La simulación fue realizada utilizando Pandapower en Python, un paquete especializado en análisis de redes eléctricas. El modelo considera la inserción de un reactor modular pequeño de tipo AP300 con una capacidad de 300 MW en una subestación de 230 kV. La red modelada consta de tres nodos principales: la subestación de alta tensión donde se conecta el SMR y la red externa, una subestación secundaria de 230 kV y un nodo de distribución a 115 kV. Para representar la infraestructura eléctrica proyectada por la UPME, se incluyen un transformador de 230/115 kV y dos líneas de transmisión, una de 50 km para la interconexión entre subestaciones y otra de 30 km para la distribución hacia la red de media tensión.
El código implementado define cada uno de estos componentes, asignando parámetros técnicos a los elementos de la red. La generación del SMR se establece en 300 MW con un voltaje nominal de 1.00 p.u., funcionando como nodo de referencia. La carga proyectada para 2036 en la subestación secundaria se modela con un consumo de 600 MW y 200 MVar, representando el crecimiento de la demanda en la región. Se ha tomado como base el año 2036 debido a que el Plan de Expansión de Generación y Transmisión 2022-2036 de la UPME identifica este horizonte temporal como clave en la planificación de la infraestructura eléctrica del país, proyectando el desarrollo de nuevas líneas de transmisión y reforzamientos necesarios para soportar la creciente demanda energética y la integración de nuevas fuentes de generación, entre ellas la nuclear. Una vez definidos los elementos del sistema, se ejecuta el cálculo del flujo de potencia con la función runpp() de Pandapower, lo que permite obtener los valores de voltajes, flujos de potencia y cargas en las líneas de transmisión.
Los resultados muestran que el nodo donde se conecta el SMR mantiene un voltaje de 1.00 p.u. y actúa como referencia. En la subestación secundaria, el voltaje se reduce a 0.8727 p.u., lo que indica una caída de tensión significativa debido a la alta demanda de la zona. En el nodo de distribución a 115 kV, el voltaje es de 0.9277 p.u., mostrando una afectación menor pero aún dentro de niveles de advertencia.
El análisis de flujo de potencia en las líneas de transmisión evidencia una sobrecarga en la línea de 230 kV, que transporta 494.77 MW con pérdidas activas de 15.74 MW y un nivel de carga del 145.1 por ciento, lo que indica la necesidad de refuerzo en la infraestructura. La línea de 115 kV opera con una carga del 91.7 por ciento y pérdidas de 2.92 MW, lo que sugiere que está operando cerca de su límite.
Estos resultados indican que, aunque la inserción del SMR proporciona la energía necesaria para suplir la demanda proyectada, la red de transmisión presenta limitaciones que requieren atención. La caída de tensión en la subestación secundaria sugiere la necesidad de mejorar la capacidad de transmisión o implementar sistemas de compensación reactiva. La sobrecarga en la línea de 230 kV es un problema crítico que puede mitigarse mediante la duplicación de circuitos o la instalación de nuevas líneas.
El modelo desarrollado con Pandapower permite evaluar el impacto de la integración de generación nuclear en el sistema eléctrico colombiano, proporcionando información clave para la planificación de expansión y estabilidad de la red. Estos resultados reflejan la importancia de realizar estudios detallados antes de la implementación de nueva generación para garantizar la confiabilidad del suministro eléctrico.
Acá dejo el código en Python para que lo puedan usar y modificar:
# Instalar pandapower y sus dependencias si no están presentes
try:
import pandapower as pp
import igraph # Dependencia necesaria para la visualización
except ImportError:
!pip install pandapower[all] igraph
import pandapower as pp
import igraph
import pandapower.networks as pn
import pandapower.plotting as plot
import matplotlib.pyplot as plt
# Crear red vacía
net = pp.create_empty_network()
# Crear buses de alta tensión (230 kV) según proyecciones de la UPME
bus1 = pp.create_bus(net, vn_kv=230, name=”Subestación Principal Región Centro”)
bus2 = pp.create_bus(net, vn_kv=230, name=”Subestación Secundaria”)
# Crear nodo de media tensión para distribución (115 kV)
bus3 = pp.create_bus(net, vn_kv=115, name=”Red de Distribución Centro”)
# Definir transformador personalizado 230 kV -> 115 kV
trafo_data = {
“sn_mva”: 100,
“vn_hv_kv”: 230,
“vn_lv_kv”: 115,
“vk_percent”: 10,
“vkr_percent”: 0.3,
“pfe_kw”: 50,
“i0_percent”: 0.1,
“shift_degree”: 0
}
pp.create_transformer_from_parameters(net, hv_bus=bus1, lv_bus=bus3, **trafo_data, name=”Transformador Principal”)
# Definir línea de transmisión personalizada 230 kV
pp.create_line_from_parameters(net, from_bus=bus1, to_bus=bus2, length_km=50, r_ohm_per_km=0.05,
x_ohm_per_km=0.45, c_nf_per_km=10, max_i_ka=1.0, name=”Línea 230 kV”)
# Definir línea de transmisión personalizada 115 kV
pp.create_line_from_parameters(net, from_bus=bus3, to_bus=bus2, length_km=30, r_ohm_per_km=0.06,
x_ohm_per_km=0.30, c_nf_per_km=8, max_i_ka=0.8, name=”Línea 115 kV”)
# Crear el SMR tipo AP300 de 300 MW en bus1
pp.create_gen(net, bus=bus1, p_mw=300, vm_pu=1.00, name=”SMR AP300″, min_p_mw=100, max_p_mw=300, slack=True)
# Crear una fuente externa de referencia (ext_grid)
pp.create_ext_grid(net, bus=bus1, vm_pu=1.00, name=”Red Externa”)
# Crear carga proyectada para 2036 en la Región Centro (basada en datos UPME)
pp.create_load(net, bus=bus2, p_mw=600, q_mvar=200, name=”Demanda 2036 Centro”)
# Resolver el flujo de potencia
pp.runpp(net)
# Mostrar resultados
print(“Voltajes en cada nodo:”)
print(net.res_bus)
print(“Flujo de potencia en líneas:”)
print(net.res_line)
# Graficar la red correctamente con etiquetas
plot.simple_plot(net)
plt.show()