas prácticas en la planificación de sistemas eléctricos. Un proyecto de interconexión seguro y confiable podría permitir la transferencia de montos elevados de potencia entre el SIC y el SING, abriendo las puertas para un polo de desarrollo solar fotovoltaico y eólico en el SING que hoy no es posible debido a las restricciones operativas de las máquinas térmicas existentes. Sin embargo, de concretarse la conexión propuesta por SUEZ, la red SIC-SING contaría con una interconexión con numerosas restricciones de operación. Esto podría generar costos adicionales para garantizar la seguridad de suministro, mermando los beneficios que podría traer el proyecto para el resto de los actores del sistema eléctrico.

Felipe Salinas
Ingeniero Civil Eléctrico
Universidad de Chile

(Escrito para Central Energía el mes de Mayo de 2014)

Referencias

[1]Ministro Bunster celebra decisión de E-CL de construir línea que interconectará el SIC-SING“. Emol, Jueves 30 de enero de 2014. Véase en este link.

[2] D. Talavera, ‘’The Mejillones – Cardones Project’’, GDF SUEZ, Mayo 2013. Presentación relacionada en este link.

[3]Los cuatro puntos pendientes que deja la agenda eléctrica de Piñera“. La Tercera, 18 de diciembre de 2013. Véase en este link.

[4]Gobierno Promulgó Ley de Interconexión entre Sistemas Eléctricos“. La Nación, 30 de enero de 2014.  Véase en este link.

[5] Centro de Despacho Económico de Carga del Sistema Interconectado del Norte Grande (CDEC-SING)

[6]Gobierno optaría por interconexión utilizando línea que impulsa GDF Suez“. Revista Electricidad, 09 de mayo de 2014. Véase en este link.

[7] G. Rogers ‘’Power System Oscillations’’ Springer Science+Business Media, 2000.

[8] F. Salinas ‘’Análisis de oscilaciones interárea ante distintas alternativas de interconexión SIC-SING’’. Universidad de Chile. 2014.

[9] SIEMENS, ‘’SIC-SING Interconnection Study for Electroandina S.A.’’ 1998

[10] KAS-CNE ‘’Análisis de necesidades de expansión del sistema de transmisión troncal SING y SIC’’ 2013. Documento disponible en este link.

  1. 02/09/14 a las 11:35 | #1

    Estimado Felipe:

    Felicito la iniciativa de poder levantar este importante tema a la discusión.

    Por lo que entiendo, la Interconexión en HVAC es practicamente una necesidad comercial de E-CL, para evacuar energía al norte del SIC y no se constituye en una interconexión efectiva entre los dos Sistemas.

    La solución en HVDC es la que efectivamente conecta los dos Sistemas, de una manera segura y confiable.

    Creo necesario independizar los conceptos, no compararlos sobre la base de una interconexión, ya que hasta ahora la única que se puede denominar “Interconexión SIC – SING”, es la solución en HVDC. Por lo anterior, siento que ambas soluciones deberían coexistir en un Sistema Futuro, una como solución para acercar las Centrales de Mejillones al Norte del SIC y la otra, para constituirse en una carretera energética bidireccional.

    Vale decir que las soluciones planteadas, como otras que comenzarán a fluir, conforme el crecimiento de la economía en Chile, no son excluyentes…más bien debieran complementarse…

    Saludos,

    Hernán Blanco O.
    Ingeniero Civil Eléctrico – MBA
    ABB – Chile

  2. Felipe
    12/06/14 a las 09:32 | #2

    No considero justo demonizar una interconexion en HVAC en un tipo de comparacion en que se muestran las desventajas de esta conexion sólo contra las ventajas del HVDC. Estamos en un pais en que los espacios ambientales estan día a día mas restringidos y es parte de la politica futura trabajar conceptos como el ordenamiento territorial. Esto abre una oportunidad al desarrollo de polos de generacion en zonas que si bien tienen atractivo para proyectos termicos por condiciones tecnicas y socio-ambientales, carecen de cercania de las redes de conexion. El espacio existente entre Mejillones-Antofagasta-Paposo reune las condiciones para un posible polo de desarrollo termico, ademas de alto potencial para el desarrollo fotovoltaico (que actualmente está impedido de inyectar al SIC por falta de Transmision) y, de concretarse el proyecto de E-CL, tendría un cercano y potente enlace para su conexion que sólo sería factible al ser en AC y daría, electricamente, un fuerte soporte en mitad del enlace. Hoy miramos esto como una interconexion dedicada pero una vision global te permite visualizarlo como una oportunidad de desarrollar una zona que hoy no tiene posibilidad de desarrollo y que se mantendría bloqueada con un enlace HVDC. No podemos pensar que un proyecto fotovoltaico sea capaz de “pinchar” un enlace HVDC y creo que cualquier idea de desarrollo “MULTITERMINAL” de esta tecnologia, está alejada de nuestra realidad.

  3. PEDRO RAMOS.
    26/05/14 a las 23:47 | #3

    Es interesante la I. en HVDC, sería muy bueno en el sentido de dar cabida a otros sistemas de generación tales como la E. Eólica como la fotovoltaica.

    PR.
    Ingeniero Civil Electricista.
    Universidad Ténica F. S. María.

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