56° Reunión de Altos Ejecutivos de la CIERNoviembre de 2021

Flexibilidad del SistemaInterconectado Nacional

para la Transición Energética

Jaime Alejandro Zapata Uribe, - Gerente CND

La transición a energías limpias requiere un cambio estructural

en los sistemas energéticos del mundo.

La electrificación verde es fundamental para la descarbonización.

Como actores relevantes del sector, debemos continuar promoviendo

una integración confiable, oportuna y sostenible de las

nuevas tecnologías al servicio de la sociedad.

Emisionesacumuladas de dióxidode carbono (CO,). Representanla suma total de las emisiones deCO, producidas combustiblesfósiles y cemento desde 1751, yse mide en toneladas. https://ourworldindata.org/

para 2030.Neutralidad climática en 2050.

55% EU

Neutralidad climática en 2060

para el 2030.Lograr la carbono neutralidad en el 2050.

51%

COLOMBIA

EEUU

para el 2030.Neutralidad climática en 2050.

50%

No Data 0 T >400 Billones TT50 Millones T500 Millones 5 Billones T 50 Billones T 100 Billones T 250 Billones T

El objetivo está definidoEvitar aumento de temperatura mediante reducción emisiones

Emisiones acumuladas dedióxido de carbono (CO).Representan la suma total delas emisiones de CO,producidas combustiblesfósiles y cemento desde 1751,y se mide en toneladas. https://ourworldindata.org/

Y en la transición energética…

3 Ds Usuarios Adaptación TransformaciónSistema energéticomás competitivo,eficiente y resiliente: energías renovables noconvencionales yadopción denuevas tecnologías

Democratización, participación, educación: nuevos modelos de negocio, nuevas tecnologías, inclusión

Agilidad, excelencia, simplicidad, corresponsabilidad: desarrollo de capacidades para enfrentar un mundo cambiante

Innovación, creatividad, proactividad: es necesario pensar fuera de lo común y hacer las cosas diferentes

Colombia tiene dos objetivos claros:1. Alcanzar la carbono neutralidad en 20502. Reducir el 51% de emisiones a 2030

Hemos visto la pandemia

del Covid19, más que un

paréntesis, como un

acelerador de cambios.

Fuente: DNV - Energy transition outlook 2020

Units: EJ/yr

1980

1990

2000

2010

2020

2030

2040

2050

No se puede lograrel cero neto para

2050 sin el apoyosostenido y la

participación de los ciudadanos.

La pandemia ha aumentado la

conciencia general de la efectividad

de los cambios de comportamiento.

La crisis demostró quelas personas pueden realizar cambios de comportamiento a

una velocidad y escala significativa si

entienden que loscambios están

justificados.

Los cambios de comportamiento juegan

un papel importante en la reducción de la demanda

de energía y las emisiones, especialmente

en sectores donde lasopciones técnicas para

reducir las emisiones son limitadas en 2050.

Si bien son los ciudadanos y las empresas los que

modifican su comportamiento, los

cambios en su mayoría son habilitados por las políticas e inversiones

realizadas por los

gobiernos.

Innovaciónytransformación enelsector eléctrico

Demanda de energía mundial con y sin Covid-19

AmbientalInnovaciónDesarrollo Articulación

Valor sostenible

Intensificar la digitalización y la seguridad de la informaciónde procesos.

Cumplir estándares en la

operación y administración del mercado.

Establecer alianzaspara mejorar

competitividad y desarrollar

capacidades.

Lograr eficienciasen nuestros procesos.

Ser un actor clave y habilitar la

transición energética.

Promover eficiencia

energética en el sector eléctrico.

Habilitar capacidades

organizacionales.

Y nuestra estrategia enmarcada en la transición

Es así como apalancamos la transición energética en 3 principales aspectos:

Sistema energético más competitivo,eficiente y resiliente: energías renovables noconvencionales yadopción de nuevas tecnologías.

Criterios operativos: complemento de criterios como confiabilidad, resiliencia, flexibilidad, economía.

Sistemas inteligentes y seguros: servicios digitales ágiles y simples, a la vanguardia, apalancando la integración de nuevas tecnologías.

Transformación

Adaptación

Digitalización

Los sistemas eléctricos están transitando por la mayor transformación de su historia:Descarbonización – Descentralización – Digitalización

Generación

Transporte

Demanda

Integración de fuentes renovables no convencionales y recursos energéticos distribuidos.

Expansión de la red de transmisión.

Recuperación económica y crecimientos de acuerdo a los procesos de electrificación.

1. Transformación

Una matriz más diversa con participación importante de FERNC.La capacidad efectiva neta esperada es de 28.3 GW. El 68% (7212 MW) de los proyectos se conectará en el

STN, el 22% (2297 MW) en el STR y el 11% (1140 MW) en el SDL. Con recursos energéticos complementarios y tecnologías suficientes para respaldar condiciones críticas.

Así vamos y así nos vemos

Tenemos una matriz de generación limpia con Capacidad instalada de 17.6 GW.En condiciones normales, la demanda se atiende 80% con hidroelectricidad y 20% con térmica.Alta vulnerabilidad por dependencia de las lluvias.

Actualmente

Solar 6,018 MW

Eólica2,531 MW

Térmica 599 MW

Hidráulica1,499 MW

Proyectos con garantías de acuerdo con la Res. CREG 075 2021Actualización 25/10/2021. Fecha máxima entrada 31/10/2026

A 2026

Hidráulica11945 MW, 68%

Térmica5333 MW, 31.1%

Eólica18 MW, 0.1%

Solar135 MW, 0.8%

Hidráulica, 13445, 48%

Térmica, 6076, 21%

Solar, 6153, 22%

Eólica, 2550, 9%

2021

2024La red como eje habilitadorSe tienen planeados refuerzossignificativos de la red de transporte,es necesario en todo nivel.

A 2024 se espera incrementar en un47% el número de subestaciones y en88% los km. de la red de 500 kV.

La expansión es necesaria paraintegrar la nueva generación y aliviarlas restricciones.

Se está trabajando en la interconexiónCAN y se tiene prevista lainterconexión con Panamá.

La transición energética

Sistema energético más competitivo,eficiente y resiliente: energías renovables noconvencionales yadopción de nuevas tecnologías.

Criterios operativos: complemento de criterios como confiabilidad, resiliencia, flexibilidad, economía.

Sistemas inteligentes y seguros: servicios digitales ágiles y simples, a la vanguardia, apalancando la integración de nuevas tecnologías.

Transformación

Adaptación

Digitalización

Se debe evolucionar en la forma como operamos el sistema por:1. Incremento en variabilidad e incertidumbre, reducción inercia.2. Cambio climático: nuevos riesgos.

Confiabilidad ResilienciaFlexibilidadGarantizar la suficiencia

en el suministro con seguridad, teniendo en

cuenta eventos probables.

Capacidad de anticiparse, prepararse, adaptarse, soportar y responder a

eventos de baja probabilidad y alto impacto.

Capacidad de balancear la carga y la generación en todas las escalas y horizontes de tiempo.

2. Adaptación

Y la flexibilidad

impacta

01BalancePotencia activa vs demanda: Reservas.

RampasDemanda neta: Rampas de subida y bajada.

DinámicaEstabilidad de frecuencia: Inercia.

DespachoCiclaje de unidades: Unidades flexibles.

SuficienciaSuficiencia Expansión generación y transmisión.

02030405

Análisis integral de la flexibilidad

Demanda Neta = Demanda total – Generación FERNC

Suficienciaenergética

¿Cómo se atiendela demanda del

Sistema?

Suficienciatransporte

¿Cómo se transporta la

energía?

Flexibilidadde potencia

¿Cómo se atiendela demanda neta?

Seguridad¿Cómo respondeel Sistema ante

fallas?

Principios para la suficiencia energética

Principio 1. MétricasEs necesario complementar lasmétricas actuales dando la señal de laduración, ubicación y el momento delos déficits de capacidad.

Principio 2. CronologíaLas operaciones cronológicas debenmodelarse a través de varios añosclimáticos para representarcorrelaciones.

1. Operación cronológica: operación de plantas térmicas, almacenamiento, gestión de la demanda...

2. Eventos correlacionados: impactos del clima, fallas de elementos…

Principio 3. BalanceNo existe la capacidad perfectadesde que los recursos tienenlimitaciones basadas en ladependencia del clima, restriccionesde flexibilidad y puntos comunes defalla por la concentración de laubicación de los recursos.

Principio 4. DemandaLa demanda es cada vez más flexible, sensible a los precios e inteligente.

Principio 5. Interconexiones

La orientación predominante hacia la autosuficiencia puede conducir a una sobreconstrucción de capacidad potencialmente costosa.

Nuevos enfoques: principales factores impulsadores

La realidad del transporte

Nuevos enfoquesEn un futuro carbono neutral senecesitarán grandes cantidades deenergía eólica, solar y dealmacenamiento en diferentes lugares,y la transmisión será fundamentalpara garantizar que la energía limpia yasequible se pueda entregar desdedonde se produce hasta donde senecesita.

Retrasos

Se necesita desarrollar nueva transmisión para

aprovechar el recurso primario de la generación. En su mayoría,

factores sociales y ambientales han

retrasado los proyectos.

Uso

Cada vez es más complejo construir grandes

proyectos de transmisión por lo que se debe

maximizar el uso de las redes.

Tecnologías

Es fundamental aprovechar las

nuevas tecnologías como

los FACTS distribuidos, SVCs, STATCOMs, etc. para maximizar el uso de las redes

existentes.

Se debe evolucionar en la forma como operamos el sistema por:1. Incremento en variabilidad e incertidumbre, reducción inercia2. Cambio climático: nuevos riesgos

Confiabilidad ResilienciaFlexibilidadGarantizar la suficiencia

en el suministro con seguridad, teniendo en

cuenta eventos probables.

Capacidad de anticiparse, prepararse, adaptarse, soportar y responder a

eventos de baja probabilidad y alto

impacto.

Capacidad de balancear la carga y la generación en todas las escalas y horizontes de tiempo.

2. Adaptación

Resiliencia: todo es sobre sostenibilidad

Los estudios de resiliencia + confiabilidad permiten anticipar, prepararse y adaptarse a las diferentes amenazas que pueden revelar

vulnerabilidades en el sistema eléctrico.

La resiliencia mide la capacidad de anticipar, prepararse y adaptarse rápidamente a las condiciones cambiantes y de soportar, responder y recuperarse de

eventos de baja probabilidad y alto impacto.

Robustez

Post-evento

Recuperación infraestructuraRecuperación

operativa

Corto plazo

Niv

el re

silie

ncia

Tiempo

Largo plazo

Resiliencia Confiabilidad

Y la resiliencia no sólo es de la operación, también en el mercado

Resiliencia (la capacidad de resistir y recuperarse de eventos) se aplica a los mercados de energía en al menos dos dimensiones:

A la persistencia del mecanismo del mercado para continuar funcionando durante condiciones anormales, mantiene relaciones contractuales y mecanismos de mercado que promueven el funcionamiento físico continuo y el retorno a la normalidad a través de transacciones que pueden liquidarse ex post, si es necesario.

A que el propio operador del mercado esté sujeto a eventos de mercado que puedan dañar o detener su funcionamiento. Hace referencia a fortalezas o debilidades del operador del mercado para lidiar con imperfecciones en el mercado o acciones de los participantes que pueden exponerlo a responsabilidades financieras.

1.

2.

La transición energética

Sistema energético más competitivo,eficiente y resiliente: energías renovables noconvencionales yadopción de nuevas tecnologías.

Criterios operativos: complemento de criterios como confiabilidad, resiliencia, flexibilidad, economía.

Sistemas inteligentes y seguros: servicios digitales ágiles y simples, a la vanguardia, apalancando la integración de nuevas tecnologías.

Transformación

Adaptación

Digitalización

“El trabajo del futuro” se convierte en la “nueva forma de trabajo”Aprovechar las oportunidades o mitigar los riesgos asociados a las tecnologías Digitales. Aceleración del mapa de ruta de Ciberseguridad.Priorización de las iniciativas soportadas en Transformación Digital.

ConocimientoComunidadConstruir una comunidad de

energía eléctrica e inteligencia artificial: unir estos sectores es

clave para aprovechar sinergias

DatosRecopilación, conservación, intercambio y desarrollo de

soluciones de datos: la disponibilidad de datos es un factor clave para facilitar la adopción de

soluciones digitales.

Experiencia en IA y digitalización: los expertos de la energía eléctrica desarrollen y

profundicen su experiencia con metodologías de ciencia de datos e inteligencia artificial

3. Digitalización

Marco conceptual para la digitalización

Descripción

Intensificar la digitalización de

procesos y la seguridad de la información e incorporarla en

nuevas ofertas de valor.

Beneficios

Eficiencia y agilidad:

reduciendo tareas operativas y re-

enfocando recursos para desarrollo.

Mejoramiento en experiencia para

clientes.

¿Qué necesita y de quién?

Transformación cultural, nuevo talento digital /

agilismo.Iniciativas de las

personas.Modelo simplificado

evaluación costo/beneficio.

Estrategia

Gestión de aliadosOptimización

Portafolio Aplicativos -

AnalíticaDesarrollo de

personas y LíderesPrograma Integral de Ciberseguridad.

ProyectosActualizaciones y evaluación completa deflexibilidad por potencia y seguridadconsiderando, nuevo portafolio deproyectos y que las unidades renovablesno convencionales pueden cubrirseguridad, tanto en el soporte de tensionescomo en el límite de intercambio.

Nuevas reglasA medida que se definan nuevas restricciones o reglasde operación (caudal ambiental, regla de operación decentrales, etc.)➔ actualizar el estudio, impacto.

El diseño del mercado a corto plazo debe permitir laintegración eficiente y completa de nuevastecnologías para valorar la flexibilidad.

Explorar diferentes mecanismos de mercado quepermitan ajustar las condiciones a medida que seacerca el tiempo real de forma eficiente y económica.

Es necesario integrar a la demanda de forma activa enlas diferentes instancias del mercado.

DERSe considera necesario estudiarel impacto de los recursosenergéticos distribuidos (DER)en la demanda y su posibleparticipación en la prestación deservicios complementarios.

ResilienciaSe deben integrar estudios como este a futurosestudios de resiliencia para evaluar laflexibilidad del sistema ante eventos de bajaprobabilidad y alto impacto

¿Qué sigue en flexibilidad de operación y mercado?

¿Y qué sigue como sector?Comunidades digitalesIdentificar, desarrollar y escalar la adopciónde tecnologías que respaldan las redes dehogares y edificios que interactúan con lared eléctrica para optimizar la eficienciaenergética, el cambio de carga y el uso defuentes renovables.

Operación inteligenteAutomatizar tareas y operaciones medianteinteligencia artificial para reducir los costosdel sistema, mejorar la flexibilidad yresiliencia del sector, preservar la vida útil delos activos y facilitar la integración de nuevastecnologías al sistema.

CiberseguridadOperar sistemas que se basan en un panoramacada vez más digital e interconectado.

Además, estructurar una red digital comorespaldo de la transición

ResilienciaAdoptar tecnologías que puedenayudar a predecir el clima, lascondiciones de riesgo y lascondiciones de la red para minimizarlas interrupciones no planificadas ycontrolar de manera inteligente elflujo de energía para minimizar elimpacto de tales eventos en elfuturo.

Impacto ambientalUtilizar la tecnología para reducirrápidamente las emisiones decarbono: operación, transporte,construcción sostenible, etc.

Fuente: https://www.aeh2.org/hidrogeno/

La captura, uso y almacenamiento de carbono (CCUS) ayuda a la reducción de emisiones de activos existentes, la producción dehidrógeno y elimina CO2 de la atmósfera.

Carbon Capture Usage and Storage

En el largo plazoCCUS y H2

1.

2.

3.

El hidrógeno verde permitirá aprovechar los excesos de energíarenovable, permitirá optimizar el sector energético del país ycomplementar el proceso de descarbonización en aquellos sectoresdonde la electricidad no es viable.

Es necesario planear y operar el sector energético de formacoordinada para garantizar soluciones sostenibles y económicas.

La transiciónenergética ya no

es tema de pocos, nos involucra a

todos.

Usuario como eje de la transición.

Educación y desarrollo de capacidades.

Hasta ahora, el SIN cuenta con la flexibilidad requerida para habilitar la transición

Continuar preparando la operación para integrar nuevas tecnologías

Desarrollar mecanismos de mercado que complementen la operación

Integración y convergencia de tecnologías: IA, ciberseguridad, analítica, etc.

Garantizar la puesta en operación oportuna de los proyectos

Y para lograr estos objetivos

Desde el sector eléctrico estamos liderando una gran alianza:

2. Reducir el 51% de emisiones a 2030 (ODS)1. Alcanzar la carbono neutralidad en 2050 (COP21)

TransformaciónAbordaje integral en XM Tecnología

Integración y desarrollo de herramientas

Alianzas

Referenciamientos, mejores prácticas y certificación

Cambio de paradigmas

Aprender y desaprender

Regulación

Propuestas regulatorias

Personas

Transformación cultural

Procesos

• Nuevos procesos y equipos de trabajo

Se realizan simulaciones estocásticas para estudiar cómo se atenderá la demanda futura con los proyectos de expansión* considerando diferentes escenarios hídricos, validando que se atienda toda la demanda y cuantificando los vertimientos.

Flexibilidad por energía

*Proyectos con OEF y CLPE

En todas las simulaciones se

atiende la demanda en su

totalidad.

Se observa un comportamiento confiable en las

reservas del sistema.

Por la naturaleza del sistema, se

encuentran vertimientos ante

altos aportes.

Las FERNC compiten con la generación

convencional y complementan la

generación hidráulica en meses de verano.

89.1%

8.8%2.1%

78.7%

10.0%11.2%

2021 2026

Atención de la demanda Generación FERNC

2021 2026

96.8%

3.2%83.3%

hidro térmica FERNC solar eólica

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2021-2022 2022-2023 2023-2024 2024-2025

GW

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Térmica promedio Verano

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2021-2022 2022-2023 2023-2024 2024-2025

USD

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Costo marginal promedio

Es indispensable la integración oportunade los proyectos Candelaria y Tesorito.

*Los costos marginales no incluyen CEE ni Fazni

Ante el atraso o la salida de Hidroituango, se observa una alta exigencia para el parque termoeléctrico en condiciones de hidrología deficitaria a partir del

verano 2022-2023.

Se incrementa el promedio de lageneración térmica en el verano y el costomarginal del sistema a partir del verano2022-2023.

Al final del horizonte, la máximageneración térmica en el caso sin Ituango,es 36% mayor que la del caso base y11% mayor que el caso con atraso.

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Embalse Agregado del SIN %

Base: Todos los proyectos según su FPO. Colectora 2024.

Atraso Ituango: Caso base + dos años de atraso en las fechas del proyecto Ituango.

Salida Ituango: Caso base + No se considera el proyecto en todo el horizonte.

Sensibilidades

Se hacen simulaciones de múltiples escenarios degeneración para identificar posibles congestionesde la red, tanto en estado estacionario o antecontingencias, para recomendar acciones quepermitan garantizar la seguridad en la operación.

Unidades por seguridad

Lím

ite d

e im

port

ació

n

1600 MW

10.5 Uni

2400 MW

1.5 Uni

Área CaribeA 2024

Hoy 1. 2.

Aproximadamente 6 GW de nueva generación se espera que se integre en el área Caribe de aquí a 2024. Se observan escenarios donde Caribe

exporta energía al interior.

Con la expansión se incrementa el límite de exportación de 1700 MW a 2600 MW y no se observan atrapamientos de generación. Se incrementa el límite de importación del

área y se reducen las unidades por seguridad.

Flexibilidad por transporte

Expansión STN - STR

A nivel del STN, se cuenta con la flexibilidad necesaria para integrar los proyectos de generación identificados.

Al analizar el comportamiento del STR, se encuentran restricciones para integrar generación (independiente de la tecnología) en

algunos nodos del sistema ya que se podrían originar congestiones en áreas como Antioquia, GCM, CQR, Nordeste y Oriental.

Es necesario coordinar la expansión en todos los niveles de tensión para

habilitar la integración de generación y evitar o reducir las restricciones.

Tecnología informaciónBig data, aplicaciones digitales ygestión de datos de medidores.

Tecnología operacionesUnidades de medida sincrofasorial(PMU) y subestaciones inteligentes,dispositivos electrónicos.

Tecnología comunicacionesBanda ancha por líneas eléctricas y redes de radio frencuencia paraservicios públicos.

Tecnlogías emergentesDER, almacenamiento,power-to-X.

Tecnlogías de consumoSistemas de gestión de energía enel hogar y vehículos eléctricos.

01.

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Se requiere desarrollar competencias del personal operativo para adoptar y mantener los cambios tecnológicos que están transformando rápidamente la red eléctrica.Este cambio requiere que el personal operativo aprenda nuevas habilidades. Estotambién requiere que el personal de tecnología de la información comprenda mejor losrequisitos de operaciones. Hype Cycle for Digital Grid Transformation Technologies, 2020. Gartner

Además, estructurar una red digital como respaldo de la transiciónConvergencia de tecnologías

¿Cómo estamos y para dónde vamos?Asesoría para establecer el estado de madurez de XM para evaluar la resiliencia del sistemaeléctrico Colombiano y obtener recomendaciones sobre cómo debemos ajustar nuestrosprocesos y desarrollar metodologías teniendo en cuenta las mejores prácticas internacionales.

Evaluación Metodología Mapa de ruta

Asesoría experta en temas que todavía están en desarrollo a nivel mundial.

Valor del proyecto

Metodología para determinar capacidades y establecer mapa de ruta.

Visión sectorial.

Propender por un sistema más robustopara enfrentar eventos de alto impacto ybaja probabilidad.

Operar el sistema de manera flexibledurante el evento para mantener elservicio.

Recuperar rápidamente operacionesnormales o casi normales.

Adoptar las mejores prácticas anteexperiencias.

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Identificaracciones

Dominios del TRMM

Esquemas de comunicación

Gestión cadenas de suministro

Gestión transporte

Comunidades

Gestión de equipos

Gestión programas resiliencia

Respuesta y recuperación ante eventos

Conciencia situacional

Identificación, Evaluación y Gestión

de RiesgosGestión de riesgos

Minimizar el impacto

Planes

Monitorear

Analizar

Comunicar

ANTES DESPUÉS EVENTO

Procedimientos

Tecnología

Gobernanza EstrategiaGestión activos

Compartir información

Coordinación sectorial

Proveedores

Personal

Activos

Combustible

Planes respuesta

Nuestro reto en XMSer un actor clave en la transformación del sector y fortalecer la

sostenibilidad y el crecimiento del negocio.

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Definición de nuestra ambición digital.

Definición de énfasis.

Definición de brecha digital.

Apalancarnos en una cultura yuna organización orientadas agenerar la mejor experienciaa sus clientes y nuevosmodelos de negocio, conbase en servicios digitaleságiles y simples para lograrun crecimiento responsable,sostenible y rentable delnegocio.

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Mejorar experiencia cliente.

Agilidad y simplicidad.

Nuevos productos y modelos,