Eficiencia Energética sobre Ciudades Sostenibles: Smart...
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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 BogotáEdificio 411 - 208 Cra. 30 No 45-03 Bogotá, D.C. - T. +57 316 5000 Ext. 11154
www.ing.unal.edu.co/grupos/emd
Contenido
2
• Introducción
• Smart Grids y Perspectiva en Colombia
• Interoperabilidad: Caso de uso
• Supervisión Online de Red Eléctrica: Laboratorio Smart Grids (LAB+i) UN
• Conclusiones
Introducción
3
Introducción
4
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
* INTRODUCTION TO SMART CITIES | Smart Cities Council Readiness Guide
Apps Apps Apps Apps
Plataformas Plataformas Plataformas Plataformas
Datos Datos Datos Datos
GIS GIS GIS GIS
Comunicaciones Comunicaciones Comunicaciones Comunicaciones
Electricidad Agua Transporte Emergencias
5
Introducción
Smart + Elementos en común
Modelo Conceptual de SGEuropa – CEN-CENELEC
9
Smart Grids y Perspectiva en Colombia
7
SG y Perspectiva en Colombia
8
Tecnologías y Funcionalidades
AMI ADA
EVDER
Infraestructura ICT
SG y Perspectiva en Colombia
9
Mapa de Ruta: etapas de implementación
Ciudad inteligente recopila información sobre sí misma a través de sensores, registradores u otros dispositivos.
AMI ADA DER VE
3,3 break. per circuit
5,7 Breakper circuit
Self - healing
VE: 1,2%Total de
vehículos
EV: 3,9% Total de
Vehículos
EV: 14% Total de
Vehículos
70% de energía consumida
88% de energía consumida
100% de energía consumida
GD: 0,2% capacidad de potencia
GD: 0,5% capacidad
de potencia
GD: 2,5% capacidad de potencia
Storage.: 0,3% capacidad de potencia
2015 - 2020
Etapa I
2020 - 2025
Etapa II
2025 - 2030
Etapa III
Link: http://www1.upme.gov.co/Paginas/Smart-Grids-Colombia-Visi%C3%B3n-2030.aspx
SG y Perspectiva en Colombia
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Retos en SG: Áreas de investigación
Tecnología de comunicación e información (TICs)
•Comunicación bidireccional
•Interoperabilidad
•Ciberseguridad Electrónica de Potencia
•Drives
•Convertidor DC
•Inversores
•STATCOM
Gestión de Información
•Big data
•Análisis de información
•Cloud Computing
•Business Intelligence (BI)
Herramientas de Optimización e
Inteligencia
•Objetivos: eficiencia, rentabilidad, confiabilidad
•Toma de Decisión
•Optimización
multi-objetivo
Esquema AMI para Colombia
11
Flujo de información
Operación de la Red
Mercado
GD
ComercializadorCliente Operador PlaneaciónSupervisión y control
PRE
USU GD CDL LRM TAR
PRE
CDL
FRA CALCALHAN FRAGD GDLRM
LRMGD
Sistema de Gestión de la Medida e Infraestructura de Comunicaciones
Medidores Inteligentes
LRM
CAL
Base de datos Información de Historicos
HAN
Equipos eléctricos
ADMS
Otras funciones
OMS
Atención al cliente
Intercambio de información
Prevención y detección del fraude
Gestión de energía
Suspensión, corte y reconexión
Balance de energía
Facturación
Reporte fallas en el suministro
Control de calidad del servicio
Expansión de la infraestructura
DemandaDefinición costos
eficientes
GD
Pro
ce
sos
Aso
cia
do
s
Infr
ae
stru
ctu
ra d
e C
om
un
ica
ció
nControl de la
calidad del servicio
Demanda
Equipos eléctricos
SINSEG
ALM A&CCOB
Red eléctrica
Ag
en
tes
Esquema AMI para Colombia
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Beneficios asociados a sistemas AMI
ParticipaciónActiva Usuario
FlexibilidadConexión
Planeaciónmejorada
Prediccióndemanda
AccesoEstadousuario
NuevosServicios
Operación Eficiente
(-) Anomalías
(+) ConfiabilidadServicio
Tarifas Avanzadas
LocalizaciónFallas
ReducciónCostos
InformaciónConsumoDetallada
Clara
HAN
CalidadPotencia
DSMCalidadServicio
312
Interoperabilidad +Caso de uso
13
Capacidad de intercambiar información, entenderla y utilizarla
de forma segura y efectiva
Esquema AMI para Colombia
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Interoperabilidad
Sistema de medición inteligente
Agentes
Proceso – Red de Distribución Eléctrica
Centro de gestión de medida
Intercambio de información
Intercambio de información
Intercambio de información
Interoperabilidad en la Red Inteligente
Modelo de Arquitectura SG
10
Interoperabilidad en la Red Inteligente
Categorías de Interoperabilidad
Cuestiones transversales
Categorías de interoperabilidad (GWAC)
Dimensionesinteroperabilidad
11
Modelo InteroperabilidadActores – Colombia 2030
Análisis de Casos de Uso
Propuesta de Caso de Uso AMI 2030
Análisis de Casos de Uso
Propuesta de Caso de Uso RD 2030
Análisis de Casos de Uso
Caso de Uso RD – Cliente Residencial
Supervisión Onlinede Red Eléctrica:
Laboratorio Smart Grids (LAB+i)UN
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Plataforma Integral LAB+i
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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.
Plataforma Integral LAB+i
23
Criterios de Evaluación => Alcance
Inve
stig
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Adap
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lidad
de
equi
pos
Cond
icio
nes a
mbi
enta
les
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
Criterios de evaluación
Capacidades del proyectoCondiciones
en Colombia
7 Física
Capas Smart Grids
4 Sistema
5 Comunicación
6 Interfaz
1 Inteligencia
2 Análisis
3 Modelo
Pruebas de Medidores Inteligentes
24
Medidores instalados en campo
Campus UNAL
30 edificios
25 Subestaciones
Plataforma Integral LAB+i
25
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.
Estructura del sistema de gestión de la información
implementado en el campus
Visualización en
Datalink de los
ángulos de fase de
los nodos
Gestión de Energía online
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Resultados: Modelo y SimulaciónCampus UN Bogotá
Integración – Arquitectura
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Proyecto Lab+i – UPME AMI
Modificado de: https://www.osisoft.com/software-support/what-is-pi/What_Is_PI.aspx
Modbus TCP / IP
Edificio, instalaciones
ComunicaciónMedidor inteligentePotencia Activa
Universidad Nacional de Colombia
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Gestión de Energía en Campus UN Bogotá
Data
Dat
a
Procesos
Análisis Key Performance Indicator KPI
Evaluadores
Sistema de Supervisión – LAB+i: UN
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Energía consumida por estudiante programado
Visualización en tiempo real del desempeño del KPI
KPI: Número de estudiantes
atendidos por kW
Más estudiantes
por kW=mayor eficiencia
31
Sistema de Supervisión – LAB+i: UNGestión de energía: Metas de ahorro
Sistema de Supervisión – LAB+i: UN
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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 actual2) Precio del consumo actual3) Ahorro del consumo de
energía4) Emisiones de CO2
Monitoreo del consumo diario
Sistema de Supervisión – LAB+i: UN
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Consumo de energía por día
Real-time comparison:Power consumed
VsSaving Goal
Real-time comparison:Energy consumed
VsSaving Goal
Monitoring of daily consumption.
Sistema de Supervisión – LAB+i: UN
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Energía en horas hábiles y no hábiles
Análisis del consumode energía:
Horas hábilesvs
Horas no hábiles
Visualización enTiempo Real:Horas hábiles
VsHoras no hábiles
Análisis del consumo de energía por semana.Horas hábiles
VsHoras no hábiles
Sistema de Supervisión – LAB+i: UN
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Energía consumida por conexiones a internet
KPI: kW por número de
conexiones a internet
Monitoreo en Tiempo RealPotencia demandada vs
número de conexiones a internet
Visualización en tiempo real del desempeño del KPI
Sistema de Supervisión – LAB+i: UN
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Potencial Generación PV
Proyecto implementación
de generación con
paneles solares, Edificio
de Medicina
70 kW Grid TieEdificio de
Medicina
Conclusiones
37
Conclusiones
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El despliegue de infraestructuras AMI garantiza el éxito de losprogramas de implementación de Smart Grids con sus beneficiosasociados.
Se requieren políticas de país, marco normativo y regulatorio quepromueva el desarrollo armónico de nuevos servicios con suscorrespondientes tecnologías asociadas.
La estandarización funcional del medidor inteligente permiteinteroperabilidad de equipos, tecnologías y sistemas.
Se debe facilitar la comunicación fluida entre todos los actores delsistema involucrados, promoviendo nuevos mercados y servicios conbeneficios para todos los participantes: Interoperabilidad
Conclusiones
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Integración de procesos a plataforma avanzada (LAB+i) trae beneficiosal usuario final: Análisis, investigación y optimización
El proyecto LAB+i involucrar varios actores y el análisis deexperiencias de éxito que trae beneficios. Trabajo colaborativo +Nuevos desarrollos
La plataforma integral permite analizar, validar y en un futurocertificar diferentes tecnologías y equipos. Viabilidad y pertinenciade acuerdo al sector de estudio
LAB+i: Diseño de pruebas y desarrollo de tecnologías locales permiteincentivar Programas integrales de formación y entrenamiento denuevas tecnologías
Gracias por su atención ¿Preguntas?
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Javier Rosero García, PhD.
E-mail: [email protected]éfono: +57 315 340 95 54
Web: www.ing.unal.edu.co/grupos/emd