SmartGrids: Modernización de las Redes Eléctricas

Transcripción

1 III SEMANA TÉCNICA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y AFINES SmartGrids: Modernización de las Redes Eléctricas Eduardo Caicedo Bravo Ph.D. Profesor Titular eduardo.caicedo@correounivalle.edu.co

2 Tabla de Contenido Introducción Conceptualización Planeación Nuevas tecnologías Vehículos Eléctricos Automatización de Sistemas de Distribución Alcance y visión de Futuro

3 Introducción

4 Introducción

5 Introducción

6 Introducción

7 Origen Nuevos conceptos que aparecen: Cambio importante en la matriz energética mundial Compromiso serio con el concepto de impacto ambiental y contaminación En el mundo se crean: Incentivos a las Energías Renovables Incentivos a la Eficiencia Energética Nuevos Equipos de uso masivo Equipos digitales de medición, control y protección Evolución en las comunicaciones

8 Origen Modernización de las Redes

9 Origen: Vehículo Eléctrico

10 Conceptualización Una Red Inteligente usa tecnología digital para mejorar en un sistema eléctrico: Confiabilidad Seguridad Eficiencia Compromiso Ambiental Competitividad Economía Son muchos los elementos del sistema que son impactados por las redes inteligentes: Visión Sistémica

11 Conceptualización Fuente: IEEE SMARTGRIDS

12 Conceptualización Information System Fuente: IEEE SMARTGRIDS

13 Conceptualización: Definición SmartGrids: Redes Eléctricas que pueden integrar inteligentemente el desempeño y las acciones de todos los usuarios conectados, desde la generación hasta el consumidor final, con el fin de garantizar eficiencia, sostenibilidad, economía y seguridad en el servicio de energía eléctrica. Plataforma Tecnológica Europea de SmartGrids

14 Conceptualización Este concepto implica un sistema de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica moderno e inteligente que incorpora elementos tradicionales y avanzados de la Ingeniería Eléctrica de Potencia, nuevas tecnologías aplicadas a la medida y supervisión del sistema, soporte en las tecnologías de la Información para procesar la gran cantidad de datos y convertirlos en información y conocimiento, y las Comunicaciones para proveer un mejor desempeño del sistema para soportar un nuevo conjunto de servicios adicionales para las usuarios y el negocio de las empresas. Las Redes Inteligentes propenden por la modernización y automatización de los actuales sistemas de suministro de energía eléctrica.

15 Evolución Visión de Futuro Servicios de valor Añadido Hidroeléctrica Planta de Baja Emisión PCH Planta Solar Centro de Control Biomasa Energía Eólica Sistema de Pronósticos Energía Olas Fotovoltaica Transmisión de Potencia e Información Microred Producción de H 2 Comercial Residencial Microalmacenamiento de Electricidad y Calor Celdas de Combustible

16 Políticas para la Modernización de una Red Eléctrica Una empresa que vaya a iniciar un proceso de modernización con el fin de alcanzar los estándares internacionales de las Redes Inteligentes, debe construir unos lineamientos de desarrollo con base en los siguientes aspectos: Incrementar el uso de tecnologías digitales de control e información Optimizar los recursos y las operaciones de la red usando seguridad informática Implementar e integrar sistemas de generación distribuidos, incluyendo fuentes renovables. Incorporar la demanda en la toma de decisiones para incrementar la eficiencia energética Implementar tecnologías inteligentes para medición, control y comunicaciones de la red, para la supervisión, operación y automatización de la distribución.

17 Políticas para la Modernización de una Red Eléctrica Una empresa que vaya a iniciar un proceso de modernización de sus redes eléctricas con el fin de alcanzar los estándares internacionales de las Redes Inteligentes, debe construir unos lineamientos de desarrollo con base en los siguientes aspectos: Integrar equipos y dispositivos de consumo inteligentes Implementar e integrar tecnologías de almacenamiento de electricidad, integrar las nuevas tecnologías a los usuarios Entregar a los usuarios información oportuna y opciones de control. Desarrollar estándares de comunicación e interoperabilidad de los equipos y sistemas conectados a la red eléctrica Facilitar el cambio eliminando barreras no racionales e innecesarias.

18 Metodología SmartGrid Análisis costo beneficio (casos de negocio) Gestión de clientes Gestión de fallas Gestión de distribución Requerimientos de usuarios (casos de uso) Infraestructura de integración de sistemas Seguridad Sistemas de información Comunicaciones Interoperabilidad Metodología SmartGrid Arquitectura de interoperabilidad Selección de tecnologías Modelo de madurez AMI Nuevas tecnologías SCADA GIS Estándares, casos de estudio y mejores prácticas Métodos y Herramientas Operaciones distribución Operaciones Transmisión Operaciones mercado Generación distribuida Servicios de clientes Generación centralizada Escenarios

19 Metodología SmartGrid Plan Energético Nacional Directrices de cada Empresa Leyes y regulación NIST EPRI CIM IEC IETF FERC IEEE ENTSO-e SGMM - IEC Visión Estrategia Retos de cada empresa Casos de Negocio Casos de Uso Mapa de Ruta Tecnológica

20 Modelo de Madurez SG MMSG es un instrumento de gestión para orientar, evaluar y mejorar hacia una transformación de una red inteligente Qué es? Cuáles son sus beneficios? El MMSG ayuda a crear un mapa de ruta claro con etapas y opciones. Permite identificar brechas entre la estrategia y la ejecución. El MMSG es una encuesta que permite a las organizaciones desarrollar una visión compartida, dar prioridad a sus opciones y apoyar la toma de decisiones, y medir sus progresos en relación a una transformación Smart Grid. Cómo es usado?

21 SGMM: Dominios SMR OS GO WAM TECH CUST VCI SE Estrategia, Gestión y Regulación Visión, planeación, gobernabilidad, colaboración de partes interesadas Tecnología Arquitectura TI, estándares y normas, infraestructura, integración, herramientas Organización y Estructura Cultura, estructura, entrenamiento, comunicaciones, gestión del conocimiento Operaciones de la Red Confiabilidad, seguridad, eficiencia, observabilidad, control Gestión de Activos y Fuerza Laboral Supervisión de activos, rastreo y mantenimiento, fuerza de trabajo móvil * Clientes Precios, participación y experiencia de los clientes, servicios avanzados Integración de la Cadena de Valores Gestión de suministro y demanda, impulso de nuevas oportunidades del mercado Sociedad y Medio ambiente Responsabilidad, sostenibilidad, infraestructura critica, eficiencia

22 MMSG Herramienta Web

23 Tecnologías Fundamentales Internet Las Tecnologías de la Electrónica, Información y Comunicación como Piedras Angulares de las Redes Inteligentes

24 Infraestructura Medición Avanzada GENERACIÓN DISTRIBUIDA VEHÍCULOS ELÉCTRICOS INTER- CONEXIÓN RED DE DISTRIBUCIÓN RED DE TRANSMISIÓN MEDIDA Y DISPLAY GENERACIÓN CENTRALIZADA DEMANDA RESIDENCIAL TRANSACCIONES DISTRIBUIDORES MICRO GENERACIÓN ELECTRO- DOMÉSTICOS EFICIENCIA ENERGÉTICA COMPORTAMIENTO DE CLIENTES

25 AMI Proveedores Comerciales Estandarización? Plug & Play?

26 Interoperabilidad

27 Interoperabilidad de Sistemas

28 Generación Distribuida IEEE Standardization, IEEE P2030

29 Microredes

30 Microredes

31 Vehículos Eléctricos

32 Vehículos Eléctricos

33 Vehículos Eléctricos

34 Vehículos Eléctricos

35 Automatización SD

36 Automatización SD OBSERVABILIDAD TIEMPO REAL 1. Control Volt / VAR 2. Localización y aislamiento de Fallas en Tiempo Real 3. Restauración del Servicio 4. Reconfiguración del Sistema 5. Gestión de Carga 6. Gestión de Activos 7. Protecciones Adaptativas

37 Tecnologías Fundamentales Evolución Estratégica Infraestructura en Mediciones y Comunicaciones Supervisión en Tiempo Real Modelado del Sistema y Operación Adquisición Análisis Automatización AMI Comunicaciones de datos Tecnologías de Transporte Tecnología Inalámbrica Almacenamiento de Datos WAMS Factor de Potencia Seguridad Calidad de Potencia Detección/Localización de fallas Voltajes / Corrientes Cargas Inteligencia de Negocios Esquemas de Interruptores Protecciones Adaptativas Gestión de Demanda Estabilidad y Optimización

38 Alcance Generación, Transmisión y Subtransmisión SCADA PMU (Phasor Measurement Unit) FACTS (Flexible AC Transmission Systems) Conductores Avanzados Subtransmisión y Distribución Automatización de subestaciones Distribución de la automatización Microredes Usuario Medición Avanzada Respuesta a Demanda Recursos Distribuidos Generación Distribuida

39 Conclusiones Análisis Diagnóstico & Predictivo Análisis de la Empresa Análisis de datos de los sensores y dispositivos de la red Información adecuada para la empresa y los usuarios Alto Nivel de Integración de los Dispositivos Medición Avanzada Embebido Distribuido Tiempo Real SMART GRID Comunic. Alto Desempeño Alta velocidad Baja latencia Basada en IP, Estándares abiertos Robustez en la Gestión de la Red

40 Conclusiones Esperamos que avance la visión de Smartgrids demostrando que las redes de distribución activa deben basarse en un enfoque de regulación inteligente y distribuida Paola Petroni Coordinadora Proyecto Addres-EU

41 Bibliografía [1] The Smart Grid, an Introduction. Prepared for the U.S. Department of Energy by Litos Strategic Communication under contract No. DE-AC26-04NT41817, Subtask [2] Gutwin, T, Smart Grid at BChydro: Current Status, BChydro, July [3] SMARTGRIDS, European Technology Platform for the Electricity Networks of the Future. [4] Mohagheghi S., Mousavi M., Stoupis J., Wangs L., Modeling Distribution Automation Systems Components using IEC 61850, ABB Inc., US Corporate Research Center, Raleigh, NC, USA. [5] Rocky Mountain Smart Grid Initiative. Framework for Large-scale, Synergistic, Smart Grid Demonstration Projects, SPIRAE, Colorado State University. July [6] McGranaghan, M., Huber B., Distribution Grid of the Future, Distribution Vision 2010 Reclaiming the Distribution, IEEE Power Meeting San Francisco, June 15, [7] Smart Grid System Report, U.S. Department of Energy, July [8] Jannsen M., Céspedes R., Introducción alas Smart Grids: Definiciones, componentes y beneficios, Taller Internacional sobre Fundamentos de Smart Grids en Sistemas Eléctricos, Bogotá, Julio [9] García G., Experiencia en la Implantación de Smart Grids en EPSA, Taller Internacional sobre Fundamentos de Smart Grids en Sistemas Eléctricos, Bogotá, Julio [10] Walace García - AREVA, Redes Inteligentes en Subestaciones, Taller Internacional sobre Fundamentos de Smart Grids en Sistemas Eléctricos, Bogotá, Julio [11] Mauricio Rodriguez - SIEMES, Redes Inteligentes en Sistemas de Control, Taller Internacional sobre Fundamentos de Smart Grids en Sistemas Eléctricos, Bogotá, Julio [12] Ana Santana SCHNEIDER, Redes Inteligentes en Distribución, Taller Internacional sobre Fundamentos de Smart Grids en Sistemas Eléctricos, Bogotá, Julio [13] Aluisio Dasilva - BPLGLOBAL, Redes Inteligentes en Sistemas de Medición, Taller Internacional sobre Fundamentos de Smart Grids en Sistemas Eléctricos, Bogotá, Julio [15] Borjas F., Espinosa A., Quintero A., Sierra B., Torres A., An architecture for integrating an Expert System with NEPLAN in a DMS/EMS operational environment, Proceedings of the 2009 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics, San Antonio, TX, USA - October 2009

42 Gracias!!

43 MMSG Perfil de madurez El SGMM ubica el estado actual y el probable estado futuro donde una organización desea llegar en su transformación Smart Grid Nivel de madurez actual

44 Energía Solar U.S. Department of Energy

45 Energía Solar Energía solar instalada en España Instituto de Energía Solar UPM

46 Energía Solar Capacidad solar instalada en el mundo ( ) [MW] Industry research group GlobalData

47 Energía Eólica Capacidad eólica instalada en el mundo ( ) GEWC: Global Wind Energy Council

48 Energía Eólica Capacidad eólica anual instalada por región ( ) GEWC: Global Wind Energy Council

49 Energía Eólica Top 10 Capacidad eólica por país (hasta Dic. 2010) GEWC: Global Wind Energy Council

50 Energías Alternativas

51 Alcance Incremento de la Interacción con la Red Eficiencia Energética Diaria Tiempos de uso de la Energía Diario Gestión de Picos de Carga Dinámicos Gestión de Demanda Programada Respuesta a la Regulación Demanda Tiempo-Real Nivel de Servicio Optimizado Tiempo de uso Optimizado Nivel de Servicio Reducido en Tiempo Incremento en los niveles de granularidad del control Incremento en la velocidad de la Telemetría