Plataformas Tecnol

1
Plataformas Tecnológicas em desenvolvimento, para
as Redes Elétricas do Futuro

• Aderbal Borges, Ph.D
• InnovaCon

2
INDICE

• Plataforma Americana Intelligrid
• Plataforma Européia - SmartGrid

3
Plataforma Tecnológica Americana para as Redes
Elétricas do Futuro
4
Plataforma Intelligrid- Características -

• Iniciativa EPRI Energy Power Research
  Institute
• Participantes
• Concessionárias
• Fabricantes
• Agências
• Órgãos reguladores
• Universidades
• Centros de Pesquisa
• Organização Consórcio

Consumidores
Reguladores
Utilities
Fabricantes
Objetivos
5
Consórcio Intelligrid- Participantes -

• U.S. Utilities
• Public Service Electric Gas
• Alliant Energy
• Long Island Power Authority
• Salt River Project
• TXU
• We Energies
• Bonneville Power
• Administration
• Consolidated Edison Company
• New York Power Authority
• Kansas City Power Light

• International Utilities
• Polish Power Grid Company
• Electricite de France
• Public Agencies
• U.S. Department of Energy
• California Energy Commission

6
Intelligrid- Objetivos -
Rede elétrica
Rede elétrica Inteligente (Intelligrid)
confiabilidade
capacidade
Comunicações
serv. usuários
Controle computacional
Resultados
Arquitetura Intelligrid

• Metodologia
• Ferramentas
• Recomendações (padrões)
• e tecnologias)

• Tecnologias independentes
• Estruturas de teste
• Novos produtos e
• serviços

Medição automática
Automação da distribuição
Resposta de demanda
Medidas em área metropolitana
7
Arquitetura Intelligrid- Requisitos -

• Auto-restauração e Adaptativa
• Interativa com consumidores e mercado
• Otimizada para melhor uso dos recursos e
  equipamentos
• Preditiva ao invés de reativa, para prever
  emergências
• Distribuída dentro de limites geográficos e
  organizacionais
• Integrada, juntando monitoramento, controle,
  predição e manutenção, EMS, DMS, marketing e TI
• Mais segurança, quanto a ataques

8
Consórcio Intelligrid- Visão e Missão -

• Visão
• Uma nova infra-estrutura de fornecimento de
  energia elétrica que integra avanços em
  comunicações, informática e eletrônica, para
  atingir as necessidades energéticas do futuro.
• Missão
• O Consórcio Intelligrid vai possibilitar o
  desenvolvimento, integração e aplicação de
  tecnologias para facilitar a transformação da
  infra-estrutura de energia elétrica para prover,
  a custo competitivo, produtos e serviços seguros,
  de alta qualidade e confiáveis.

9
Consórcio Intelligrid- Etapas -

• Determinação das necessidades
• das empresas participantes
• Identificação dos atributos
• chaves da infra-estrutura do
• futuro.

Configuração dos objetivos do projeto e
decisões sobre suporte
Visão do Sistema

• Ações que necessitam ser compreendidas
• para desenvolver a nova infra-estrutura

Análise gaps da infra
Análise detalhada dos gaps

• Requisitos e capacitações
• faltantes no sistema atual

10
Consórcio Intelligrid- Ações detectadas -

• 1. Criar uma infra-estrutura de comunicações com
  interfaces abertas (na arquitetura)
• 2. Desenvolver métodos computacionais rápidos e
  precisos para modelar e analisar a
  infra-estrutura elétrica
• 3. Caracterizar os requisitos de segurança,
  qualidade, confiabilidade e disponibilidade da
  infra-estrutura
• 4. Desenvolver e implementar tecnologias efetivas
  em custo para suportar a automação, o
  monitoramento em tempo real e o controle do
  sistema de fornecimento de energia
• 5. Viabilizar que recursos de energia distribuída
  terão papel importante no mercado
• 6. Desenvolver ferramentas de predição efetivas
  para o fornecimento, carga e dados de mercado
• 7. Criar produtos e serviços de alto valor
  agregado, efetivos em custo, para colaborar no
  controle dos consumidores e das empresas, e
  direcionar o uso da energia para uma forma
  aceitável em termos ambientais.

11
Consórcio Intelligrid- Projetos e tecnologias
identificados -

• Projetos
• Arquitetura Integrada de Sistemas de Comunicação
  e de Energia
• Arquitetura de Comunicações Aberta para Recursos
  de Energia Distribuídos com Automação Avançada da
  Distribuição.
• Tecnologias
• Modelamento e Simulação Rápidos para a
  Infra-estrutura Elétrica Inteligente
• Portal de Comunicação com os Consumidores
• Eletrônica Avançada para Energia
• Tecnologias de Comunicação para Suportar o
  Programa.

12
Consórcio Intelligrid- Outras tecnologias
importantes -

• Qualidade e Confiabilidade da Infra-estrutura
• Monitoramento, Comunicação, Comando e Controle
• Agentes de Redes Inteligentes, Processamento de
  Informação, e Visualização
• Gestão Dinâmica de Confiabilidade e Risco
• Integração do Armazenamento de Energia

13
Consórcio Intelligrid- Estudos em andamento -
14
Consórcio Intelligrid- Consumer Portal -
15
Consórcio Intelligrid- Aplicações do Consumer
Portal -

• Aplicações futuras
• Integração do monitoramento de usuário com FSM
• Controle de roubo
• Diagnóstico de desempenho de equipamento remoto
• Análise de energia e de facilidades de
  sub-medição
• Monitoramento remoto da qualidade da energia e de
  serviços
• Controles de carga automático integrado com RTP
• Integração da geração de RTP de propriedade do
  usuário para participação do usuário no mercado
• Disponibilidatínua de informações de medição aos
  usuários

• Aplicações atuais (exemplos)
• AMR (radio and PLC)
• Tarifas por Tempo de Uso
• Controle especial de carga durante príodos de
  pico
• Controle de Carga Direto (ex.radio),
  termostatos controláveis
• Construção de Sistemas de Gerência de Energia
• Agregação de DG (backup) para participação no
  mercado
• Informação de medição e análise da energia via
  Web
• Deteção e notificação de queda de energia
• Agregação de medição para múltiplos locais ou
  empresas

16
Consórcio Intelligrid- Framework -
QUEM participa QUE informação será trocada COMO
os dados serão interpretados ou processados ONDE
ficarão localizados os dispositivos de
interação QUAIS tecnologias serão usadas para
facilitar ou gerenciar as trocas
17
Arquitetura Intelligrid- Quem usa? -

• Eng. de Sistema
• ferramentas, métodos e informação para acelerar o
  projeto de sistema
• Fabricante de Equipamentos
• ferramentas para planejamento de novos produtos
• Órgãos de padronização
• identifica gaps e sobreposições com os padrões
  existentes
• Organizações de Pesquisa
• visão para o futuro e identificação de áreas para
  trabalho futuro

• Executivos e Reguladores
• visão de alto nível das funcionalidades futuras
  do sistema de energia
• Pessoal de mediação
• insight para especificação funcional de
  dispositivos
• Planejadores do Sist. Energia
• visão das funcionalidades futuras do sistema de
  energia
• Arquiteto do Sist. Comunicações
• recomendações e requisitos base para políticas e
  procedimentos

18
Consórcio Intelligrid- Resultados -
19
Consórcio Intelligrid- Estratégia para acelerar
os trabalhos -

• Consenso - sobre as necessidades do sistema
  elétrico do futuro e tecnologias necessárias
• Desenvolvimento plataformas abertas (baseadas
  em tecnologias de comunicação e informação)
• Demonstração das novas capacitações do sistema
• Expansão
• Disseminar resultados
• Interagir com outras organizações de PD
• Influenciar e contribuir com organismos de
  padronização
• Informar reguladores e fazedores de políticas

20
Consórcio Intelligrid- Primeiros Resultados -

• Versão atualizada dos 4 Relatórios
• 3 testes de campo
• Website interativo (atualização trimestral)
• Modelo industrial de arquitetura (atualização
  trimestral)
• Workshops p/treinamento em todas as empresas
  participantes
• Modelo de Arquitetura Intelligrid para se
  desenvolver projeto de referência de resposta de
  demanda (California Energy Commission)
• Participação em organizações de padronização
  internacionais

21
Consórcio Intelligrid- Projeto Piloto da SCE -

• Projeto AMI (Advanced Metering Infrastructure)
  na Southern California Edisons (SCE)
• Fornece informações aos usuários para subsidiar
  decisões sobre o uso da energia
• Medidor consistente com a Arquitetura
  Intelligrid ou seja, com relação a requisitos de
  sistema, infraestrutura de comunicações,
  estrutura e protocolos software, etc (garantindo
  operação destes dispositivos em qualquer rede no
  País)
• Geração de 18 Casos de Usos permitiram geração
  de requisitos comerciais e de usuários

22
Consórcio Intelligrid- Projetos em andamento
(2008) -

• 161.001 Intelligrid Technology Transfer and
  Information Services
• 161.002 IntelliGrid Architecture Development for
  Transmission Operations
• 161.003 Transmission Fast Simulation and Modeling
  
• 161.004 Communications Infrastructure for
  Advanced Distribution Automation
• 161.005 CIM Applications and Development for
  Distribution Operations and Management
• 161.006 Distribution Fast Simulation and Modeling
  
• 161.007 Communications and Control Architecture
  Requirements for Integrating Demand Response,
  Customer Resources and Energy Efficiency
  Technologies
• 161.008 Extension of Common Information Model to
  Integrate Demand Response, Customer Resources,
  and Energy Efficiency Trechnologies
• 161.009 Designs for Interfacing Intelligent
  Building Controls for Demand Response, Energy
  Efficiency and Distributed Resources
• 161.010 Infrastructure Living Laboratory
  Assessment of Communication, Metering and Smart
  Device Cost, Benefit, Interoperability and
  Performance
• 161.011 Security Information Sharing and Lessons
  Learned
• 161.012 Security of High Speed, High Bandwidth
  Communications in Energy Management Systems
• 161.013 Security Metrics for Energy Management
  Systems

23
Consórcio Intelligrid- Arquitetura Intelligrid -
24
Consórcio Intelligrid- Orçamento -
U 60M anuais
25
Plataforma Tecnológica Européia para as Redes
Elétricas do Futuro
26
FP6 Framework Programme

• Reuniu recursos, expertise e projetos
• diversos em andamento na CE (2002-2006)

• melhor troca de informação
• soluções inovadoras
• coordenação

European Technology Platform SMARTGRIDS
27
ETP Smartgrids- Objetivos -

• Criar uma visão conjunta das redes de energia da
  Europa de 2020 e após
• Participantes
• Indústrias
• Empresas de transmissão
• Empresas de distribuição
• Institutos de pesquisa
• Universidades
• Órgãos

• objetivos claros
• estratégia ambiciosa

EC 2006 Green Paper A European Strategy for
Sustenaible, Competitive and Secure Energy
28
ETP Smartgrids- Visão -

• Redes
• Flexíveis (à prova da evolução)
• Acessíveis (inclusive para fontes de energia
  renováveis e geração local c/baixa emissão de
  carbono)
• Confiáveis
• Econômicas (graças à inovação e gestão eficiente)

• conjunto de soluções técnicas de rápida
  implantação e competitivas possibilitando redes
  atuais aceitar injeção de outras fontes de
  energia
• harmonizar cronogramas de regulamentação e
  business em toda a Europa
• estabelecer padrões e protocolos (interfaces
  abertas -independência de fornecedor)
• desenvolver sistemas de informação, comunicação
  e informática que possibilitem maior eficiência
  às concessionárias e melhores serviços aos
  usuários
• garantia de interfaceamento entre sistemas atual
  e futuro (interoperabilidade da automação e
  planos de controle)

29
ETP Smartgrids- Atores Necessidades e
Responsabilidades -

• Usuários
• Companhias de eletricidade
• Prestadoras de serviços de energia
• Provedores de tecnologias
• Pesquisadores
• Empresários
• Órgãos reguladores
• Agencias Governamentais
• Provedores de soluções avançadas
• Mão-de-obra capacitada

30
ETP Smartgrids- Motivadores -

• Mercado Interno
• Liberalização
• Inovação e Competitividade
• Preços baixos e eficiência
• Segurança e Qualidade de Fornecimento
• Disponibilidade de energia primária
• Confiabilidade e qualidade
• Capacidade
• Ambiente
• Poluição
• Mudanças climáticas
• Preservação da natureza e da vida animal

31
ETP Smartgrids- Redes Futuras -
32
ETP Smartgrids- Porque smarts? -

• Permitem que o usuário tenha papel ativo no
  fornecimento de energia. Gestão de demanda é uma
  fonte indireta de geração e economias são
  premiadas
• O novo sistema fornece maior eficiência à medida
  que novos enlaces são interligados através da
  Europa e permite troca eficiente de energia
• Condições ambientais são consideradas, graças à
  exploração de fontes de energia sustentáveis.

33
ETP Smartgrids- Visão da Rede Futura -
34
Gerência Ativa
Amanhã Rede segura integrada combinando
geração centralizada e DGs
Hoje Energia altamente centralizada e poucos
DGs
Estágio final
Estágio intermediário
Estágio inicial
35
Gerência Ativa

• A evolução da gerência ativa pode ser descrita
  como se segue
• Estágio Inicial Ampliação do controle remoto e
  monitoramento de DG (geradores distribuídos) e
  RES (fontes de energ. renováveis) para facilitar
  maior atividade de conexão. Algumas conexões irão
  contar com contratos bilaterais com geradores
  distribuídos para serviços auxiliares.Regras
  deverão ser definidas para estabelecer os
  requisitos físicos e geográficos de contratação.
• Estágio Intermediário Um regime de gerência
  capaz de acomodar quantidades significativas de
  DG e RES devem ser definidas características
  comerciais e de serviços locais e globais,
  adaptabilidade sem sobrecarga de informação,
  características de controle
• Estágio Final Total gerência ativa de energia.
  Um regime de gerência de rede de distribuição
  usando comunicação em tempo real e controle
  remoto para atender a maior parte dos requisitos
  dos serviços da rede. As redes de transmissão e
  distribuição são ambas ativas, com funções de
  controle harmônicas e interagindo em tempo real e
  eficiente fluxo de energia.

36
ETP Smartgrids- Framework -
Requisitos da rede e necessidades dos usuários
Análise de exequibilidade e viabilidade
comercial
Projetos pilotos (teste para adoção plena)
Adoção comercial
Projetos Catalistas (p/achar soluções de
problemas)
Soluções e estratégias (técnicas, comerciais e
regulatórias)
37
Projetos da Área de Energia - FP6 (20022006) -
Areas do Programa FP6 No. Projetos Budget Total (M) Participação CE (M)
Sustainable Energy Systems 33 137,5 78,3
Information Society Technologies 5 29,3 15,1
Scientific Support to Policies 5 4,1 35,0
SMEs Research Activities 1 2,4 14,0
International Cooperation (INCO) 8 10,7 81,0
Research and Innovation 2 2,9 1,9
Marie Curie Host Fellowships 1 1,6 1,6
TOTAL 55 188,5 109,9
38
Projetos (FP6) em- Sistemas de Energia
Sustentáveis -
Sistemas de Energia Sustentáveis No. Projetos Budget Total (M) Participação CE (M)
Novas Arquitetura e Integração de Sistema 27 115,8
Armazenamento (para Energia) 1 5,9
Tecnologias Avançadas 5 15,8
39
Projetos da Área de Energia - FP7 (20072013) -
Areas do Programa FP6 No. Projetos Budget Total (M) Participação CE (M)
Sustainable Energy Systems 33 137,5 78,3
Information Society Technologies 5 29,3 15,1
Scientific Support to Policies 5 4,1 35,0
SMEs Research Activities 1 2,4 14,0
International Cooperation (INCO) 8 10,7 81,0
Research and Innovation 2 2,9 1,9
Marie Curie Host Fellowships 1 1,6 1,6
TOTAL 55 188,5 109,9
40
List of Acronyms

• AC Alternating Current
• CHP Combined Heat and Power
• CO2 Carbon Dioxide
• DG Distributed Generation
• DSM Demand Side Management
• ETP European Technology Platform
• EU European Union
• FACTS Flexible AC Transmission Systems
• GDP Gross Domestic Product
• GIL Gas Insulated Line

• HVDC High Voltage Direct Current
• ICT Information and Communication Technology
• IEA International Energy Agency
• NOx Nitrogen Oxides
• RD Research and Development
• RES Renewable Energy Source
• RTD Research and Technological Development
• SO2 Sulphur Dioxide