Red síncrona regional (zona síncrona): una red eléctrica trifásica de escala regional, cuyos generadores están sincronizados en frecuencia y fase y, en condiciones normales de funcionamiento, están interconectados eléctricamente. La más potente es la red síncrona de Europa continental (ENTSO-E, capacidad instalada de 859 GW), y la más grande en términos de territorio es la UES de Rusia , que da servicio a la mayoría de los países de la antigua URSS. Las redes síncronas de alta potencia son la base del mercado eléctrico en vastas áreas. En el European Energy Exchange (EEX), la red ENTSO-E negoció más de 350 GWh de electricidad al día en 2008 [1] .
Las redes síncronas en América del Norte operan a una frecuencia nominal de 60 Hz, las redes síncronas en Europa, a una frecuencia de 50 Hz. Las redes síncronas vecinas con la misma frecuencia se pueden sincronizar y conectar directamente, formando así una red síncrona más grande. Los flujos de energía no sincronizados también son posibles a través de líneas de CC de alto voltaje , transformadores de estado sólido o transformadores controlados por frecuencia , que le permiten controlar los flujos de energía y, al mismo tiempo, aislar las redes entre sí.
Las ventajas de las zonas síncronas son la integración de la generación, lo que conduce a menores costos; agrupación de cargas que conduce a efectos de nivelación significativos; creación conjunta de reservas; formación de mercado que conduce a la posibilidad de celebrar contratos a largo plazo e intercambio de electricidad a corto plazo; asistencia mutua en caso de accidentes [2] .
Una desventaja de una red síncrona regional es que los problemas en una parte de la red pueden tener repercusiones en toda la red.
Las redes síncronas regionales aumentan la confiabilidad y permiten la agrupación de recursos. Además, pueden balancear la carga, lo que reduce la capacidad de generación requerida, permitiendo el uso de energía más amigable con el medio ambiente; combinar una variedad de esquemas para la producción de electricidad y ahorrar debido al efecto escala [3] .
Las redes síncronas regionales no se pueden formar si las dos redes conectadas operan en diferentes frecuencias o tienen estándares significativamente diferentes. Por ejemplo, en Japón, por razones históricas, la parte norte del país opera a una frecuencia de 50 Hz, mientras que la parte sur utiliza una frecuencia de 60 Hz. Esto hace que sea imposible formar una sola red síncrona, lo que causó problemas, por ejemplo, durante el accidente de Fukushima .
Además, incluso si las redes son de estándares compatibles, pueden surgir problemas debido a diferentes modos de falla. Como resultado, existen limitaciones de fase y corriente, que pueden provocar interrupciones masivas. A veces, los problemas se resuelven agregando enlaces de CC, lo que brinda más control durante situaciones de emergencia.
Como se descubrió durante la crisis energética de California en 2000, puede haber incentivos para que algunos participantes del mercado creen congestión deliberada y manejen mal la capacidad de generación en la red para hacer subir los precios. El aumento de la capacidad y la expansión del mercado mediante la fusión con redes síncronas vecinas hacen que tales manipulaciones sean más difíciles.
En una red síncrona, todos los generadores están conectados eléctricamente entre sí, funcionan a la misma frecuencia y están sincronizados con gran precisión. Para generadores rotativos, el regulador local controla el par, manteniendo una velocidad más o menos constante a medida que cambia la carga. El control de caída garantiza que varios generadores conectados en paralelo compartan los cambios de carga en proporción a su potencia nominal. La producción y el consumo deben estar equilibrados en toda la red porque la energía se consume a medida que se produce. La energía se acumula instantáneamente debido a la energía cinética de rotación de los generadores.
Las pequeñas desviaciones de la frecuencia nominal del sistema son muy importantes para regular los generadores individuales y evaluar el equilibrio de la red en su conjunto. Cuando la red está muy cargada, la frecuencia se reduce y los reguladores controlan sus generadores para proporcionar más potencia de salida ( control de caída ). Cuando la red está poco cargada, la frecuencia de la red excede la frecuencia nominal, y esto es tomado por los sistemas de control automático de generación en la red como una indicación de que los generadores deben reducir la potencia.
Además, a menudo se lleva a cabo un control centralizado, que cambia los parámetros de los sistemas de control automático de generadores individuales durante un período de tiempo del orden de minutos para regular aún más los flujos en la red regional y la frecuencia de operación de la red. .
Si se van a interconectar redes adyacentes que operan a diferentes frecuencias, se requiere un convertidor de frecuencia. En tales casos, se utilizan insertos de corriente continua , transformadores de estado sólido o enlaces de transformadores de frecuencia variable .
La temporización en la red para suavizar las fluctuaciones diarias en la frecuencia de operación es proporcionada por relojes eléctricos síncronos, los cuales, durante el funcionamiento normal de la red, deben registrar 4,32 millones de ciclos por día a una frecuencia de 50 Hz y 5,184 millones de ciclos a una frecuencia de 50 Hz. frecuencia de 60 Hz.
En casos excepcionales, se producen errores de sincronización. Por ejemplo, en 2018, Kosovo , por desacuerdos con Serbia , consumió más electricidad de la que produjo, lo que provocó un desfase de toda la red síncrona de Europa continental . La frecuencia de generación descendió a 49,996 Hz. Cuando se resolvió la disputa , el reloj eléctrico síncrono estaba seis minutos atrasado [4] .
Los conectores de red síncrona , como las líneas de CC de alto voltaje , los transformadores de estado sólido o los transformadores de frecuencia variable, se pueden usar para conectar redes de CA síncronas sin necesidad de sincronizarlas entre sí. Esto le permite crear redes eléctricas unificadas en vastas áreas sin el costo de sincronizar subredes individuales. Los transformadores de estado sólido tienen pérdidas más altas que los transformadores convencionales, pero los enlaces de CC están libres de reactancia y proporcionan pérdidas más bajas, lo que es beneficioso para la transmisión de energía a larga distancia entre redes síncronas o dentro de ellas.
La siguiente es una lista parcial de las redes síncronas regionales que existen en todo el mundo.
| Nombre | Territorio | Capacidad instalada, GW | Producción anual de energía, TWh | Año |
|---|---|---|---|---|
| Red síncrona de Europa continental | Operado por la asociación ENTSO-E . 24 países con una población de 450 millones de personas. | 859 | 2569 | 2017 [5] |
| Red síncrona del este | Este de Estados Unidos (excluyendo la mayor parte de Texas ) y este de Canadá (excluyendo Quebec , Newfoundland y Labrador ) | 610 | ||
| Red Nacional India | India, 1.300 millones de personas | 371 | 1236 | 2017 |
| UES de Rusia | 12 países de la antigua URSS con una población de 280 millones de personas. | 337 | 1285 | 2005 [6] [7] |
| Red síncrona occidental | Oeste de EE. UU. y Canadá, norte de Baja California en México | 265 | 883 | 2015 |
| Sistema Unificado Nacional (SIN) | Brasil | 150 | 410 (2007) | 2016 |
| Red síncrona del norte de Europa | Finlandia , Suecia (excepto Gotland ), Noruega y la parte este de Dinamarca, 25 millones de personas | 93 | 390 | |
| Red Nacional del Reino Unido | Reino Unido , 65 millones de personas Operado por National Grid plc | 83 (2018) | 336 | 2017 |
| Red Nacional Iraní | Irán y Armenia, 84 millones de personas | 82GW | 2019 [8] | |
| Red síncrona de Texas | La mayor parte de Texas , 24 millones de personas Operado por el Consejo de Confiabilidad Eléctrica de Texas (ERCOT) | 78 | 352 (2016) | 2018 [9] |
| Mercado Nacional de Energía de Australia | Australia excepto Australia Occidental y el Territorio del Norte . Tasmania está en línea pero no está sincronizado con la corriente principal | cincuenta | 196 | 2018 |
| Red síncrona de Quebec | Québec ( Canadá ) | 42 | 184 | |
| Red síncrona Java-Madura-Bali (JAMALI) | 7 provincias de Indonesia ( Java Occidental , Java Oriental y Central , Banten , Yakarta , Yogyakarta , Bali ). 49,4 millones de personas Gestionado por PLN | 40 (2020) [10] | 163 (2017) [11] | 2021 |
| Sistema sincrónico de Argentina | Argentina excepto Tierra del Fuego . | 129 | 2019 [12] | |
| Sistema Sincrónico de Centroamérica (SIEPAC) | Costa Rica , El Salvador , Guatemala , Honduras , Nicaragua , Panamá | |||
| Bloque Mediterráneo Suroeste (SWMB) | Marruecos , Argelia , Túnez | |||
| Grupo de energía sudafricano | 12 países sudafricanos | |||
| Red de Irlanda | Irlanda _ Desarrollado por EirGrid | treinta | (2020) [13] | |
| Red Estatal de China | Red estatal del norte de China. Administrado por State Grid Corporation de China | |||
| Red eléctrica del sur de China | Sur de China. Administrado por China Southern Power Grid | |||
| Sistema síncrono suroeste | El oeste de Australia | 17.3 | 2016 | |
| Sistema síncrono central | La principal cadena de Chile | 12.9 | 2011 |
El proyecto Tres Amigas SuperStation está diseñado para transmitir energía y formar un mercado único entre las redes síncronas del este y el oeste de EE. UU. utilizando líneas de CC de alto voltaje de 30 GW .