Amigable con la red

Los dispositivos eléctricos se consideran amigables con la red si funcionan de una manera que respalda la confiabilidad de la red eléctrica a través de la respuesta a la demanda . ^[1] Los dispositivos básicos amigables con la red pueden incorporar características que funcionan para compensar cambios indeseables a corto plazo en la frecuencia o el voltaje de la línea ; los dispositivos más sofisticados pueden alterar su perfil operativo en función del precio actual del mercado de la electricidad, reduciendo la carga cuando los precios están en un pico. Los dispositivos amigables con la red pueden incluir electrodomésticos importantes que se encuentran en hogares, sistemas de edificios comerciales como HVAC y muchos sistemas industriales.

La mayoría de los sistemas eléctricos utilizan corriente alterna con una frecuencia nominal de 50 o 60 Hz ( hertz ) para suministrar energía producida por generadores eléctricos a los consumidores de electricidad. Cuando la cantidad de energía eléctrica producida por los generadores excede la energía utilizada por los clientes, la frecuencia de la electricidad aumenta. Por el contrario, cuando la cantidad de energía eléctrica producida es menor que la que se consume, la frecuencia disminuye. Por lo tanto, la frecuencia es un indicador preciso del equilibrio entre la oferta y la demanda en todo el sistema (llamado global ). Sin una respuesta de frecuencia amigable con la red , la velocidad a la que cambia la frecuencia depende principalmente de la inercia total del sistema (que no es muy controlable) y de la respuesta agregada de los sistemas de control de los generadores (que solo se pueden controlar de forma relativamente lenta). Por el contrario, los dispositivos amigables con la red pueden actuar muy rápidamente. ^[2]

Un dispositivo compatible con la red puede responder a los cambios de frecuencia reduciendo o interrumpiendo la demanda de energía eléctrica (llamada carga ) cuando la frecuencia cae por debajo de un cierto umbral, y/o aumentando la carga cuando la frecuencia aumenta. Aunque un solo dispositivo compatible con la red puede ser una carga muy pequeña, la fracción de la carga total que se puede controlar por frecuencia en cualquier momento suele ser suficiente para proporcionar protección contra subfrecuencia al sistema antes de que se requieran medidas más drásticas, como apagones. ^[3]

La ventaja de una respuesta de frecuencia que sea amigable con la red es que la frecuencia es omnipresente en un sistema eléctrico. Cuando un generador se apaga en una parte del sistema, todas las cargas en todas partes del sistema pueden detectar simultáneamente el cambio y responder de manera instantánea y apropiada sin la necesidad de un sistema de control para detectar el problema, un centro de control para tomar una decisión o una red de telecomunicaciones para enviar comandos a millones de dispositivos. Este tipo de comportamiento cambia la frecuencia de una simple entrada de sistemas de control y electrodinámicos a una propiedad emergente . Si bien todavía existe cierta controversia sobre el tema, se cree que los sistemas complejos que utilizan la autorregulación a través de la emergencia son generalmente más resistentes y flexibles que los sistemas de comando y control de arriba hacia abajo más simples.

A diferencia de la frecuencia, el voltaje varía ampliamente en los sistemas eléctricos, porque es la diferencia de voltaje entre dos dispositivos la que determina en gran medida la dirección y la magnitud de la corriente (y, por lo tanto, la potencia) que fluye entre ellos. Por lo tanto, el voltaje es un fenómeno más local, y los dispositivos compatibles con la red que responden al voltaje respaldarán aspectos más locales del sistema de suministro eléctrico. ^[4] Sin embargo, los tipos de carga, como los motores de inducción con protección térmica y la electrónica de potencia, pueden responder mal a cambios de voltaje significativos. ^{[5] [6]} Cuando una fracción suficiente de la demanda de energía en una región está compuesta por tales cargas, su respuesta colectiva puede conducir a un comportamiento de recuperación de voltaje retardado inducido por fallas, que puede tener efectos adversos en la confiabilidad del sistema de transmisión y puede requerir mitigación para evitar iniciar cortes del sistema. ^[7]

Mientras que la frecuencia y el voltaje responden a fenómenos físicos en el sistema eléctrico, la respuesta de precios favorable a la red está diseñada para abordar fenómenos económicos. Con la creciente aplicación de los mercados de electricidad para gestionar la distribución eficiente de energía eléctrica, más consumidores están expuestos a precios de electricidad que cambian con el tiempo, en lugar de ser fijos durante meses o años. En general, los precios más altos ocurren en momentos en que el sistema eléctrico se está quedando sin suministro. El propósito de la respuesta de precios favorable a la red es promover la respuesta de la demanda entre los consumidores de electricidad. La respuesta de la demanda es un medio para reducir el poder de mercado de los proveedores de electricidad cuando la producción es escasa. La respuesta a los precios favorable a la red también permite a los consumidores reducir sus costos de energía al usar menos electricidad cuando los precios son altos y más electricidad cuando los precios son bajos. ^[8]

En 2006 y 2007, el Departamento de Energía de los Estados Unidos realizó una demostración de tecnología amigable con la red en la región noroeste de los Estados Unidos. Entre los participantes se encontraban empresas de servicios públicos locales, clientes residenciales y comerciales, cargas industriales pertenecientes a municipios y varios vendedores e investigadores. La demostración de tecnología amigable con la red mostró que los electrodomésticos residenciales comunes detectaban automáticamente los problemas de la red expresados ​​como desviaciones de frecuencia y reducían el consumo de energía en momentos críticos. La demostración en la Península Olímpica mostró que las cargas residenciales, comerciales e industriales ajustaban sus patrones de consumo en función de las señales de precios que emanaban de un mercado a nivel de distribución que funcionaba como una doble acción. Ambos proyectos demostraron cómo las tecnologías amigables con la red pueden reducir y reducen la presión sobre la red eléctrica durante los momentos de demanda máxima. ^[9]

• Demanda dinámica
• Gestión de la demanda energética
• Laboratorio de cuadrícula-D

• Departamento de Energía de EE. UU., Oficina de Suministro de Electricidad y Confiabilidad Energética [6]
• Grigsby, LL, et al. Manual de ingeniería de energía eléctrica. Estados Unidos: CRC Press. (2001). ISBN  0-8493-8578-4
• S. Stoft. Economía de sistemas de potencia. Wiley Interscience. IEEE Press. (2002). ISBN 0-471-15040-1 
• DJ Morrow, et al. (1991). Relé de subfrecuencia de bajo costo para deslastre de carga distribuida. En actas de la 3.ª Conferencia Internacional sobre Monitoreo y Control de Sistemas de Energía. 273-275.
• Z. Zhang, et al. (1999). Un relé de deslastre de carga basado en microcomputadora adaptativo. En la recomendación de la 34.ª reunión anual de la IAS. Aplicaciones industriales. 3: 2065–2071.
• DP Chassin, et al. (2005). Estimación de la inercia del sistema WECC utilizando transitorios de frecuencia observados. IEEE Transactions on Power Systems. 20:2 1190–1192.
• Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (2007). Datos breves sobre el proyecto de demostración GridWise. [7].
• D. Hammerstrom et al. (2007). Proyectos de demostración de banco de pruebas GridWise del Pacífico Noroeste, parte II. Proyecto de electrodomésticos compatibles con la red eléctrica. PNNL n.º 17079, Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste, Richland, Washington [8] ^{[ enlace muerto permanente ]} .
• D. Hammerstrom et al. (2007). Proyectos de demostración de banco de pruebas GridWise del Pacífico Noroeste, parte I. Proyecto de la Península Olímpica. PNNL n.º 17167, Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste, Richland, Washington [9] ^{[ enlace muerto permanente ]} .