MICROREDES E INTEGRACION CON LA GENERACION DISTRIBUIDA CON RECURSOS ENERGETICOS RENOVABLES-RER

Ing. Miguel Reátegui JunchayaE-mail : reateguimiguel@hotmail.com

INTRODUCCION

• La creciente preocupación global por energíaslimpias y sostenibles impulsa iniciativas quepromueven el uso de Energías Renovables ERintegradas a las redes eléctricas.

• La capacidad de generación eléctrica en elPerú en base a ER experimentó un aumentoanual en 2018, con un estimado de1.273GWde potencia instalada para ser inyectada a lared.

• Estas nuevas condiciones de operación de las redes eléctricasPeruanas con una gradual presencia de ER nos planteandesafíos y retos para superar algunos de los efectos de suimplementación de este tipo de energías, como:

Diversas fuentes de energía, calidad de suministro, generadores

distribuidos, estabilidad de la red, sincronismo, armónicos, flujos de

energía, protección, coordinación, transitorios, tele gestión, etc.

• Entonces, los cambios importantes que tendrán las redeseléctricas en los próximos años con el fin de integrar estasfuentes de generación distribuida a las instalacionesexistentes serán motivo de un desarrollo y evolución delsistema eléctrico en nuestro país.

Con el propósito de enfrentar los desafíos introducidos por la gradual penetración de las ER en el Perú y la generación distribuida reglamentada, tenemos que ampliar nuestro esquema tradicional de la red – donde el generador, transmisión, distribuidor y consumidor son fácilmente identificables – pasar a un esquema de una RED INTELIGENTE, donde los consumidores también se comportan como generadores.La tendencia de esta nueva red es convertirse en más distribuida, lo que implica que el consumo y/o generación no pueden considerarse como las únicas funciones de un nodo en la red. Esta evolución de la red eléctrica es clave para tener éxito en la integración masiva de ER para un futuro próximo.

RED ELECTRICA INTELIGENTE

• La necesidad actual de evolución del sistema eléctrico Peruano obliga la presencia de micro redes como elementos básicos de una nueva red inteligente.

• La definición de red inteligente es un poco difusa aún, por ejemplo la visión estadounidense de las redes inteligentes incorpora políticas de seguridad nacional, mercados competitivos, tecnologías de información, superconductores, almacenamiento de energía, equipos de electrónica de potencia, regulaciones medioambientales, entre otros.

• Para la Unión Europea en cambio las redes inteligentes aportan accesibilidad, confiabilidad, flexibilidad y diversificación de la matriz energética, con su consecuente reducción de costos y riesgo.

• Por otro lado, la Agencia Internacional de Energía declara las redes inteligentes como esenciales para el desarrollo económico, seguridad del sistema eléctrico e inserción de energías renovables, que permitirán mitigar el cambio climático y otros efectos medioambientales.

RED ELECTRICA INTELIGENTE

CARACTERISTICASA diferencia de las redes eléctricas tradicionales las redes inteligentes comprenden al sistema de generación, transmisión, distribución, sistemas de almacenamiento y a los usuarios o consumidores.

• Incorpora tecnología digital que permite un flujo de información y control bidireccional entre generadores y consumidores reduciéndose los costos de generación y transmisión, mejorando al mismo tiempo la eficiencia y la confiabilidad. Por otra parte las redes inteligentes favorecen la integración de sistemas de energías renovables y de almacenamiento.

CARACTERISTICAS

CARACTERISTICASEste control flexible permite a la micro red presentarse al sistema eléctrico como una unidad controlable que abastece las necesidades locales con fiabilidad y seguridad

Contadores de Energía-Bi direccionalidad-Capacidad de tele gestión

Contadores de Energía (Se ve la consola)-Baja tensión-Centros de transformación.-Media tensión

NODOS ELECTRICOS Y CONTROL DE FLUJOS

Elementos claves para el estudio de los efectos eléctricos sobre la red y análisis de flujos

FLUJOS

COMUNICACIONESModelo conceptual de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open System Interconnection)

ISO

CORDINADOR CENTRAL -NODOS

Pequeños sistemas eléctricos aislados (centralizados híbridos)

CONTROL DE UNA MICRORED

CONTROL DE UNA MICRORED-DEMANDA-GENERACION-PERDIDAS-ALGORITMOS DE FLUJO-ALGORITMOS DE CONEXIÓN Y DESCONEXIÓN, etc.

RED INTELIGENTELa Microred contiene generadores distribuidos, elementos de almacenamiento de energía y cargas de consumo dispersas, que pueden operar aisladas o conectadas a la red pública. Este enfoque permite efectivamente integrar ER distribuidas con la red principal, mejorando su estabilidad.

Esquema técnico rurala aplicarse en Perú

Realidad Peruana• Estado de nuestras redes

• Sistemas autónomos ER y redes rurales con limitaciones.

Estado de nuestras redes

MICROREDPara ayudar a estabilizar el sistema eléctrico las micro redes pueden entregar la energía a la red principal (Generación Distribuida) o a cargas locales (autoconsumo), dependiendo de su modo de operación, lo que permite proveer de una manera confiable y flexible soluciones para los desafíos de las redes inteligentes modernas.

Generación distribuida

Autoconsumo

MICROREDUna micro red es una componente de la red inteligente la cual forma parte de la red de distribución pudiendo a su vez autoabastecerse y funcionar de forma independiente.

TeledataGeneración.

-Alta y Media tensión SEIN-PROBLEMA –Baja tensión

Potrero de la Palmita en el estado de Nayarit, pueblo huichol.

Fotografía: Banco Mundial-Mexico

Sistema Solar Fotovoltaico CentralizadoMicrored en AC.

Generación Distribuida-Autoconsumo

Microred en la isla Robben

Ciudad del Cabo (Sudáfrica)

Sistemas Centralizados Hìbridos

Sistema Centralizado HibridoUniversidad Nacional de Santa-Chimbote

Elementos técnicos de una microredSistemas Centralizados

Elementos básicos:

-Topología eléctrica.

-Topología de comunicaciones.

-Topología de Control y coordinación.

Generador híbridoSolar- Diesel

Plantas solares fotovoltaicas

Generador híbridoSolar-Picoturbina

Generador híbridoSolar-Gas

Generador a GasPluspetrol-500KW

Demanda:-Iluminación.-Refrigeradora.-Televisión.-Radio AM/FM

PROPUESTA DE MICROREDELECTRICA

Generadores Biomasa

SEA 126 Km.

UCD Engineering and Materials Science Centre – Dublin – 21st January 2014

Ley de corriente de Kirchhoff a+b+c+d=e+f

Ley de voltaje de Kirchhoff a+f+e+d+c+b=0

Leyes de Maxwell(3rd and 4th)

Bajo la hipótesis de cuasi-estacionalidad, uno puede derivar de las leyes de

Maxwell (3 ° y 4 °) las leyes de Kirchhoff de voltaje y corriente que son la

base de la teoría de circuito agrupado en una Microred.

Ley de Faraday Ley de Ampere g.

Modelo Técnico de una Micro red

(a) Sin GD (b) Con GD

Modelo electrónico de un generador renovable no convencional

Nivel de Convertidor Filtros

Equivalenteconversión CD-CA Pasivos

a CD de red

Sincronización

y control

Sincronización

y control

Sincronización

y control

CASO DE ESTUDIO

PROPUESTA DE MICRORED AL SISTEMA ELECTRICO AISLADO DELBAJO URUBAMBA-126 KM.

Generador híbridoSolar- Diesel

Plantas solares fotovoltaicas

Generador híbridoSolar-Picoturbina

Generador híbridoSolar-Gas

Generador a GasPluspetrol-500KW

Demanda:-Iluminación.-Refrigeradora.-Televisión.-Radio AM/FM

PROPUESTA DE MICROREDELECTRICAMEGANTONI 2019-2025

Generadores Biomasa

Longitud de RED126 KmDemanda actual400MW

HOMER PRO ENERGY-Cálculo de la generaciónprevio calculo de la demanda y data meteorológica

Power System Analysis Toolbox -PSATFlujos de Potencia –Nodos eléctricos

MATLAB-SIMULINK

Modelo de Gestión, Análisis y Optimización Energética en una Micro red

Simulink Onramp

MATLAB Onramp

Smart Residential Load Simulator

Modelo de Gestión, Análisisy Optimización Energética en una

Micro red

Sistemas centralizados

Generación Distribuida-Autoconsumo

Arequipa

Fallas y su propagación en una Microred

. líneas de distribución, cargas, generadores y sistemas de almacenamiento.

. Micro-red (MG) va a funcionar tanto conectada a la red como en modo de isla, los modos de falla existentes son diferentes y deben ser estudiados a profundidad para poder obtener una simulación adecuada de la propagación de falla en los mismos.

Las líneas y cables son los elementos de interconexión entre generadores y cargas y que forman la Micro-red (MG) unificada. Las líneas pueden ser aéreas o subterràneas.

• Ambos tipos de línea están sujetas a fallas mecánicas y a eventos naturales que pueden provocar fallas como cortocircuitos, sobrecargas, fallas de equipamientos. Las causas más comunes de los eventos de falla incluyen descargas atmosféricas, contacto con árboles o animales, fallas humanas y de operación, falta de mantenimiento, etc.

• Las fallas más comunes son cortocircuitos línea a tierra, línea-línea, línea-línea a tierra y trifásicos. Todos ellos implican la conexión accidental en un único punto de una o varias líneas, lo que provoca reducciones del voltaje e incrementos significativos de la corriente circulante. Otro efecto es el disparo de las protecciones de los circuitos, inclusive en puntos lejanos al de ocurrencia de la falla.

Fallas y su propagación en una Microred-Lìneas y Cables

• Las fallas asociadas a los mòdulos FV son de las celdas FV, mòdulosde conversión y de diodos bypass. Las fallas de celda se originan por degradación de los materiales o falta de mantenimiento y de limpieza. Las celdas pueden generar circuitos abiertos o cortocircuitos, así como puntos calientes debido a la corrosión o un estrés mecánico, así como también por efectos naturales.

• Las fallas de los módulos FV pueden darse por defectos de fabricación estrés mecánico, quebraduras de cristal, perdida de resistencia y otros asociados. Los efectos asociados a estas fallas incluyen circuitos abiertos y cortocircuitos. Por otro lado, las fallas de diodos de derivación ocurren por sobrecalentamiento, que origina una pérdida gradual de la potencia de salida de los paneles solares. Las consecuencias mayores son distorsiones de las ondas de corriente y de tensión en todo el circuito de la Micro-red.

Fallas y su propagación en una Microred - Mòdulos Fotovoltaicos

• Es importante mencionar que los sistemas de control al igual que los sistemas de adquisición de datos también están sujetos a fallas, esto es crítico ya que los lazos de realimentación con el equipo que controla el sistema en falla pueden dar lugar a sistemas sobrecargados, e incluso por encima de sus características nominales, el origen de las fallas puede ser por fallas en las comunicaciones, perdida de señal, de un canal de comunicación, una mala operación del controlador o una combinación de tales causas.

• Esto puede causar que la frecuencia de la Micro-red se desbalancea y no se encuentre dentro de la banda aceptable de operación. Otro sistema que está sujeto a fallas es el que lleva a cabo el control de las máquinas de generación, donde puede ocurrir una apertura o cierre inadecuado de los interruptores de conexión a la Micro-red, las fallas en este caso son las siguientes:– Cortocircuito de vinculo DC a tierra. – Cortocircuito de banco de capacitores

DC. – Circuito abierto en interruptor de conexión. – Cortocircuito en interruptor. – Cortocircuito bifásico en terminales de conexión de la máquina. – Cortocircuito de línea a tierra de terminal de conexión de máquina

Fallas y su propagación en una Microred -Sistemas de Control

• Son aquellos elementos que aprovechan la energía del viento para generar electricidad. Sus fallas están asociadas a defectos de varias sub elementos, incluyendo la caja de cambios y cojinetes, los sistemas de control eléctricos y electrónicos, del generador eléctrico y fallas de rotores, aspas y elementos hidráulicos. Las fallas más comunes son las de cojinetes y cajas de cambios, se deben a la corrosión y a defectos mecánicos que dan lugar a la pérdida de eficiencia.

• Las fallas en el generador son causadas por defectos de cojinetes, estator, rotor lo que conlleva la existencia de ondas armónicas destructivas, reducción en la eficiencia, un decremento del torque promedio y excesivas pérdidas calóricos de los devanados. Las fallas de los elementos semiconductores son el origen de problemas en los elementos electrónicos de control. Estas fallas ocurren debido a circuitos abiertos y a cortocircuitos, así como fallas en circuitos de disparo.

• Así mismo, la corrosión y estrés mecánico que ocurren debido a causas naturales como congelamiento, descargas atmosféricas y otros. Esto implica que las aspas tengas asperezas y malformaciones, así como cambios de rigidez y reducciones de la eficiencia. Las fallas de los elementos hidráulicos de control se pueden deber a pérdidas de fluido o a contaminación por aire de tubos y cañerías por fugas. Esto implica fallas de piezas mecánicas como aspas y cojinetes. Todos estos problemas originan cambios en formas de onda de corriente y voltaje para toda la MG .

Fallas y su propagación en una Microred - Turbinas Eòlicas

• En una Micro-red también existen generadores convencionales que están sujetos a falla, y normalmente son elementos de respaldo para mantener la operación del sistema y el abastecimiento de la demanda. Este tipo de generador está sujeto a fugas de combustible, fallas en cojinetes y agrietamiento de piezas mecánicas por ejemplo cigüeñales. Normalmente se originan por la corrosión y defectos de fabricación, así como por falta de mantenimiento. El principal efecto de los problemas mencionados es la inhabilidad de rotación de la máquina. Las fugas de combustible llevan a pérdidas de eficiencia de la combustión.

• Por otro lado, al igual que en los generadores de un sistema eólico, el generador está sujeto a fallas de cojinetes, rotor, estator y devanados; debidas a efectos eléctricos como circuitos abiertos y cortos, así como efectos mecánicos como pérdida de la excentricidad. Los efectos incluyen sobrecalentamiento, desbalances de voltaje y corriente, cambios de formas de onda de voltaje y corriente y cambios en los flujos circulantes, afectando a la Microred(MG) en general.

Fallas y su propagación en una Microred -Generadores convencionales

• Las Micro-redes (MG) tienen diversos sensores, pero los más importantes son aquellas que se encargan de la medición de voltaje y corriente, debido a que son aquellos que permiten un seguimiento óptimo del equilibrio entre potencia generada y consumida, un desbalance en este sentido puede causar la existencia de importantes señales transitorias. Los sensores son transformadores de potencial (PT) y transformadores de corriente (CT). Los errores de esta clase de transformadores normalmente se miden en función de error de magnitud, error de fase y error de armónicos. Estos serán los modos de falla de los sensores principales de la red .

• Existen modos de fallas de sensores y de actuadores que no son posibles de evadir, y que pueden ser originadas por diversos agentes, tanto internos como externos. Tales fallas pueden provocar grandes cambios en la estructura y el rendimiento de toda la red. La propagación de fallas a sistemas de actuación y de mediciòn complica el panorama ya que se requiere de un sistema robusto que pueda detectar ambos modos de falla, lo que se agrava si el sistema de control está sometido a un ataque externo.

• Los modos de falla que se pueden presentar en un sensor son: -Salida sesgada: es decir que el sensor muestra una medición que no muestra todo el espectro de medición, sin poder alcanzar niveles mínimos de medición, que pueden ser los necesarios para detectar un fallo superior. -Salida fija: Aquella en la que el sensor entra en estado en que muestra uno o dos estados, también conocido como todo o nada, y se lo considera una falla abrupta. Sensor sin salida: Es aquel estado en que en la salida no existe una señal, puede ocurrir por falta de señal de alimentación al sistema de censado, ausencia de la señal de entrada e inclusive una falla general del sensor.

Fallas y su propagación en una Microred -Sensores y Actuadores

• La operación normal de una Micro-red (MG) es seriamente amenazada por ciberataques informáticos que afectan la infraestructura de comunicación entre sensores, actuadores y sistemas de monitoreo. La ocurrencia de estos eventos se debe a atacantes que emplean técnicas como negación de servicio (DoS), ataques randómicos y ataques de inyección de datos falsos [28].

• Las consecuencias de estos ataques pueden ser similares o peores a fallas en los componentes físicos del sistema, debido a la importancia de un sistema inteligente ciber físico (CPS) en la MG. El riesgo es mayor si el control tiene inteligencia embebida.

• En estos sistemas los componentes virtuales y físicos deben trabajan en una estrecha coordinación que provee mejores capacidades y estabilidad al sistema debido a la existencia de comunicaciones de dos vías entre los componentes físicos (sensores y actuadores) y el sistema de control [28].

• Una forma de estimar la existencia de falla o ataque consiste en la comparación de los valores medidos y los valores que se estiman y son esperados, si el error es muy grande puede ser una señal de la existencia de fallas o ataques, sin embargo, si el atacante conoce ciertos parámetros del sistema podría superar este control. Un ataque cibernético se caracteriza por cambios en las magnitudes de corriente, voltaje o de fase, los modos de falla típicos son [28]: Ataque DoS: Esta es una forma de ataque en la que el atacante hace que uno o varios componentes del sistema de control no sean accesibles. El ataque se puede causar si se bloquean los canales de comunicación, también llenando de paquetes a la red o evitando que los equipos soporten la transferencia de datos. Los ataques se pueden dar en datos de sensadoy datos de control.

• Ataque randómico: Este ataque normalmente es ejecutado de tal forma que el sistema central no lo pueda identificar, y consiste en la manipulación de las lecturas de los elementos de sensado. Los ataques se pueden presentar en cualquier instante de tiempo t, y pueden ser de larga duración o de una ínfima duración. Ataque bajo alteraciones de lectura de sensor acotadas (ABSRA): En este caso los datos son manipulados de tal forma que el operador o los encargados de monitoreo de la red crean que existe alguna falla y ejecuten alguna acción para contrarrestar tal malfuncionamiento provocando un fallo aún mayor en la Micro-red (MG). Así mismo puede ocurrir que el atacante lleve al sistema a un estado indeseable mientras envía datos de operación segura al supervisor [29].

• Ataque de inyección de datos falsos: En este caso el atacante conoce ciertos parámetros de funcionamiento de la Micro-red (MG) incluyendo la ganancia y otras magnitudes clave, de esta forma puede controlar a un cierto subsistema de

Fallas y su propagación en una Microred -Ciberataques

Localizaciòn de fallas

• El problema de localización de fallas en Micro-redes eléctricas no es un problema sencillo. A lo largo de la historia muchos investigadores realizaron importantes aportes en el área mencionada, la literatura se concentra en los sistemas de transmisión donde debido a las características de las líneas, la posibilidad de ejecución de mediciones y colocación de nuevo equipamiento, permiten localizar la zona de falla con una alta precisión.

• Por otro lado, la localización de fallas en sistemas de distribución de Micro-redes es más compleja debido a las características topológicas del sistema, las características de las cargas, el desbalance del sistema y la carga; también la conexión/desconexión de la GD que provoca un mayor índice de fallas y dificulta considerablemente la localización de eventos anómalos.

Propagaciòn de fallas

• Propagación de fallas La propagación de fallas ocurre debido a las interdependencias, una característica típica de cualquier sistema eléctrico. La propagación de fallas debe ser predicha, de tal forma de poder anticiparla o de encontrar los puntos críticos que podrían provocar una propagación que implique que la confiabilidad de toda la red esté comprometida.

• Para ello es fundamental reseñar los modelos que se emplean para modelar el comportamiento de la propagación de fallas, así también de las técnicas involucradas para el análisis del estado siguiente que tendrá un sistema en el tiempo incluyendo los procesos de Markov y las matrices de transición involucradas.

• Para el análisis de las fallas se puede considerar la MG como un árbol en el cual como se muestra en la Figura 3 existen interdependencias, notando dependencias físicas y lógicas que provocan la propagación de una falla. La red conectada y el sistema de líneas son fundamentales porque permiten la conexión de cargas y generadores entre sí.

• La ubicación de fallas es un uso importante entre lo que podemos utilizar para la realización de las Micro-redes (MG). Los datos recopilados de varios componentes, subsistemas y efectos, podrían utilizarse para enfoques inteligentes a la localización de fallas en sistemas de una Micro-red.

SISTEMAS HIBRIDOS

• Tecnologia básica por la cual se iniciaría la transición a redes mas complejas e inteligentes en Perú.

• Proceso de convertir nuestra red actual en una red inteligente es muy largo.

• Tenemos un marco de demanda insatisfecha en la zona rural.

SISTEMAS CENTRALIZADOS HIBRIDOS

Alcatraz-USA

SISTEMAS HIBRIDOS

Por donde iniciamos Proyectos

Centralizados?

Piura

Amazonas

Lambayeque

Cajamarca

La Libertad

Ancash Huánuco

Ucayali

Pasco

Región

de Lima Junín

El Callao Madre de Dios

Lima

Huancavelica Cusco

Ica Ayacucho

Apurímac

53

.Mercado Eléctrico Peruano se encuentran en un proceso de transición:Energías renovables, Eficiencia Energética, Generación distribuida y Smart Grid.

• En Generación distribuida se justifica la transición de las tarifas FiT al net metering, porhaber alcanzado el Grid Parity. (Orioli, A. et al; 2015)

• Estudios más recientes evalúan en Chile el incentivo del net billing en los usuarios yrecomiendan que se debe estimar adecuadamente los beneficios de la venta de energía.(Tania Varas et al. y Watts D. et al.; 2016)

• Caso de Peru: DL.1221, Indica que los usuarios podrán conectar sistemas de generaciónrenovable no convencional a las redes de distribución.

• ¿Tendrá beneficios económicos el usuario residencial por la venta de energía?

Descripción de la Realidad- Problemática en Perú

¿De qué manera impacta el mecanismo net metering y net billing para generacióndistribuida, en los beneficios económicos por la integración de sistemas fotovoltaicos porel usuario residencial BT5B?

Formulación del Problema

54

Contexto Internacional de Mecanismos de Incentivo en Generación Distribuida Fotovoltaica

55Elaboración propia

Publicaciones: Mecanismos de incentivo en Generación Distribuida Fotovoltaica

Paper Año MecanismoModelo de

Demanda

Modelo de Oferta

FV

Metodología e

indicadores

Comello S. et al 2017 Net metering ---- Data metereologica LCOE, VPN

Varas T et al. 2016Autoconsumo, net

metering, net billingMediciones Data metereologica

Autoconsumo (%) y

VPN

Pyrgou, A et al. 2016 FIT ----Estimación anual de

irradiaciónVPN

Dutta, S et al. 2016 net metering ----Estimación anual de

irradiaciónP/B

Darghouth, N.et al. 2016 Net metering MedicionesEstimación anual de

irradiaciónAhorro en facturación

Watts, D.et al. 2015Net metering, Net

billing---- Data metereologica P/B, LCOE

Dufo-Lopez et al. 2015Net metering, Net

billingMediciones

Estimación anual de

irradiaciónVPN, LCOE

Orioli, A. et al. 2015 FIT, net metering MedicionesEstimación anual de

irradiaciónVPN, LCOE, P/B

Eid C et al. 2014 Net metering ---- ----

Autoconsumo (%) y

Ahorro de Energia

(kWh)

Cai, D. W. et al. 2013 Net metering MedicionesEstimación anual de

irradiación

Penetración (%), Tarifa

Final

Yamamoto Y. 2012FiT, net metering, net

purchase/sale---- ---- Modelo microeconómico

20/11/2019 56

• Mecanismos de incentivo/promoción de generación eléctrica renovable

Mercado Mecanismo Características

Mayorista Subastas

Procesos competitivos de contratación de suministro eléctrico. Permite revelar

precios reales de generación renovable.

Se licita capacidad (MW), energía (MWh) o ambos. De acuerdo a características

de cada mercado

Mayorista y generación

distribuidaFiT

Provee seguridad de contrato a largo plazo: Rentabilidad

Se vende todo el volumen de energía generado al precio definido por contrato,

el cual está por encima del mercado.

Generación distribuida Net metering

Balance a nivel físico. Se compensa los excedentes inyectados a la red, al valor

de la tarifa minorista.

Esquema sencillo de administrar mediante medidor bidireccional.

Generación distribuida AutoconsumoProducción que es consumida en tiempo real, no se contabiliza ni se factura. No

existe compensación por excedentes

Generación distribuida Net billingBalance a nivel económico. Venta de energía a un precio menor al valor de la

tarifa. Requiere un medidor que registre flujos de energía por separado.

Mayorista y generación

distribuida

Subsidios de

capital

Subvenciones financieras directas destinadas a hacer frente a la barrera del

costo inicial, en forma parcial o total del sistema.

Mayorista y generación

distribuida

Estándares de

cartera renovable

(RPS)

Requisito obligatorio a las distribuidoras de electricidad, de suministrar

electricidad a partir de energías renovables.

Generación distribuida

Requisitos de

construcción

sostenible

Requisitos en los nuevos edificios (residenciales y comerciales) para el

aprovechamiento de energías renovables y eficiencia energética.

Reglamento de la Ley de generación Distribuida en Perù

Ley N°28832 señala que los propietarios de la GD

.Pueden vender los excedentes de energia al mercado spot, asignada a los generadores que tienen las transferencias mas grandes.

.Pueden emplear el sistema de distribución, a la vez que pagan sus costos incrementales.

Decreto LEY N° 1221 dispone que:

.los propietarios de GD renovable no convencionales pueden injectar la energía que excede a sus necesidades al sistema de distribución, sujeto a las reglas del Ministerio de Energía y Minas.

.El MINEM esta autorizado para adoptar reglas para GD a fin de abordar la capacidad máxima, de seguridad y regulaciones…………

REGLAMENTO DE GD

MGD MCGD

10MW

0.2MW

-MCGD Propone el modelo NET Metering-200KW

.Puede usar la Red de Distribución sin costo.

.Relación de pariedad 1:1

Faltaría analizar la rentabilidad en cada lugar del Perú.

Mecanismo seleccionado por Perù

Technical Details

– Major Projects brochure | 12

Almacenamiento en conteiner integrando baterías, inversores,

rectificadores y control de la microred.

Sistemas de almacenamiento en China y Australia

Sistemas de almacenamiento

Stage: Plant 1 and 2 Commissioned

Regular testing with Terna and the Authority for

Electricity (AEEGSI).

Grid Support System

Storage: 2MW/2MWhLi-ion titanate chemistry

Power Conversion System:

2MWFull Virtual Inertia DROOP Control Technology

Master ControllerPool Algorithms & Black Start Function

Smart MV Switchgear

Reduction: 337 tons/year

Terna Storage Lab – Plant 2 and 3 Italy

Storage Lab will not only support the safe management of the electricity

grid, but also host activities to develop Smart Grid applications. Italian

and foreign universities and research centers will be part of such

challenging activities. EPS has played an important role in this Terna

project, acting in partnership with Toshiba, and successfully completing

the commissioning and testing phases in March 2016 on two sites:

Codrongianos (Sardinia, Italy) and Ciminna (Sicily, Italy). Plant 2 and 3

of the project consist of the installation of two Energy Storage System

valued 1MW/1MWh each.

| Customer | Final User

– Major Projects brochure | 5

Almacenamiento en conteiner integrando baterías, inversores,

rectificadores y control de la microred.

Stage: Phase 1 - Commissioned

Extension under construction

Microgrid features

PV: 1MWp

Wind: 750kW

Storage: 1MW/1.8MWhALA + Li-ion chemistry

DG: 3.2MVA

Power Conversion System: 1MWFull Virtual Inertia DROOP Control Technology

Master ControllerPool Algorithms & Black Start Function

Connected Users: 50,000+ people

Reduction: 600 tons/year

Electricity Bill reduction: 17%

5.9 MW cutting-edge wind and solar microgrid Somalia

The Hybrid Power Plant awarded by NECSOM (National Electric

Corporation of Somalia) involves the engineering, supply and installation

of a renewable and storage turnkey solution that allows the reduction of

diesel consumption by more than 2,000 litres per day, and reduces the

electricity bills by 17%. The Hybrid Power Plant serves a 3.5MW load,

and is currently under extension with 750kW of wind energy, covering

with renewables and storage more than 25% of the energy need of

Garowe and then saving more than 1.1million liters of fuel.

Located in North-East of Somalia, the town is the administrative capital

of the autonomous Puntland region and a fast-growing city, which has

also evolved into a local media and cultural hub.

| Customer

– Major Projects brochure | 9

Almacenamiento en conteiner integrando baterías, inversores,

rectificadores y control de la microred.

Stage: FAT completed, commissioning

planned

Microgrid features

PV: 3MWp

Wind: 2MW

Storage: 1MW/0.5MWhLi-ion titanate chemistry

DG: 6MVA

Power Conversion System: 1MWFull Virtual Inertia DROOP Control Technology

Master ControllerPool Algorithms & Black Start Function

Connected Users: 1,600 people

Reduction: 54 tons/year

Diesel reduction: 70%/year

12 MW microgrid powering an entire mining site Australia

Many remote Australian communities rely on diesel generators,

expensive to run and vulnerable to the volatility of fuel prices. Prior to the

installation of the Hybrid Power Plant, this mining town in South Australia

was entirely relying on diesel generation. The Hybrid Power Plant, whose

construction has started in September 2016, will provide the mining site

and its below-ground residences, with approximately 70% renewable

energy over the 20-year life of the project.

The Hybrid Power Plant realized by EPS for Toshiba, sired to the

Coober Pedy Renewable Hybrid Power Project, realised by Energy

Developments (EDL) in the context of 900 MW of power generation

capacity managed between Australia, the US and Europe, is a concrete

example of distributed competitive generation of off-grid microgrids.

| Customer | Final User

– Major Projects brochure | 8

Almacenamiento en conteiner integrando baterías, inversores,

rectificadores y control de la microred.

Stage: CommissionedRegular testing with Terna and the Authority for

Electricity (AEEGSI).

Grid Support System

Storage: 1MW/2MWhDurathon

Power Conversion System: 1MWFull Virtual Inertia DROOP Control Technology

Master ControllerPool Algorithms & Black Start Function

Smart MV Switchgear

Reduction: 337 tons/year

Terna Storage Lab – Plant 1 Italy

Approved by the Ministry of Economic Development (MiSE) in the

context of the 2012 Defence Plan, the power intensive project of Terna

will increase the security of the electrical systems in the country’s

major islands by installing 40 MW of energy storage. The first Phase

of the project, called “Storage Lab”, is currently under development

and consists in the installation of two multi-technology plants (using

various storage technologies and 8 different commercial products)

that will supply a total of 16 MW, divided between Sicily and Sardinia.

EPS has played an important role in this Terna project, acting as a

systems provider for General Electric, which successfully completed the

commissioning and testing phases in March 2016.

| Customer | Final User

– Major Projects brochure | 4

Almacenamiento en conteiner integrando baterías, inversores,

rectificadores y control de la microred.

Technical Details

Balance of Plant (BoP) Container

Power-to-Power (P2P Container)

Oxygen Storage (O2 Container)

Hydrogen Storage (H2 Container)

CAPEX REdUCTION dIESEL FREE, PLUG & PLAy OVERCOME dIESEL EFFICIENCy SEAMLESS ISLANdEd MOdE

Higher Efficiency and

CAPEX reduction:

battery and H 2 Storage

are charged directly by

DC Link with PV.

Only one bidirectional

Inverter for the entire

system.

Hydrogen as “green

fuel”, generating pure

water as waste product.

Plug and Play

containerized solution,

ready to scale-up

power in case of

demand increase.

Hybrid Storage

configuration with an

high-efficiency Li-ion

battery to maximize the

daily energy turnaround

and P2P hydrogen

system to provide long-

duration capacity.

Seamless transition from

grid connection to

islanded mode. Meet

the challenge for robust

power supply, gaining

control of the power

needs on a “local” level.

– Major Projects brochure | 14

Almacenamiento en conteiner integrando baterías, inversores,

rectificadores y control de la microred.

Belgian InternationalAntarctic research

stationAntarctica

BU involved

and contactsENGIE Lab – Magali Gontier

ENGIE Lab(s)

and contactsLaborelec

Partner(s)IPF (International Polar

Fondation) & Schneider Electric

Description and objectives

Key facts

Constructed 2008-2010 - running for five years in extreme conditions. Belgian International Antarctic

research station, a “hotel“ of more than 1500 m² hosting more than 40 people doingresearch.

Zero emission with renewable (Wind & PV) RES-E, battery storage and water purification (close circuit).

Designed to work in extreme conditions with high level of reliability and +25 Years lifetime. Participation

of Laborelec during design, realization, commissioning, O&M. The Demand Power Management System

© has been patented by Laborelec.

Photo / Illustration Technologies

Entities and contacts

Location

Clients

Other:

(add any other

technology

involved)

StatusStart date: 2008

End date: 2010

Budget

Status and budget

EMS GRID STORAGE PV

GASEVTHERMALWIND

DIGITAL

< 100 k€> 100 k€

< 1 M€> 1 M€

TRL: 9

BtoC BtoB BtoT

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Conclusiones

1. Se presenta los mecanismos de incentivo net metering y net billing, para generacióndistribuida del usuario residencial BT5B e industrial como los mecanismos mas compatiblescon el Perú.

2. Los mecanismos Net metering y Net billing, el principal parámetro variable es ladisminución constante del costo de tecnología.

3. La evaluación del Grid Parity, demuestra que la tecnología fotovoltaica es competitiva paralos usuarios residenciales de consumo de electricidad mayor a 100 kWh/mes, los cualestienen una tarifa mayor a 0.15 US$/kWh; por lo que el mecanismo net metering,incentivaría la integración de SFV en generación distribuida. Usuarios de consumo menor a100 kWh/mes, no alcanzarían el Grid parity completa antes del 2020.

4. El diseño del mecanismo net metering, establece el precio de energía inyectada equivalenteal valor de la tarifa minorista. El diseño del mecanismo net billing, establece el precio deenergía inyectada menor al valor de la tarifa minorista y próximo al precio de energíamayorista

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Conclusiones

5. Bajo el mecanismo net metering el usuario residencial de consumo de electricidad mayor a100 kWh/mes, tendrá el suficiente incentivo económico para convertirse en prosumer, es decir,con un costo de kWinversión actual de 2210 US$/p, la instalación de SFV tendrán un PayBackmenor a 7 años, y a un costos de inversión de 1800 US$/kWp, un PayBack cercano a 5.5 años

6. Bajo el mecanismo net metering, el sistema fotovoltaico óptimo económico para el usuarioresidencial, se dimensiona para cubrir el 100% de su consumo en un balance anual; a su vez el60% de la producción de electricidad fotovoltaica será inyectada a las redes de distribución.

7. Bajo el mecanismo net billing diseñado con un factor de venta del 49% de la tarifa final ycostos de tecnología de 2210 US$/kWp, los usuarios residenciales tendrán el incentivo deinstalar sistemas fotovoltaicos dimensionados para cubrir hasta el 30% de su consumo en unbalance anual; Esto resulta además en la reducción de la energía inyectada a la red a valorescercanos al 10% de la producción total. Considerando el costo de inversión de 1800 US$/kWp,los usuarios residenciales tendrán el incentivo de instalar sistemas fotovoltaicos dimensionadospara cubrir hasta el 45% de su consumo; Esto resulta además de que la energía inyectada a lared sea menor al 20% de la producción total.

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Conclusiones

8. Bajo el mecanismo net billing, dimensionar sistemas fotovoltaicos con mayores niveles deinyección a la red indicados en la conclusión [7], no representa beneficios al usuario residencial.Es decir, este mecanismo incentiva al no sobredimensionamiento de los sistemas fotovoltaicos.

9. Para el distribuidor de electricidad bajo el net metering, la electricidad inyectada a la red porel prosumer se valoriza al mismo valor de la tarifa final, por lo que le resulta más costoso que laelectricidad proveniente del mercado mayorista. Debido a esta situación, con penetraciones degeneración distribuida equivalente al 10% del consumo total del mercado, el Distribuidorexperimentará la reducción en 3.5% de su facturación total.

10. Para el distribuidor de electricidad bajo el net billing diseñado con un factor de venta del49% de la tarifa final, la energía inyectada a la red por el prosumer se valoriza al mismo valor delprecio de energía mayorista. Por lo que le resultará sostenible la inyección de energía a la redpor los prosumer y podrá redistribuir la energía fotovoltaica en el mercado.

Conclusiones para el Perú

• Los mecanismos et billing y net metering no responden a un grid parity equilibrado y real, es difícil pensar que se invierta en una potencia pico para poder injectar en el primer caso hasta un 30% y en segundo caso hasta 40% de la potencia instalada a un precio de poriedad diferente a 1.

• Como ejemplo: USA opera con una relación 1:1, Chile 1:0.7 y esta estudiando un mecanismo diferente a los tradicionales para que los mecanismos sean mas sostenibles.

• Las experiencias de países en Latinoamerica dan cuenta que ningún mecanismo de incentivos calza sobre la realidad de los mercados eléctricos y sistemas de tarifas, por ello como primera conclusión de este mecanismo de generación distribuida es que el AUTOCONSUMO se convierte en lo mas practico, equilibrado y rentable para los usuarios.

• PARA QUE NECESITARIAMOS LA LEY DE GENERACION DISTRIBUIDA si podemos generar para un autoconsumo. (Guías técnicas de instalación y seguridad eléctrica)

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