EVALUACIÓN TÉCNICA ECONÓMICA DE LA INTEGRACIÓN DE UN SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA A UN PMGD SOLAR FOTOVOLTAICO

La constante disminución de costos de la tecnología de almacenamiento de energía, en particular a base de litio, puede ser una alternativa tecnológica interesante para acompañar la creciente entrada de proyectos ERNC de naturaleza variable. Por este motivo, esta tesina evalúa la posibilidad de integrar un sistema de almacenamiento de energía a una central solar fotovoltaica de 3 MW bajo la categoría de PMGD. La evaluación se desarrolla en tres casos; en primer lugar, se evalúa como condición base el desarrollo de un proyecto solar fotovoltaico de 3 MW bajo la categoría de PMGD; en segundo lugar, se evalúa prestar suministro constante de energía eléctrica de 3 MW durante 24 horas, mediante instalaciones solares fotovoltaicas en conjunto con sistemas de almacenamiento; finalmente, se evalúa la operación conjunta del sistema fotovoltaico con almacenamiento de energía como apoyo al control de frecuencia del SEN. Los resultados de este trabajo indican que, como ha sido recurrente, el desarrollo de proyectos PMGD bajo las condiciones actuales del mercado, siguen siendo atractivas, más aún considerando el beneficio de poder optar a la venta de energía a precio estabilizado, disminuyendo drásticamente la variabilidad propia del costo marginal. Pese a ello, los costos marginales previstos en la zona de conexión del proyecto (S/E San Vicente de Tagua Tagua) han mostrado costos marginales en torno a los 60 USD/MWh, alcanzando valores aún mayores en el mediano y largo plazo de acuerdo con las proyecciones internacionales. El análisis del caso proyectado Nº1, que implica operar conjuntamente entre sistemas FV y BESS para la prestación de un suministro constante de energía, muestra que con los costos actuales de las tecnologías de almacenamiento no es posible lograr un precio competitivo, obteniendo como resultado un proyecto rentable a un precio de 143.3 USD/MWh, mientras que el Precio Medio Mercado (PMM) para el sistema ex – SING en diciembre de 2017 alcanzó un precio de 85.9 USD/MWh, lo cual no permite su desarrollo. Por otra parte, el caso proyectado Nº2 muestra que las condiciones para operar como control de frecuencia no son económicamente competitivas para afrontar un proceso de subastas o licitaciones, ya que de acuerdo con los costos actuales de la tecnología se requieren 1.3 MUSD anuales para una rentabilidad exigida de un 7.5%. Para poder evaluar comparativamente estos resultados, los SSCC de control de frecuencia que son remunerados actualmente son del orden de USD 33.000 anuales para CPF (40 MW) y CSF (36 MW), utilizando como referencia las remuneraciones para el periodo de un año de la Unidad 1 de Central Rapel. Esto indica que la posibilidad de desarrollar un proyecto PV con un sistema BESS para control de frecuencia no es factible en la actualidad. Basado en las proyecciones de costos de los sistemas BESS en base a litio, se observa que, si los costos descendieran en un 58%, sería posible obtener una rentabilidad de un 7.5% para un precio de energía de 85.9 USD/MWh. Los precios de los sistemas de almacenamiento van en declive, sin embargo, será necesario estar atento a su evolución futura, y a los cambios tecnológicos que puedan cambiar las condiciones del mercado para determinar su viabilidad y desarrollo.
 The constant decrease of costs in energy storage technology, in particular, a lithium based, have potential to be an interesting alternative for the expansion of NCRE variable nature. For this reason, this thesis assesses the possibility to integrate an energy storage system to a 3 MW photovoltaic solar power plant under PMGD category. The evaluations are developed in three cases; first, the development of a 3 MW photovoltaic solar project under PMGD category is evaluated as a base condition; Second, a 3 MW constant electric power supply is evaluated for 24 hours by means of photovoltaic solar installations in conjunction with storage systems; Finally, the joint operation of photovoltaic system with energy storage is evaluated as support for frequency control of SEN. The results of this thesis show, as has been recurrent, development of PMGD projects under current market conditions, remain attractive. Even more, considering the option to choose for the sale of energy at a stabilized price, drastically reducing the variability of marginal cost. As consequence of this, the marginal costs foreseen in the connection zone of the project (San Vicente de Tagua Tagua Substation) have shown marginal costs around 60 USD per MWh, reaching even higher values in medium and long term according to international forecasts. On the other hand, the analysis of the first case that implies to operate jointly between PV systems, and BESS for the provision of a constant attention of energy, shows that with current costs of storage technologies, it is not possible to achieve a competitive price, obtaining as a result a profitable project at 143.3 USD/MWh, while the Average Market Price in ex - SING system in December 2017 reached a price of 85.9 USD / MWh, which drives the BESS out of a profitable zone. The second case shows that conditions to operate supplying frequency control is not economically profitable to participate an auction or bidding process, since according to the current costs of the technology, 1.3 MUSD per year is required for profitability required of 7.5%. In order to be able to compare these results with current situation, Ancillary Services as frequency control are currently remunerated in order of USD 33,000 for Primary Control (40 MW) and Secondary Control (36 MW), which use the references for the one-year period of Unit 1 of Rapel power plant. This indicates that the possibility of developing a PV project with BESS system to control the frequency is not profitable at present. Based on international forecasts of costs of BESS systems with lithium, is noted that, if costs decrease by 58%, a yield of 7.5% can be obtained for an energy price of 85.9 USD / MWh. The prices of storage systems are going down, however, need to be aware of their future evolution, and technological changes that can turn market conditions to determine their viability and development in the future.