Estudios de Pre-Operatividad (EPO) para Proyectos Fotovoltaicos y Sistemas BESS en el Perú – VOLTIVA GROUP

Los Estudios de Pre-Operatividad (EPO) siempre han sido un requisito clave para los proyectos solares fotovoltaicos. Sin embargo, con la nueva regulación, integrar los sistemas BESS en el EPO ha representado un nuevo desafío para generadores, desarrolladores e inversionistas. Ahora, además de cumplir con los requisitos tradicionales, es necesario asegurar que el BESS (al menos el 6% de la potencia nominal de la planta) esté correctamente integrado y cumpla con los estándares de regulación primaria de frecuencia, lo que añade complejidad técnica y operativa al proceso de validación y aprobación del proyecto por parte del COES.

¿Qué es un Estudio de Pre-Operatividad (EPO) aplicado a proyectos solares con BESS?

Un Estudio de Pre-Operatividad (EPO) aplicado a proyectos solares con BESS (Battery Energy Storage System) es un análisis detallado realizado antes de la puesta en marcha de un sistema fotovoltaico que incluye almacenamiento de energía en baterías. Este estudio es crucial para garantizar que el proyecto cumpla con todas las normativas técnicas, regulatorias y operativas necesarias que exige el COES, optimizando su rendimiento y asegurando una integración eficiente con la red eléctrica.

En el contexto de proyectos solares con BESS, el EPO incluye varias evaluaciones clave, tales como:

1. Validación de la Ingeniería: Revisión exhaustiva de los diseños del sistema fotovoltaico y del sistema de almacenamiento (BESS), asegurando que cumplan con los requisitos de eficiencia y seguridad establecidos por las normativas locales.
2. Simulaciones Energéticas: Análisis detallado del comportamiento del sistema, incluyendo la irradiación solar, la capacidad de almacenamiento y la interacción entre la generación de energía solar y el BESS, con el objetivo de garantizar un rendimiento óptimo. Para ello, en Voltiva utilizamos el DIgSILENT , que nos permite simular con alta precisión la dinámica de los sistemas de energía, incluyendo la interacción entre la planta solar, el sistema de almacenamiento y la red eléctrica. Esto nos permite realizar un análisis exhaustivo de la estabilidad, la calidad energética y la optimización del sistema.
3. Evaluación de la Regulación Primaria de Frecuencia: El BESS, que debe ser capaz de entregar al menos el 6% de la potencia nominal de la planta solar, juega un papel crucial en la regulación primaria de frecuencia. El estudio asegura que el sistema de almacenamiento pueda cumplir con los requisitos regulatorios para estabilizar la red eléctrica y contribuir a su fiabilidad.
4. Estudio de Inyección a Red: Evaluación de cómo el sistema solar con BESS se integra a la red eléctrica, incluyendo la capacidad de inyección de energía y el cumplimiento de los estándares de calidad de energía exigidos por el COES.
5. Revisión de Protecciones y Seguridad: Se verifica que el sistema esté protegido frente a posibles fallas eléctricas y que las instalaciones cumplan con las normativas de seguridad para evitar riesgos operacionales.

Alcances del Estudio de Pre-Operatividad (EPO)

El EPO desarrollado por VOLTIVA GROUP integra análisis eléctricos, energéticos, mecánicos, normativos y de seguridad. Su alcance incluye:

2.1 Validación de ingeniería básica y de detalle

• Revisión de planos unifilares, diagramas de control, tarjetas de protecciones, rutas de cable y arquitectura general.
• Verificación de criterios de diseño según IEC 60364, NEC, IEEE 399 e IEC 62548 (instalaciones FV).
• Revisión de especificaciones de inversores, paneles, estructuras, protecciones AC/DC, BESS y EMS.
• Validación de cálculos eléctricos: caída de tensión, cortocircuito, cableado, ductos, protecciones y selectividad.

2.2 Simulaciones energéticas y análisis de desempeño

Incluye:

a) Simulación de irradiancia y recurso solar

• Base de datos: Meteonorm, Solargis o NASA SSE.
• Análisis del recurso solar horario, estacional y anual.

b) Pérdidas del sistema (PV Losses)

• Módulo (LID, PID, mismatch).
• Inversor (eficiencia MPPT, clipping).
• DC/AC (cables, transformadores).
• Suciedad, sombras, orientación y temperatura.

c) Performance Ratio (PR)

PR = EACIref⋅Pnom\frac{E_{AC}}{I_{ref} \cdot P_{nom}}Iref​⋅Pnom​EAC​​
Donde:

• EAC: Energía AC entregada.
• Iref: Irradiancia de referencia.
• Pnom: Potencia nominal del sistema.

Un PR entre 70 % y 85 % es habitual en climas de la costa central del Perú, considerando condiciones de temperatura y soiling.

2.3 Revisión de layout eléctrico, mecánico y topográfico

• Análisis estructural de soportes (viento, sismo – Norma E.030 Perú).
• Estudio del terreno: pendientes, accesos, capacidad portante.
• Compatibilidad de estructuras con cargas térmicas y corrosivas (zonas costeras y mineras).
• Validación de rutas de cableado y topología del sistema FV/BESS.

2.4 Modelos de inyección a red

Incluye

• Modelos dinámicos del inversor bajo IEEE 1547 y COES.
• Análisis de respuesta ante variaciones de tensión y frecuencia.
• Comportamiento en isla, black start y reconexión.
• Simulación del modo PV + BESS.
• Configuración del EMS (Energy Management System).

2.5 Evaluación de protecciones eléctricas y selectividad

Incluye:

• Curvas TCC (Time Current Characteristic).
• Verificación de fusibles DC, interruptores, relés y seccionadores.
• Cumplimiento con IEC 60364-4-43 y NEC 690.
• Análisis de disparos indeseados y coordinación entre protecciones.
• Revisión de sistemas de puesta a tierra y equipotencialidad.

2.6 Revisión normativa (Perú)

Normativa aplicable:

• COES Procedure N-01, N-02, N-03: conexión y operación.
• Reglamento Nacional de Electricidad (RNE).
• Código Nacional de Electricidad – Suministro (CNE-S).
• Normas técnicas de distribuidoras (Enel, Luz del Sur, etc.)
• NFPA 70/NEC para instalaciones FV y BESS.
• INEI/OSINERGMIN para seguridad y operación industrial.

3. EPO para sistemas BESS: profundidad técnica

Los BESS requieren un análisis especializado debido a su impacto en seguridad, confiabilidad y operación.

3.1 Modelos de operación

• Ciclos diarios de carga/descarga.
• Operación en peak-shaving, energy-shifting y backup.
• Control mediante EMS con lógica de priorización PV/BESS/red/genset.

3.2 Degradación y ciclos del BESS

La degradación anual se estima entre 1.5 % y 3 %, dependiendo de:

• Temperatura (ideal: 15–30 °C).
• Profundidad de descarga (DoD).
• C-rate (velocidad de carga).

Ciclos equivalentes (EFC): EFC=∑∣Eciclo∣EnominalEFC = \frac{\sum |E_{ciclo}|}{E_{nominal}}EFC=Enominal​∑∣Eciclo​∣​

Permite estimar vida útil restante del sistema.

3.3 Eficiencia Round-Trip (RTE)

RTE=EdescargaEcarga×100RTE = \frac{E_{descarga}}{E_{carga}} \times 100RTE=Ecarga​Edescarga​​×100

Valores típicos LiFePO4: 88 % – 94 %.

3.4 Seguridad y normativas aplicables

Normas clave:

• NFPA 855: Instalación segura de sistemas BESS.
• UL 9540 / UL 9540A: Seguridad contra incendios.
• UL 1973: Diseño y fabricación de baterías estacionarias.
• IEC 62933: Sistemas de almacenamiento.
• IEEE 2030.2: Interconexión con la red.

3.5 Integración BESS + PV

Un EPO debe evaluar:

• Estados de carga y sincronización.
• Lógica de black-start.
• Interacción entre inversor híbrido, transformadores y seccionamientos.
• Control mediante SCADA/PLC/EMS.

4. Estudios de calidad de energía y comportamiento transitorio

VOLTIVA incorpora análisis avanzados:

4.1 Armónicos y THD

• Medición con analizadores clase A según IEC 61000-4-30.
• Evaluación del impacto de inversores y BESS.
• Validación de límites IEEE 519 (<5 % THD-V en media tensión).

4.2 Factor de potencia (FP)

Revisión y propuestas de corrección:

• Control en inversores (±0.95 o según COES).
• Bancos de condensadores automáticos diseñados por VOLTIVA.
  

4.3 Flicker y variaciones de tensión

Análisis de:

• Fluctuaciones por cambios súbitos de potencia FV.
• Ciclos de carga del BESS.
• Interacción con cargas críticas industriales.

5. AC/DC Ratio: concepto, fórmula y aplicación en sistemas híbridos

El AC/DC Ratio indica la relación entre la potencia DC instalada en paneles y la potencia AC del inversor: AC/DC Ratio=PDCPACAC/DC\ Ratio = \frac{P_{DC}}{P_{AC}}AC/DC Ratio=PAC​PDC​​

Ejemplos:

• Ratio 1.0 – Sistema conservador, sin clipping.
• Ratio 1.2 a 1.4 – Optimizado para mayor energía anual.
• Ratio >1.4 – Recomendado cuando hay BESS, porque:
  • El exceso DC se puede almacenar en baterías.
  • Se minimiza el clipping del inversor.
  • Se optimiza la operación del MPPT al amanecer y atardecer.

En sistemas híbridos PV + BESS + genset, un AC/DC elevado incrementa la ventana de carga del BESS sin sobredimensionar el inversor.

6. Componentes críticos a evaluar en un EPO (Checklist técnico)

Fotovoltaicos

• Módulos FV (potencia, NMOT, coef. térmico).
• Inversores (eficiencia MPPT, modos de operación).
• Estructuras y anclajes.
• Protecciones DC/AC (fusibles, breakers).
• Cableado y rutas.
• Sistemas de monitoreo y SCADA.

BESS

• Baterías (LiFePO4, NMC).
• PCS (Power Conversion System).
• EMS.
• Transformador e interconexión.
• HVAC y sistema de seguridad.
• Sistema contra incendios (NFPA 855).

Sistemas auxiliares

• Puesta a tierra.
• Comunicaciones.
• Pintura, aislamiento y metalmecánica en entornos industriales.

7. Experiencia y capacidades de VOLTIVA GROUP

Como empresa peruana especializada en automatización, energía, instrumentación y proyectos eléctricos, VOLTIVA ofrece:

• Más de 500 MW en proyectos solares y sistemas híbridos analizados.
• Servicios llave en mano: ingeniería, suministro, montaje, puesta en marcha y mantenimiento.

Valor Agregado en Proyectos Solares con BESS: Cumplimiento Regulatorio y Aprobación del EPO

En Voltiva, entendemos que el principal objetivo de nuestros clientes es obtener la aprobación del Estudio de Pre-Operatividad (EPO) por parte del COES (Comité de Operación Económica del Sistema Eléctrico Interconectado). Para asegurar el éxito en este proceso, hemos trabajado estrechamente con los principales fabricantes de BESS (Battery Energy Storage System) para desarrollar una simulación completa que cumpla con los requisitos regulatorios establecidos en la nueva normativa.

Uno de los principales fabricantes de BESS ya nos ha proporcionado el modelo simulado de su sistema, el cual hemos integrado con el sistema fotovoltaico de la planta. Este modelo ha sido cuidadosamente validado para cumplir con los requisitos exigidos por la nueva regulación, que establece que el sistema de almacenamiento debe representar al menos el 6% de la potencia nominal de la planta solar.

VOLTIVA GROUP – Ingeniería y Energía

¿Deseas una cotización o estudio de pre-operatividad? Escríbenos a:
📧 [email protected]
🌐 www.voltiva.group