FORO REGIONAL

“EFICIENCIA Y NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LOS

SISTEMAS ELÉCTRICOS PARA LA REGIÓN ICA”

Aplicaciones Smart Grid para mejorar la confiabilidad

de los Sistemas Eléctricos

Lima-Perú Julio 2013

Leonidas Sayas P OSINERGMIN

1 SITUACIÓN ACTUAL Y PERSPECTIVAS

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

4 http://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

5 http://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.

http://www.minem.gob.pe/

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”

6

http://www.minem.gob.pe/

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%)

Hidroeléctricaº

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

http://www.minem.gob.pe/

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

10

ESTIMACIÓN DE LA DEMANDA POR ZONAS 2013-2018

Fuente: COES

2 PROBLEMÁTICA ENERGÉTICA EN EL PERU

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

13

INTERRUPCIONES

Situación actual de la calidad del suministro

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, fallas equipos y falta mantenimiento de componentes y servidumbres, entre otras causas).

• 16% de SAIFI y 17% de SAIDI es debido a terceros (Hurtos de conductores, contactos accidentales, caídas de árboles, vandalismos, entre otras causas originadas por terceros)

• 19% de SAIFI y 14% de SAIDI es por fenómenos naturales (descargas atmosféricas, fuertes vientos, entre otras causas climatológicas adversas)

• 20% de SAIFI y 17% SAIDI por Otras Empresas Eléctricas (mantenimientos, déficit de generación, fallas SEIN, entre otras causas originadas 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

17

FACTORES LIMITANTES DE LAS REDES ACTUALES

Operación de las redes en la proximidad de sus

límites físicos, problemas de seguridad.

Dificultad para desarrollar las infraestructuras por rechazo social o por dificultad de disponer de fajas de 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

18

3 EVALUACIÓN DE INTERRUPCIONES DEL SUMINISTRO ELÉCTRICO POR EMPRESAS Y SECTORES TIPICOS

Electrodunas

Electrodunas

Principales causas de las interrupciones 45% de SAIFI y 52 % de SAIDI por causas propias

(mantenimientos y reforzamientos, fallas equipos y falta mantenimiento de componentes y servidumbres, entre otras causas).

16% de SAIFI y 17% de SAIDI es debido a terceros (Hurtos de conductores, contactos accidentales, caídas de árboles, vandalismos, entre otras causas originadas por terceros)

19% de SAIFI y 14% de SAIDI es por fenómenos naturales (descargas atmosféricas, fuertes vientos, entre otras causas climatológicas adversas)

20% de SAIFI y 17% SAIDI por Otras Empresas Eléctricas (mantenimientos, déficit de generación, fallas SEIN, entre otras causas originadas 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

Fuente: OSINERGMIN

5 SOLUCIÓN (SMART GRIDS )

28

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?

28 EPRI: Electric Power Research Institute

Antes se gestionaba

la oferta Ahora 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

30 Fuente: 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

31

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)

32

Partes interesadas.

Fuente: OSINERGMIN, Elaboración Propia

33

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

34

• 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

6 AUTOMATIZACIÓN DE REDES ELÉCTRICAS DE DISTRIBUCIÓN

SMART

GRID

36

Integración Renovables y

Distribuida

Gestión de la Demanda

Medida y Hogar Inteligente

Monitorización y Control MT/BT

Vehículo

Eléctricos

SMART GRID

36

37

EVOLUCIÓN HACIA LOS SMART GRID

– 1era Etapa: Solucionar problemática de Interrupciones Automatizando la Distribución de energía eléctrica.

38

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

39

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.

40

AUTOMATIZACION

41

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.

42

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

7 EJEMPLOS DE APLICACIÓN SMART GRID EN DISTRIBUCIÓN

44

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

45

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

46

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

47

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

48

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

49

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

8 BENEFICIOS

51

• 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

52

• 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.

9 CONCLUSIONES

54

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

55

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

MUCHAS GRACIAS!!!!

Lima-Perú Julio 2013

Leonidas Sayas Poma OSINERGMIN

FORO REGIONAL

“EFICIENCIA Y NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LOS

SISTEMAS ELÉCTRICOS PARA LA REGIÓN ICA”

Aplicaciones Smart Grid para mejorar la confiabilidad

de los Sistemas Eléctricos