Digitalización en el sector eléctricoRetos para la transformación tecnológica

Ph.D, M.Sc.

Juan David Molina Castro

Líder de Gestión

06/09/2019

7-8 de AgostoCampinas, São PauloBrasil

Proyecto

2

Fuente: /1. (OECD/IEA) http://www.iea.org/tcep/energyintegration/smartgrids

Proyecto

3

Agenda

1 Colombia Inteligente

2 Acciones sectoriales

3 Convergencia sector TIC

4

Colombia Inteligente

Proyecto

(26,5% ; 29,1%)

(0,1% ; 0,0%)

(14,9% ; 15,7%)

(24,0% ; 17,2%)

(11,0% ; 10,9%)

(11,5% ; 16,2%)

(4,3% ; 4,7%)

(0,4% ; 0,1%)

(4,3% ; 3,6%)

(3,0% ; 2,5%)

Sector eléctrico en ColombiaEstructura

Política

Regulación

Planeación

Vigilancia y control

Competencia

Zonas No Interconectadas

Operador del sistema/mercado

> 30 OROperadores de red

Cuerpos consultivos

Fuente: XM

+48MHabitantes

+15MSuscriptores EE

+17GWCapacidad

> 70% renovable

+70TWh-añoDemanda

+10GWDemanda máxima

+26Mil kmRed Transmisión

72#31-40%

G17#

6-7%

T40#

25-38%

D114#

7-22%

C-

6-22%

PR-

5-8%

Serv. Aux.

Mercado 68% Regulado / 32% No Regulado

Proyecto

6https://www.smartgrid.gov/files/Kansas_City_Power_Light_Smart_Grid_Demonstration_Project_201006.pdf

Proyecto

Sector eléctrico Inteligente

MITWEF OECD

DIVERSIFICACIÓN•Mercado (Pb, contratos)•Tecnológica

INTEGRAR

TRANSICIÓN ENERGÉTICA

G

INVERSIÓN/AOM•Calidad del servicio•Automatización

REMUNERAR

FLEXIBLE Y DIGITAL

euroelectricepri

T D

MEDICIÓN Y DATOS•Virtualización•Transaccional

ACCESO Y USO

EMPODERAMIENTO

C

CONTROL DISTRIBUIDO•Supervisión•Automatización

OPTIMIZAR

EFICIENCIA OPERATIVA

PR Serv. Aux.

Prosumidor eléctrico (maximiza beneficios): conoce y modifica su consumo, genera y/o almacena y mitiga GEI.

IRENA

DoE

EDSO

Medición avanzada

Generación

distribuida

Demanda

activaAlmacenamiento Movilidad

eléctricaRed

digital

Proyecto

8

Hacia una Colombia Inteligente

2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026

La masificación de las tecnologías es evidente

Medición Avanzada AMI

AGPE/GD

Respuesta DemandaAlmacenamiento

Movilidad eléctrica

Red digital

Sector Inteligente

Medición avanzada

Red digital

Recursos Distribuidos

Movilidad eléctrica

1

2

5

3

4

Arquitectura tecnológica

Niveles de automatización

Estrategias de apropiación

Preferencias RD y microrredes escalables

Infraestructura de recarga rápida (masivo)

Funcionalidades tecnológicas

.

Consolidar grupos de trabajo de

Colombia Inteligente.

Revisar y

actualizar focos

de trabajo de la iniciativa

Fortalecer capacidades y conocimiento

internas.

Incentivar la participación de

actores estratégicos

Para continuar aportando colaborativamente en la transformación del sector eléctrico colombiano

CSEE

CDT/Redes Entidades Operación y asesores Empresas

Presidente

Vicepresidente

¿Qué hemos logrado?

Trabajo coordinado para trazar una ruta

común, un espacio de discusión sectorial

y fomentar acciones concretas para la

apropiación de funcionalidades

tecnológicas, desarrollar proyectos

colaborativos y ser referentes a las

iniciativas que generaran los miembros

¿Quiénes somos ?

Somos una red que surge como un acuerdo

de buenas voluntades entre empresas y

entidades para trabajar colaborativa en la

transformación del sector eléctrico para

generar capacidades y conocimiento,

promover proyectos y alianzas, e influir

proactivamente el desarrollo de políticas,

regulaciones y normativas.

Grupos de trabajo colaborativo

Documentos de referenciamiento

Documentos con recomendaciones y lineamientos estratégicos

Proyectos sectoriales

Talleres de Co-creación

Documentos con acciones de transformación

+6

+10

+6

+3

+10

+3

Nuestras Acciones

Empoderamiento del usuario

Integración de tecnologías

Transformación de la red

1

2

3

Demanda activa• Preferencias participación programas RD.• Criterios programas RD.• Estrategias RD-Almacenamiento.

Integración DER• Integración vehículos eléctricos.• Almacenamiento usuario final/redes.• Seguimiento experiencias integración DER.

Medición avanzada• Lecciones aprendidas virtualización medida.• Seguimiento casos de estudio empresarial.• Recomendaciones apropiación beneficios AMI.

Microrredes• Acciones cierre de brechas.• Definición de soluciones tipo.• Mapa de ruta (priorización).

• Definición arquitectura tecnológica (operación).• Plan uso espectro radioeléctrico.• Referenciamiento S/E Digitales y niveles de

automatización en el SIN.

Nuestras metas 2019

Medición avanzada

Generación distribuida

Demanda activa Almacenamiento

Movilidad eléctrica

Red digital

10

Acciones Sectoriales

Proyecto

11

Coberturaservicios domiciliarios

96,9%86,6%

67,1%

42,3%

EnergíaEléctrica

Acueducto Gas Internet

Fuente: DANE, Censo Nacional de Población y Vivienda 2018Pr. Cifras preliminaresTomado de @DANE_Colombia

Colombia tiene retosimportantes para lograr

el acceso global a los

servicios públicos domiciliarios

Proyecto

12

Metas sectoriales

La convergencia tecnológica genera

retos para la prestación costo-eficiente de los

servicios domiciliarios

50,0%

70,0%

100,0%

1,4%

36,0%

75,0%

2017 2022 2030

+11MMedidores avanzados

+15MInternet

HOGARESFuente: Bases PND 2018-2022 (DNP)

8/10Suscriptores del servicio energía

eléctrica utilizarán un medio digital para monitorear y pagar el servicio

3/10Suscriptores del servicio energía eléctrica utilizarán un recurso de energía distribuido DER (GD, RD, VE, almacenamiento, … )

Proyecto

97,6 98,2 98,5 99,0 98,7 99,5 97,7

57 59

62

63 6565

64

3236 38

4246

5853

5661

58

69 7073

66

2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

79 7982 82 84

8783

52 5458 59

62 64 63

22

29

35

42

46 53 53

3942 45

46

45 4442

3,5 4,1 4,2 4,3 4,9 4,7

67 68 69 72 72 73

72

1,0 1,8 3,65,0 5,9

6471

78

2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

13

¿Qué tan tecnológico somos?

DANE - Calidad de Vida -ECV-https://www.dane.gov.co/index.php/estadisticas-por-tema/pobreza-y-condiciones-de-vida/calidad-de-vida-ecv

Equipos (uso)

(%)Nevera

Celular (p)SmartphoneLavadora

TV (LCD, plasma o LED)

PC/Portátil/Tableta

Aire acondicionado

TV (inteligente-internet)

Uso servicios (acceso)

Energía eléctrica

Gas

TV-cable

Internet (hogares)

(%)

Proyecto

14

UPME - http://www.siel.gov.co/Inicio/CoberturadelSistemaIntercontecadoNacional/ConsultasEstadisticas/tabid/81/Default.aspx ANDI - http://www.andi.com.co/Uploads/LasMotocicletasEnColombia.pdfANDEMOS - http://www.andemos.org/index.php/cifras-y-estadisticas-version-2/ANTV - https://www.antv.gov.co/index.php/tdt/plegable-tdt

(Millones)

2,8 (0,41) 3,2 (0,30) 3,6 (0,37)4,1 (0,53)

4,7 (0,59)5,4 (0,65)

6,1 (0,68)6,7 (0,67)

7,3 (0,56)7,8 (0,50)

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

20,0

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

(230)(203)

(160)(133)

10,6%Motos

Motos eléctricasCarros eléctricos

9,7 (0,33)10,5 (0,86) 11,0 (0,42) 11,2 (0,27) 11,6 (0,37)

12,6 (1,0)13,6 (1,01) 13,6 ( ) 13,9 (0,36)

0,0 0

-3,0

2,0

7,0

12,0

17,0

22,0

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

4,1%

Energía Eléctrica (usuarios)

37,4 (3,8)

41,2 (3,8)44,5 (3,3)

46,2 (1,7)49,1 (2,9) 50,3 (1,2)

55,3 (5,0)57,3 (2,0) 58,7 (1,4)

62,2 (3,5)

00,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

5,2%Tel. Móvil

50% 63% 70%89%86% TDT

(14M Hogares)

Retos del consumidor colombianoDesarrollo histórico (tasa compuesta anual - década)

Proyecto

15

Acciones en el sector eléctrico

1

2

3 Ruta de transformación y actualización regulatoria

Plan Sectorial de Protección y Defensa - Ciberseguridad

Ley Uso Vehículos Eléctricos (1964 del 2019)Promoción, incentivos, restricciones, estaciones de carga

Resiliencia del sector, identificación de riesgos y actualización guía ciberseguridad

Misión de transformación Foco 3: descentralización, digitalización y gestión de la demandaFoco 5: coordinación TIC (conectividad, espectro requerido para servicios, marcos regulatorio servicios)

Actualización regulatoria Código de redes, reglamento de operaciónReglas de comportamiento mercado

Proyecto

16

Acciones en el sector TIC

1

2

3Manifestación de interés uso espectro radioeléctrico e infraestructura

Plan 5G

Ley de Modernización del sector TICAcceso al uso del espectro radioeléctrico (Art. 11 y Art. 29)Funciones de la Comisión de Regulación de Comunicaciones (Art. 22)

Desarrollo para soportar las ciudades inteligentes (sector de valor agregado)Identificar la demanda y modelo de administración espectro para los servicios 5GEstablecer características técnicas y de calidad de telecomunicaciones para IoT, M2M, V2VDefinir lineamientos de seguridad digital y pilotos 5GBandas 470-674/8 MHz, 3,8-4,2 GHz, 4,8-4,99 GHz

Convocatoria pública 008/2019HF - 3 a 30 MHz / VHF - 30 a 300 MHzUHF - 300 a 462.5 MHz (exceptuando el rango 452.5 a 459.4 MHz, en los segmentos atribuidos a los servicios radioeléctricos fijo y móvil terrestre)

Proceso subasta espectro en las bandas de 700, 1.900 y 2.500 MHzProceso evaluación de la compartición de infraestructuras de otros sectores

17

Convergencia sector TIC

Proyecto

18

Convergencia sectorialAcciones sectoriales

1

2

3Manifestación de interés uso espectro radioeléctrico e infraestructura

Plan 5G (propuesta)

Ley Modernización TIC (1978/19)

Acceso al uso del espectro radioeléctrico (Art. 11 y Art. 29)Funciones de la Comisión de Regulación de Comunicaciones (Art. 22)

Desarrollo para soportar las ciudades inteligentesIdentificar la demanda y modelo de administración espectro para los servicios 5GEstablecer características técnicas y de calidad de telecomunicaciones para IoT, M2M, V2VDefinir lineamientos de seguridad digital y pilotos 5GBandas 470-674/8 MHz, 3,8-4,2 GHz, 4,8-4,99 GHz

Convocatoria pública 008/2019HF - 3 a 30 MHz / VHF - 30 a 300 MHz / UHF - 300 a 462.5Proceso subasta espectro bandas de 700, 1.900 y 2.500 MHzCompartición de infraestructuras de otros sectores

Sector TIC

1

2

3Ruta de transformación y actualización regulatoria

Plan Sectorial de Protección y Defensa - Ciberseguridad

Ley Uso Vehículos Eléctricos (1964/19)

Promoción, incentivos, restricciones, estaciones de carga / Estrategia de Movilidad Sostenible

Resiliencia del sector, identificación de riesgos y actualización guía ciberseguridad

Misión de transformación Foco 3: descentralización, digitalización y gestión de la

demandaFoco 5: coordinación TIC (conectividad, espectro requerido para

servicios, marcos regulatorio servicios)

Actualización regulatoria Código de redes, reglamento de operaciónReglas de comportamiento mercado

Sector Energía

Proyecto

19

Convergencia sector TICRetos y Habilitadores

Habilitadoressector eléctrico

1

2

3 Servicios de misión crítica

Ecosistemas tecnológicos para servicios públicos

Funciones de telemetría, supervisión y controlHabilitar uso prioritario de telecomunicaciones para servicios públicos

Habilitar despliegue de tecnología para garantizar conectividad y calidad

Habilitar uso restringido de las comunicaciones operativas (voz /datos)

+11MMedidores avanzados (75% en SIN)

Retos a 20305.2M (2022)

Hoy (millones)

250mil Medidores avanzados

+ 18mil Fronteras de medición(+ 95% de las fallas son en el envío de lecturas)

+ 3mil vehículos eléctricos

+ 66 GD/AGPE (40 MW)

+ 8 microrredes

+5 Mil circuitos CREG (015/2018)

Telemedición y control automático

+600 Mil vehículos eléctricos

Proyecto

20

Convergencia TICAcciones requeridas

1

2

3

Definir

ParámetrosMINENERGIACREG/CNO

Garantizar

UsoMINTIC/ANE

DefinirCanales

PLC 30,0 - 526,5 kHz Exeptuando 90-110 kHz, 190-415 kHz; 490 kHz, 495-505 kHz

Telemetría & Control Habilitar uso 169,4 - 169,475 MHz - Pmax-radiada 500 mW

Despliegue Tecnología (Rural)Asignación regional 2x5 MHz de espectro en 452,5 - 457,5 MHz Pareado: 462,5 - 467,5 MHz

Despliegue Tecnología (Urbano/Rural)Atribuir al servicio fijo la 908 - 915 MHz / Asignación regional 10 MHz de espectro en 902 - 915 MHz

Seguridad comunicaciones operativas (PPDR)Habilitar uso 4.940 – 4.990 MHz y otras (140,0125 - 160,2625, 453,0375, 455,7125, 813,2375 MHz)

Datos para teleprotección

Datos para telecontrol

Datos para AMI y gestión de la demanda

Datos para monitoreo y administración

Latencia (seg)

Intervalo de ocurrencia (Impredecible/periódico en seg)

Método de comunicación (unicast/multicast/broadcast)

Confiabilidad y disponibilidad (muy alta/alta/media/baja)

Seguridad en los datos (alta/media/baja)

Volumen de datos (kilobytes)

Garantizar en la regulación y/o acuerdos operativos el uso de canales de

comunicación dedicados con el operador del sistema eléctrico (voz/datos)

Proyecto

21

Convergencia TICReflexiones

La convergencia entre sector eléctrico y TIC requiere de un trabajo conjunto ministerial para garantizar la prestación de servicios públicos bajo los principios de eficiencia, calidad y adaptabilidad al menor costo económico

Garantizar la conectividad eléctrica y digital permitirá reducir brechas:- Cobertura- Equidad- Eficiencia- Calidad- Productividad- Actualización tecnológica

Proyecto

Presidencia

Presidente - Jaime A. Zapata U. (XM)

Vicepresidente – Alberto Olarte A. (CNO)

Contacto

Juan David Molina C. Ing. Electricista. D.Sc. M.Sc. Esp.

Líder de Gestión

juandavid.molina@colombiainteligente.org

(+57) 3188216483 / (+574) 4441211 Ext. 190

Diego Sánchez O. Ing. Electricista. M.Sc.(C)

Coordinador Investigaciones y Referenciaciones

diegoedison.sanchez@colombiainteligente.org

(+57) 3188216483 / (+574) 4441211 Ext. 117

Luisa Buitrago A. Ing. Electricista. M.Sc. Esp.

Facilitadora Trabajo Colaborativo

luisa.buitrago@colombiainteligente.org

(+57) 3188216483 / (+574) 4441211 Ext. 171

Edf. TecnoParque, Piso 13. CIDET.

Carrera 46 # 56 – 11. CP:050012

Medellín, Colombia.

http://www.colombiainteligente.org/

@colombiaintelig22

INFORMACIÓN CONFIDENCIAL – Este documento fue desarrollado por Colombia Inteligente. No se puede utilizar sin consentimiento escrito de Colombia Inteligente. Las opiniones que contenga este documento son exclusivas de sus autores y no necesariamente representan la opinión oficial de Colombia Inteligente ni de sus miembros. Copyright 2019 ©

Trabajemos juntos por la transformación del sector eléctrico !

Proyecto

23

Requerimientos de telecomunicaciones para soportar las necesidades del sector eléctrico

PARÁMETRO Datos para teleprotección Datos para telecontrolDatos para AMI y gestión

de la demandaDatos para monitoreo

y administración

Latencia (seg) < 3 ms < 10 ms < 1.000 ms 100 ms – 500 ms

Intervalo de ocurrencia (Impredecible/periódico en seg)

Por excepción(basado en el comportamiento

de la red eléctrica)

Por excepción(basado en el comportamiento

de la red eléctrica)

Por excepción(basado en el comportamiento

de la red eléctrica)

Periódico(Intervalos configurables)

Método de comunicación (unicast/multicast/broadcast)

Multicast / Unicast Unicast Broadcast/Multicast Multicast / Unicast

Confiabilidad y disponibilidad(muy alta/alta/media/baja)

Muy Alta

(99,99%)

Muy Alta

(99,99%)

Muy Alta

(99,99%)

Muy Alta

(99,99%)

Seguridad en los datos(alta/media/baja)

Alta Alta Alta Alta

Volumen de datos (kilobytes) 5 - 100 5 - 100 100 – 1.000 -

1

2

3

Definir

ParámetrosMINENERGIACREG/CNO

Garantizar

UsoMINTIC/ANE

USO ESPECTRO Rango de Frecuencia

PLC Habilitar uso 30,0 - 526,5 kHz Exeptuando 90-110 kHz, 190-415 kHz; 490 kHz, 495-505 kHz

Telemetría & Control Habilitar uso 169,4 - 169,475 MHz - Pmax-radiada 500 mW

Despliegue Tecnología (Rural) Asignación regional 2x5 MHz de espectro en 452,5 - 457,5 MHz Pareado: 462,5 - 467,5 MHz

Despliegue Tecnología (Urbano/Rural) Atribuir al servicio fijo la 908 - 915 MHz / Asignación regional 10 MHz de espectro en 902 - 915 MHz

Seguridad comunicaciones operativas (PPDR) Habilitar uso 4.940 – 4.990 MHz y otras (140,0125 - 160,2625 MHz, 453,0375 MHz, 455,7125 MHz, 813,2375 MHz)

Establecer en la regulación y acuerdos operativos el uso de canales de comunicación dedicados con el operador del sistema eléctrico (voz/datos)Definir

Canales