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Investigacion en Potencia y Energıa1
Andres PavasProfesor UN - Investigador PAAS-UN
Coordinador Posgrado Ingenierıa Electrica
Universidad Nacional de ColombiaDepartamento de Ingenierıa Electrica y Electronica
Grupo de Investigacion PAAS-UN
Pasto, 7.10.2016
1Se distribuye bajo una Licencia Creative Commons Atribucion-NoComercial-SinDerivados 4.0 Internacional.
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Contenido
1 Motivacion
2 RetosCobertura y EquidadIntegracion de renovablesGestion y Respuesta de la Demanda
3 Algunas ideas...El mercado de electricidadContinuidad del servicio y calidad de potencia
4 PAAS-UN
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Motivacion
Sistema electrico
Paradigma Sistema Electrico Convencional
Grandes centros de generacion y consumo, integracion vertical en el mercado, usuarios pasivos.
Figura: http://www.thegundcompany.com/
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Motivacion
Cambio climatico
No somos ajenos
Efectos claramente perceptibles, afectacion de gran impacto
Emisiones y contaminacionEfecto InvernaderoIncremento Temperatura GlobalCalidad del aireCalidad y disponibilidad del aguaFenomeno de El Nino y de La NinaExtincion de especiesSeguridad alimentariaSostenibilidad. . .
Cuadro: Semana.com
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Motivacion
Dependencia de hidrocarburos
Insostenibilidad
El dominio de los hidrocarburos como motor de la economıa global ha cambiado drasticamente
Emisiones y contaminacionIncertidumbre en las reservasAlta volatilidad de preciosFuente principal de emisionesExistencia de nuevas tecnologıasRiesgo de inestabilidad polıtica y economicaFracking: Dano ambiental irreparable. . .
Cuadro: www.portafolio.com
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Motivacion
Smart Grid
Paradigma Sistema Electrico Futuro
Generacion distribuida, fuentes renovables, demanda activa, nuevos mercados, internet de lascosas.
Figura: www.energytrendsinsider.comA.Pavas (PAAS-UN) Investigacion en P&E Pasto, 7.10.2016 6 / 20
Motivacion
¿Definicion de Smart Grid?
Sistema electrico de potencia que utiliza intercambio de informacion y tecnologıas decontrol, computacion distribuida y sus sensores y actuadores asociados, con propositoscomo:
integrar el comportamiento y acciones de los usuarios de la red y otros agentes,proveer eficientemente fuentes de electricidad sostenibles, economicas y seguras 2
Energıa, Datos e Informacion, Recursos, Dinero, Oportunidades ...
2IEV,IEC, International Electrotechnical Vocabulary, www.electropedia.org. Consulta Oct 2016.
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Motivacion
Calidad de Energıa
Calidad de Energıa
Concepto acunado en espanol, depende de la vision del cliente
Calidad de EnergıaCalidad del Servicio Calidad de Potencia Continuidad y Confiabilidad
Atencion al clienteGestion de PQRFacturacionServicios y Derivados
Atributos de senales de ue i para satisfacer las ne-cesidades del cliente
Cantidad de tiempo enque se mantiene el servicioprestadoProbabilidad de que algofuncione de forma correcta
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Retos Cobertura y Equidad
¿Pendiente???
Cuadro: Cobertura Vs NBI (izq), Cobertura (der)3
Si la red fuera inteligente, deberıa mejorar la cobertura... y la calidad de vidaUna red inteligente ayuda a unificar el paıs
3D. Torres, Analisis de formula de asig. de recursos FAER, Tesis MSc IE, UN. Ene. 2015A.Pavas (PAAS-UN) Investigacion en P&E Pasto, 7.10.2016 9 / 20
Retos Integracion de renovables
Produccion de energıa renovable
Integracion en las redes de transmision y distribucion 4
Rediseno de las protecciones
Autogeneracion y cogeneracion, PV, ¿viento?, PCH
Sustitucion de generadores convencionales
Generacion distribuida, Generacion con gas, viento, ¿geotermia?Hidroelectricidad: ¿renovable?Ley de renovables5
¿Tenıa razon Edison? ¿DC?
4M. Bollen, The Smart Grid: Adapting the Power System to New Challenges, Synthesis Lectures on Power Electronics.Morgan & Claypool. 2011.
5Congreso de la Republica de Colombia. Ley 1715. 2014
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Retos Integracion de renovables
Microrredes electricas
Cuadro: Microrred (izq), Paradigmas de control(der)6
6A. Annaswamy, E. Mojica, et.al. Vision for Smart Grid Controls: 2030 and Beyond . IEEE Press, 2010.
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Retos Integracion de renovables
Produccion de energıa renovable
Prediccion actual
Fuentes renovables no convencionales, a excepcion del agua y la biomasa, son altamentevariables e impredeciblesDificultades de desarrollo de mercadoModelos de prediccion actuales insuficientes
Prediccion probabilıstica7
Estimacion de la distribucion de probabilidad del recurso: viento, sol, demanda, agua...Determinacion, estimacion y optimizacion del riesgoModelos de mercado incluyentes para fuentes renovables, prosumidores, agentestradicionales, demanda negativa...
7Morales,JM,et al. Integrating Renewables in Electricity Markets. Springer. 2014
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Retos Gestion y Respuesta de la Demanda
Gestion y Respuesta de la Demanda
Ajuste del consumo de potencia y energıa: sustitucion de tecnologıas, cambio de habitosde consumo
Cambios en la demanda para responder de forma eficiente y eficaz a los objetivosestrategicos de los agentes8.
Como se ve??
8O. Duarte, S. Tellez. Seminario sobre Gestion y Respuesta de la Demanda. UN. Bogota, 2016
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Retos Gestion y Respuesta de la Demanda
Caracterizacion de la Demanda
Cuadro: Consumo diario UN(izq), Consumo mensual UN(der)9
9A.Pavas, H.C. Torres, Oportunidades de ahorro de energıa en el campus UN , 2014
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Retos Gestion y Respuesta de la Demanda
Caracterizacion de la Demanda
Cuadro: Consumo diario UN(izq), Consumo mensual UN(der)10
10O.Gozalez, A.Pavas, S.Sanchez. Cuantificacion del ahorro de energıa elec en sect res mediante estrategias de gestionde demanda. Aceptado UIS Ingenierıas, 2016
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Algunas ideas... El mercado de electricidad
Mercados
Nuevos agentes... nuevos negocios
Clientes pasivos a clientes activos: ProsumersGeneracion distribuida y en pequena escala: despacho?, ¿medicion?, ¿facturacion?Nuevos mercados requieren cambios en la regulacion
Distribuidores y comercializadores
PARADIGMA: El negocio del distribuidor es vender energıa...Nuevos negocios: infraestructura avanzada de medicion, automatizacion, instalacion deaplicaciones, soporte...
Nuevos productos
Vehıculos electricos: electrolineras, almacenamiento...Generadores a pequena escala, almacenamiento de energıaContratos y esquemas de negociacion nuevos: calidad, desconexion, demanda gestionada(energy or demand harvesting)
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Algunas ideas... Continuidad del servicio y calidad de potencia
Calidad de Potencia
Revision de perturbaciones
Realidad nueva, Mismas perturbaciones (plop!) lımites nuevos...Comites Tecnicos, desarrollo de normas, laboratorios, pruebas ...Inversion → Vision de negocio para redito y beneficio
Nuevos productos
Vehıculos electricos, electrolineras, CFL, LED, PLC, Internet of Things...Generadores a pequena escala: PV, viento, almacenamiento de energıa
Nuevas tecnologıas, nuevos problemas y nuevos requerimientos
Globalizacion → Dispositivos nuevos: ¿Estamos listos?Se requieren conocimiento, equipos, normas y armonizacion entre normas y regulacionSub-, Inter-, Armonicos y Supraarmonicos11
11D. Agudelo, M.Limas, A.Pavas, J.Bacca. Supraharmonics band detection for low voltage devices. ICHQP 2016, BeloHorizonte, Brasil. Oct. 2016
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Algunas ideas... Continuidad del servicio y calidad de potencia
Continuidad del servicio y Confiabilidad
Necesidad de mejorar el desempenoLas aplicaciones nuevas requieren mayor disponibilidad y confiabilidad, la electricidadcaracterısticas de calidad diferenciadasGestion de activos: transmision y distribucion, transformadores12, mantenimiento,planificacion...Degradacion y perdida de vida util: conductores13, trafos...
EstabilidadLa mano de Dios (87kA): No pueden evitarse los colapsosEstabilidad en tensionMicrorredes y DG: Estabilidad de angulo y frecuencia
ProteccionesGeneracion distribuida, Sistemas hıbridos AC/DCEquipos mas sensibles...
12I.Duran,L.Rosero,A.Pavas,O.Duarte. Comparison of maintenance scheme effects on pow transf reliability performance.IngInvestig,35(Sup1)73-81,2015
13I.Duran,A.Pavas,O.Duarte. Effects on lifetime of voltage conductors due to stationary PQ dist. DYNA, 82(192),pp.44-51. 2015
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PAAS-UN
Grupo de Investigacion PAAS-UN
Grupo PAAS-UNTrayectoria Lıneas de Investigacion
Universidad Nacional30 anos10 egresados PhD, 50MScKeraunos, Cynergy
Rayos y EMCCalidad de EnergıaMercados de energıaFuentes renovablesControl no linealRedes complejasGestion de Demanda
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Contacto
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Andres Pavasfapavasm@unal.edu.coUnidad Camilo Torres
CL 44 45-67 Bloque B5 Ingenierıa Ofic 307Bogota, Colombia
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