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SmartGrids: Modernizacin de las Redes Elctricas
Eduardo Caicedo Bravo Ph.D.
Profesor Titular
[email protected]
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Tabla de Contenido
Introduccin
Conceptualizacin
Planeacin
Nuevas tecnologas
Vehculos Elctricos
Automatizacin de Sistemas de Distribucin
Alcance y visin de Futuro
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Introduccin
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Introduccin
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Introduccin
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Introduccin
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Origen
Nuevos conceptos que aparecen:
Cambio importante en la matriz energtica mundial
Compromiso serio con el concepto de impacto ambiental y
contaminacin
En el mundo se crean:
Incentivos a las Energas Renovables
Incentivos a la Eficiencia Energtica
Nuevos Equipos de uso masivo
Equipos digitales de medicin, control y proteccin
Evolucin en las comunicaciones
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Origen
Modernizacin de las Redes
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Origen: Vehculo Elctrico
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Conceptualizacin
Una Red Inteligente usa tecnologa digital para mejorar en un
sistema elctrico:
Confiabilidad Seguridad Eficiencia Compromiso Ambiental
Competitividad Economa
Son muchos los elementos del sistema que son impactados por las
redes inteligentes: Visin Sistmica
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Conceptualizacin
Fuente: IEEE SMARTGRIDS
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Conceptualizacin
Information System
Fuente: IEEE SMARTGRIDS
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Conceptualizacin: Definicin
SmartGrids: Redes Elctricas que pueden integrar inteligentemente
el desempeo y las acciones de todos los usuarios conectados, desde
la generacin hasta el consumidor final, con el fin de garantizar
eficiencia, sostenibilidad, economa y seguridad en el servicio de
energa elctrica.
Plataforma Tecnolgica Europea de SmartGrids
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Conceptualizacin
Este concepto implica un sistema de generacin, transmisin y
distribucin de energa elctrica moderno e inteligente que incorpora
elementos tradicionales y avanzados de la Ingeniera Elctrica de
Potencia, nuevas tecnologas aplicadas a la medida y supervisin del
sistema, soporte en las tecnologas de la Informacin para procesar
la gran cantidad de datos y convertirlos en informacin y
conocimiento, y las Comunicaciones para proveer un mejor desempeo
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 modernizacin y
automatizacin de los actuales sistemas de suministro de energa
elctrica.
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Evolucin
Visin de Futuro
Hidroelctrica
PCH Planta Solar
Biomasa
Energa Elica
Servicios de valor Aadido
Sistema de Pronsticos
Planta de Baja Emisin
Fotovoltaica Transmisin de Potencia e
Informacin
Microalmacenamiento de Electricidad y Calor
Centro de Control
Residencial
Comercial
Celdas de Combustible
Produccin de H2
Energa Olas
Microred
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Polticas para la Modernizacin de una Red Elctrica
Una empresa que vaya a iniciar un proceso de modernizacin con el
fin de alcanzar los estndares internacionales de las Redes
Inteligentes, debe construir unos lineamientos de desarrollo con
base en los siguientes aspectos:
Incrementar el uso de tecnologas digitales de control e
informacin
Optimizar los recursos y las operaciones de la red usando
seguridad informtica
Implementar e integrar sistemas de generacin distribuidos,
incluyendo fuentes renovables.
Incorporar la demanda en la toma de decisiones para incrementar
la eficiencia energtica
Implementar tecnologas inteligentes para medicin, control y
comunicaciones de la red, para la supervisin, operacin y
automatizacin de la distribucin.
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Polticas para la Modernizacin de una Red Elctrica
Una empresa que vaya a iniciar un proceso de modernizacin de sus
redes elctricas con el fin de alcanzar los estndares
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 tecnologas de almacenamiento de
electricidad, integrar las nuevas tecnologas a los usuarios
Entregar a los usuarios informacin oportuna y opciones de
control.
Desarrollar estndares de comunicacin e interoperabilidad de los
equipos y sistemas conectados a la red elctrica
Facilitar el cambio eliminando barreras no racionales e
innecesarias.
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Seguridad
Sistemas de informacin
Comunicaciones
Interoperabilidad
Nuevas tecnologas
Gestin de clientes
Gestin de distribucin
Gestin de fallas
AMI GIS SCADA
Metodologa SmartGrid
Operaciones distribucin
Operaciones Transmisin
Operaciones mercado
Generacin distribuida
Servicios de clientes
Generacin centralizada
Anlisis costo beneficio (casos de
negocio)
Requerimientos de usuarios (casos de uso)
Arquitectura de
interoperabilidad
Seleccin de tecnologas
Modelo de madurez
Estndares, casos de estudio y mejores
prcticas
Mtodos y Herramientas
Escenarios
Infra
estru
ctu
ra d
e
inte
gra
ci
n d
e
sis
tem
as
Metodologa SmartGrid
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SGMM - IEC 62559
NIST Plan Energtico Nacional
Directrices de cada Empresa EPRI
Leyes y regulacin
CIM
IEC
IETF
FERC
IEEE
ENTSO-e
Casos de Negocio
Casos de Uso
Visin
Estrategia
Retos de cada
empresa
Metodologa SmartGrid
Mapa de Ruta Tecnolgica
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MMSG es un instrumento de
gestin para orientar, evaluar y mejorar
hacia una transformacin de una red inteligente
Qu es?
El MMSG ayuda a crear un mapa de ruta claro con etapas y
opciones.
Permite identificar brechas entre la estrategia y la
ejecucin.
Cules son sus beneficios?
El MMSG es una encuesta que permite a las
organizaciones desarrollar una
visin compartida, dar prioridad a sus
opciones y apoyar la toma de decisiones,
y medir sus progresos en relacin a una transformacin
Smart Grid.
Cmo es usado?
Modelo de Madurez SG
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Sociedad y Medio ambiente
Responsabilidad, sostenibilidad, infraestructura critica,
eficiencia
Integracin de la Cadena de Valores
Gestin de suministro y demanda, impulso de nuevas oportunidades
del mercado
SM
R
OS
G
O
WA
M
TE
CH
C
US
T
VC
I S
E
Estrategia, Gestin y Regulacin
SM
R
Visin, planeacin, gobernabilidad, colaboracin de partes
interesadas
Organizacin y Estructura
Cultura, estructura, entrenamiento, comunicaciones, gestin del
conocimiento
Operaciones de la Red
Confiabilidad, seguridad, eficiencia, observabilidad,
control
Gestin de Activos y Fuerza Laboral
Supervisin de activos, rastreo y mantenimiento, fuerza de
trabajo mvil
Tecnologa
TE
CH
Arquitectura TI, estndares y normas, infraestructura ,
integracin, herramientas
Clientes
Precios, participacin y experiencia de los clientes, servicios
avanzados
* www.sei.cmu.edu/smartgrid
SGMM: Dominios
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MMSG Perfil de madurez
Nivel de madurez actual
El SGMM ubica el estado actual y el probable estado
futuro donde una organizacin desea llegar en su
transformacin Smart Grid
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MMSG Herramienta Web
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Tecnologas Fundamentales
Las Tecnologas de la Electrnica, Informacin y Comunicacin como
Piedras Angulares de las
Redes Inteligentes
Internet
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Energas Alternativas
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Infraestructura Medicin Avanzada AMI
GENERACIN CENTRALIZADA
RED DE TRANSMISIN
INTER- CONEXIN
GENERACIN DISTRIBUIDA
RED DE DISTRIBUCIN
VEHCULOS ELCTRICOS
MEDIDA Y DISPLAY
DEMANDA RESIDENCIAL
TRANSACCIONESDISTRIBUIDORES
ELECTRO- DOMSTICOS
COMPORTAMIENTO DE CLIENTES
MICRO GENERACIN
EFICIENCIA ENERGTICA
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AMI
Proveedores Comerciales
Estandarizacin?
Plug & Play?
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Interoperabilidad
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Interoperabilidad de Sistemas
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Generacin Distribuida
IEEE Standardization, IEEE P2030
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Microredes
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Microredes
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Vehculos Elctricos
1834 1930
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Vehculos Elctricos
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Vehculos Elctricos
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Vehculos Elctricos
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Automatizacin SD
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Automatizacin SD
OBSERVABILIDAD TIEMPO
REAL
1. Control Volt / VAR 2. Localizacin y aislamiento de Fallas en
Tiempo
Real 3. Restauracin del Servicio
4. Reconfiguracin del Sistema 5. Gestin de Carga
6. Gestin de Activos 7. Protecciones Adaptativas
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Tecnologas Fundamentales
Infraestructura en Mediciones y
Comunicaciones
Modelado del Sistema y Operacin
Supervisin en Tiempo Real
Adquisicin Anlisis Automatizacin
AMI Comunicaciones
de datos Tecnologas de
Transporte Tecnologa Inalmbrica
Almacenamiento de Datos WAMS
Factor de Potencia Seguridad
Calidad de Potencia Deteccin/Localizacin
de fallas Voltajes / Corrientes
Cargas Inteligencia de
Negocios
Esquemas de Interruptores
Protecciones Adaptativas
Gestin de Demanda
Estabilidad y Optimizacin
Evolucin Estratgica
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Alcance
Incremento de la Interaccin con la Red
Eficiencia Energtica
Diaria
Tiempos de uso de la Energa
Diario
Gestin de Picos
de Carga Dinmicos
Gestin de Demanda Programada
Respuesta a la Demanda Tiempo-Real
Regulacin
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 Telemetra
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Alcance
Generacin, Transmisin y Subtransmisin
SCADA
PMU (Phasor Measurement Unit)
FACTS (Flexible AC Transmission Systems)
Conductores Avanzados
Subtransmisin y Distribucin
Automatizacin de subestaciones
Distribucin de la automatizacin
Microredes
Usuario
Medicin Avanzada
Respuesta a Demanda
Recursos Distribuidos
Generacin Distribuida
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Conclusiones
Anlisis de la Empresa
Medicin Avanzada
Comunic. Alto Desempeo
Anlisis de datos de los sensores y dispositivos de la red
Informacin adecuada para la empresa y los usuarios
Embebido Distribuido Tiempo Real
Alta velocidad Baja latencia Basada en IP, Estndares
abiertos
Anlisis Diagnstico &
Predictivo
Alto Nivel de Integracin de los
Dispositivos
Robustez en la Gestin de la Red
SMART GRID
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Conclusiones
Esperamos que avance la visin de Smartgrids demostrando que las
redes de distribucin activa deben basarse en un
enfoque de regulacin inteligente y distribuida
Paola Petroni
Coordinadora Proyecto Addres-EU
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Bibliografa
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Department of Energy by Litos Strategic Communication under
contract No. DE-AC26-04NT41817, Subtask 560.01.04
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Antonio, TX, USA - October 2009
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Preguntas?
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Energa Solar
U.S. Department of Energy
-
20 46
156 698
3270 3479
Instituto de Energa Solar UPM
Energa solar instalada en Espaa
Energa Solar
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Industry research group GlobalData
Capacidad solar instalada en el mundo (2000 - 2020)
[MW]
Energa Solar
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GEWC: Global Wind Energy Council
Capacidad elica instalada en el mundo (1996 - 2010)
Energa Elica
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GEWC: Global Wind Energy Council
Capacidad elica anual instalada por regin (2003 - 2010)
Energa Elica
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GEWC: Global Wind Energy Council
Top 10 Capacidad elica por pas (hasta Dic. 2010)
Energa Elica
