Red síncrona de área amplia

En una red síncrona, todos los generadores se acoplan eléctricamente de forma natural y funcionan a la misma frecuencia , manteniéndose prácticamente en fase. En el caso de los generadores rotativos, un regulador local controla el par motor y ayuda a mantener una velocidad más o menos constante ante los cambios de carga. El control de velocidad por caída garantiza que los generadores en paralelo compartan las variaciones de carga proporcionalmente a su potencia nominal. La generación y el consumo deben estar equilibrados en toda la red, ya que la energía se consume a medida que se produce. La energía se almacena a corto plazo gracias a la energía cinética rotacional de los generadores.

Las pequeñas desviaciones de la frecuencia nominal del sistema son cruciales para regular los generadores individuales y evaluar el equilibrio de la red en su conjunto. Cuando la red está sobrecargada, la frecuencia disminuye y los reguladores ajustan los generadores para aumentar la potencia de salida ( control de velocidad de caída ). Cuando la red está poco sobrecargada, la frecuencia supera la nominal, lo que los sistemas de control automático de generación de la red interpretan como una señal de que los generadores deben reducir su producción.

Además, suele existir un control centralizado que puede modificar los parámetros de los sistemas AGC en escalas de tiempo de un minuto o más para ajustar aún más los flujos de la red regional y la frecuencia de funcionamiento de la red eléctrica.

Cuando se requiere interconectar redes vecinas que operan a diferentes frecuencias, se necesita un convertidor de frecuencia. Los interconectores HVDC , los transformadores de estado sólido o los transformadores de frecuencia variable pueden conectar dos redes que operan a diferentes frecuencias o que no mantienen la sincronización.

La inercia en una red síncrona es la energía almacenada que la red tiene disponible y que puede proporcionar potencia adicional durante unos segundos para mantener la frecuencia de la red. Históricamente, esto se lograba únicamente mediante el momento angular de los generadores, lo que daba tiempo a los circuitos de control para ajustar su salida a las variaciones de carga y a las fallas repentinas de los generadores o de la distribución.

Los inversores conectados a HVDC generalmente no tienen inercia, pero la energía eólica puede proporcionarla, y los sistemas solares y de baterías pueden proporcionar inercia sintética . ^{[ 4 ] [ 5 ]}

En situaciones de cortocircuito, es importante que la red eléctrica pueda proporcionar suficiente corriente para mantener la tensión y la frecuencia razonablemente estables hasta que los interruptores automáticos solucionen la falla. Muchos sistemas de generadores tradicionales contaban con cables que podían sobrecargarse durante períodos muy cortos sin sufrir daños, pero los inversores no tienen la misma capacidad para suministrar varias veces su carga nominal. La relación de cortocircuito se puede calcular para cada punto de la red y, si resulta ser demasiado baja, se deben tomar medidas para aumentarla hasta que supere 1, valor que se considera estable.

Para fines de cronometraje, a lo largo del día se variará la frecuencia de funcionamiento para compensar las desviaciones y evitar que los relojes conectados a la red ganen o pierdan tiempo significativamente, asegurando que haya 4,32 millones de ciclos en  los sistemas de 50 Hz y 5,184 millones de ciclos en  los sistemas de 60 Hz cada día.

Esto puede, en raras ocasiones, generar problemas. En 2018, Kosovo consumió más energía de la que generó debido a una disputa con Serbia , lo que provocó que la fase de toda la red síncrona de Europa continental se retrasara con respecto a la que debería haber estado. La frecuencia descendió a 49,996  Hz. Con el tiempo, esto causó que los relojes eléctricos síncronos se retrasaran seis minutos hasta que se resolvió el desacuerdo. ^{[ 6 ]}

• Unificación de la red inteligente unificada: unificación de las interconexiones de EE. UU. en una única red con características de red inteligente .
• SuperSmart Grid es una propuesta de megared similar que conecta UCTE, IPS/UPS y la red mediterránea.
• El plan de la Red Eléctrica de la ASEAN busca conectar todas las redes eléctricas de la ASEAN. El primer paso consiste en conectar todos los países continentales de la ASEAN con las redes de Sumatra, Java y Singapur, y posteriormente con la isla de Borneo y Filipinas.
• Proyecto de Interconexión de Ocho Países (EIJLLPST, Egipto, Irak, Jordania, Libia, Líbano, Palestina, Siria y Turquía).
• Proyecto de interconexión de los países del Magreb

Los interconectores, como las líneas de corriente continua de alta tensión , los transformadores de estado sólido o los transformadores de frecuencia variable, pueden utilizarse para conectar dos redes de interconexión de corriente alterna que no necesariamente estén sincronizadas entre sí. Esto ofrece la ventaja de la interconexión sin necesidad de sincronizar un área aún mayor. Por ejemplo, compare el mapa de la red síncrona de área amplia de Europa (en la introducción) con el mapa de las líneas HVDC (aquí a la derecha). Los transformadores de estado sólido presentan mayores pérdidas que los transformadores convencionales, pero las líneas de CC carecen de impedancia reactiva y, en general, las líneas HVDC tienen menores pérdidas al transmitir energía a largas distancias dentro de una red síncrona o entre ellas.