¿Qué tan difícil es evitar apagones recurrentes en Puerto Rico? Un marco novedoso para la resiliencia de la red

Investigadores del Laboratorio de Sistemas de Información y Decisión (LIDS) del MIT han demostrado que el uso de software para la toma de decisiones y el monitoreo dinámico del clima y el uso de energía pueden mejorar significativamente la resiliencia frente a cortes relacionados con el clima y también pueden ayudar a integrar eficientemente las energías renovables. fuentes a la red.

Los investigadores señalan que el sistema que sugieren podría haber prevenido o al menos atenuado el tipo de corte de energía generalizado que experimentó Puerto Rico la semana pasada al proporcionar análisis para guiar el desvío de energía a través de diferentes líneas y así limitar la propagación del corte.

La plataforma informática, que los investigadores describen como DyMonDS, para sistemas de decisión y monitoreo dinámico, se puede utilizar para mejorar las prácticas operativas y de planificación existentes utilizadas en la industria eléctrica. La plataforma apoya el intercambio interactivo de información y la toma de decisiones entre los operadores de la red y los usuarios del borde de la red: todas las fuentes de energía distribuidas, sistemas de almacenamiento y software que contribuyen a la red. También admite la optimización de los recursos disponibles y los equipos de red controlables a medida que varían las condiciones del sistema.

Además, se presta a implementar la toma de decisiones cooperativa por parte de diferentes usuarios de la red eléctrica, pertenecientes y no pertenecientes a empresas de servicios públicos, incluidas carteras de recursos, usuarios y almacenamiento mixtos. Operar y planificar las interacciones de la red de transmisión de alto voltaje de extremo a extremo con las redes de distribución locales y las microrredes representa otro uso potencial importante de esta plataforma.

Este enfoque general se ilustró utilizando un conjunto de datos disponibles públicamente tanto sobre meteorología como sobre detalles de la producción y distribución de electricidad en Puerto Rico. Se utiliza un software extendido de flujo de energía óptimo de CA desarrollado por SmartGridz Inc. para la optimización a nivel de sistema de equipos controlables.

Esto proporciona orientación en tiempo real para decidir cuánta energía y a través de qué líneas de transmisión se debe canalizar ajustando el despacho de la planta y los puntos de ajuste relacionados con el voltaje y, en casos extremos, dónde reducir o cortar la energía para mantener un servicio físicamente implementable. para tantos clientes como sea posible.

El equipo descubrió que el uso de un sistema de este tipo puede ayudar a garantizar que la mayor cantidad de servicios críticos mantengan energía incluso durante un huracán y, al mismo tiempo, puede conducir a una disminución sustancial en la necesidad de construcción de nuevas centrales eléctricas gracias a uso más eficiente de los recursos existentes.

Los hallazgos se describen en un papel en el diario Fundamentos y Tendencias en los Sistemas de Energía Eléctricapor los investigadores del MIT LIDS Marija Ilic y Laurentiu Anton, junto con la reciente alumna Ramapathi Jaddivada.

«Utilizando este software», afirma Ilic, demuestran que «incluso durante el mal tiempo, si se predicen fallos en los equipos y se utiliza ese intercambio de información, se puede localizar el efecto de los fallos en los equipos y seguir atendiendo a muchos clientes, el 50% de los clientes, cuando de lo contrario todo se apagaría».

Anton afirma que «el funcionamiento actual de muchas redes no es óptimo». Como resultado, «mostramos cuánto mejor podían funcionar incluso en condiciones normales, sin fallos, utilizando este software». Los ahorros resultantes de esta optimización, en condiciones cotidianas, podrían ser de decenas de por ciento, afirman.

La forma en que se planifican actualmente los sistemas de servicios públicos, dice Ilic, «normalmente el estándar es que tienen que construir suficiente capacidad y operar en tiempo real para que, si falla un equipo grande, como un gran generador o una línea de transmisión, aún se pueda servir a los clientes en de manera ininterrumpida. Eso es lo que se llama N-menos-1».

Según esta política, si falla un componente importante del sistema, deberían poder mantener el servicio durante al menos 30 minutos. Ese sistema permite a las empresas de servicios públicos planificar cuánta capacidad de generación de reserva necesitan tener disponible. Esto es caro, señala Ilic, porque implica mantener esta capacidad de reserva todo el tiempo, incluso en condiciones normales de funcionamiento cuando no es necesaria.

Además, «en este momento no existen criterios para lo que yo llamo N-menos-K», dice. Si el mal tiempo provoca que cinco equipos fallen a la vez, «no existe ningún software que ayude a las empresas de servicios públicos a decidir qué programar» en términos de mantener al mayor número de clientes y a los servicios más importantes, como hospitales y servicios de emergencia, provistos de energía. . Demostraron que incluso con el 50% de la infraestructura fuera de servicio, aún sería posible mantener el flujo de energía a una gran proporción de clientes.

Su trabajo para analizar la situación energética en Puerto Rico comenzó después de que la isla fuera devastada por los huracanes Irma y María. La mayor parte de la capacidad de generación eléctrica se encuentra en el sur, aunque las mayores cargas se encuentran en San Juan, en el norte, y Mayagüez, en el oeste. Cuando las líneas de transmisión se derriban, es necesario desviar rápidamente la energía.

Con los nuevos sistemas, «el software encuentra los ajustes óptimos para los puntos de ajuste», por ejemplo, cambiar los voltajes puede permitir que la energía se redirija a través de líneas menos congestionadas, o puede aumentarse para reducir las pérdidas de energía, dice Anton.

El software también ayuda en la planificación a largo plazo de la red. Como muchas plantas de energía de combustibles fósiles están programadas para ser desmanteladas pronto en Puerto Rico, como lo están en muchos otros lugares, planificar cómo reemplazar esa energía sin tener que recurrir a fuentes emisoras de gases de efecto invernadero es clave para lograr la reducción de carbono. objetivos. Y al analizar los patrones de uso, el software puede guiar la ubicación de nuevas fuentes de energía renovables donde puedan proporcionar energía de manera más eficiente, donde y cuando sea necesaria.

A medida que las plantas se retiran o los componentes se ven afectados por el clima, «queríamos garantizar la capacidad de suministro de energía cuando cambia la carga», dice Anton, «pero también cuando se pierden componentes cruciales, para garantizar la solidez en cada paso del programa de retiro». «.

Una cosa que descubrieron fue que «si nos fijamos en cuánta capacidad de generación existe, es más que la carga máxima, incluso después de retirar algunas plantas fósiles», dice Ilic. «Pero es difícil cumplirlo». La planificación estratégica de nuevas líneas de distribución podría marcar una gran diferencia.

Jaddivada, directora de innovación de SmartGridz, dice que “evaluamos diferentes arquitecturas posibles en Puerto Rico y demostramos la capacidad de este software para garantizar un servicio eléctrico ininterrumpido. Este es el desafío más importante que tienen las empresas de servicios públicos hoy en día. Tienen que pasar por un proceso computacionalmente tedioso para garantizar que la red funcione ante cualquier posible interrupción en el sistema y eso se puede hacer de una manera mucho más eficiente a través del software que desarrolló la empresa».

Esta historia se republica por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre investigación, innovación y enseñanza del MIT.