Construyendo las Redes de Comunicación de Alta Calidad de Siguiente Generación para Sistemas de Energía Eléctrica Prospectivos. Así como la importancia de los nuevos sistemas de energía eléctrica y la digitalización.
Por Luis Zhang, Vice Presidente, Sector de Energía de Huawei México
Los nuevos sistemas de energía eléctrica implican mayores requerimientos de las redes de comunicación que utilizan. Se deben afrontar los crecientes requerimientos energéticos, así como la seguridad energética, el clima y los retos ambientales. Por ello, la industria eléctrica global necesita implementar diversas transformaciones: energética, hacia cero emisiones de carbono y la digital. Se trata de proyectos sistemáticos a largo plazo, difíciles y complejos.
Construir un nuevo sistema eléctrico es la llave para conducir estas transformaciones. También es la base y un método clave para lograr la economía y seguridad energéticas, así como su continuidad. Además, la transformación digital es el único camino para promover el desarrollo limpio, eficiente y sustentable de la sociedad entera. Lo anterior en términos de dar soporte eficiente a una red colaborativa de generación, carga y almacenaje. Igualmente, integrar los flujos eléctrico, de emisiones de carbono, de información y del valor monetario.
Tendencia futura
La tendencia futura de la industria eléctrica es que el “front end” (incluyendo plantas de generación, subestaciones y líneas) se operará sin intervención humana. Eso significa que las empresas pueden optimizar procesos. Así como ajustar la estructura del talento por medio de la transformación digital sin incrementar significativamente la fuerza de trabajo. De esta forma, el personal puede invertir su tiempo y capacidades en innovar y realizar servicios complejos, mejorando la eficiencia de la operación.
Red eficiente y colaborativa
Del lado del servicio, el control y administración de la producción debería centrarse en impulsar un sistema de generación eléctrica seguro y confiable; así como una eficiente red colaborativa de generación, carga y almacenamiento. Esto también pavimenta el camino para mejorar la eficiencia y calidad de la operación de la empresa, y una administración ágil de la innovación. Del lado del grupo, la plataformización y especialización debería ser promovida: la plataformización estimula la continua innovación; y la especialización ayuda a acumular capacidades. Adicionalmente, al establecer sistemas, podemos integrar la administración y la supervisión a los servicios.
La industria eléctrica global necesita implementar diversas transformaciones: energética, hacia cero emisiones de carbono y la digital.
Luis Zhang, Vice Presidente, Sector de Energía de Huawei México
En el nuevo sistema de energía eléctrica se hace más complejo. Lo anterior cuando la demanda se incrementa, así como el acceso a ésta, el consumo masivo y los dispositivos electrónicos. El poder operativo de la red enfrenta muchos retos. Como ejemplo, la creciente incertidumbre en el balance de la generación eléctrica y un decremento en la inercia del sistema. Contra este contexto, las empresas de energía eléctrica necesitan considerar ambos aspectos, un nuevo desarrollo y funcionamiento estable y seguro del sistema; y acelerar la mejora digital del mismo para dar soporte efectivo al desarrollo integrado de la red de generación, carga y almacenamiento.
Red robusta y flexible
Por lo tanto, es requerida una red de comunicación de energía eléctrica más robusta y flexible. De igual forma, se debe apoyar el transporte de multiservicio para experimentar ampliamente nueva energía y cargas flexibles. Con características observables, medibles, ajustables, controlables y rastreables, la red de comunicación de energía eléctrica puede efectivamente impulsar la producción. Igualmente, sucederá con la administración y control de la operación, estableciendo una fundación sólida para el funcionamiento seguro y estable del sistema de generación eléctrica.
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Transformación digital
La digitalización pavimenta el camino digital para la construcción de nuevos sistemas de energía eléctrica.
Los proyectos de transformación digital de los sistemas de energía eléctrica deben ser guiados por la alta dirección y ligados a los niveles estratégicos. Las empresas de generación eléctrica deben incluir la red de comunicación de energía eléctrica en su planeación estratégica de mediano y largo plazo. Lo anterior debe considerarse como una red neural del nuevo sistema de energía eléctrica. Este debería incorporarse en la planeación general del sistema y su construcción.
La digitalización pavimenta el camino digital para la construcción de nuevos sistemas de energía eléctrica.
Luis Zhang, Vice Presidente, Sector de Energía de Huawei México
En general, la planeación e implementación sistemática debería ejecutarse. Adicionalmente, el liderazgo organizacional debería fortalecerse. El sistema de la organización debería mejorarse. De esta manera, se asegura una inversión efectiva y la ordenada implementación desde las perspectivas de coordinación estratégica y de desarrollo a largo plazo.
Complejidad a futuro
Conexiones híbridas de corriente alterna y directa interregionales, y el extenso uso y los dispositivos electrónicos, ha cambiado las características de los sistemas. En el futuro, la escala del sistema y la complejidad alcanzarán una nueva altura. El término digital significa una urgente necesidad de contar con conciencia de la situación. Igualmente, del extenso Internet de las Cosas, del gemelo digital y del cómputo inteligente. Ello será necesario para abordar los retos de la fluctuación intermitente y aleatoria, masiva y discreta, compleja y multidimensional, e incontrolable en un sistema nuevo. Así, el balance dinámico en tiempo real puede alcanzarse. Y por ende un mejor soporte en la interacción segura y eficiente del suministro energético con la red de generación, carga y almacenamiento. Para alcanzar este objetivo, debe construirse una red robusta de comunicación de generación eléctrica.
La digitalización
Una red robusta de comunicación de energía eléctrica es una base importante para la digitalización de los nuevos sistemas.
Para asegurar una operación estable y segura de la red eléctrica, muchos países han promulgado leyes y regulaciones. Considerando a China como un ejemplo, cuenta con el estándar nacional obligatorio GB 38755-2019 “Lineamientos para un Sistema de Generación Eléctrica Seguro y Estable. Fue emitido en 2019, en él se establecen tres líneas de defensa. También las medidas de control correspondiente para la red eléctrica con el fin de garantizar un funcionamiento estable y seguro. La construcción de la red eléctrica cumple estrictamente con este estándar, y continuamente fortalece las tres líneas de defensa. Además, diversos dispositivos de protección y control de estabilidad son configurados y mejorados. Así se previenen los efectos multiplicadores de los incidentes, y por ende evitar los apagones eléctricos.
Una red robusta de comunicación de energía eléctrica es una base importante para la digitalización de los nuevos sistemas.
Luis Zhang, Vice Presidente, Sector de Energía de Huawei México
3 líneas de defensa
La red de comunicación de energía eléctrica también requiere tres líneas de defensa para asegurar la seguridad de la comunicación.
Primera línea
La primera línea de defensa se establece aplicando tecnologías de comunicación altamente confiables. Como ejemplo, la red de tubería rígida nativa (NHP por sus siglas en inglés para Native Hard Pipe). Al igual que la adopción de protección redundante diseñada para componentes clave, como los dispositivos de comunicación. Primero se detecta que un componente, ya sea un suministro eléctrico, ventilador o tablero de interruptores, está dañado. Posteriormente, el sistema inmediatamente cambia al componente en espera para asegurar el funcionamiento normal del dispositivo.
Segunda línea
La segunda línea de defensa es la protección redundante del enlace de comunicación. Cuando uno de ellos falla, los dispositivos de comunicación en ambos puntos del enlace negocian e intercambian los servicios a un enlace de protección. Lo mismo si una fibra está dañada De esta manera, los servicios pueden restablecerse rápidamente.
Tercera línea
La tercera línea de defensa es la protección redundante a nivel de la red. Para prevenir una falla en la red de gran escala debido a ataques u otras razones, dos redes de comunicación independiente deben construirse. Cuando el activo de la red presenta una falla, el sistema rápidamente cambia los servicios a otros enlaces disponibles. Esto mejorará importantemente la supervivencia de los servicios de energía eléctrica centrales en escenarios extremos.
Jerarquía redundante
Como la infraestructura clave de la red eléctrica digital, la red de comunicación debe cumplir con el diseño y principio de jerarquía redundante. En las aplicaciones reales, el modo de protección redundante debería configurarse con base en el nivel de voltaje de las líneas de transmisión eléctrica. Así se asegura el balance y los costos para optimizar el retorno de inversión. Para líneas de transmisión eléctrica de alto, extra alto y ultra alto voltaje por encima de los 110 kV, tres líneas de defensa deberían configurarse. Esto con el objetivo de construir una red de comunicación en doble plano altamente confiable.
Para líneas de transmisión eléctrica de alto voltaje de 35-110 kV, el nivel de protección redundante de la red debería ser flexiblemente configurado para dispositivos; al igual para enlaces de comunicación basados en la importancia de las líneas. Para las redes de comunicación de distribución eléctrica, la protección redundante debería implementarse sobre los dispositivos de comunicación si es posible.
Al establecer las tres líneas de defensa (a nivel de dispositivos, enlace y red); la red de comunicación puede afrontar efectivamente las fallas de la red, los dispositivos y el enlace en diversos escenarios; asegurando el funcionamiento seguro de la red eléctrica.
Digitalización de la energía eléctrica
Para adaptar al largo plazo la digitalización de la energía eléctrica, la red de comunicación de energía eléctrica también debe escalarse. Primero, el ancho de banda debería ser suficientemente alto para soportar un despliegue de servicio rápido. Segundo, los subsistemas de energía deberían estar físicamente aislados para que el despliegue de los nuevos servicios no afecte a los existentes. Tercero, el desempeño de la red, la latencia e intermitencia deben cumplir con los requerimientos de los servicios de diversificación.
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La red de comunicación de energía eléctrica multirredundante puede cumplir con ambas demandas de la digitalización y la seguridad; esto junto con la orientación futura a la evolución. Esta red asegura que, al menos una conexión de comunicación estará disponible en casos extremos; y funcionará como una red de comunicación óptica ininterrumpida para las redes eléctricas. Así, se tendrá una importante base para la digitalización de nuevos sistemas de energía eléctrica.
La red de comunicación de energía eléctrica también requiere tres líneas de defensa para asegurar la seguridad de la comunicación.
Luis Zhang, Vice Presidente, Sector de Energía de Huawei México
