Inteligência de Unidades Locais para as Redes de Distribuição do Futuro

Transcripción

1 Inteligência de Unidades Locais para as Redes de Distribuição do Futuro 30-oct

2 Características de las redes eléctricas actuales

3 Un nuevo paradigma

4 Eólica Seminário Internacional sobre Smart Grid em Sistemas Qué es la Generación Distribuida? Solar Fotovoltaíca Solar Térmica Energía de la Olas Minihidráulica CHPs Industriales Biomasa Puede definirse como: Generación No-ordinaria: Pequeña potencia Próxima a los centros de consumo y, en ocasiones, coincidiendo en el mismo lugar Sin control ni planificación centralizados Conectada a la red de distribución En muchos casos procedente de recursos renovables CHPs Domésticos

5 No es sólo el Coste de Generación La Generación Distribuida ofrece muchas otras ventajas Aprovechamiento de calor residual Reducción de pérdidas Reducción de emisiones Reducción de inversiones en la Red Eléctrica Si se utiliza Generación Distribuida y si ésta contribuyera adecuadamente a cubrir las necesidades de la red Eléctrica, se podría disminuir la necesidad de realizar inversiones en el desarrollo de las redes

6 Problemas que plantea la Generación Distribuida Sin embargo La introducción de la generación distribuida, sin modificar la arquitectura tradicional de la red requerirá de grandes inversiones. El despliegue de la generación distribuida comienza a crear problemas en la operación de la red (Dinamarca, Alemania, España ). La capacidad instalada, de generación, crece pero su integración el la red no lo hace. La energía producida mediante la generación distribuida reemplaza a la energía generada por plantas convencionales de generación, pero no sustituye a las propias plantas (la generación distribuida no es flexible ni controlable). La generación distribuida se instala bajo el principio de Fit & Forget : La generación convencional continua siendo la responsable de mantener el sistema. La generación distribuida no proporciona soporte al sistema. La generación distribuida se conecta y opera de forma ineficiente. En las condiciones actuales, se ralentizará la introducción de genración distribuida, reduciendo la seguridad e incrementando el coste 30-oct

7 Concepto de Agregación (LSVPP) Un conjunto de muchos generadores distribuidos pueden comportarse como una gran planta de generación para permitir la participación de la generación distribuida en las necesidades de la red eléctrica: Control de tensión Reservas (secundaria y terciaria) Resolución de las congestiones de la red y servicios adicionales =

8 Concepto de Planta Virtual de Generación (Virtual Power Plant-VPP) La Planta Virtual (VPP) es comparable a una planta de generación convencional conectada a la red de transmisión. Una VPP agrega la capacidad de diversas cargas y recursos de generación distribuida conectados a la red de distribución; representa un portfolio que puede utilizarse para cerrar contratos en el mercado de venta al por mayor y ofrecer servicios al operador del sistema. De acuerdo a ello, se consideran dos tipos de Plantas Virtuales, la Planta Virtual comercial (CVPP) y la Planta Virtual Técnica (TVPP).

9 CVPP vs TVPP Planta Virtual Comercial (CVPP) Una CVPP tiene un perfil agregado y una salida que representa los costes y características de funcionamiento del portfolio de generadores distribuidos que contribuyen a ella. Los servicios y funciones de una CVPP incluyen la participación comercial en el mercado al por mayor de energía, balance de los portfolios y provisión de servicios, al operador, no dependientes de la localización de los recursos distribuidos en la red. El gestor de una CVPP puede ser cualquier agente agregador con acceso al mercado. Planta Virtual Técnica (TVPP) Una TVPP consta de un conjunto de recurso distribuidos en la misma localización geográfica y toma en consideración la influencia en tiempo real de la red en el perfil agregado de los recursos distribuidos. Los servicios y funciones de una TVPP incluyen gestión local del sistema para el DSO así como la provisión de servicios auxiliares y de balance del sistema para el TSO. El operador de una TVPP necesita información detallada de la red local por lo que, normalmente, será un DSO. Un determinado recurso distribuido puede ser, simultáneamente, parte de ambos tipos de VPP

10 FENIX Box: el núcleo de la arquitectura FENIX Para la implementación real de las VPPs se necesita monitorizar y controlar los recursos energéticos distribuidos: generadores y cargas. Con ese objetivo, se ha desarrollado una generación de equipos como interfaces entre generadores y cargas distribuidos con las aplicaciones de nivel superior denominadas Sistemas de Gestión de Energía Distribuida (Distribution Energy Management Systems - DEMS), que es donde se realiza la agregación lógica. La FENIX Box representa la inteligencia a nivel local, es decir, a nivel de los recursos distribuidos (generadores y cargas). Es quien hace visibles tales recursos al sistema de distribución y le da capacidad para controlarlos por medio de protocolos de comunicación estándar. Proporciona asimismo soporte para los agentes locales encargados de la operación automática local.

11 High level architecture for FENIX Box Seminário Internacional sobre Smart Grid em Sistemas Nivel- DEMS (Herramientas de agregación VPP ) GPRS IEC GPRS IEC GPRS IEC FENIX Box FENIX Box FENIX Box Comms con el controlador de parque PLC/Ethernet/Other IEC Smart Meter Plantas de generación no convencionales Pequeños generadores y cargas G Smart Meter L Smart Meter G Smart Meter Generator Controller PLC/Ethernet/Other Modbus/DNP3/IEC /102 Generadores con capacidad de control

12 FENIX Box: Funciones Seminário Internacional sobre Smart Grid em Sistemas Recopila, almacena y gestiona datos procedentes de los Smart Meters, controladores de los generadores y planta de generación no convencionales (parques eólicos, CHP...). Potencia activa, reactivas, tensiones y corrientes Alarmas y variables de estado Transmisión de órdenes y consignas de operación (P & Q) a cargas y generadores. Comunicaciones flexibles, por medio de protocolos estándar (IEC , IEC , MODBUS, DNP3, etc.). Funciones de concentrador de datos e interfaz con las aplicaciones de niveles más altos de la arquitectura FENIX (DEMS). Capacidad para dar soporte a funciones de niveles jerárquicos superiores (agentes locales, algoritmos distribuidos, etc.).

13 VPP Aggregation Tool IEC Smart Meter 1 Smart Meter 2... FTP Server Configuration Files Configuration Manager Diagrama de Bloques de la Arquitectura de la FENIX Box Smart Meter n Ethernet LAN GPRS, RJ-45 Cables ETHERNET LAN RJ-45 ETHERNET LAN RJ-45 FOC ST LV PLC Modem (Phase A, B and C) Ethernet LAN Adapter 1 Ethernet LAN Adapter 2 Fiber Optic Adapter 1 PLC Driver TCP-IP Stack Serial Driver 1 Communications Module for IEC (Master mode) Communications Module for MODBUS, DNP3... (Master mode) Real-Time DataBase Configuration and Settings DataBase Meter 1 (States, meterings, Commands). Meter n (States, meterings, Commands) Commands Module Meters Profiles Information Server Logic Module Agents Services Manager Real-Time Data Server (Status, Metering, ) Commands Execution Server Time & Date Module with Real-Time Clock Time & Date Synchronization Server FOC ST Fiber Optic Adapter 2 Serial Driver 2 MSMQ_ServiceManager Router / Firewall Communications Module for IEC Microsoft WinCE Message Queues Module (MSMQ Interface) INTERNET WAN WEB SERVER (Web Services Interface) Web Service for External Agents Real-Time Information (Status, meterings, counters ) Real-Time Status Changes Execution of Commands Time Synchronization System Data Collection MSMQ_Agent1 MSMQ_Agentn Internal Agents Agent 1. Agent n Agent 1 External Agents Agent 2... Agent n

14 Escenario Norte Seminário Internacional sobre Smart Grid em Sistemas Demostración en condiciones reales WOKING: Conexión con el DEMS equipos de generación. Imperial College (Londres): Generadores y cargas. Se ha probado la inserción de las VPP en el mercado de la energía a través del uso del concepto de agente con funciones de balanceo energético, en una experiencia enfocada en la baja tensión y en los aspectos comerciales de las VPPs. Se han incluido tanto generadores como cargas (por ejemplo, frigoríficos, bombas de una piscina ). Del boletín nº 3 de FENIX

15 Escenario Sur Seminário Internacional sobre Smart Grid em Sistemas Demostración en condiciones reales En la provincia de Álava (España), se ha conectado un importante portfolio de generadores distribuidos en la red de distribución de IBERDROLA. La demostración se ha centrado en los aspectos técnicos de las VPPs, y se han realizado las siguientes experiencias: Mercado diario. Operación de la CVPP en el mercado de la energía. Reserva terciaria. Control de tensión, visualizando el efecto en los transformadores que constituyen la frontera con REE (Red Eléctrica de España). Mantenimiento de servicio en un escenario de restricción local.

16 Conclusiones Demostración real del concepto de VPP y su utilidad, como medio para hacer visible la generación dispersa y hacerla participar, no sólo en el mercado energético sino en mercado de servicios complementarios. Para que la Smart Grid, con todo lo que ello significa, sean una realidad además de una necesidad, es indispensable la utilización de las aplicaciones de software, las comunicaciones y los equipos de proceso digital, representados en este caso por lo que hemos llamado FENIX Box.

17 Muchas Gracias Preguntas?