PROYECTO SILICE ARQUITECTURA Y CONCLUSIONES

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2 PROYECTO SILICE arquitectura y conclusiones José Lenin Morillo Grupo SILICE

3 PROYECTO SILICE ARQUITECTURA Y CONCLUSIONES José Lenin Morillo Grupo SILICE OCTUBRE

4 Agenda Introducción SILICE Fase 3 Diseño y arquitectura

5 Introducción Colección de sistemas y tecnologías que mejoran la eficiencia en la producción y distribución de energía a través de un gran conjunto de redes. Image source:

6 Introducción Entender el desarrollo de las redes inteligentes como un proceso evolutivo Image source: IEA

7 Tabla 1: Principales temas de discusión en el análisis de revisión bibliografica Universidad de los Andes Introducción Principales temas de discusión Documentación Transformación del sector Evolución de la infraestructura Nuevos esquemas de operación Temas principales - Organización - Industria - Política y Regulación - Mercados de energía - Nuevos esquemas de generación con fuentes renovables - Sistemas de comunicaciones y centros de control - Automatización de la red - Almacenamiento de energía - Medición inteligente - Eficiencia energética - Sistema de control - Gestión de la información - Arquitectura de redes inteligentes

8 Tabla 1: Principales temas de discusión en el análisis de revisión bibliografica Universidad de los Andes Introducción El despliegue de tecnologías y soluciones inteligentes deben reflejar las necesidades y condiciones regionales Brindar soporte a economías con un gran factor de crecimiento Amplio conjunto de actores implicados en la red eléctrica, proveedores de tecnología, reguladores y demanda ( e.g. ley 1715 de 2014)

9 SILICE PHASE 3 Universidad de los Andes

10 Objetivo principal Diseño de ingeniería conceptual y básica de una microred inteligente en un circuito de distribución, que incluya: Aplicaciones de GD y almacenamiento de energía Programa de respuesta de la demanda Eficiencia energética Medición avanzada Integración de vehículos eléctricos

11 Circuitos de distribución 8 circuitos de distribución operando a 11.4 kv Operando como sistema radial expandido 10 MVA de carga promedio conectada a cada circuito, incluyendo usuarios residenciales, comerciales e industriales. Líneas aéreas y subterráneas, así como diferentes tipos de conductores instalados

12 Circuitos de distribución Nuevos elementos Reclosers líneas áreas Switchgears líneas subterráneas RTUs Medición avanzada Vehículos eléctricos y estaciones de recarga Generación distribuida

13 Universidad de los Andes Movilidad eléctrica Codensa 15 E-vehículos MITSUISHI imiev 26 E-motos para operación interna 48 E-programa de bicicletas Bogotá 50 E-taxis, programa piloto Aeropuerto Fig. E-vehicles MITSUISHI imiev * Puente Aéreo Retos - Ruteo para atender la demanda de transporte. - Coordinar la recarga de energía para asegurar una operación confiable, evitando incrementos en la curva de demanda en horas pico. - Cuidado de la batería. Terminal de Transportes Hotel Estación de Carga Privada Centro Comercial Estación de Carga Pública Fig. Operations area of EVs. * Picture taken from Memoria Annual Codensa.

14 Reforzamiento de redes Metodologías de planeamiento de expansión y operación de SD J.L. Morillo, J.F. Perez & A.I. Cadena, "Dynamic multi-objective planning for distribution systems with distributed generation," Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT EUROPE), th IEEE/PES, vol., no., pp.1,5, 6-9 Oct

15 Sistema de comunicaciones y medición avanzada End to end architecture SM: Implementacion SW y HW (SAGEMCOM, LANDIS + GYR, GE, KAMSTRUP, ZIV) MDMS: Implementacion SW (Toshiba, Oracle, Itron, emeter) AMI Communication network: Wi-Fi, LTE, Fiber, Ethernet Roberto Bustamante, Juan Manuel Aranda, Juan Guillermo Torres, Sergio Silva

16 14 Universidad de los Andes Sistema de comunicaciones y medición avanzada Roberto Bustamante, Juan Manuel Aranda, Juan Guillermo Torres, Sergio Silva

17 Distributed Generation and Microgrids Hierarchical and Distributed Strategy DGs grouped in microgirds. Distributed Network Operator and / or market Operator (DNO/MO). Central controller for each Microgris (MGCC). Local controller for each DG (LC). A dispatch strategy for each DG.

18 Respuesta de la demanda Usuarios típicos residenciales por estrato socioeconómico de acuerdo al análisis de la oferta inmobiliaria del sector Salitre y datos de consumo de energía promedio diario entre el 2009 y el 2012 suministrado por Codensa. Escenarios de gestión energética residencial en función de la topología, los equipos y los estratos socioeconómicos. Alternativas para el sistema de medición avanzado.

19 DISEÑO Y ARQUITECTURA Universidad de los Andes

20 Los tipos de proyectos se componen de lo siguiente: Gestión de redes inteligentes. Integración de recursos de energía distribuida (DER). Integración de sistemas de energía renovable de gran escala (RES). Respuesta de la demanda (DR) Usuario inteligente y hogar inteligente. Aplicaciones de vehículos eléctricos (EVs) y conexcion a la red. Medición inteligente

21 Planeamiento El planeamiento de la expansión y operación del sistema eléctrico consiste en determinar las inversiones necesarias durante un horizonte determinado de tiempo para asegurar que éste suministre la energía requerida a la creciente demanda, de manera confiable, segura y económica

22 Transporte eléctrico Ubicación óptima de estaciones de carga Capacidad y potencia de carga. Perdidas de energía y perfiles de voltaje. Área de servicio por restricciones de trafico. Ubicación óptima de estaciones de carga para vehículos eléctricos. Zhipeng Liu; Fushuan Wen; Ledwich, G., "Optimal Planning of Electric-Vehicle Charging Stations in Distribution Systems," Power Delivery, IEEE Transactions on, vol.28, no.1, pp.102,110, Jan.

23 Transporte Eléctrico Problema de optimización para definir las rutas óptimas que permitan atender la demanda de transporte Determinar la programación de carga mientras los costos de recarga de energía y degradación del batería son minimizados. Entrada Datos Tarifa de Energía Demanda de Transporte Determinar Rutas Determinar la Programación de Recarga

24 Transporte eléctrico Cargador de Vehiculo-Siemens Cargadores de Vehiculos-CODENSA

25 Planeamiento Universidad de los Andes

26 Automatización de sistemas de distribución Equipo seleccionado: SM-300 Semi-Automatic Pick and Place. - Madell Technology Corporation.

27 5. Sistema de telecomunicaciones y medición avanzada Necesidad Eléctrica Alta calidad en la prestación de servicio de energía eléctrica (i.e. alta confiabilidad) Reducir pérdidas no técnicas Eficiencia y automatización de procesos comerciales y operativos de la empresa (i.e. facturación; medición, suspensión y reconexión remota del suministro de energía) Aplicación asociada Medición Remota bidireccional Respuesta de la Demanda Medición Remota bidireccional Desconexión- Reconexión Remota Medición Remota bidireccional Desconexión- Reconexión Remota Tasa de datos/ Volumen de datos Latencia permitida ( one way ) Confiabilidad ("Reliability ) Baja Alta Media Baja Baja Alta Baja Baja Media Baja Baja Media Baja Alta Media Baja Baja Media

28 Sistema de telecomunicaciones y medición avanzada (*) Topología obtenida a partir de información proporcionada por CODENSA

29 Propuesta Arquitectura: proyectar y diseñar estructuras y esquemas de redes inteligentes. Interoperabilidad: la habilidad de dos o más sistemas o componentes para intercambiar información y utilizar la información intercambiada

30 Propuesta i) Benchmark de experiencias nacionales e internacionales, lecciones aprendidas y mejores prácticas relacionadas con el desarrollo de RI ii) Requisitos tecnológicos para una red de comunicaciones interoperable, segura y escalable para soluciones de RI actuales y futuras.

31 Propuesta Arquitectura IntelliGrid, auspiciado por Electric Power Research Institute (EPRI). NIST Framework and Roadmap for Smart Grid Interoperability Standards del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, por sus siglas en inglés); U.S. Deparment of Commerce La IEC TC 57 Seamless Integration Reference Architecture, entre otros.

32 Propuesta El Modelo Conceptual Europeo y el Modelo de Arquitectura, SGAM (Smart Grids Architecture Model). Smart Grid Coordination Group SG-CG

33 Propuesta La empresa de energía del pacífico EPSA ha desarrollado un proyecto de medidores inteligentes en el Valle del Cauca utilizando la arquitectura Intelligrid. Otros proyectos en medición inteligente y sistemas prepago de energía se han desarrollado por medio de empresas como Electricaribe, Emcali y EPM. XM ha desarrollado proyectos como SIRENA. Este proyecto utiliza infraestructura de unidades de medición fasorial (PMUs) y comunicaciones para controlar y proteger el sistema eléctrico nacional

34 Propuesta Proyecto SILICE En la tercera fase de este proyecto, se han venido definiendo los criterios para el desarrollo de una ciudad inteligente, desde el punto de vista energético. Tener un desarrollo urbano integral y sostenible, con un manejo adecuado de los recursos energéticos y protegiendo el medio ambiente Base de conocimiento de la red actual donde se plantea la ingeniería básica del proyecto

35 Propuesta Proyecto SILICE En la tercera fase de este proyecto, se han venido definiendo los criterios para el desarrollo de una ciudad inteligente, desde el punto de vista energético. Tener un desarrollo urbano integral y sostenible, con un manejo adecuado de los recursos energéticos y protegiendo el medio ambiente Base de conocimiento de la red actual donde se plantea la ingeniería básica del proyecto

36 Cuán inteligente es la RI? Arquitectura

37 Propuesta Ejes principales 1. red inteligente de potencia 2. consumidor inteligente 3. transporte inteligente 4. renovables inteligentes 5. servicios eléctricos inteligentes

38 Propuesta Modelo SGMM (Smart Grid Maturity Model) de Carnegie Mellon University Determinar el estado actual en la implementación de redes inteligentes y el estado actual del sistema establecer estrategias y planes de trabajo para las implementaciones de redes inteligentes Elementos fundamentales necesarios para la arquitectura

39 Propuesta SGMM: Activos de red de una empresa de servicios públicos, procesos, la interfaz con los clientes Fuente: Software Engineering Institute, SGMM Model Definition

40 Propuesta 1. Estrategia, Gestión y Regulación 2. Organización y Estructura 3. Operación de la red 4. Gestión de Activos 5. Tecnología 6. Cliente 7. Integración de Cadena de Valor 8. Sociales y ambientales

41 Propuesta Fuente: CEN-CENELEC-ETSI Smart Grid Coordination Group

42 Propuesta i) capa de negocio, para describir el mercado, regulación, modelos de negocios, agentes, etc. ii) capa de funciones, para describir de manera independiente las funciones y servicios de los diferentes actores de la cadena de valor (grupos de interés) involucrados. iii) capa de información, para describir la información que es utilizada por cada agente y que es intercambiada entre funciones. iv) capa de comunicaciones, para describir los protocolos de comunicaciones usados y los esquemas de intercambio de información entre funciones v) capa de componentes, para describir los elementos que constituyen la red inteligentes, así como su distribución física.

43 Propuesta Fuente: CEN-CENELEC-ETSI Smart Grid Coordination Group

44 Propuesta Fuente: CEN-CENELEC-ETSI Smart Grid Coordination Group

45 Preguntas? Universidad de los Andes

46 GRACIAS

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