Se presentan las motivaciones que justifican la implementación de redes inteligenten en el país, retos en su desarrollo y algunas ideas de investigación

Mojica Nava, Eduardo

Pavas Martínez, Fabio Andrés

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Universidad Nacional De Colombia - Repositorio Institucional UN

Smart Grids - Retos para su implementaciónAndrés PavasEduardo MojicaProfesores e InvestigadoresUniversidad Nacional de ColombiaDepartamento de Ingeniería Eléctrica y ElectrónicaGrupo de Investigación PAAS-UNNoviembre 20 de 2014Foro Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 1 / 20Contenido1 Motivación2 RetosIntegración de renovablesEciencia energéticaEl mercado de electricidadContinuidad del servicio y calidad de potenciaCapacidad de transporte3 Algunas opciones...Microrredes eléctricasRespuesta de la demandaPredicción probabilísticaForo Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 2 / 20MotivaciónSistema eléctricoFigura: http://www.thegundcompany.com/material-applications/Foro Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 3 / 20MotivaciónCambio climáticoFigura:http://www.semana.com/cultura/galeria/imagenes-inundaciones-chia/269936-3Foro Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 4 / 20MotivaciónDependencia de hidrocarburosFigura: http://www.portafolio.co/negocios/ecopetrol-probara-tecnologia-propia-recuperar-petroleoForo Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 5 / 20MotivaciónSmart GridFigura: http://www.energytrendsinsider.com/2010/04/12/us-invests-in-smart-grid-training/Foro Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 6 / 20Motivación¾Denición de Smart Grid?Sistema eléctrico de potencia que utiliza intercambio de información ytecnologías de control, computación distribuida y sus sensores yactuadores asociados, con propósitos como:integrar el comportamiento y acciones de los usuarios de la red y otrosagentes,proveer ecientemente fuentes de electricidad sostenibles, económicas yseguras 1Energía, Datos e Información, Recursos, Dinero, Oportunidades ...1IEC, International Electrotechnical Vocabulary, www.electropedia.org. Consultada Nov 2014.Foro Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 7 / 20RetosRetosQué enfrentamos los Ingenieros Electricistas y Electrónicos en laimplementación de Smart Grids y qué se ha hecho en Colombia...Foro Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 8 / 20Retos Integración de renovablesProducción de energía renovableIntegración en las redes de transmisión y distribución 2Autogeneración y cogeneración, PV, ¾viento?, PCHRediseño de las proteccionesControl de f Hz, U V, estabilidad, Icc kASustitución de generadores convencionalesGeneración distribuida, Generación con gas, viento, ¾geotermia?Hidroelectricidad: ¾renovable?Ley de renovables3¾Tenía razón Edison? ¾DC?PredicciónFuentes renovables no convencionales, a excepción del agua y labiomasa, son altamente variables e impredeciblesDicultades de desarrollo de mercadoModelos de predicción actuales insucientes2M. Bollen, The Smart Grid: Adapting the Power System to New Challenges, SynthesisLectures on Power Electronics. Morgan & Claypool. 2011.3Congreso de la República de Colombia. Ley 1715. 2014Foro Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 9 / 20Retos Eciencia energéticaReducción y cambio en el consumo de energíaReducción del consumo, sustitución de tecnologías, cambio de hábitosde consumoIluminación, motores ecientes, refrigeraciónPérdidas eléctricas en las redesEfectos indeseables de generación distribuida: capacidad de atención 4Compensación de reactiva, distorsión de forma de onda, reactivaIncremento en aplicaciones de electricidadSustitución de aplicaciones basadas en combustibles fósiles: EV, PHEV,renovablesGestión y respuesta de la demanda4M. Bollen, F. Hassan, F. Integration of Distributed Generation in the Power Systems. IEEEPress, Wiley Interscience. 2011Foro Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 10 / 20Retos El mercado de electricidadMercadosNuevos agentes... nuevos negociosClientes pasivos a clientes activos: ProsumersGeneración distribuida y en pequeña escala: despacho?, ¾medición?,¾facturación?Nuevos mercados requieren cambios en la regulaciónDistribuidores y comercializadoresEl negocio del distribuidor es vender energía...Nuevos negocios: infraestructura avanzada de medición,automatización, instalación de aplicaciones, soporte...Nuevos productosVehículos eléctricos: electrolineras, almacenamiento...Generadores a pequeña escala, almacenamiento de energíaContratos y esquemas de negociación nuevos: calidad, desconexión...Foro Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 11 / 20Retos El mercado de electricidadNegocios nuevos, y los pendientes???Figura: Cobertura Vs NBI (izq), Cobertura (der) 5Si la red fuera inteligente, debería mejorar la cobertura...Una red inteligente debería ayudar a unicar el país5D. Torres, Análisis de fórmula de asig. de recursos FAER, avance Tesis MSc. Nov. 2014Foro Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 12 / 20Retos Continuidad del servicio y calidad de potenciaCalidad y continuidadNecesidad de mejorar el desempeñoLas aplicaciones nuevas pueden requerir mayor disponibilidad en elservicio y caracterísitcas de la electricidad diferenciadasNuevas tecnologías, nuevos problemas y nuevos requerimientosGlobalización → Dispositivos nuevos: ¾Estamos listos?Se requieren normas y armonización entre normas y regulaciónSub-, Inter-, Armónicos y Supraarmónicos 6Revisión de indicadoresRealidad nueva, límites nuevos...Comités Técnicos, desarrollo de normas, laboratorios, pruebas...Inversión → Visión de negocio para rédito y benecio6M. Bollen, et.al. Standards for Supraharmonics (2 to 150 kHz). IEEE EMC Magazine, V.3,N.1, 1st Qtr Oct, 2014.Foro Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 13 / 20Retos Capacidad de transporteRequerimientos para transmisión y distribuciónDistribución y transmisiónCubrir los consumos más altos presentes y futuros de forma conableReserva y redundancia para cubrir ausencia de componentesIncremento de diferencia entre máxima demanda y mínima producción→ SeguridadProducciónCondiciones de mercado pueden comprometer la capacidadGeneración y consumo distantes → Capacidad mayorIncrementar y extender capacidad de transmisión para aprovecharrecursosY si no alcanzara la capacidad de transporte...Distribución (MV-LV): interrupciones para clientesDistribución (HV-MV): posible desconexión de activos, penalizacionesTransmisión: grandes diferencias de costo de energía entre áreas, riesgode interrupción, ¾riesgo de black-out?Foro Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 14 / 20Algunas opciones...Algunas opcionesNo son las únicas ni las mejores, pero son un par de indeas que pueden serde su interés...Foro Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 15 / 20Algunas opciones... Microrredes eléctricasMicrorred eléctrica - Camino a la Smart GridMicrorred eléctrica: estrategia bottom-upAvances en automatización, comunicación y control en ColombiaTendencia global 77A. Annaswamy, E. Mojica, et.al. Vision for Smart Grid Controls: 2030 and Beyond. IEEEPress, 2010.Foro Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 16 / 20Algunas opciones... Respuesta de la demandaControl de la demandaControl de la demanda: respuesta a requerimientos no eléctricos →dinero $$$Foro Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 17 / 20Algunas opciones... Respuesta de la demandaRespuesta y gestión de la demandaFigura: Consumo de energía UN (izq), Variación consumo (der) 8Conocer, entender, mejorar, optimizar consumo de electricidad(gestión, ahorro, almacenamiento)Ahorro: fuente de energíaEsquemas de gestión: incentivos, precios, control, penalizaciones...8A.Pavas, H.C. Torres, Oportunidades de ahorro de energía en el campus UN, 2014.Foro Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 18 / 20Algunas opciones... Predicción probabilísticaPredicción probabilísticaFigura: Variabilidad del potencial PV en Bogotá 9Predicción basada en estimación de promedios o varianzas: limitadaPredicción probabilística: escenarios de riesgoVisión diferente de mercado9L.Luna, A.Pavas, H.Torres, Spinning reserve analysis in a microgrid, artículo aceptadoDYNAForo Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 19 / 20ContactoContacto½Gracias por su atención!Andrés Pavas, fapavasm@unal.edu.coEduardo Mojica, eamojican@unal.edu.cowww.paas.unal.edu.coForo Energías Renovables y Smart Grids Noviembre 20 de 2014 20 / 20

Smart Grids - Retos para su implementación

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