Smart Generation Solutions

Transcripción

Smart Generation Solutions
Soluciones para la integración de la
Generación de Energía en la
infraestructura de Red Inteligente
Telvent - Schneider Solución Smart Grid
La integración es la llave
Smart Generation
MDM
Titanium AMI
Meter Oper
SubCAT
 OASyS
-T&D
 DCS
-Substations
 VPP
-Automation
 RCC
IEC 61850
 OI Solutions
 Renewables
ArcFM GIS
OASyS DNA
DMS Sw
OMS
SGS
La integración de los Sistemas es la clave de la
estrategia de Telvent – Schneider para ofertar a los
clientes la solución Smart Grid Solution (SGS)
Schneider Electric - Smart Infra - Utilities – Smart Generation Department – SGL Mayo 2013
2
Smart Generation
Soluciones de Control Integradas sobre todos los niveles de Plantas de
Generación Eléctrica
Nivel Gestión
Nivel
Control/Supervisión
Nivel
Tiempo Real
Nivel 3
Aplicaciones de
Gestión
Nivel 2
Nivel 0
Nivel1
PLC / Concentrador
& Subsistemas de
Control
Control Local


Controladores Locales
(ejem. Heliostatos or
Control
posicionamiento de
Colectores)
Instrumentación
Inteligente


Programación Lógica y
Concentradores de
Datos: (ejem. Campo
Solar, PLC
Concentrador y
Control)
Control Sistemas
Auxiliares
SCADA / PES



Control y Supervisión de
todos los procesos de
planta, incluyendo
condiciones
meteorológicas,
operación y maximizando
la producción de la planta
de generación
Sistemas DCS
Predicción Meteorológica




Integración de
sistemas con
aplicaciones de Plant
Information PI
Aplicaciones de
Mercado
Nivel de Analiis &
Reporting
Centros de Control de
plantas
3
El dilema de la energía esta para quedarse
Los Hechos
La Necesidad
vs
Energy demand
CO2 emissions to
By 2050
avoid dramatic climate
changes by 2050
Electricity by 2030
Source: IEA 2007
Source: IPCC 2007, figure (vs. 1990 level)
Frecuentes
Cortes Energía
Creciente
Precios Energía
Cambio
Climatico
Conflictos por
Acceso/control
de recursos
4
Como resolver esta ecuación
5
Algunos Datos Sistema Eléctrico Español
7
Algunos Datos Sistema Eléctrico Español
8
Diferentes Escenarios con Similares
Actores
9
Ventajas y Desventajas Energías
Renovables
Eólicas
● Bajo poder contaminante
● Bajo coste en el rango de renovables
● Implantación en el mar (menores costes ecológicos)
● No produce residuos ni realiza alteración del agua
● Fuerte Impacto Visual en los emplazamientos
● Vulnerabilidad a los huecos de tension
● Dificultad de planificación.
● Imposibilidad de almacenamiento
10
Renovables
Hidroeléctricas
● Bajo poder contaminante
● Larga vida útil de las instalaciones
● Ayuda a la gestión de picos de la demanda energética
● Permite almacenamiento de excedentes de otras
renovables
● Fuerte Impacto visual y efectos negativos en el entorno
● Necesidad de grandes infraestructuras
● Dificultades de planificación medio/largo plazo.
● Perdidas de energía debida al transporte
11
Renovables
Solar Fotovoltaica
● Energía amigable con el medio ambiente, sin emisiones.
● Costos de operación bajos
● Integración en estructuras y construcciones habitadas
● Sistema ideal para zonas remotas
● Sistemas de larga vida útil (mas de 20 años)
● Limitaciones debido a los periodos de sol
● Costos de instalación altos
● Zonas muy concretas con niveles óptimos de radiación
solar
● Requiere grandes extensiones de terrenos
● Falta de almacenamiento económico y fiable
12
Renovables
Solar Térmica
● Energía amigable con el medio ambiente, sin emisiones.
● Fuente energética inagotable
● Exponencial evolución de desarrollo tecnológico
● Capacidad de almacenamiento para operación en
ausencia de radiación solar
● Alta inversión y cualificación tecnológica
● Costos de instalación y operación altos
● Zonas muy concretas con niveles óptimos de radiación
solar
● Requiere grandes extensiones de terrenos.
● Necesidad de apoyo gubernamental
13
Evolución de la Generación
● La inclusión creciente de la generación fotovoltaica en nuestros
hogares, cambiando el modelo de negocio de las compañías eléctricas
basado en una generación centralizada hacia una generación cada vez
más distribuida.
● Coche eléctrico, es ya una realidad.
● Consumo inteligente, programación de consumo residencial,
participación mas activa en la generación del consumidor final.
● Nuevos sistemas de almacenamientos energéticos, grandes baterías,
hidrogeno.
● Implantación masiva de tecnologías de información que maximizan la
generación y la integración en tiempo real con las necesidades de la
red.
14
Soluciones SE para la Smart Grid
generando soluciones de generación
Smart Generation
Mapa Soluciones Renovables
Control de
Centrales
Solar
Wind
Bioenergía
Hydro
CHP
Hidrógeno
Maremotriz
RCC (Centro Control renovables): Centro Control Centrales y Centro Soporte Decisiones
Aplicaciones Toma Decisiones / Gestión Activos / Plataforma Inteligencia Negocio


DCS
 SCADA 


DCS
 SCADA 


DCS
 SCADA  SCADA


Soluciones
Verticales
Específicas
Infraestructura
y Equipamiento
Soluciones
Horizontales
RTUs and
PLC
Telecom
Telecom
Protection &
Measurements
Electrical Equipment
LV & MV
Substation
Automation
Power
Quality
Mobilidad | Power Management System | SaaS | IT
15
Soluciones Termo Solar
16
Experiencia en la automatización de diferentes
Tecnologías de plantas solares
(PV) Plantas
fotovoltaicas
(CSP) – Plantas de concentración termosolar
Torre
Cilindro
parabólico
ISCC (ciclo
combinado)
Fresnel
… Proporcionamos Información inteligente para maximizar la producción de la planta.
17
Ejemplo de arquitectura de planta termosolar
Nivel de
gestión
Nivel
de
transac
ción
Nivel
de
Tiempo
real
18
Ejemplo de Heliostato hidráulico torre o fotovoltaico
Comunicación por fibra óptica Bus/anillo LOC anterior
Trifásica
400 Vac
50HZ
Aluminio
R
S
T
Siguiente LOC
Local
Control Box
F.O.
24dc Fuente de
alimentación con
protección
R
S
T
Control Local
Terminal RS-232
(Consola)
Anemometro
X (Opcional)
Magnetotérmico
230 Vac
Disyuntor
guardamotor
(2)x Encoders
Contactor
(Actuador de
bomba
monitorizado)
RS-485
Pulsador de
emergencia
FALCON – Controlador de seguimiento solar
Sistema
hidráulico
(3) X Pistones hidráulicos
EV Alta velocidad
Electrovalvulas
EV baja velocidad
Motor
Acumulador de carga
del interruptor de
presión
19
Solución Experta en control de
campo solar
Solución optimizada basada en FALCON
Basado en PLC Standard
PLC concentrador de
campo solar
PLC SubCAT
• OpSistema Abierto
• De acuerdo a los
standares
• Control Simple o
Redundante.
• Alta interoperabilidad
con multitud de
protocolos
Active Router
Standby Router
Optimizado para: Modbus
TCP/IP, IEC-104, 101, DNP,
IEC-61850, (…)
Controladores de
seguimiento solar
LOC o HCU
Controlador Local
FALCON
Optimizado: Modbus RTU or
protocolo específico.
20
Ejemplos de pantallas de sistemas de control
y monitorización
21
CSP – Plantas de Generación solar de Telvent
Plantas enCSP
construcción:
Plantas en
producción:









Solnova 1: 50 MW (Spain)
SCC Ain Beni Mathar 20 de
470 MW (Morocco)
ISCC Hassi R’mel: 20 de 150
MW (Algeria)
Helioenergy 1: 50 MW (Spain)
Helioenergy 2: 50 MW (Spain)
Solacor 1: 50 MW (Spain)
Solacor 2: 50 MW (Spain)
26 Plantas
>1.500 MW




Guargon: 3 MW (India)
Helios 1: 50 MW (Spain)
Helios 2: 50 MW (Spain)
Solaben 2: 50 MW
(Spain)
 Solaben 3: 50 MW
(Spain)
 Shams-1: 100 MW
(UAE)
 Solana: 250 MW (USA)
 Agua Prieta II: 14 MW
(Mexico)
(Spain)
(Spain)
 Mojave: 280 MW (USA)
CSP- Torre
Plantas en
producción:
 PS10 : 11 MW (Spain)
 PS20: 20 MW (Spain)
 Eureka (Spain)
–Cilindro parabólico
 CRS I Solugas: 4,6 MW (Spain)
 CRS II Sales (Spain)
 CTAER Tabernas (Heliostatos
móviles) (Spain)
22
Soluciones Fotovoltaica
23
Klaud: Negocio fotovoltaico
Monitorización masiva de plantas fotovoltaicas.
Navegador Web
Tablet
>
>
Visualice su planta de un
vistazoTiempo, energía
real y esperada, huella
medioambiental,informaci
on de inversores,
dispositivos actuales…
Datos en TiempoReal e
Históricos. Energía real y
esperada vs tiempo de
las últimas 8h, 24h,
semanas, meses y años,
búsqueda personalizada
o curvas de tendencia por
fecha o periodo de
tiempo.
24
Klaud como sistema de monitorización remoto y
redundante
SCADA + Klaud
SCADA
Controladores principales
Cajas de control combinadas
25
Arquitectura Klaud
Nube
Clientes Remotos
Firewall
Firewall
Klaud DAS Box
Modbus TCP/IP
PLC
Estación
metereológica
PLC
Modbus RTU RS-485
Modbus RTU RS-485
Modbus RTU RS-485
Inverson
Inverson
Cajas combinadas
Planta fotovoltaica1
Inverson
Inverson
Cajas combinadas
Inverson
Inverson
Elementos Activos en planta
Modbus TCP/IP
Estación
metereológica
Cajas combinadas
Klaud DAS Com
Klaud DAS Box
Planta fotovoltaica2
26
Klaud Ejemplo de uso
Proyecto SunEnergy1 (USA)
 Biltmore Estate: 1.2 MW
 Commonwealth Brands: 0.2 MW
 Old Dominion Freight: 1.8 MW
 First Citizens Bank: 1.7 MW
 Washington White Post: 12.5 MW
 Shoe Show DC: 4.5 MW
 Shoe Show Florence: 0.5 MW
(…)
27
Soluciones Eólicas
28
Soluciones de control de parque eólico
SubCAT+OASyS
• Red IEC 61850 con PLC
SubCAT de Telvent para
conectar IEDs.
• IEC 61850 específico para
eólicas: IEC61400-25 –>
Plataforma Telvent
(SubCAT+OASyS)
• RDS-PP (Reference Designation
System for Power Plants)
• integracion total con
protecciones eléctricas,
medidores, WTG Scadas y
despacho central de maniobras.
Múltiples protocolos (IEC 870-5101 and 104, DNP 3.0, …)
• Integracions con el servicio de
prediccion metereológica de
Telvent. Predicción de energía.
• Solución escalable y testeada. 29
Parques eólicos
Ejemplo de niveles de control
TSO-CC
TSO Centro de control
RCC
Centro de control de
renovables
Level 3
Enterprise
C
Aplicaciones de toma
de decisiones
WFM:Sistema de gestión de
parque eólico
(A+ B)
Localización
1
WFMWFM:Sistema de gestión
de parque eólico
(A+ B)
Localización
2
WFMWFM:Sistema de gestión
de parque eólico
(A+ B)
Level 2
Operation
Level 1
Control&Monitoring
Localización
3
30
Parques eólicos
TSO-CC
TSO Centro de control
Ejemplo de niveles de control

ICCP (IEC 60870-6/TASE.2)
RCC
Centro de control
de renovables
C






Gestion
Supervision ayControl
integral
Gestión de incidentes y supervision de mantenimientos local
Repositorio, analisis e informes
Mantenimiento preventivo de activos: Monitorizacion de condiciones y diagnostico de fallos
Administración , prediccion y limitacion de la energía eléctrica.
Operaciones del mercado eléctrico
Level 3
Enterprise
Aplicaciones de toma
de decisiones
IEC 60870-5-101
IEC 60870-5-104
OPC
WFM
Sistema de control de parque eólico
Level 2
Operation
B
IEC 61400-25
OPC
IEC 60870-5-104
WEM
Sistema de gestión de
Energía eólica
A1
Modbus
OPC
IEC 60870-5-104
IEC 61850
IEC 60870-5-104
SAS
Sistema de automatización de
la subestación
PMS
Sistema de
monitorización
Level 1
Control&Monitoring
A2
IEC 61400-25
IEC 61850
IEC 61850
Modbus
Auxilliaries/Emergency
Diesels
31
Soluciones Hidroeléctricas
32
Solución de control para plantas de
Generación hidroeléctrica
 Basada en la tecnología SubCAT de Telvent con una amplia experiencia.
 PLC, Regulador de velocidad, AVR Regulador de voltaje, e integración sincronizada,módulos de
adquisición de I/O con marca de tiempo y una resolución de 1 ms SOE. Redundancia total (opcional)
 Lenguajes de programación Standar IEC-61131-3. Total integración con otros sistemas; protecciones e
instrumentación por protocolos de comunicaciones (Alternadores,prorecciones transformadores…).
 Integracion con otros centros de control mediaste protocolo standar(101, 104, ICCP, …). IEC61850 and
IEC61850-7-410, para plantas hidroelectricas – Comunicación para supervisión y control.
Centros de Control
Telemetria
Comunicaciones con Front-End
SCADA Local
Automatización de planta hidroeléctrica
Control de turbina hidráulica
33
Solución de control para plantas de
Generación hidroeléctrica
Generation Dispatch Center
34
Arquitectura de control para grupos
hidroeléctricos grandes y medianos , HYCOS
● Secuencias de arranque y parada del
generador.
● Entradas digitalesSOE (1ms)
● Aplicaciones de gestion del sistema de
energía por zona de regulación.
● Control y gestion de la cuenca del río.
● Uso de protocolos eléctricos DNP,
IEC101/104, IEC61850 (certificados).
● Integracion con diversos fabricantes de
turbinas.
● Red simple o redundante y aislada de la
supervisión y el control (cuatro puertos TCP
configurables).
● CPU Redundante. Conmutación en 60ms.
● Fuente de alimentación redundante.
● Bus de campo redundante, 100Mbps con
fibra óptica(integrada en la CPU).
x17
● Hasta 17 bastidores en la CPU principal
● Altamente optimizado para reducir costes
● Alta disponibilidad y fiablidad del sistema.
C.H. Mini, Pequeña y Grande
<1MW; 1-50MW; >50MW
35
Generación hidroelectrica inteligente
Aprovechamiento del curso natural del agua para la gestión eficiente de la
cuenca del río
SCADA
Optimizar los recursos del agua:
•
•
•
•
Mediante el uso de pronósticos de
caudal precisos (datendiendo a
factores hidrológicos y obedecer todas
las restricciones en la cuenca del rio)
Con la venta de energía hidroeléctrica
cuando los precios son altos.
Produciendo la energía contratada de
manera eficiente
Minimizando la pérdida de energia
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Previsión y
modelado del
caudal y el
cauce del rio
Análisis del precio de mercado
Previsión de caudal
Planificación de producción
Planificación de disponibilidad
Silmucaión
Operación en tiempo real
Desviaciones
Operación en
tiempo real
Análisis y optimización
36
Plantas hidroeléctricas de Telvent
Mexico
Capacidad instalada: 774 MW
Turbinas: 10
Numero de centrales: 2
Europe
Capacidad instalada : 6.040 MW
Turbinas : 218
Numero de centrales : 100
Panama
Capacidad instalada : 321 MW
Turbinas : 3
Venezuela
Capacidad instalada : 2.400 MW
Turbinas : 10
Ecuador
Turbinas : 6
Peru
Turbinas : 13
37
Hydro Actividad de Smart Generation
Total controlado por sistemas
Telvent-Schneider:
•
•
Hydro
112 Centrales hidroeléctricas
>10.400 MW
Capacidad total instalada
•
•
237 Turbinas
31 Turbinas de bomba
38
Soluciones Centros de Control
39
Centro de control de energías renovables
Gestión del conjunto de plantas de energía renovables
Objetivos:
 Integracion total,
Supervision, planificacion y
control (plantas de diversos
tipos)
 Gestion de elementos
activos de toda la flota.
 Monitorización de
rendimiento
Optimización de
procesos
Optimización económica
 Histórico de empresa y
generador de informes
centralizado
RCC es:
«Supervisión centralizada y Centro de Soporte de Decisiones»
40
RCC – Centro de control de energías
renovables
Cyber Seguridad
Bloque de función/Capacidades
Repositorio
Protección
Crítica de la
infraestructura
Previsión meteorológica
Rendimiento y
Operación
Mercado
mantenimiento
Análisis dirigido de los datos
Monitorizacion de rendimiento, gestión y optimizacion de la “flota” de plantas de energía
41
RCC – Cyber Seguridad
NERC CIP Profunda consultoria de seguridad
NERC CIP Plan de
cumplimiento de la
consultoría
Valoración
Soluciones de
coste/beneficio
Plan de proyecto
Validacion de las
pruebas
Cambio de gestion
Pruebas y
certificados
42
RCC Centro de control de renovables
Infrastructura=(E-SCADA + Plataforma OI + 3D). Ejemplo de
arquitectura
Centro de
emision
Previsión
metereológica
Flujo de procesos
y fuentes de datos
Otros flujos de
datos en tiempo
real
Otras fuentes
de datos
43
RCC – Plataforma de Inteligencia Operacional
Smart Generation
Visualizar
Analizar
Responder
 Potente visualización y geovisivilidad
 Filtrado, correlación, adición y
enriquecimiento
 Reconocimiento de excepciones
de regla
 Adición en tiempo real
 Correlación de informaciones del
pasado y tiempo real
 Rapida actuación basada en
políticas o reglas
 Detectar patrones y tendencias.
 Procesos de respuesta automática
 Analisis en múltiples dimesiones
 Optimización y adaptación
dinámica
 Multiples orígenes de datos
 Información contextual
 Potenciación del análisis
Paneles de mando Web
2.0
Supervisión en tiempo
real
Reglas + BPM
44
RCC – Soluciones avanzadas de pantalla
Pantallas interactivas en 3D y tiempo real
● Fácil uso y representación realista de una escena con objetos 3D que se
pueden importar desde AutoCAD o 3D Studio. Interfaz común única para
varios usos / divisiones.
● Escenario relacionado con datos en tiempo real de la base de datos del RCC o
cualquier otra así como de algun otro sistema de control (PES / SCADA).
● Interacción en tiempo real con objetos en 3D.
45
Navega por tu planta en 3D
46
Servicios meteorológicos y capacidades de
previsión
Datos, Información y Análisis de Entrega
Visualizació
n
Satellite
WX Radar
Surface
Observations
Model Data
Other Data
Origenes
de datos
Procesamiento de Datos e Integración Crea el Cubo 4D
Previsión
Envíos de informes
estandar via internet
Aplicaciones
Alertas
Web-based
Mobile
GIS/Shapefile
3rd Party Systems Customized Systems
47
RCC – Centro de control de renovables
«Supervisión centralizada y Centro de Soporte de Decisiones»
Conclusion
RCC : Su tarea es monitorizar el rendimiento, optimizar y
gestionar nuestras plantas de generación de energía
Con una infraestructura de gran alcance, flexible y escalable,
un RCC se adaptará a las necesidades de cada cliente.
No hay dos RCC iguales .
48
Soluciones Smart Generation Servicios
Portfolio
MAC & Servicios para Partner
Empresa
Nivel de
gestión
Consultoria
• Consultoria tecnológica
Ingenieria
• Soluciones de control
Nuevas plantas
Ampliaciones
Renovaciones
Solucion
es de
control
Tecnologia
• Desarrollo HW & SW
Transaccional
Ejecución de proyectos
Nivel de
operación
InFabricación integrada
Integración de
terceros
SaaS
Nube
• Electrónica,armarios, cableado,
etc.
Puesta en servicio
Tiempo Real
Mantenimiento IT
Nivel de
Control &
monitorizacion
Evoluciones
• Postventa y formación
Solar
Eólica
Hidráulica
Biomasa
49
Impronta de Smart Generation
Sistemas gestionados en total:
Solar
Spain
Algeria
Morocco
UA Emirates
USA, Chile
35 Plantas
>1.500 MW
PI + DCS + Control de campo solar
Bioenergía
Spain
France
Netherlands
USA
Scotland
Sistemas gestionados en total :
PI + DCS
Hydro
Spain
Ecuador
Brasil
Panama
Peru
11 Plantas
>1.600 Millones Litros/Año
Sistemas gestionados en total :
SCADA + PLC + Instrumentación
Schneider Electric – Smart Infrastructure – Smart Generation Department 2013
112 Plantas (>230 Turbinas)
> 10.400 MW
50
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Santiago González López
[email protected]
Smart Infrastructure
Smart Generation 2013

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