EL SUMINISTRO Y LA RED ELÉCTRICA DEL FUTURO Desafíos, Necesidades y Tendencias 1. INTRODUCCIÓN La industria del suministro eléctrico está evolucionando a un ritmo impresionante, esta evolución se debe a varios factores, en su mayor parte se debe a la aparición de los recursos energéticos distribuidos (DER) para satisfacer las preocupaciones de la sociedad en re lación con la utilización de energías renovables y la reducción de emisiones de efecto invernadero, así como la introducción de una gran cantidad de tecnologías electrónicas de energía y nuevas soluciones de comunicación, control y automatización. Los gobiernos de todo el mundo han desempeñado un papel muy importante para disparar la innovación y proporcionar incentivos financieros y tributarios a las partes interesadas.
Los términos “red eléctrica inteligente”, “red eléctrica del futuro”, y “modernización de la red eléctrica” enfatizan la necesidad de desarrollar una red eléctrica inteligente que pueda ser controlada y monitoreada en tiempo real para permitir la prestación de un servicio fiable y seguro. Se puede mencionar además la introducción del concepto de una microred eléctrica como una alternativa para mejorar la resistencia y facilitar la integración de DER.
2. EL MARCO DEL SUMINISTRO Y LA RED ELÉCTRICA DEL FUTURO La red eléctrica y el suministró del futuro es el enfoque principal sobre la modernización de la red eléctrica, en otros países y en EE. UU se muestra que los operadores eléctricos están e n la actualidad comprometidos en tratar muchos elementos del suministro y la red eléctrica del futuro. El concepto de suministro al igual que la red eléctrica del futuro tienen significados diferentes en cuanto a los diferentes operadores. El marco del suministro eléctrico y la red eléctrica del futuro abordan los objetivos comerciales y de ingeniería a corto, medio y largo plazo definido por el liderazgo del suministro, pues este marco debe tener un respaldo ejecutivo y compromiso, el mismo debe ser un esfuer zo de toda la empresa. Para proceder entorno al mercado externo e identificar las brechas, se requiere una cercana intervención con los ejecutivos del suministro al igual que una investigación a fondo de las tendencias de la industria. Al enrolarse en el marco del suministro eléctrico y la red eléctrica del futuro los planos claves y los componentes de este marco incluyen los siguientes.
Fig. 1 Controladores para nuevos modelos de negocio de suministros y marcos regulatorios
Plano de base Infraestructura de base y recursos Organización y procesos Estándares y modelos Comercio y regulación
Plano de capacitación Infraestructura capacitadora Inteligencia progresiva
Plano de aplicación Análisis de la red eléctrica y el cliente Concientización y control en tiempo real Interacción con el cliente
Plano de innovación Piloto y proyectos de demostración Investigación y desarrollo Sociedades comerciales Capacitación
3. PLANO DE BASE Infraestructura de Base y Recursos. -
Es el plano más básico del suministro y de la red eléctrica En cuanto a la red eléctrica incluye: Instalaciones de generación Líneas de transmisión y distribución Subestaciones Transformadores En cuanto a suministros incluye: Información existente Control básico Sistemas de comunicaciones. La infraestructura de base comprende los componentes más esenciales de un suministro eléctrico, en su mayoría, responsable de un servicio fiable y resistente, sobre la base del cual se desarrollan los planos restantes. Por tanto, se debe garantizar que su condición sea sólida y completamente funcional. Para esto se han realizado inversiones significativas en diferentes programas. Por otra parte, la aprobación de la orden 1000 de la comisión federal reguladora de energía (FERC), introdujo nuevas oportunidades y desafíos en relación con la transmisión y planificación de la red eléctrica. La orden se enfoca en tres áreas clave: Eliminación del derecho de tanteo(ROFR): los suministros no contarán con ROFR para desarrollar, poseer y operar proyectos de grandes transmisiones dentro de su territorio de servicio, introduciendo la competencia efectiva para la identificación y adjudicación de proyectos. Proceso de planificación: todos los proveedores de transmisiones deben participar en el proceso de planificación regional de transmisiones. Asignación de costos: las regiones deben coordinar y colaborar para lograr soluciones equitativas y económicas para la asignación de costos para proyectos de grandes transmisiones que involucren múltiples regiones
Organización y Procesos. -
Para llegar a los objetivos planteados en el suministro y re des del futuro es necesario tener en cuenta: La ingeniería La planificación Una red eléctrica: Dinámica Activa Compleja
Interacción cliente-proveedor de forma activa.
Este último punto para que exista la participación en las trasferencias del mercado. Para esto se debe: Actualizar los procesos existentes Implementar nuevos procedimientos de ingeniería Esto conlleva a: Cambios organizativos Recursos con nuevas habilidades y calificaciones Todos los cambios realizados incluyen: Formación de nuevas organizaciones dentro de los suministros Nuevos procesos dedicados a la planificación, ingeniería y mantenimiento Actividades de funcionamiento pertinente a la red eléct rica inteligente Recursos energéticos distribuidos. (DER siglas en inglés) Sistemas de gestión de la distribución Incorporación del DER a procesos de Transmisión y planificación de la Distribución.
Un ejemplo de esto es el “PLAN DE LA DISTRIBUCIÓN DE RECURSOS DE CALIFORNIA” (DRP) implantado por la Comisión de Suministro Públicos de California. Requiere que los suministros de la propiedad de inversores incorporen: Generación distribuida Almacenamiento de la energía distribuida Respuesta a la demanda Vehículos eléctricos Medidas de eficiencia energética en el proceso de planificación En cuanto a los recursos en el futuro es necesario una capacitación multidisciplinaria, específicamente en el personal de ingeniería deben poseer conocimiento de: Sistema de energía Sistemas de información y comunicaciones Ciencia de la computación Electrónica de potencia Automatización y control Estándares y modelos. La introducción de varios componentes del sistema de energía y la creciente dependencia del intercambio de datos en tiempo real ha llevado a la necesidad de revisar, actualizar y/o desarrollar nuevos estándares de ingeniería para poder contemplar todos los problemas clave y asegurar una perfecta interacción entre las infraestructuras base y la actualizada.
Componentes nuevos integrados a transmisión y distribución
DER (Recursos energéticos distribuidos). AMI (Infraestructuras de medición avanzadas) PMU (Unidad de medición fasorial) Dispositivos basados en fuentes electrónicas.
Ciudades inteligentes
OBJETIVO
Mejorar:
Capacidad de trabajo. Habitabilidad. Sustentabilidad
Abre camino al intercambio bidireccional de datos de comunicación con infraestructuras críticas como: Agua, gas, sistemas de transporte. Estas tendencias se espera que sigan creciendo mientras más componentes del sistema y nuevas tecnologías sean incorporados a la transmisión y distribución de redes eléctricas y el monitoreo amplio del área, la protección, la automatización y el control de transmisión y de las redes eléctricas de distribución, DER, y el borde de r ed eléctrica se convierta en una realidad.
Estrategia y marco de suministro del futuro
Participacion en el desarrollo de estandares de intenieria.
Evaluacion de nuevas tendencias
Productos y soluciones.
Actividades relacionadas: - Desarrollo de modelos informaticos. - Prueba y validacion de los mismos.
Por la introducción de nuevos componentes surge la necesidad de mejorar y desarrollar modelos computacionales (SOFTWARE) con los cuales se puede realizar:
Diseño
Generación. Planificación
Transmisión. Distribución.
Operación
Los desafíos clave que existen en esta área son: Naturaleza dinámica de nuevas tecnologías. Productos. Soluciones y dificultades para realizar seguimiento y escoger productos e specíficos para: Modelar. Evaluar. Estandarizar. Validar. La gran magnitud del sistema de energía hace que la reducción del modelado informático sea una tarea no tan sencilla, sino más bien compleja y masiva. Es por esto que se debe en este punto, elaborar un modelado en conjunto que abarque: transmisión, subtransmision, distribución de redes eléctricas (más allá de las líneas de MV y los servicios de los transformadores para así incluir redes secundarias o de BV) Y adicionalmente un modelado y análisis a corto y largo plazo de los fenómenos transitorios.
Comercio y regulación. -
El desarrollo tecnológico y la creciente expectativa en cuanto a redes eléctricas del futuro impone desafíos importantes para el sector eléctrico, y como efecto propone un impacto en políticas anteriormente establecidas. Ratificando que la innovación tecnológica implica competencia en el sector eléctrico y que eso da lugar al comercio de recursos energéticos, e n donde tendrán lugar todos los actores y servirá como espacio de integración para el sector.
El comercio debe ser implantado dentro de marcos legales, mecanismos de financiamiento, arreglos institucionales y mecanismos de seguimiento que permitan a los actores, plantar, diseñar, ejecutar y verificar proyectos de redes eléctricas del futuro.
4. PLANO DE PERMISO El segundo plano del marco propuesto del suministro y la red eléctrica del futuro abarca la infraestructura requerida para permitir las funcionalidades inteligentes y la inteligencia del sistema del suministro y la red eléctrica incrementada.
Infraestructura Capacitadora. -
Abarca todos los nuevos activos inteligentes y la infraestructura de los sistemas de comunicaciones e información que tradicionalmente, no se han utilizado, por el lado de la red eléc¬trica incluyen una gran variedad de dispositivos inteligentes conectados a las redes e léctricas. La definición de red eléctrica inteligente no es uniforme entre los suminis¬tros particularmente, a la red eléctrica de distribución, algunos suministros cuentan con amplias redes eléctricas automatizadas otros poseen una cobertura completa de AMI, mientras que otros, usan estas tecnologías en menor medida o ninguna en lo absoluto. Los desafíos en esta área incluyen la aparición de un amplio número de productos de numerosos fabricantes y el estado evolutivo de las respectivas normas de ingeniería. La seguridad cibernética es otro desafío importante que acompaña a la proliferación de los dispositivos inteligentes conectados a las redes eléctricas del suministro y por lo tanto, en los sistemas de información del suministro.
Inteligencia Progresiva. -
Comprende todos los sistemas de información, que proporcionan inteligencia progresiva a la transmisión y distribución de redes. En la red eléctrica, las infraestructuras capacitadas para proveer de información son: el Sistema de Gestión de Energía (DMS), Sistema de Gestión de Cortes (OMS), Sistema de Recursos Distribuidos (DERMS) y el Sistema de Gestión de Medición de Datos; estos sistemas de gestión permiten procesar y analizar los datos recolectados. En el lado de carga, los sistemas de clientes y de información de facturación, permiten recolectar y procesar los datos necesarios para gestionar la relación e interacción clientes. Conforme se evoluciona con la comunicación surgen interrogantes como: seguridad cibernética, privacidad de datos y propiedad de los datos.
5. PLANO DE APLICACIÓN Este plano se refiere a la aplicación de un software capaz de optimizar el funcionamiento, mantenimiento y planificación de la red eléctrica, así como también que mejore la eficiencia de los procesos que surgen desde suministro hasta el mismo cliente. Para esto se toma en cuenta cuatro componentes importantes como son:
Análisis de la red eléctrica y del cliente. -
Por medio la recolección de datos y del análisis de la planificación, previsión de la carga, fiabilidad, informes regulatorios, diseño de la ingeniería y normas, gestión de activos, consumo de energía, análisis de facturación, entre otros que se relacionan directamente con la carga y el suministro de la red se puede mejorar el servicio y tener una mayor eficiencia de todos los procesos de donde se recolectan datos.
Concientización y Control en tiempo real. -
Comprende todas las aplicaciones que se pueden hacer en tiempo real ya sea para la transmisión o distribución de la red eléctrica, la generación de los recursos renovables, además de la participación del mercado. Dichas aplicaciones se basan en el intercambio bidireccional de datos con los activos del suministro y los clientes, es decir en el flujo bidireccional de la corriente de tal modo que se cumpla la energía transactiva y el modelo de operación del sistema de distribución.
Interacción del cliente. -
Con los datos recolectados de los activos del cliente por medio de las aplicaciones mencionadas se puede brindar una mayor satisfacción de servicio al mismo de tal modo que se pueda llegar a ahorros potenciales para el cliente y para el suministro del futuro.
6. PLANO DE INNOVACION El plano de innovación es uno de los elementos más importantes ya que se enfoca en identificar y evaluar la próxima ola de soluciones tecnológicas y comerciales como: necesidades del mercado, expectativas del cliente, tendencias regulatorias políticas, propuestas comerciales y oportunidades para los suministros eléctricos. La principal responsabilidad del plano de innovación es asegurar que se exploren los nuevos desarrollos y las mejores prácticas y si se los consideran importantes se debe notificar y recomendar para su incorporación en las practicas regulares del suministro, normas y procesos.
Investigación Y Desarrollo. -
La investigación, piloto, evidencia de concepto y proyecto de demostración son instrumentos importantes para que los suministros evalúen en un entorno controlado los potenciales beneficios, costos, consideraciones de implementación para desplegar nuevas tecnologías y soluciones mientras se manejan riesgos sin realizar mucha inversión o com partir recursos. Los proyectos que poseen una alta relación costo- beneficio o son de naturaleza estratégica, luego son considerados para un despliegue de gran escala. Existen nuevas tec nologías
Investigación, Piloto, Evidencia Del Concepto Y Proyectos De Demostración
Estos son instrumentos importantes para que los suministros evalúen, los potenciales beneficios, costos, consideraciones de implementación para desplegar nuevas tecnologías y soluciones mientras se manejan riesgos sin realizar muchas inversiones o compartir recursos. Ejemplo: Al asociarse con programadores de tecnología y organismos de investigación públicos y privados. Los proyectos que poseen una alta relación costo/beneficio o son de naturaleza estratégica, luego son considerados para un despliegue a gran escala. Beneficios: 1. La oportunidad para desarrollar una propiedad intelectual que pueda posicionar a los suministros como líderes de la industria y proporcionar fuentes de ingresos adicionales a través de los cánones, las licencias o la creación de organizaciones derivadas. 2. Los simuladores digitales en tiempo real permiten la evaluación de una amplia variedad de condiciones y de escenarios hipotéticos, si os resultados son prometedores, luego se pueden probar y validar sobre el terre no.
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El propósito de este documento es aportar una estructura que facilite la definición, implementación, seguimiento y actualización de la estrategia del suministro y la red del futuro, haciendo énfasis en los siguientes aspectos: 1. La relevancia de una buena base en infraestructura que permita ofrecer un servicio eficiente y fiable. 2. La importancia de una infraestructura propicia para ofrecer funcionalidades avanzadas. 3. La necesidad de que las aplicaciones avanzadas mejoren la eficiencia operativa y brinden a los clientes nuevos servicios y oportunidades de negocio. 4. El carácter crítico de la continua innovación para identificar tendencias emergentes y posibles tecnologías y conceptos disruptivos o transformadores, y para luego desarrollar soluciones para adaptar la estrategia seleccionada a los cambios del mercado a su debido tiempo.
