Análisis de distintos métodos para calcular reservas de regulación terciaria para energías renovables en Japón

Mantener las luces encendidas cuando el tiempo es impredecible

A medida que Japón depende más de paneles solares y aerogeneradores, ha surgido una nueva pregunta: ¿cómo se mantienen las luces encendidas cuando la radiación solar y el viento de mañana casi nunca coinciden con lo que prometía el pronóstico? Este estudio examina en detalle el mercado eléctrico japonés para ver cómo los operadores de red compran energía de respaldo para cubrir déficits súbitos de las renovables, y si las reglas actuales están ofreciendo al país una buena fiabilidad por el dinero que gasta.

Por qué importa la energía de respaldo para la electricidad verde

Las plantas solares y eólicas no se comportan como las centrales tradicionales de carbón o gas. Su producción sube y baja con las nubes y las rachas de viento, a veces de formas que los pronosticadores no detectan. Si la producción solar resulta inferior a lo esperado un día antes, la red puede quedarse buscando electricidad a última hora, con riesgo de problemas de frecuencia o incluso cortes de suministro. Para cubrirse frente a esto, los operadores de red japoneses deben adquirir un tipo especial de reserva llamado Reserva de Reemplazo para renovables con tarifa de alimentación (RR‑FIT), destinada a cubrir déficits inesperados de grandes parques solares y eólicos.

Cómo compra Japón actualmente su colchón de seguridad

La RR‑FIT se calcula con un conjunto de reglas elaboradas por el organismo nacional de coordinación de operadores de transmisión. Para cada media hora del día siguiente, las compañías de la red toman dos años de errores pasados de previsión, los dividen en franjas por hora del día y niveles de producción, y analizan los mayores errores ocurridos en esas condiciones. Luego intentan eliminar los errores que aparecen cerca del tiempo real—cubiertos por una reserva separada y más rápida—sustrayendo un valor alto de la «cola» de errores de una hora antes de un valor igualmente alto de errores del día anterior. Esto genera una amplia tabla de niveles de reserva recomendados que, en teoría, debería cubrir casi todas las sobreestimaciones graves de generación renovable.

Lo que revelan los datos reales sobre las deficiencias

Usando cinco años de datos operativos detallados de la región de Chubu—uno de los mayores sistemas eléctricos de Japón—los autores muestran que el método actual de RR‑FIT no funciona como se anuncia. Aunque pretende cubrir errores extremos muy poco frecuentes, las reservas resultantes solo cubrieron los déficits relevantes de previsión en torno al 70–80 por ciento de las veces, y en algunas horas se observaron brechas de reserva de más de 2 gigavatios. Parte del problema es matemático: restar dos valores «peores casos» calculados por separado no equivale a dimensionar las reservas directamente a partir de la diferencia real entre las previsiones del día anterior y las de una hora antes para cada hora. El método actual también divide los datos en bloques toscos por hora y nivel de producción, lo que conduce a estadísticas fragmentadas, muchos valores nulos o inconsistentes y la necesidad de correcciones ad hoc.

Maneras más inteligentes de dimensionar la red de seguridad

Para solucionar estos problemas, el estudio prueba dos mejoras. La primera (modificación I) basa la reserva directamente en la distribución de la diferencia entre los errores de previsión del día anterior y de una hora antes, en lugar de en la diferencia de sus extremos calculados por separado. La segunda (modificación II) suaviza la tabla de reservas en bloques mediante un ajuste por spline, de modo que niveles de previsión similares obtengan sugerencias de reserva similares. Aplicadas a los mismos datos de Chubu, estas modificaciones hacen que los niveles de reserva sigan el comportamiento real de las previsiones con más fidelidad. Por ejemplo, en 2021, un umbral estadístico más bajo combinado con las dos modificaciones cubrió los déficits renovables el 78,7 por ciento de las veces requiriendo solo 2,3 teravatios‑hora de RR‑FIT—aproximadamente 7 puntos porcentuales más de cobertura con casi un 30 por ciento menos de reserva que la regla actual. Los métodos mejorados también redujeron los mayores déficits horarios de reserva y disminuyeron los excedentes innecesarios.

Ayuda oculta de otras reservas y del diseño del mercado

A pesar de las debilidades de la RR‑FIT, la red japonesa no se ha vuelto menos fiable. La razón es que otro conjunto de respaldo—la reserva de una hora—recoge silenciosamente la mayor parte del desajuste. Cuando los autores combinan la RR‑FIT con las reservas de una hora sobrantes que no fueron necesarias para su propósito original, la cobertura total de los errores de previsión renovable supera el 95 por ciento incluso con niveles modestos de RR‑FIT. Este efecto enmascarador hace que los operadores del sistema y los responsables políticos puedan sobrestimar fácilmente el rendimiento de la RR‑FIT por sí sola, y complica evaluar cuánto de esta costosa reserva es realmente necesaria.

Qué significa esto para las futuras renovables y los costes

El estudio concluye que Japón puede mejorar la fiabilidad y ahorrar dinero cambiando cómo dimensiona las reservas para los déficits renovables. Usar directamente las estadísticas de las diferencias de error de previsión y suavizar la curva de reservas proporciona una correspondencia más estrecha entre la energía de respaldo y el riesgo real. Los resultados también indican que los volúmenes actuales de RR‑FIT podrían reducirse significativamente con solo una pequeña caída en la protección global, porque las reservas de una hora ya son muy generosas. Para los países de todo el mundo que planifican redes con altas participaciones de viento y solar, el mensaje es claro: el cálculo inteligente de reservas y las reglas del mercado deben evolucionar conjuntamente, o los sistemas eléctricos corren el riesgo de pagar en exceso por respaldo que no está dirigido a donde más se necesita.

Cita: Fonseca, J.G.S., Hori, T. & Ogimoto, K. Analysis of different methods to calculate tertiary regulation reserves for renewable energy in Japan. Sci Rep 16, 8348 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37441-x

Palabras clave: reservas de energías renovables, fiabilidad de la red eléctrica, incertidumbre de previsión, mercados eléctricos, sistema energético de Japón