Evaluation of the Introduction of BESS in the Operation of Ecuador National Interconnected System as a Strategy to Address the Energy Crisis

Dennis Carrera-Villagomez; Carlos Quinatoa

Authors

Carrera-Villagomez Dennis Ingeniería Eléctrica, Universidad Técnica de Cotopaxi. Latacunga, Ecuador.
Quinatoa Carlos Ingeniería Eléctrica, Universidad Técnica de Cotopaxi. Latacunga, Ecuador.

Keywords:

BESS, Energy storage, Electrical contingencies, Electric grid, Frequency stability

Abstract

DOI: https://doi.org/10.46296/ig.v9i17.0327

Abstract

The application of a BESS system in the stability of electrical systems in emergency circumstances, such as decreased output or interruption of industrial loads, is examined in this study. The study's foundation is the growing use of renewable energy sources, whose unpredictability threatens the system's stability. Comparing the electrical grid's performance in catastrophic fault scenarios with and without BESS assistance is the primary goal. The method is based on utilizing the Power Factory software to model and simulate a nine-node electrical system. The loss of a gas plant and the interruption of an industrial load, both with and without BESS, are the four contingency scenarios that are examined. The findings indicate that, in situation 1, the frequency decreases to 59.43 Hz, whereas in situation 2, with BESS, it remains at 59.85 Hz. In situation 3, the frequency increases to 60.6 Hz, while in situation 4 it remains stable at 60.12 Hz. This information demonstrates that BESS increases frequency stability and reduces system oscillations, proving its effectiveness as a contingency support resource.

Keywords: BESS, Energy storage, Electrical contingencies, Electric grid, Frequency stability.

Downloads

Download data is not yet available.

References

A. Jacho, D. E. Echeverría, S. Chamba, C. Lozada, and W. Sánchez, “Application of Grid Forming Control in Energy Storage Systems for Primary Frequency Regulation Case Study: Galapagos Islands,” Revista Técnica “energía,” vol. 21, pp. 94–104, 2024, doi: 10.37116/revistaenergia.v21.n1.2024.662.

D. S. A. Landi, E. R. A. Quishpe, J. E. E. González, and J. J. N. Cruz, “Almacenamiento de energía en sistemas renovables: Baterías versus alternativas emergentes,” Revista Social Fronteriza, vol. 4, pp. 1–23, 2024, doi: 10.59814/resofro.2024.4(5)467.

S. Chamba, W. Vargas, D. Echeverría, and J. Riofrio, “Regulación Primaria de Frecuencia Mediante Sistemas de Almacenamiento de Energía con Baterías en el Sistema Eléctrico Ecuatoriano,” Revista Técnica “energía,” vol. 19, pp. 13–21, 2022, doi: 10.37116/revistaenergia.v19.n1.2022.506.

B. P. S. Chiliquinga, D. F. T. Ronquillo, and Y. M. Tamayo, “Revisión de sistemas de almacenamiento de energía para redes aisladas OFF GRID provenientes de fuentes renovables,” Dominio de las Ciencias, vol. 10, pp. 671–687, 2024, doi: 10.23857/dc.v10i3.3947.

V. V. Garita, M. I. Blanco, and A. Pérez, “Análisis técnico-económico de sistemas fotovoltaicos con almacenamiento de energía para clientes con tarifa residencial en Costa Rica,” Ingeniería, vol. 33, pp. 17–41, 2023, doi: 10.15517/ri.v33i2.51818.

J. R. García, R. G. Sierra, A. F. Cerón, and A. F. R. Zuñiga, “Una propuesta metodológica para la evaluación de la condición en sistemas de almacenamiento de energía con baterías (BESS) utilizando KPIs,” Ingeniería y Desarrollo, vol. 40, pp. 204–223, 2022, doi: 10.14482/inde.40.02.627.001.

V. S. G. Suárez and J. L. S. Saquicela, “Análisis del ciclo de vida de los sistemas de almacenamiento de energía para redes inteligentes de generación eléctrica,” Brazilian Applied Science Review, vol. 6, pp. 14007–14028, 2022, doi: 10.34115/basrv6n5-003.

C. Quinatoa, D. Albán, X. Proaño, and L. Camacho, “Development of an Algorithm for Protection against Atmospheric Discharges in Buildings,” Revista Politecnica, vol. 55, no. 1, pp. 51–60, Feb. 2025, doi: 10.33333/rp.vol55n1.05.

J. D. A. Rodríguez, J. J. Rojas, and G. Richmond-Navarro, “Integración de un sistema de almacenamiento de energía en un parque eólico, estudio de caso,” Revista Tecnología en Marcha, vol. 35, pp. 58–66, 2022, doi: 10.18845/tm.v35i7.6333.

L. Tipán and O. Vargas, “Despacho Económico de Sistemas de Energía en Áreas múltiples Usando Programación de Flujo de Red,” Revista Técnica “energía,” vol. 19, pp. 42–57, 2023, doi: 10.37116/revistaenergia.v19.n2.2023.540.

Ñ. Cuellar and W. Andres, “Evaluación del sistema eléctrico del departamento del Putumayo como una microred del Sistema Interconectado Nacional (SIN), considerando sistemas de almacenamiento de energía y plantas de generación distribuida: PCH y PV,” 2019, pp. 1–80. Accessed: Aug. 19, 2025. [Online]. Available: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/62955

F. Rodríguez and M. Fernando, “Estudios Eléctricos de Aplicaciones en Transmisión con Sistemas de Almacenamiento de Energía con Baterías (BESS) para su Integración en el Sistema Interconectado Nacional,” Bogota, 2018, pp. 1–97. [Online]. Available: http://hdl.handle.net/11349/13845

G. Vélez and J. Camilo, “Modelo de carga electrónica en sistemas de distribución para el análisis de estabilidad en sistemas de energía eléctrica,” Medellín, 2020, pp. 1–100. [Online]. Available: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/76931

B. A. Romero-Ushiña, K. A. Salme-Montaluisa, C. I. Quinatoa-Caiza, and J. L. Camacho-Diaz, “Control de convertidores formadores de red con fuente de voltaje conectado al sistema eléctrico de distribución balanceada,” Revista Científica INGENIAR: Ingeniería, Tecnología e Investigación. ISSN: 2737-6249., vol. 8, no. 15, pp. 146–167, May 2025, [Online]. Available: https://www.journalingeniar.org/index.php/ingeniar/article/view/285

J. P. Yepes, J. S. Salas, S. D. S. Zuluaga, and C. D. Z. Ríos, “Análisis dinámico de una microrred DC considerando el modelo de carga ZIP para vehículos eléctricos,” TecnoLógicas, vol. 27, pp. 1–22, 2024, doi: 10.22430/22565337.2932.

A. and P. V. and C. A. and C. L. and O. J. Quinatoa Carlos and Chasi, “Optimization Model for Coordinated Multistage Planning of the Generation-Transmission System with Demand Forecasting Using Neural Networks,” in Proceedings of the 4th International Conference on Electronic Engineering and Renewable Energy Systems—Volume 1, A. and M. A. and R. A. and C. M. Hajji Bekkay and Gagliano, Ed., Singapore: Springer Nature Singapore, 2025, pp. 573–581.

J. S. M. Martínez and L. C. H. Tocora, “Simulación de Sistemas Híbridos de Almacenamiento de Energía Aplicados a Microrredes Eléctricas,” Bogota, 2018, pp. 1–85. [Online]. Available: http://hdl.handle.net/11349/7962

D. Pila, C. Quinatoa, L. Camacho, and J. Vaca, “Transient Stability Analysis of the Ecuadorian Electrical System: Case of the Southern Segment,” WSEAS Transactions on Power Systems, vol. 19, pp. 360–373, 2024, doi: 10.37394/232016.2024.19.31.

J. R. Constante, D. G. Colome, and J. L. Camacho, “Adversarial Learning as a PMU Signal Filtering Technique in Load Models Identification,” IEEE Access, vol. 13, pp. 100601–100613, 2025, doi: 10.1109/ACCESS.2025.3577897.

E. J. J. Espinoza, F. R. R. Bedón, and A. D. P. Anchatipán, “Revisión de la Literatura para Gestión de Sistemas de Almacenamiento de Energía por Medio de Baterías para Determinar su Eficiencia,” Polo del Conocimiento, vol. 9, pp. 1478–1495, 2024, doi: 10.23857/pc.v9i7.7579.

L. Camacho, S. Marrero, and C. Quinatoa, “Emulation of a PEM Fuel Cell Stack from its Generic and Polynomial Model using Simulink,” WSEAS TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS, vol. 23, pp. 92–103, Mar. 2024, doi: 10.37394/23201.2024.23.9.

W. Pavón and S. Gualotuña, “Estrategia de control robusto descentralizado para una micro-red aislada con generación distribuida acoplada para mejorar la estabilidad de voltaje.,” Revista Técnica “energía,” 2024, [Online]. Available: https://api.semanticscholar.org/CorpusID:267184159

F. Remache, J. Castillo, C. Quinatoa, and L. Camacho, “Simulation of Hybrid PV Solar System with Fuel Cell in MATLAB Simulink,” WSEAS Transactions on Circuits and Systems, vol. 23, pp. 172–183, 2024, doi: 10.37394/23201.2024.23.18.

D. Wu, Q. Gui, W. Zhao, J. Wang, S. Shi, and Y. Zhou, “Battery Energy Storage System (BESS) Sizing Analysis of Bess-Assisted Fast-Charge Station Based on Double-Layer optimization Method,” in 2020 IEEE 3rd Student Conference on Electrical Machines and Systems (SCEMS), 2020, pp. 658–662. doi: 10.1109/SCEMS48876.2020.9352324.

E. M. Z. T and A. S. M. Q., “Planificación óptima de los recursos energéticos de una micro-generación distribuida en el cantón Pucayacu como red eléctrica alterna,” Revista Científica Arbitrada Multidisciplinaria PENTACIENCIAS, 2023, Accessed: Jul. 24, 2025. [Online]. Available: https://doi.org/10.59169/pentaciencias.v5i4.675

C. Juiña, J. Toaza, C. Quinatoa, and J. L. Camacho, “Development of an automated system for the efficient management of demineralized water pumping in a water treatment plant,” Revista Científica INGENIAR: Ingeniería, Tecnología e Investigación. ISSN: 2737-6249., vol. 8, no. 16, pp. 53–74, Jul. 2025, [Online]. Available: https://journalingeniar.org/index.php/ingeniar/article/view/351

E. A. Pardo Farías, J. I. Corrales Bonilla, and W. P. Pazuña Naranjo, “Análisis de tecnologías de almacenamiento de energía para mejorar la gestión de energía renovable,” Polo del Conocimiento, vol. 9, no. 7, pp. 1425–1439, Jul. 2024, doi: 10.23857/pc.v9i7.7574.