Tendencias y desafíos en el suministro de redes eléctricas inteligentes en América Latina y el resto del mundo

Transcripción

1 Tendencias y desafíos en el suministro de redes eléctricas inteligentes en América Latina y el resto del mundo John D. McDonald, P.E. Director Estrategias técnicas y desarrollo de políticas Participante de la IEEE Coordinador del Comité de Subestaciones de la PES de la IEEE Presidente de la PES de la IEEE Consejo de gobernadores de la IEEE-SA

2 Agenda Tendencias clave de industria / sociedad Concepto de red eléctrica inteligente (Smart Grid) Soluciones holísticas de la red eléctrica inteligente Integración de renovables Big data, administración de datos analíticos y empresariales Regulación basada en incentivos

3 Tendencias clave de industria & sociedad

4 Tendencias clave de industria/ sociedad Transición de dispositivos/sistemas a soluciones holísticas Éxito = Tecnología, estándares, políticas Auto recuperación + reconfiguración + Flexibilidad en la red de suministro eléctrico Distribución en la infraestructura de energía eléctrica Big data, Cloud y el uso de redes sociales Convergencia de TI y TO como apoyo en la administración de datos empresariales

5 Concepto de red eléctrica inteligente (Smart Grid)

6 Una red eléctrica más inteligente New Applications enabled by Additional Infrastructure Gestoras de servicios públicos habilitadas Administración Aplicaciones Control Cómo fluye la energía Metal pesado Generación y suministro de energía eléctrica Red antigua Economic Dispatch Gen & Trans Mgt. Energy Optimization Transmission Automation Asset Demand Delivery Optimization Optimization Optimization Sensors Thermal Generation Lines Sub Stations El cliente llama cuando se corta la energía. La prestadora paga lo que sea necesario para satisfacer la demanda pico. No puede administrar la generación distribuida con seguridad. Resulta difícil gestionar las altas penetraciones eólica y solar. ~10 % de pérdida de energía en la transmisión y distribución. Dist. Mgt. Dist Equipment Dist. Automation Voltage Control Adv.Metering System Renewable Generation Consumidores habilitados Red antigua Red eléctrica inteligente agregada Smart Grids La prestadora sabe que se cortó el servicio y, normalmente, lo restablece de forma automática. La prestadora refrena la demanda durante los picos. Se disminuyen los costos y los gastos de capital. No tiene problemas con la mayor penetración eólica y solar. Puede gestionar la generación distribuida de manera segura. Se reduce la pérdida de energía en más de un 2 %, disminuyen las emisiones y los costos para los clientes.

7 Comunic. Aplicaciones Físico Servicios de datos Adaptadores empresariales Seguridad y privacidad Confiable, fortalecida, limpia, eficiente, productiva Visualización, analítica y procesamiento de eventos complejos Eficiencia energética DERM Diseño modular Gestión del proceso de negocios Medidores inteligentes Subestación inteligente Herramientas de diseño Control de V/VAR Microrred Aplicaciones inteligentes Múltiples plataformas de aplicaciones Servicios de dominio Adaptadores Servicios de datos FDIR/FLSIR Almacenamiento de energía Generación renovable Sistemas de cabecera de red Backhaul Planta LAN Sistema WAN Subestación LAN Respuesta de la demanda Modelo de red eléctrica Monitoreo y diagnóstico Subestaciones modulares LAN de campo Automatización Gestión de activos Carga de vehículos eléctricos Gestión de la fuerza de trabajo Modelo de datos federado Servicios de seguridad de sistemas Redes del área del cliente Generación Transmisión Subestaciones Distribución Generación y almacenamiento distribuidos Instalaciones del cliente Sustentabilidad económica, social y ambiental

8 Soluciones holísticas en la red eléctrica inteligente

9 Soluciones holísticas en la red eléctrica inteligente Aplicaciones y servicios compartidos Optimización de activos Optimización de la demanda Medidor inteligente & comunicación Optimización de la distribución Optimización de la transmisión Optimización del diseño de la fuerza de trabajo y la ingeniería Marco de interoperabilidad Transición de productos/sistemas a soluciones holísticas

10 HAN Fire wall Roadmap de tecnología en la red inteligente Comunicaciones de backhaul Controlador de estación HMI loca l Gestor de recursos de energía distribuida E M S D M S Comunicaciones en tiempo real Comunicaciones de backhaul Retransmisión de protección OM S Aplicaciones GI S Monitoreo y diagnóstico de transformadores Subestaciones Regulación de voltios, LTC, topes Comunicaciones de subestación por cable/inalámbricas Oficina FDIR Gestor IVVC OFR DPA DR WAMS de Hist. activos Autobús de operaciones - Infraestructura de servicios de software FFA móvil N M S Router Modelo de datos Router inteligente Servicios de seguridad Empresa MDMS Aplic. negocios Internet Comunicaciones de backhaul Interruptores y disyuntores Router inteligente Herramientas de diseño Móvil Infraestructura de comunicaciones Base de red inteligente Dispositivos de V/VAR Router inteligente Soluciones optimizadas Sist. medidores inteligentes Demanda Distribución Transmisión Gestor Diseño ing. y fuerza de trabajo Infraestruct. Serv. de SW Internet Medidor inteligente Consumidores Gateway Dispositivos Residencial, comercial e industrial Propiedad del servicio público Router inteligente Generación y Almacenamien to Controlador de la microrred Generación Y almacenamiento Otros IED y entrada/salida Reconectadores e interruptores Regulación de voltios y topes Generación y almacenamiento

11 Medidores inteligentes/integración con AMI con los sistemas GIS, OMS y DMS Medidores inteligentes/ami (infraestructura de medición de avanzada) Lecturas de medidores Tensión => DMS (sistema de gestión de la distribución) Comunicaciones de "último aliento" => OMS (sistema de gestión de cortes eléctricos) GIS (sistema de información geoespacial) Información del modelo de red => OMS, DMS DMS Cambios de estado => OMS Clientes Llamadas telefónicas => OMS Redes sociales => OMS

12 Integración de renovables

13 Generación distribuida Desafío de la industria Una gran parte de la generación distribuida plantea desafíos únicos a la red: por ejemplo, el flujo de energía bidireccional y las preocupaciones en torno a la regulación de la tensión. Tradicionalmente, los controles y la protección de la distribución sacan provecho del flujo de energía eléctrica unidireccional y están diseñados únicamente para tal tipo de flujo.

14 Feeder Voltage (pu) Generación distribuida Desafío de la industria Sobre voltaje del circuito abierto debida al aislamiento no intencionado Los índices de protección no coinciden con las corrientes de falla Corrientes de falla variadas debido a la generación distribuida 1.04 V 1.03 (pu) 1.02 Esfuerzo de equipos en la regulación de voltaje horas 7:00 AM 11:00 AM 3:00 PM 7:00 PM Hour

15 Integración de la generación distribuida Solución de tecnología Despacho óptimo de recursos energéticos complejos Sistema de control inteligente que optimiza y administra los generadores, el almacenamiento de la energía eléctrica y las cargas. Sus características incluyen: Despacho óptimo Controles de supervisión Controles de aislado/líneas de contacto

16 Energía eléctrica Energía eléctrica 10-min Wind Power Change (MW) 10-min Wind Power Change (MW) Integración de la generación distribuida Soluciones de tecnología Optimizar el despacho de generación convencional Sacar provecho de las predicciones de producción para el despacho óptimo Uso inteligente de las unidades y las reservas Wind power production (MW) Requerimientos de reserva Wind power production (MW) Compensación de la variabilidad cuando sea necesario Uso de generación de energía térmica de inicio rápido Almacenamiento de energía de puente (de ser necesaria) Respuesta de la demanda FlexEfficiency 60 GEMx Battery Sacar el máximo provecho de las capacidades de los renovables Refuerzo de fallas (ride-through) Regulación de voltios/var Control de la rampa de voltaje Restricción Respuesta inercial Rampa de voltaje Tiempo Disminución de frecuencia Frecuencia

17 Controladores borde de red y micro redes Transformación del borde de red en micro redes

18 Big data, administración de datos analíticos y empresariales

19 Internet de las Cosas (IoT) Impulsar la próxima revolución productiva conectando a las máquinas inteligentes con las personas que están trabajando Máquinas 1. inteligentes Aprovechar la tecnología y la comunicación para conectar las máquinas de forma rentable = + La II conecta... Macrodatos 2. y analítica Combinar el poder de los macrodatos, la analítica de macrodatos y la física de la industria Gente 3. trabajando Conectar gente de cualquier lugar, de cualquier manera y en cualquier momento para la operación inteligente Un mundo mejor y más rápido, seguro, limpio y barato + Valor de la energía: Energía mundial Gastos de capital $1,900 billones/año El primer 1 % de los ahorros anuales equivale a $300,000 millones en 15 años

20 Analítica Información sobre medidores (desarrollo en curso) Información sobre cortes (desarrollo en curso) Información sobre confiabilidad (desarrollo en curso) Información sobre renovables (diseño en curso) Información sobre el consumidor (diseño en curso) Protección de ingresos Calidad y confiabilidad de la energía Predicción e investigación de carga Validación automática de datos de KPI Paneles dinámicos de KPI Registro de eventos de corte Optimización de los cortes programados Analítica del corte predictivo ETR preciso Gestión de la vegetación predictiva Análisis de la salud de los activos Análisis de la salud del sistema Análisis del ciclo de vida y optimización de la cartera Análisis de puntos calientes/(des)agre gación de carga de módulos fotovoltaicos Análisis de puntos calientes/(des)agre gación de carga de viento Análisis de impacto/penetració n de vehículos eléctricos Orquestación de carga de DER Integración de los redes sociales Segmentación de clientes Compromiso del cliente Análisis de sentimientos

21 Administración de datos empresariales Recabado de datos para la analítica de datos

22 Regulación basada en incentivos

23 Velocidad de cambio Las tendencias de la industria obligan a repensar la regulación Base de tarifas erosionada debido al crecimiento lento/estancado de las ventas Infraestructura envejecida que requiere una inversión masiva Servicio público regulado Creciente complejidad de las redes de distribución Mayor sensibilidad a la perturbación de la red Desafíos asociados con la regulación de la COS tradicional El acercamiento de menor costo hacia la tarificación a menudo no brinda servicios públicos con incentivos adecuados/coherentes para mejorar el rendimiento del sistema. La amenaza de la quita de fondos desmotiva la inversión en tecnologías nuevas/innovadoras. El foco exclusivo en la relación costo/beneficio no brinda lineamientos de inversión adecuados a los servicios públicos.

24 Velocidad de cambio Regulación de incentivos... Atributos clave Relaciona las ganancias de los servicios públicos con su rendimiento un enfoque alternativo Ejemplos recientes Illinois Ley de modernización de la infraestructura de energía eléctrica Autoriza $3200 millones de inversión en la modernización de la red Establece objetivos de rendimiento obligatorios Confiabilidad Eficacia Factor de potencia Satisfacción del consumidor Seguridad Otras métricas basadas en la producción... Equilibra el riesgo de los accionistas con los premios por rendimiento Combina certeza y responsabilidad a fin de proteger a quienes pagan el servicio Incluye topes de gasto/tarifas para proteger a los consumidores Maryland Recomendaciones del equipo de tareas para la capacidad de recuperación de la red La PSC (comisión de servicios públicos) implementa una estructura de tarificación basada en el rendimiento para alinear a los clientes con los incentivos de servicios públicos. Establece métricas basadas en la confiabilidad con premios/penalizaciones asociados. Implementa el rastreo del objetivo de recuperación de costos para promover la inversión. Reino Unido Ingresos = Incentivos + Innovación + Producción (RIIO) Extiende el ciclo de revisión a 8 años a fin de aumentar la certeza. Establece incentivos al rendimiento basados en métricas ambientales y de confiabilidad. Premia a los servicios públicos por implementar proyectos por debajo del presupuesto.

25 Gracias!