Cambios y retos en la operación futura del - … · Transmisión de potencia en corriente continua...

Alberto Olarte Aguirre

Secretario técnico CNO

Foro XM

El futuro de la energía eléctrica en Colombia

Mayo 25 de 2017

Cambios y retos en la operación futura del

Sistema Interconectado Nacional-SIN

Agenda

▪ SIN actual.

▪ Elementos de cambio en el SIN.

▪ SIN Mediano Plazo.

▪ SIN Largo Plazo.

▪ Ciberseguridad.

Agenda

▪ SIN actual.




SIN actual

Fuente: XM y UPME

66,1%

12,8%

8,0%

1,1%

4,7%

0,3%1,6%

3,9%0,6%0,1% 0,6%

0,2% Hidráulicos

Gas

Carbón

Combustóleo

ACPM

Jet1

Gas-Jet A1

Menores Hidráulicos

Menores Térmicos

Menores Eólica

Menores Cogeneradores

Autogeneradores

Recursos (MW) (%)

Hidráulicos 10963 66,07%

Gas 2128 12,82%

Carbón 1329 8,01%

Fuel - Oil 0 0,00%

Combustóleo 187 1,13%

ACPM 774 4,66%

Jet1 46 0,28%

Gas-Jet A1 264 1,59%

Menores Hidráulicos 648,1 3,91%

Menores Térmicos 105 0,63%

Menores Eólica 18,42 0,11%

Menores Cogeneradores 99,6 0,60%

Autogeneradores 32 0,19%

Total SIN 16594,12 100,00%

SIN actual

Fuente: Prosumer-centric electricity markets. Technical University of Denmark.

Centre for Electric Power and Energy.

Principales características:

▪ Todos los Agentes de la cadena de suministro están

organizados de una manera centralizada y

jerárquica, donde los flujos de potencia transitan en

una sola dirección.

▪ Participación pasiva de la demanda, sin embargo es

no inelástica (fenómeno El Niño 2015-2016 lo

demostró).

▪ Baja participación de fuentes intermitentes (viento y

sol).

▪ La capacidad de intercambio de las interconexiones

internacionales es moderada, si se compara con la

capacidad instalada actual.

▪ Se cuenta con cuatro (4) dispositivos FACTS (SVC

Chinú, SVC Caño Limón, SVC Tunal y STATCOM

Bacatá).

Agenda

▪ SIN actual.




▪ Ciberseguridad.

Elementos de cambio en el SIN

Fuente: UPME

Plan de Expansión 2016-2030

Escenario 0

SOLAR

Pendiente: 38.9 MW

SOLAR

Aprobado: 29.2 MW

SOLAR

Aprobado: 29.8 MW

Pendiente: 40 MW

SOLAR

Aprobado: 9.9 MW

SOLAR

Aprobado: 220 MW

SOLAR

Pendiente: 220.4 MW

EÓLICO

Pendientes: 330 MW

EÓLICO

Aprobado: 232 MW

EÓLICO

Aprobado: 1050 MW

EÓLICO

En análisis: 1827 MW

13517.157%

3656.016%

2564.011%

1538.67%

402.12% 1456.0

6%

234.21%

50.00%

88.30%

Hidráulica

Gas

Carbón

Menores

Cogeneración

Eólica

Solar

Geotérmica

Otros

13517.157%

3656.016%

2564.011%

1538.67%

402.12% 1456.0

6%

234.21%

50.00%

88.30%

Hidráulica

Gas

Carbón

Menores

Cogeneración

Eólica

Solar

Geotérmica

Otros

Solicitudes de conexión

recursos intermitentes

Fuente: IRENA


Reducción de los costos de las tecnologías Renovables Intermitentes en la última década.

Fuente: UPME

Registro capacidad solar < 10 MW=124 MW Registro capacidad solar > 10 MW=2497,3 MW


Registro capacidad eólica >20 MW=1123 MWCrecimiento de la participación de fuentes

intermitentes:

▪ Incremento sin precedente de solicitudes de

conexión, principalmente en el área Caribe.

▪ El Plan de Expansión de la UPME recomienda

una estrategia con participación importante de

fuentes renovables no convencionales.

▪ La Ley 1715 de 2014 ha estimulado las

solicitudes de registro y acceso a incentivos.


Fuente: REE, NTNU y ETH

Error Agregado de producción eólica [GW]

▪ Nuevos dispositivos y practicas

que flexibilizan la operación de

sistemas de potencia.

▪ Los pronósticos de demanda y

fuentes intermitentes son

esenciales para asegurar la

operación de los sistemas de

potencia y reducir los costos de

programación de reservas.

Límites dinámicos de intercambio


Limitaciones

ambientales

Limitaciones de

espacio

Poca aceptación

social

Flexibilización del SIN

optimizando el uso de la

infraestructura (FACTS)

Expansión no

convencional de la red

(Baterías, Potencia

Localizada, PST, etc.)

Transmisión de potencia

en corriente continua

(HVDC)

Respuesta de la demanda

(cargas flexibles que

proporcionan servicios

estabilizadores al SIN)

Incremento de las

capacidades de

intercambio regional

Restricciones exógenas Posibles soluciones

Agenda

▪ SIN actual.




▪ Ciberseguridad.

SIN Mediano Plazo

Fuente: UPME

▪ Penetración masiva de plantas solares PV a nivel

distribuido en todo el SIN.

▪ Refuerzo de todas las áreas del SIN a través de

nuevos corredores a nivel de 500 kV.

▪ Conexión de Ituango 2400 MW, lo cual amerita de

nuevas líneas del STN para su correcta evacuación.

▪ Desarrollo de nuevas líneas a 500 kV para incorporar

1,45 GW de capacidad eólica en el área GCM.

▪ Tecnología HVDC, tanto CSC y VSC, debido a la

interconexión Colombia-Panamá y la conexión de

mas plantas intermitentes en el área GCM (1,85

GW).

▪ Incremento de la capacidad de intercambio

Colombia-Ecuador debido a la construcción de

nuevas líneas a 500 kV.

▪ Todo lo anterior obliga una revisión estructural

del Código de Red en el corto plazo.

Agenda

▪ SIN actual.




▪ Ciberseguridad.

Fuente: Prosumer-centric electricity markets. Technical University of Denmark.

Centre for Electric Power and Energy.

Principales características:

▪ Esquema descentralizado. Flujos de

potencia bidireccionales entre todos los

agentes de la cadena.

▪ Participación activa de la demanda

(cargas termostáticas, vehículos

eléctricos, calentadores eléctricos de

agua).

▪ Alta participación de fuentes

intermitentes (viento y sol) en todos los

niveles del SIN.

▪ La capacidad de intercambio de las

interconexiones internacionales es

mayor.

▪ Se cuenta con elementos FACTS, BESS

y HVDC.

SIN Largo Plazo

Fuente: Transmission Networks versus Sector Coupling in a Highly Renewable Energy

Scenario for Europe. International Renewable Energy Storage Conference, D•usseldorf,

15th March 2017.

SIN Largo Plazo

▪ Acoplamiento de sectores, Gas, Distritos térmicos, transporte e hidrocarburos.

▪ Múltiples formas de almacenamiento, lo que da mayor flexibilidad a la operación del SIN.

▪ Co-optimización multi objetivo y multi etapa.


▪ La incorporación de recursos VRE representa un reto para el SIN.

▪ Se debe desarrollar este cronograma de forma articulada con todos los Agentes e instituciones del sector.

▪ La Academia junto con los fabricantes deben participar activamente.

Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

1 Definición de escenarios energéticos SPO/SR/CD 2P+3G

1.1 Reunióin UPME SPO/SR 1G

1.2 Escenarios Mediano Plazo SPO/CD 2P+2G

1.2.1 Proyectos Solares PV nivel "utility" SPO

1.2.2 Proyectos Eólicos nivel "utility" SPO

1.2.3 Proyectos PCH nivel "utility" SPO

1.2.4 Proyectos Solares PV nivel distribuido CD

1.2.5 Proyectos Eólicos nivel distribuido CD

1.2.6 Proyectos PCH nivel distribuido CD

2Análisis energéticos y de potencia (Simulación despacho para un día del Largo

Plazo)SPO/SR

2.1 Estandarización de la información SPO

2.2 Definición del horizonte SPO

2.3 Construcción series históricas horarias recursos SR

2.4 Revisión necesidades de modelación SPO

2.5 Ajuste modelación SPO 1P+1G

2.6 Simulaciones SPO 1P+1G

3 Análisis eléctricos SAPE/SC/CD

3.1Estandarización de la información (modelos de cada tecnología para análisis de flujo

de carga y corto circuito)SAPE* 1P+1G

3.2 Revisión necesidades de modelación flujo de carga y corto circuito SAPE*

3.3 Ajuste modelación flujo de carga y corto circuito SAPE* 1P+1G

3.4 Simulaciones de flujo de carga y corto circuito SAPE* 1P+1G

3.5Estandarización de la información (modelos de cada tecnología para análisis de

respuesta en frecuencia)SC

3.6 Revisión necesidades de modelación respuesta en frecuencia SC

3.7 Ajuste modelación respuesta frecuencia SC 2G

3.8 Simulaciones respuesta en frecuencia SC 1P+1G

3.9 Simulaciones de flujo de carga y corto circuito CD 1P+1G

4 Consolidación requerimientos del SIN SPO/SC/SAPE/CD

4.1 Requerimientos de rampa (flexibilidad) SPO 1P+2G

4.2 Requerimientos de Reserva y Holgura SC 1P+2G

4.3Rango de factor de potencia y capacidad de suministro y absorción de potencia

reactivaSAPE 1P+2G

4.4 Umbrales de frecuencia para desconexión de plantas VRE SC 1P+2G

4.5 Características LVRT tecnología eólica y solar conectadas en STN y STR SAPE** 1P+2G

4.6 Características LVRT tecnología eólica y solar conectadas en SDL CD** 1G 1P+1G

5 Referenciamiento Código de Red país similar a Colombia SAPE/SC/CD/Sprot

5.1 Características del Sistema a nivel de "STN y STR" SAPE 1P+2G

5.2 Revisión y consolidación requerimientos código de red "STN y STR" SAPE 1P+2G

5.3 Características del Sistema respecto a las condiciones de respuesta en frecuencia SC 1P+2G

5.4Revisión y consolidación requerimientos código de red respecto a las condiciones

de respuesta en frecuenciaSC 1P+2G

5.5 Características del Sistema a nivel de "SDL" CD 1P+2G

5.6 Revisión y consolidación requerimientos código de red "SDL" CD 1P+2G

5.7 Revisión y consolidación requerimientos código de Red respecto protecciones Sprot 1P+2G

6 Construcción de propuesta a la CREG y modificación Acuerdos CNO SAPE/SC/CD/Sprot

6.1 Contraste requerimeintos código de red "STN y STR" Colombia y referente SAPE 1P+2G

6.2 Redacción requerimeintos código de red "STN y STR" Colombia SAPE

6.3Contraste requerimientos código de Red respecto a las condiciones de respuesta en

frecuencia Colombia y referenteSC 1P+2G

6.4Redacción requerimientos código de Red respecto a las condiciones de respuesta

en frecuencia ColombiaSC

6.5 Contraste requerimeintos código de red "SDL" Colombia y referente CD 1P+2G

6.6 Redacción requerimeintos código de red "SDL" Colombia CD

6.7Contraste requerimientos código de Red respecto protecciones Colombia y

referenteSprot 1P+2G

6.8 Redacción requerimientos código de Red respecto protecciones Colombia Sprot

16 7 Taller socialización y retroalimentación IRENA CO/SAPE/SC/CD/Sprot 8G

32 8Referenciamiento Códigos de Red a nivel internacional respecto a

proteccionesSProt 1G

9 Revisión estatuto de generación distribuida CD/Sprot

9.1 Aspectos procedimentales CD 1G

9.2 Aspectos técnicos asociados a protecciones (Revisión y actualización A 646) Sprot

9.3 Aspectos técncios asociados a medición CD

10 Construción series velocidad de viento y radiación solar SR

10.1 Definición metodología considerando complementariedad SR

10.2 Ejemplos SR

10.3 Consttrucción serires periódicas SR 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P

11Modelación fuentes intermitentes en las simulaciones de Mediano y Largo

PlazoSPO

11.1 Definición metodología de simulación fuentes VRE SPO

11.2 Pruebas SPO

11.3 Simulaciones periodicas en función del horizonte SPO 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P 1P

3P+6G

2P+4G

4P+10G

3P+6G

9P+17G

2P+4G

2P+4G

3P+8G

2P+4G

12P+24G

5P+10G

2P+4G

4P+8G

5P+10G

6P+12G

7P+14G

2P+4G

2P+4G

2G

2G

2P

1P+1G

1P+1G

2017 2018

Duración Duración

7P+11G

2G

2G

0.5G

4P+8.5G

2P+2G

Id Tarea Responsable

10

25

72

52

22

28

Horas de

Reunión

36

36

42

Cronograma de trabajo Recursos Variables de Energía-VRE

Recursos

VRE

MME

CREG

CNO-XM

UPME

Academia

Fabricantes

Agenda

▪ SIN actual.




▪ Ciberseguridad.

Ciberseguridad

Definiendo arquitectura de Ciberseguridad


Ciberseguridad


Ciberseguridad Consejo

Nacional de Operación

Identificación de activos

críticos

Gestión de la seguridad de ciberactivos

críticos

Seguridad física de

ciberactivos críticos

Plan de recuperación

de ciberactivos

críticos

Criterios para definir los

activos críticos del

SIN

Acuerdo CNO 788 de 2015

Ciberseguridad

Documento

CONPES 3854

Ley de

Protección de

Infraestructura

Crítica

Nuevo acuerdo

implementación

guía de

ciberseguridad

ciberactivos

críticos

Metodología de

gestión de

riesgos sectorial

Necesidad de

centro de

respuesta a

emergencias

cibernéticas

Ciberseguridad

Reflexiones finales y retos

▪ El SIN Colombiano está sufriendo un cambio estructural, donde la incorporación de

recursos intermitentes, las limitaciones ambientales y de espacio, el desarrollo

tecnológico, las nuevas prácticas operacionales, la articulación con las tecnologías de la

información y la participación de la demanda, están moldeando el Sistema de Potencia

futuro.

▪ El reto es grande y para afrontarlo se necesita la participación de todos los agentes,

organismos, fabricantes y la Academia. Se deben unir esfuerzos de manera coordinada

para alcanzar los objetivos propuestos.

▪ El CNO se esta reorganizando internamente en sus áreas de trabajo para afrontar estos

análisis que llevaran seguramente a propuestas al regulador en cuanto al código de

redes. El Cronograma es retador pero estamos seguros que lo vamos a desarrollar con

todos Ustedes.

▪ La ciberseguridad es un aspecto que debe ser interiorizado y gestionado por cada una de

las empresas del sector eléctrico. El no hacerlo representa un alto riesgo para el SIN.

GRACIAS

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