Eficiencia Energética sobre Ciudades Sostenibles: Smart Grids e Infraestructura de Medición Avanzada en Colombia

Transcripción

1 Eficiencia Energética sobre Ciudades Sostenibles: Smart Grids e Infraestructura de Medición Avanzada en Colombia Javier A. Rosero García, PhD. Grupo de investigación: Electrical Machines & Drives, EM&D Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá Edificio Cra. 30 No Bogotá, D.C. - T Ext jaroserog@unal.edu.co

2 Introducción Contenido Smart Grids y Perspectiva en Colombia Interoperabilidad: Caso de uso Supervisión Online de Red Eléctrica: Laboratorio Smart Grids (LAB+i) UN Conclusiones 2

3 3 Introducción

4 Introducción Definición de Ciudad Inteligente Ciudad inteligente recopila información sobre sí misma a través de sensores, registradores u otros dispositivos. Comunica los datos (redes cableadas o inalámbricas) Garantiza calidad de vida y sostenibilidad de los habitantes Analiza información para toma de decisión Ejemplos de sistemas Apps Apps Apps Apps Plataformas Plataformas Plataformas Plataformas Datos Datos Datos Datos GIS GIS GIS GIS Comunicaciones Comunicaciones Comunicaciones Comunicaciones Electricidad Agua Transporte Emergencias 4 * INTRODUCTION TO SMART CITIES Smart Cities Council Readiness Guide

5 Introducción Smart + Elementos en común 5

6 9 Modelo Conceptual de SG Europa CEN-CENELEC

7 Smart Grids y Perspectiva en Colombia 7

8 SG y Perspectiva en Colombia Tecnologías y Funcionalidades AMI ADA DER EV Infraestructura ICT 8

9 SG y Perspectiva en Colombia Mapa de Ruta: etapas de implementación Link: Ciudad inteligente recopila información sobre sí misma a través AMI ADA DER VE de sensores, registradores u otros dispositivos. 100% de energía consumida Etapa III Self - healing GD: 2,5% capacidad de potencia Storage.: 0,3% capacidad de potencia EV: 14% Total de Vehículos 88% de energía consumida Etapa II ,7 Break per circuit GD: 0,5% capacidad de potencia EV: 3,9% Total de Vehículos 9 70% de energía consumida Etapa I ,3 break. per circuit GD: 0,2% capacidad de potencia VE: 1,2% Total de vehículos

10 SG y Perspectiva en Colombia Retos en SG: Áreas de investigación Herramientas de Optimización e Inteligencia Objetivos: eficiencia, rentabilidad, confiabilidad Toma de Decisión Optimización multi-objetivo Tecnología de comunicación e información (TICs) Comunicación bidireccional Interoperabilidad Ciberseguridad Gestión de Información Big data Análisis de información Cloud Computing Business Intelligence (BI) Electrónica de Potencia Drives Convertidor DC Inversores STATCOM 10

11 Infraestructura de Comunicación Procesos Asociados Agentes Esquema AMI para Colombia Flujo de información Mercado Cliente Operador Comercializador Supervisión Planeación y control USU GD LRM CDL LRM TAR PRE HAN FRA GD CAL FRA GD CDL PRE GD LRM CAL LRM CAL GD Intercambio de información Reporte fallas en el suministro Atención al cliente Prevención y detección del fraude Operación de la Red ADMS OMS Otras funciones Control de la calidad del servicio Gestión de energía Demanda Balance de energía Facturación Suspensión, corte y reconexión Control de calidad del servicio Definición costos eficientes Expansión de la infraestructura Demanda Base de datos Información de Historicos Sistema de Gestión de la Medida e Infraestructura de Comunicaciones ALM SEG COB SIN A&C Medidores Inteligentes HAN Equipos eléctricos GD Equipos eléctricos 11 Red eléctrica

12 Esquema AMI para Colombia Beneficios asociados a sistemas AMI Tarifas Avanzadas Información Consumo Detallada Clara Flexibilidad Conexión Participación Activa Usuario HAN Reducción Costos Localización Fallas Calidad Potencia DSM (+) Confiabilidad Servicio (-) Anomalías Nuevos Servicios Operación Eficiente Acceso Estado usuario Calidad Servicio Planeación mejorada Predicción demanda 312

13 Interoperabilidad + Caso de uso Capacidad de intercambiar información, entenderla y utilizarla de forma segura y efectiva 13

14 Esquema AMI para Colombia Interoperabilidad Agentes Centro de gestión de medida Intercambio de información Sistema de medición inteligente Proceso Red de Distribución Eléctrica Intercambio de información Intercambio de información 14

15 10 Interoperabilidad en la Red Inteligente Modelo de Arquitectura SG

16 Interoperabilidad en la Red Inteligente Categorías de Interoperabilidad Categorías de interoperabilidad (GWAC) Dimensiones interoperabilidad Cuestiones transversales 11

17 Modelo Interoperabilidad Actores Colombia 2030

18 Análisis de Casos de Uso Propuesta de Caso de Uso AMI 2030

19 Análisis de Casos de Uso Propuesta de Caso de Uso RD 2030

20 Análisis de Casos de Uso Caso de Uso RD Cliente Residencial

21 Supervisión Online de Red Eléctrica: Laboratorio Smart Grids (LAB+i) UN 21

22 Plataforma Integral LAB+i Integración de pilotos AMI + PMU s Monitoreo transformadores de distribución - DTMS Monitoreo de EMD s Estimación eficiencia Gestión activa de demanda (DSM) Recursos energéticos distribuidos Microredes + Edificios inteligentes Sistemas de energía, agua y gas Movilidad eléctrica Iluminación inteligente. 22

23 Plataforma Integral LAB+i Criterios de Evaluación => Alcance Criterios de evaluación Capacidades del proyecto Condiciones en Colombia 1 Inteligencia 2 Análisis 3 Modelo 4 Sistema 5 Comunicación 6 Interfaz 23 7 Física Capas Smart Grids Investigación Desarrollo Tecnológico Innovación Aplicación de tecnología Seguimiento y pruebas de tecnología Interoperabilidad Software abierto Digital Resilencia Escalabilidad Eficiencia Confiabilidad Customization Adaptabilidad de equipos Automated Operation Self Healing State Estimator City Smart Transportation Energy Demand Side Building Managament System Matlab Simulink Neplan Edificios Inteligentes Gestión de Tráfico Eficiencia energética Ethernet DNP Wireless Ethernet TCP IP IED Sensores AMI Movilidad Eléctrica Unidad de Medición Fasorial Usuarios Inteligentes Condiciones ambientales

24 Pruebas de Medidores Inteligentes Medidores instalados en campo Campus UNAL 30 edificios 25 Subestaciones 24

25 Plataforma Integral LAB+i PMU s en Campus UN Bogotá Campus UN: 120 edificios aprox. y 11 Facultades. Red eléctrica subterránea con topología en anillo de 8,4 km Conformada por 33 subestaciones eléctricas interconectadas por 53 buses. 25 Estructura del sistema de gestión de la información implementado en el campus Visualización en Datalink de los ángulos de fase de los nodos

26 Gestión de Energía online Resultados: Modelo y Simulación Campus UN Bogotá 26

27 Integración Arquitectura Proyecto Lab+i UPME AMI Medidor inteligente Comunicación Potencia Activa Modbus TCP / IP Edificio, instalaciones 28 Modificado de:

28 Data Universidad Nacional de Colombia Gestión de Energía en Campus UN Bogotá Procesos Data Evaluadores Análisis Key Performance Indicator KPI 29

29 Sistema de Supervisión LAB+i: UN Energía consumida por estudiante programado KPI: Número de estudiantes atendidos por kw Más estudiantes por kw=mayor eficiencia Visualización en tiempo real del desempeño del KPI 30

30 Sistema de Supervisión LAB+i: UN Gestión de energía: Metas de ahorro 31

31 Sistema de Supervisión LAB+i: UN Consumo de energía por mes 1) Monitoreo del consumo mes a mes 2) Comparación del consumo con el mes del año inmediatamente anterior 1) Consumo actual 2) Precio del consumo actual 3) Ahorro del consumo de energía 4) Emisiones de CO2 Monitoreo del consumo diario 32

32 Sistema de Supervisión LAB+i: UN Consumo de energía por día Real-time comparison: Power consumed Vs Saving Goal Real-time comparison: Energy consumed Vs Saving Goal Monitoring of daily consumption. 33

33 Sistema de Supervisión LAB+i: UN Energía en horas hábiles y no hábiles Análisis del consumo de energía: Horas hábiles vs Horas no hábiles Visualización en Tiempo Real: Horas hábiles Vs Horas no hábiles 34 Análisis del consumo de energía por semana. Horas hábiles Vs Horas no hábiles

34 Sistema de Supervisión LAB+i: UN Energía consumida por conexiones a internet Monitoreo en Tiempo Real Potencia demandada vs número de conexiones a internet KPI: kw por número de conexiones a internet 35 Visualización en tiempo real del desempeño del KPI

35 Sistema de Supervisión LAB+i: UN Potencial Generación PV Edificio de Medicina Proyecto implementación de generación con paneles solares, Edificio de Medicina 70 kw Grid Tie 36

36 37 Conclusiones

37 Conclusiones El despliegue de infraestructuras AMI garantiza el éxito de los programas de implementación de Smart Grids con sus beneficios asociados. Se requieren políticas de país, marco normativo y regulatorio que promueva el desarrollo armónico de nuevos servicios con sus correspondientes tecnologías asociadas. La estandarización funcional del medidor inteligente permite interoperabilidad de equipos, tecnologías y sistemas. Se debe facilitar la comunicación fluida entre todos los actores del sistema involucrados, promoviendo nuevos mercados y servicios con beneficios para todos los participantes: Interoperabilidad 38

38 Conclusiones Integración de procesos a plataforma avanzada (LAB+i) trae beneficios al usuario final: Análisis, investigación y optimización El proyecto LAB+i involucrar varios actores y el análisis de experiencias de éxito que trae beneficios. Trabajo colaborativo + Nuevos desarrollos La plataforma integral permite analizar, validar y en un futuro certificar diferentes tecnologías y equipos. Viabilidad y pertinencia de acuerdo al sector de estudio LAB+i: Diseño de pruebas y desarrollo de tecnologías locales permite incentivar Programas integrales de formación y entrenamiento de nuevas tecnologías 39

39 Gracias por su atención Preguntas? Javier Rosero García, PhD. Teléfono: Web: 40