CENÁRIO EVOLUTIVO DA GERAÇÃO DISTRIBUÍDA E ......Data Analítico –Inteligência do Processo Análise, Monitoramento, Predição, e Correlação de dados = Inteligência do Processo

Ananias GomesRecife - PEOutubro, 2019

Copyright ©2019 A Gomes

CENÁRIO EVOLUTIVO DA GERAÇÃO DISTRIBUÍDA E SMART GRID

Importância para o País

• A atual situação energética do Brasil exige ações para diversificar a matrix energética considerando fontes de energia alternativas erenováveis.

• A eficiência energética e controle da energia do lado da demanda exige atenção especial no atual contexto nacional.

• A geração local e distribuída considerando as fontes solar fotovoltaica, eólica e biomassa são elementos importantes no cenário energético atual.

• Importante preparar a rede elétrica brasileira com inserção de TIC (tecnologia da informação e comunicação) “Redes Elétricas Inteligentes (REI)/ Smart Grid”.


FASE 1 Primeiras Instalações

Net Metering com DSV

• ANEEL RN 482/517• Eco-‐cliente• Fase de aprendizado

• Preparo operacional pelas concessionárias

• Primeiras Normas ABNT• Inmetro PBE Módulos PV• Inversor sem Certificação

• Sem incentivos, redução tributária limitada

• Leilão estadual (PE)

Despacho de GD Agregado & Controle e AtuaçãoRemota de Inversores coordenado com elementos de rede (religadores)

Integração de recursos distribuídos e cenário de penetração elevado

2012-‐2014

FASE 2 Conciência de Conservação de Energia

• Norma de instalação ABNT• Associações ABSOLAR, etc• Modelamento Econômico-‐Financeiro• Normas de Segurança NR 10 e 35• Primeiras Linhas de Crédito

• Leilão LER Solar Fotovoltaico• Finame/Garan$as BNDES

• Par$cipação do Governo na Cadeia Produ$va do GD/REI (ABDI)

• Cer$ficação de Inversores• ANEEL Revisão RN 482

2014→

Net Metering sem DSV

Inversor Interativo (monitoração)sem visibilidade e controle operacional

Inversor Inteligente (monitoração e controle) com visibildiade e controle operacional

FASE N GD no Contexto de Rede Elétrica Inteligente

Penetração de GD

<5% ~10-‐15%

Desafios Técnicos Operacionais

Cenário Evolutivo de GD FotovoltaicoInversor inteligente tem capacidade de se adaptar às

condições operativas quando o sistema está conectado ao ramal da concessionária de energia

GD

IEEE 2030, IEEE 2030.2, IEEE 1547 Series, IEC

Funções Avançadas e Comunicação com a Rede

E n e r g i a

Estágio Atual

Estágio Futuro

RED/GD


Geração Distribuída em Ambiente Urbano

Evolução e Penetração de GD nas Cidades

SFCR @70-‐100kW

SFCR @30-‐50kW

Un

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Foco na interconexãoStd IEEE 1547

Impacto Técnico-‐Operacional na Rede (dispositivos)das Concessionárias e Consumidores

• Regulação de Tensão• Qualidade da Energia• Outros

Ponto de Conexão Comum (PCC) (Interface)

UNIDADES DE GERAÇÃO DISTRIBUÍDA

E n e r g i a

Jens, Distributech Brazil 2013

A medida que a potência instalada e o número de GD aumenta, um nível de monitoração e controle mais sofisticado deve ser introduzido provendo mais informação e condições de controlar micro-‐mini GD.


Community

Gestão & Automação de “Coisas” & “Objetos”

Gestão & Automação de Processos Públicos/ Governo (do Cidadão) M

ulti-

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a

Bilhões de sensores, dispositivos, conexões

→ Gestão da Informação, Dados

• Inteligência distribuída/ sistemas multi agentesdescentralizados

• Cloud-‐basedcomputing

• Data Análico

Evolução e Enquadramento de Conceitos

Internet of Things (IoT)

M2M-‐Machine-‐to-‐Machine

Smart City

Smart GDConceito Multi-‐UtilityIntegrado

ELETRICIDADE

ÁGUA

GÁS

Smart GridGestão & Automação da Energia, Água, Gás…

GD-‐Geração Distribuída

Smart Energy


Conceituação de Smart Grid: Visão Pragmática

Medição Inteligente (MI)

Automação da Distribuição (AD)

Automação da Subestação (AS)

Geração Distribuida (GD)(solar, éolico,biogás, outros)

Automação da Transmissão (AT)

Outros: Veículos Elétricos (VE), Sistema de Armazenamento de Energia (SAE), EdificioInteligente (EI), Gestão do Prosumidor, Microredes, etc

Software, Aplicações

TIC Tecnologia da Informação e Comunicação

Software, Aplicações

Smart Grid


Automação na DistribuíçãoInfraestrutura Avançada de Medição (AMI)

Redes Residenciais (HAN)

Recursos Energéticos Distribuídos Conectados à Planta (DER) (solar, éolica, biodiesel, gestão da carga, armazenamento)

Veículos Elétricos

Uso de PMU, Sincrofasores nas Redes de Distribuição

Hoje

Futuro

Justificativa no Modelo de Negócio → Operação

GD- Micro-Mini Geração Distribuída / Fase 1

MédioPrazo

Armazenamento de Energia

Automação na Subestação

Roadmap do Smart Grid: O que faz Sentido?

Justificativa no Modelo de Negócio → Comercial


usina solar

edificiosinteligentes

“smart house”

casa inteligente“smart house”

Energia solar distribuída (GD) em ediicios

ônibus elétrico

fazenda éolica

sistema de armazenamento de energia

sistema detransporte inteligente

edificios comerciais inteligentescom sobware de

gestão energética

controleregional

e sustentáveis deenergia

posto de VE

Fazenda eólica offshore

ediicios residenciais inteligente

“smart house”

Smart Grid e Smart Communites

biomassa

Centro de gestão e controleCopyright ©2019 A Gomes

Brazilian Smart Grid: Reference Architecture

Ph

ysic

alSe

curi

tyC

yber

Secu

rity

Genera;on & Transmission (G&T)

Transmission & Distribu;on Substa;on Distribu;on Producer/Consumer

REI-BR-2030

Service Provider

Demand Response Aggregator

Distributed Energy

Aggregator

Energy Management

Residen'al Prosumer Network (RPN)

HEMS

Intelligent Sub=Metering

Commercial and Ins ' tu'onal Prosumer Networks (C&IPN)

Intelligent Loads

Connected Appliances

Industrial Prosumer Network (IPN)

EMSESI

Gateway

sensors

sensores

Intelligent Grid=Tie ESI

thermostat Inverter Gateway

EMSESI

Gateway

Intelligent Display

Intelligent Display

Intelligent thermostat

Grid=Tie Inverter

Intelligent Intelligent

Sub=Metering Loads


sensors

Intelligent Display

Grid=Tie Inverter

Intelligent Intelligent

Sub=Metering Loads


Substa'on Automa'on (SA)

Recloser Transformador Breakers

Volt/Var Sec' onalizer Control Switches

PMUCaapacitor

Bank

Voltage/ Router/RTU/ Current Sensors Gtway Com

Distribu(on Automa(on (DA)

Recloser

Caapacitor Bank

Voltage Regulator

Transformer

Volt/Var System

Automated Switches

Voltage/ Current Sensors

Concentrator/ Router Advanced Metering

Infrastructure (AMI)

Router/ Concentrator

Smart Metering w/ Communica;ons (internal or external)

Genera&on and TransmissionAutoma&on (G&TA)

HVDC sensorsFACTS PMU Communica*on Tablet/PDA, Devices Notebook

Mobile Workforce Management (MWM)

Distributed Energy Resources (DER)

Distributed Genera6on

(DG)

Electric Vehicle Infrastructure

(EVI)

Energy StorageSystem

(ESS)

Load Management,Demand Response

(DR)

Corporate/IT Control & Mgmt

ERP

Opera5onal Integra5on BUS

SCADA Communica5on GWAY MDC

Asset

Management

IT Communica5on GWAY

Applica5 ons

Data

Analy5 cs

Backbone Network WAN

Backbone and Internet Access (public) and Intranet (private)

SDH Radio Link

DWDM Satellite

IP/MPLS Metro Ethernet

Satélite

IP/MPLS

WiMax

Prosumer Access Network (PAN)

WiFi

Communica5ons Infrastructure

GPRS RF Mesh PLC

LTE/4G Cable Modem3G

LTE/4G

Mobile Workforce

Management (MWM)

PDC

Substa5on Network

SDH Radio Link

IP/MPLS WiMax

Metro Ethernet

Opera5on Control & Mgmt

EMS DMS SCADA

Billing CIS Market Management

IT/Enterprise Integra5on BUS

Commercial Integra5on BUS/Metering

GIS OMS MDMS MDM

3G LTE/4G FTTB/ FTTH

WiMax

Network Management System (NMS)/ Element Management System (EMS)

Backhaul Network Distribu5on Network

GPRS Radio Link Satellite PLC GPRS RF Mesh PLC

SDH DWDM

12C.Lima @ 2014

Arquitetura de Referência de Smart Grid: BRASIL

Copyright

© 2

014 C

Lim

a

Modelo Multi‐Serviço do Prosumidor

Os novos modelos de negócios de energia no prosumidor poderão evoluir para multi‐serviços onde as Concessionárias poderão disputar espaço ou cooperar com os Provedores de Serviços.

bomba

outros medidores (água, gás)

AC/ aquecedor

tablet

termostato

geladeira conectada

máquina lavar/secarveículo elétrico

Rede Banda Larga

armazenamento de energia

solar fotovoltaico

ISP/ Provedor de Serviços Banda Larga

(com e sem fio)

Roteador/ gateway Internet

Ambiente daConcessionária

Ambiente do Provedor de Serviços

Metrologia Legal(homologação)

Certificações

Mercado de Eletrodomésticos Mercado de Eletrônica de Consumo,

Automotivo, etc

Infraestrutura de Medição Avançada

(AMI)

medidor inteligente


Home Energy Management (HEMS)


Desafios da Inovação em Smart Grid

1. Obsolecência Tecnológica

2. Escalabilidade – Data Tsunami (Big Data)

3. Segurança Cibernética ePrivacidade

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1-‐Obsolecência Tecnológica

Quanto mais ICT se coloca num produto mais rápido o mesmo se torna obsoleto

Dilema da Inovação Tecnológica

2012-‐19 2020→1980’s

Gap da incerteza Tecnológica-‐ Comercial


2009 2019

TIC Smart Grid (PTIC)Salto Tecnológico

2050Apenas começando…

Pilotos, P&Ds,Demos (Darwinism Process)

“Falhar Rápido”

Sem evoluçãonos últimos 100 anos

1900’s

Curva de Inovação Tecnológica em Smart Grid

Medidor Eletromecânico

Medidor Inteligente (Smart Meter) Implantação

Comercial


2-Escalabilidade – Data Tsunami/Big Data

A introdução de Medidores e Sensores Inteligentes irá aumentar significativamente o volume de dados a serem coletados, transmitidos e processados em tempo real!!!

TSUNAMI DE DADOS E INFORMAÇÃO

coleta a cada 5-‐15min


Data Analítico – Inteligência do Processo

Análise, Monitoramento, Predição, e Correlação de dados =

Inteligência do Processo

dados estruturados

90% dos dados hoje existentes mundialmente foram criados nos últimos3 anos e apenas 20% desses dados são estruturados


3-‐Segurança Cibernética e Privacidade

Evitar Ataques Cibernéticos a Subestações, Sistemas SCADA e Medição Inteligente é um dos grandes desafios do Smart Grid

NISTIR 7628 Guidelines for Smart Grid Cyber SecurityCopyright ©2019 A Gomes

Smart Grid Cloud Computing

Painél Solar

Turbina Eólica

EletrodomésGco

Armazenamento de Energia

Gerador

E-‐Car

E-‐Car

Painél Solar

EletrodomésGco Armazenamentode Energia

Gerador

TurbinaEólica

A tecnologia de CLOUD COMPUTING é importante para a gestão de processos e

Camada de Energia Camada de Energia

Gestão de Cloud Computing

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aplicações em Smart Grid/Smart CommunityCopyright ©2019 A Gomes

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