Post on 10-Jun-2018
FORO REGIONAL
“EFICIENCIA ENERGÉTICA:
PROPUESTAS PARA LA REGIÓN TACNA”
Aplicaciones Smart Grid para mejorar la confiabilidad
de los Sistemas Eléctricos
Lima-PerúJulio 2013
Alex Rojas AucarureEspecialista - OSINERGMIN
http://www.minem.gob.pe/
• Matriz energética diversificada.
• Abastecimiento energético competitivo.
• Acceso Universal al suministro energético.
• Mejoramiento de eficiencia en el uso de energía.
• Autosuficiencia en la producción de energéticos.
• Mínimo impacto ambiental y desarrollo sostenible.
• Desarrollo de la industria del gas natural.
• Fortalecer la institucionalidad del sector.
• Integración energética regional.
Política Energética de Largo Plazo(D.S. 064-2010-EM)
3
CARACTERISTICAS DEL SECTOR ENERGÉTICO - 2012
Producción de Electricidad por tipo
de fuente de energía .Producción de Electricidad por tipo
de generación
4http://www.minem.gob.pe/
87%91%
88%86%
76%74%75%
68%
61%63%
58%58%
53%50%
54%
58%
63%59%
62%66%67%
71%
75%79%78%
79%79%79%80% 80% 80% 80%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
2031
Estructura (%) participación del Agua en la Producción de Energía del SEIN al 2031
Diesel Residual Carbón Gas Natural Biomasa Agua
Se ha incrementado la dependencia del GN y de un solo gasoducto (Camisea-Lima). Por lo que se
busca impulsar la inversión en centrales hidroeléctricas, y el desarrollo de gasoductos hacia el
Sur y Norte del país.
MATRIZ ENERGÉTICA
5http://www.minem.gob.pe/
El principal recurso energético renovable del Perú, es el hidroeléctrico.
Si bien existe importante potencial de recursos Eólicos y Solares, la generación eléctrica en base a estos
recursos no ofrecen la continuidad de servicio que se requiere para fortalecer la “Seguridad de
Abastecimiento” en el SEIN.
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Potencial Hidroeléctrico
69 445 MW (1)
Potencial Eólico
22 450 MW (2)
Potencial Geotérmico
3 000 MW (3)
(1) Atlas del Potencial Hidroeléctrico del Perú – (DGER-MINEM, BM y GEF), Marzo 2011
(2) Atlas del Potencial Eólico del Perú – (http://www.foner.gob.pe/atlaseolicolibro.asp)
(3) Battocletti, Lawrence, B& Associates, Inc (1999) “Geothermal Resources in Peru
(4) Plan Maestro de Electrificación Rural con Energía Renovable en el Perú (DGER-MINEM)
Potencial Solar (4)
Sierra: 5.5 – 6.5 kWh/m2
Costa: 5.0 – 6.0 kWh/m2
Selva: 4.5 – 5.0 kWh/m2
POTENCIAL EN ENERGÍAS RENOVABLES // “OBJETIVO: EXPLOTACIÓN ESTRATÉGICA”
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35,7 TWh de
Electricidad
Consumida
172 Mil Barriles por Día
de Combustible
Consumido
72 Mil Barriles por Día de
Petróleo Producido
85 Mil Barriles por Día de
Líquidos del GN Producido
700 Millones de Pies Cúbicos
de GN Producido
40,9 TWh de
Electricidad
Producida
22,0 TWh (54%)
Hidroeléctrica
500 TJ/D de GN
Consumido
en el Perú
30 Millones de Habitantes
400 Mil Millones de Nuevos Soles
(140 Mil Millones de US$) de PBI
7.5 Millones de Viviendas
5.5 Millones de Viviendas
con Electricidad
1.7 Millones de Vehículos
Autos 767 44%Station Wagon 275 16%
Camionetas 438 25%Omnibus a más 253 15%
Total 1733 100%
Miles de Unidades
Perú al 2012
7
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Garantizar el abastecimiento oportuno y eficiente de la energía, que
demanda el crecimiento y desarrollo socioeconómico.
EVOLUCION DE LA MÁXIMA DEMANDA
2000-2005: 4,7%
2006-2010: 6,8%
2011: 7,9%
2012: 6,0%
Crecimiento
Medio Anual
8
Elaboración Propia
EXISTE UNA DEMANDA CRECIENTE
Actualmente el Perú tiene una demanda creciente de potencia y energía
9
Fuente: SN Power – Exposición OLADE
LA PARTICIPACIÓN HIDROELÉCTRICA ESTÁ DISMINUYENDO
Producción Hidroeléctrica Peruana
Crecimiento Inferior a
la Demanda:
En el período 2001 –
2012 la demanda creció
9.3 % anual pero la
generación
hidroeléctrica solo 2.2 %
12
Indicadores Promedio 2005-2011 Empresas Distribuidoras Estatales Vs Privadas
14
Edelnor
Electro Oriente
Electro Puno
Electro Sur Este
Electro Ucayali
Electro Centro
Electro Noroeste
Electro Norte
Electro Sur
Hidrandina
Luz del Sur
Seal
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0
SAIDI
SAIFI
SAIFI vs SAIDI A NIVEL EMPRESA -PROMEDIO AÑOS 2005- 2011
INTERRUPCIONES
• 45% de SAIFI y 52 % de SAIDI por causas propias(mantenimientos y reforzamientos, fallasequipos y falta mantenimiento de componentesy servidumbres, entre otras causas).
• 16% de SAIFI y 17% de SAIDI es debido aterceros (Hurtos de conductores, contactosaccidentales, caídas de árboles, vandalismos,entre otras causas originadas por terceros)
• 19% de SAIFI y 14% de SAIDI es por fenómenosnaturales (descargas atmosféricas, fuertesvientos, entre otras causas climatológicasadversas)
• 20% de SAIFI y 17% SAIDI por Otras EmpresasEléctricas (mantenimientos, déficit degeneración, fallas SEIN, entre otras causasoriginadas en OEE)
Propias45%
Otras E.E20%
Fen. Nat.19%
Terceros16%
Principales Causas de la Frecuencia de Interrupciones 2012
Total empresas Distribuidoras del Estado
Propias52%
Terceros17%
Otras E.E17%
Fen. Nat.14%
Principales Causas de la Duración de Interrupciones 2012 Total empresas Distribuidoras del Estado
15
INTERRUPCIONES
16
ECU: Quito S.A.
ARG: Edesur
ARG: Edenor
CSR: CNFL
PAN: ElektraGUA: Eegsa
PER: Edelnor PAN: Edemet
MEX: LyFC
URY: Ursea
PER: Luz del SurCOL: Condesa
BRA: Electropaulo
BOL: Electropaz BRA: Light
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
SAIDI
SAIFI
COMPARACIÓN DEL SAIDI Y SAIFI PROMEDIO DE INTERRUPCIONES, PERIODO 2005-2008
BENCHMARKING INDICADORES DE CALIDAD DE SUMINISTRO A NIVEL CAPITALES DE
PAÍSES DE LATINOAMÉRICA
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FACTORES LIMITANTES DE LAS REDES ACTUALES
Operación de las redes en la proximidad de suslímites físicos, problemas de seguridad.
Dificultad para desarrollar las infraestructuras porrechazo social o por dificultad de disponer de fajasde servidumbre para las redes eléctricas.
• Redes de distribución de MT principalmente radiales.
• Flujo unidireccional de la energía, desde la generación hasta el usuario
• Existencia de relés electromecánicos o electrónicos, con escasa o nula
comunicación, cuyas seteos son efectuadas en forma manual.
• Redes extensas (200 a 400 km), alta falla temporal.
• Protección pasiva de redes (Seccionadores fusibles mal seleccionados)
• Recierres sobre fallas, degrada el aislamiento de los componentes, quema
de trasformadores.
• Escaso o nulo Telecontrol en MT: las redes de distribución de AT y MT
tienen instalados y utilizan SCADAs y aunque existe automatización en las
Subestaciones SET, NO ES ASÍ en el resto del circuito hasta al usuario final.
• Las maniobras manuales en la red de MT y sobre todo en los tramos de BT.
• Escasa aplicación de TCT.
SITUACIÓN ACTUAL
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MOQUEGUA
TACNA
20.93, 36.96
8.65, 13.61
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00
SA
IDI
Dis
t. (
Ho
ras)
SAIFI Dist. (Nº Interrupciones)
SAIFI y SAIDI ELECTROSUR 2012 - Sector Típico 2
Límite SAIDI = 16
Lím
ite
SAIF
I = 9
ILO
YARADA
14.82, 17.93
23.93, 69.59
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00
SA
IDI
Dis
t. (
Ho
ras)
SAIFI Dist. (Nº Interrupciones)
SAIFI y SAIDI ELECTROSUR 2012 - Sector Típico 3
Límite SAIDI = 20
Lím
ite
SAIF
I = 1
1
PUQUINA-OMATE-UBINAS
TARATA
ICHUÑA
MOQUEGUA RURAL
50.54, 54.8510.84, 80.01
13.03, 129.44
24.64, 57.59
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
SA
IDI
Dis
t. (
Ho
ras)
SAIFI Dist. (Nº Interrupciones)
SAIFI y SAIDI ELECTROSUR 2012 - Sector Típico 4
Límite SAIDI = 29
Lím
ite
SAIF
I = 1
5
TOMASIRI
46.03, 104.86
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00
SA
IDI
Dis
t. (
Ho
ras)
SAIFI Dist. (Nº Interrupciones)
SAIFI y SAIDI ELECTROSUR 2012 - Sector Típico 5
Límite SAIDI = 47
Lím
ite
SAIF
I = 1
9
32
No existe una definición general y ampliamente aceptada. La EPRI la define como
“… un sistema de potencia que puede incorporar millones de sensores todos
conectados a través de sistema avanzado de comunicaciones y de
adquisición de datos. Este sistema incorporará análisis en tiempo real a través
de sistemas de cómputo distribuido que permite una actuación más predictiva
que reactiva.”
¿QUÉ SON LAS REDES INTELIGENTES?
32EPRI: Electric Power Research Institute
Antes se gestionaba
la ofertaAhora además se debe
gestionar la demanda
RED ACTUAL SMART GRID
Se produce un cambio de paradigma, centrado en el cliente y la Gestión de la Demanda
UN NUEVO MODELO CENTRADO EN EL CLIENTE
Antecedentes
REDES EMERGENTES DEL SIGLO XXI SMART GRIDS
34Fuente: Presentación Colombia Inteligente - XI Congreso Internacional de Energía 2013
COMO MINIMIZAR LAS INTERRUPCIONES?
Conociendo el comportamiento de las redes
Con información en línea (Ubicación, aislamiento, restauración)
Preparándose para circunstancias no previstas
Fuente: World Economic Forum, http://www.weforum.org
SMART GRID
35
Política y Regulación
OSINERGMIN
Gobierno
MINEM
Empresas de Servicios
Públicos de Electricidad
Concesionarias
Agentes del Mercado Eléctrico y
Comunicación
Fabricantes y Vendedores
(Tecnología y Servicios
Usuarios
(Industrial, Comercial y Residencial)
Apoyo
(Instituciones de Investigación y/o desarrollo)
36
Partes interesadas.
Fuente: OSINERGMIN, Elaboración Propia
37
DONDE SE ENCUENTRAN LOS PAÍSES DE AMERICA LATINA
Fuente: Northeast Group, llc – 30/11/2011 IV Smart Grid Latin America Forum São Paulo, Brazil
Ben
efic
ios
Pote
nci
ale
s
Marco Normativo
Los Principales países de Latinoamérica se encuentran ubicados en cuatro cuadrantes, de
acuerdo a su diversidad potencial en los Smart Grids
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• Innovación en sistemas eléctricos.
• Generación distribuida.
• Adaptación de recursos renovables.
• Solución a problemas ambientales.
• Mayor acercamiento a diversas zonas geográficas y demográficas.
• Mejoras en el control de carga.
• Facilita la conexión de generadores de todos los tamaños y tecnologías .
• Permitir a los clientes participar de la optimización del sistema.
• Proveer a clientes mayor información y alternativas de suministro .
• Reducir el impacto ambiental .
• Mejorar los niveles de confiabilidad y seguridad del suministro.
PRINCIPALES APLICACIONES
• Administración técnica de la demanda.
• Administración técnica del despacho de potencia y energía.
• Control de plantas eficientes.
• congestión de líneas de transmisión e interconexiones.
• sobrecarga de transformadores.
• Evaluación de interrupciones en línea.
• Control y monitoreo del equipamiento de las instalaciones eléctricas
• Manejo de potencia activa y reactiva
• Flujo optimo de potencia
• Aplicar software de inteligencia artificial (redes neuronales, lógica difusa, algoritmos genéticos, etc.)
GENERALES PARA LAS CONCESIONARIAS
SMART
GRID
40
IntegraciónRenovables y
Distribuida
Gestión de la Demanda
Medida y Hogar Inteligente
Monitorización y Control MT/BT
Vehículo
Eléctricos
SMART GRID
40
41
EVOLUCIÓN HACIA LOS SMART GRID
– 1era Etapa: Solucionar problemática de InterrupcionesAutomatizando la Distribución de energía eléctrica.
42
POR QUE AUTOMATIZAR LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN
– Mayor velocidad frente a las instalaciones actuales, las concesionarias
compensan menos a los usuarios afectados
– Evitar que las empresas concesionarias sean multadas y/o Sancionadas por
transgredir las tolerancias por interrupciones del servicio
– Se requiere mayor cantidad de información de la red para ejecutar
maniobras preventivas
– Para Optimizar los flujos de cargas
– Para efectuar un Mantenimiento más eficiente
43
PRINCIPALES ASPECTOS.
– La automatización de los sistemas de distribución (Distribution Automation
System - DAS) involucra diferentes disciplinas: operación eléctricos,
protecciones, control, comunicaciones, sistemas de información y sus
tecnologías en tiempo real, bases de datos, medición, etc.
– Herramientas utilizadas en inteligencia computacional para la
automatización:
o Tecnologías de información.
o Comunicaciones
o Automatización con procesamiento para redes inteligentes
– El principal objetivo en la automatización de la distribución en las REI es
Impactar los procesos eléctricos de distribución en administración/operación
en mejor eficiencia y confiabilidad.
45
MEDIOS DE COMUNICACIÓN
– Los tele comandos para seccionamiento son enviados desde cada centro de
control.
– Las variables de los puntos remotos son monitoreados desde el SCADA local
de la subestación.
– Los medios de comunicación utilizados son de acuerdo a la infraestructura
instalada:
o Radio
o Fibra óptica – IP Network
o PLC
o GPRS
o Otros.
46
CRITERIOS
– Reordenar la topología del sistema eléctrico de
distribución de media tensión.
– Se requiere planeamiento de la red de distribución.
– Definir parámetros en la calidad del suministro hacia
nuestros clientes.
– Plantear Los objetivos y reglas de operación del
sistema eléctrico de distribución.
– Decidir las arquitecturas de control requeridas
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INTELIGENCIA GEOESPACIAL: LOCALIZACIÓN DE LA ZONA FALLADA GEOREFERENCIADA
El uso de inteligencia geoespacial para ubicar fallas disminuirán hasta en un 80% los
tiempos de localización de las incidencias y se optimizará la asignación de labores a las
cuadrillas en terreno.
http://pixis.com.co/soluciones.aspx
49
INTERRUPTORES INTELIGENTES
SELF-HEALING ó Auto restauración: Sistema que realiza continuamente evaluaciones para
detectar, analizar, responder y, cuando resulta necesario, restaurar componentes o
secciones de la red.
Minimiza las interrupciones del servicio empleando nuevas tecnologías que puedan
adquirir datos, ejecutar algoritmos de soporte a la decisión, advertir o limitar
interrupciones, controlar dinámicamente el flujo de energía y restaurar el servicio
rápidamente
Un sistema con capacidad de recuperación en el que la estabilidad y la fiabilidad del
sistema se mantienen bajo todas las condiciones cuando uno (contingencia N-1) o más (N-k
contingencias) componentes resultan deshabilitados.
Líneas de distribución dotadas de interruptores inteligentes para minimizar el número de
usuarios afectados al producirse apagones.
Fuente: Duke –Energy USA
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SECCIONALIZADOR ELECTRÓNICO RESTABLECIBLE (SER)
Un sistema electrónico para una protección
lógica inteligente, principales características :
• Dispositivo de protección para redes aéreas
de distribución
• Posee un sensor electrónico incorporado
• Discrimina una falla temporal de una falla
permanente
• Mejora el sistema de coordinación con
reclosers
• Es montado en un seccionador estándar
• Abre como un tubo porta fusible Para dar
una indicación visual de una falla
permanente
• Después de reparar la falla simplemente se
restablece
Fuente: http://www.hubbellpowersystems.com/ - CHANCE Electronic Resettable Sectionalizer, tambien en ABB: Seccionalizador Autolink
51
RECLOSER INTELIGENTE INTELLIRUPTER
Único recloser que verifica la presencia de la falla antes
de realizar el recierre. Es un Recloser por pulso que ha
revolucionado la protección para sistemas de distribución.
Es una alternativa a los reconectadores automáticos de
circuitos convencionales, diseñado desde cero para
adaptarse a las funciones avanzadas de automatización de
la distribución, incluyendo el sistema de restauración
automático SG que es una solución universal de redes
inteligentes que ofrece una interoperabilidad
incomparable. El INTELLIRUPTER también ofrece
funcionalidad SCADA y brinda beneficios significativos
para la protección de líneas radiales. Y proporciona una
mejor segmentación y coordinación que los
reconectadores convencionales en aplicaciones de
restauración de anillo sin comunicación.
Fuente: S&C Electric Company - http://es.sandc.com/products/switching-overhead-distribution/intellirupter-pulsecloser.asp
Facilita la interrupción de falla, su
aislamiento y restauración del circuito
fallado en un solo paquete
52
RECLOSER INTELIGENTE TRIPSAVER II
RECLOSER unipolar autónomo, montado sobre la base de un CUT-OUT. Disponible en capacidades de
voltaje para clase de sistema de 15 kV y 25 kV. Al ser ideal para circuitos laterales que experimentan
fallas momentáneas frecuentes, esta solución de redes inteligentes elimina la interrupción
permanente del servicio eléctrico que ocurre cuando los fusibles laterales operan en respuesta a estas
fallas temporales. También elimina las interrupciones momentáneas de los alimentadores en los casos
donde se dispara el interruptor automático de una subestación para proteger el fusible lateral durante
una falla temporal. Este Recloser monofásico, autoalimentado y controlado electrónicamente utiliza
la tecnología de cámara interruptora en vacío. Se puede instalar en los montajes de corta circuito
fusible tipo XS nuevos o existentes. Este Recloser no necesita programación ni baterías para tener
energía de respaldo
Fuente: S&C Electric Company - http://es.sandc.com/products/reclosers/tripsaver-dropout-recloser.asp
53
CORTACIRCUITO FUSIBLE TIPO XS DE TRIPLE DISPARO – RECLOSER PARA POBRES
Tiene una base que permite colocar 3 CUT-OUT por polo, que luego de actuar el 1ro se transfiere la
protección al 2do y luego al 3ro (“recloser para pobres”)
Fuente: S&C Electric Company - http://es.sandc.com/products/fusing-outdoor-distribution/three-shot-fuse-cutout.asp
Es un corta circuito fusible tipo XS de triple disparo, ideal para
situaciones donde las fallas momentáneas son comunes pero el
alimentador se encuentra en un área alejada o de difícil acceso
para las cuadrillas de línea.
Cuenta con su contacto de transferencia de corriente giratorio.
Esto elimina la posibilidad de una interrupción permanente
del servicio en respuesta a una falla momentánea. Y los tres
cortacircuitos de tres disparos utilizan la misma construcción de
eslabones fusibles Positrol® y tubos fusibles Multi-Wind
55
• Controla toda la red eléctrica desde la red de alta tensión, media y baja
tensión, con el fin de ahorrar energía, reducir costos, aumentar la confiabilidad
del servicio, etc.
• Controla tanto de la provisión como del consumo. Por ejemplo monitorear y
operar de manera optima el alumbrado publico, los equipos y artefactos de
edificios en máxima demanda, prever picos de producción de parques solares y
eólicos para mantener estable la red y se evitarán apagones y desconexiones
generalizadas propias de las redes descentralizadas.
• Permite migrar a un modelo de producción energética distribuida donde los
consumidores serán también productores (mediante la extensión de energías
renovables en hogares) y sólo se recurra a la red cuando se tenga déficit,
ofreciendo sus excedentes al sistema en los momentos en que, a lo largo del
día, no se tenga consumo
56
• Incrementa la satisfacción de los usuarios, al reducir de manera significativa
los tiempos de restablecimiento en el suministro.
• Reduce los accidentes debido a que no se tiene la premura por restablecer lo
más pronto posible el suministro.
• No se afecta a terceros ni al medioambiente.
• Se contribuye con la rentabilidad de las concesionarias al llevar cabo
proyectos con altas tasas de retorno.
• Mejora los índices de confiabilidad.
• Prepara la red para el automatismo real del sistema de media tensión global
y para la segunda etapa de implementación de Smart Grids.
58
Marco regulatorio en proceso, ni nacional ni europeo, que ampare el
desarrollo de las redes inteligentes, ni si quiera se cuenta con el apoyo
institucional y económico para su investigación y desarrollo
Las interrupciones de energía eléctrica significan falta de ingresos para las
Concesionarias y por ello es necesario impulsar mejoras en la distribución de
energía eléctrica, menor duración y menor frecuencia de fallas.
Se tienen retos grandes por resolver en la automatización de la distribución.
Establecer estrategias y acciones para llegar a contar con sistemas de alta
eficiencia en la automatización de la distribución.
Para alcanzar la propuesta de la automatización de la Distribución en REI
59
La interoperabilidad de los sistemas es importante y fundamental para el
desarrollo de estos proyectos de automatización.
El ciudadano promedio percibirá la mejora de la calidad del servicio eléctrico
aplicando los Smart Grid en los problemas de interrupciones del servicio
eléctrico.
Iniciar con proyectos pilotos para probar la viabilidad de las aplicaciones
propuestas y que solucionarían la problemática actual de la calidad del servicio
eléctrico
Asimismo, se debe considerar ser coherente con el nivel de desarrollo de los
estándares de interoperabilidad, y evitarse hagan inversiones masivas en
infraestructura que podría quedar obsoletas al no ser compatible con los
estándares de la industria