EER Economia das Energias Renováveis Mestrado em Energias Renováveis (MERCEUS)

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1 EER Economia das Energias Renováveis Mestrado em Energias Renováveis (MERCEUS) O papel da bombagem na integração da energia eólica no sistema electroprodutor usando o GAMS Jorge Alberto Mendes de Sousa Professor Coordenador d Webpage: pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa -1-

2 Agenda 1. Enquadramento 2. Exemplo de aplicação 3. Programação em GAMS 4. Exercícios -2-

3 Enquadramento A crescente integração de energias renováveis no sistema electroprodutor, em particular a energia eólica, contribui positivamente para o cumprimento dos objectivos nacionais em termos energéticos e ambientais. Para que esse contributo seja o mais efectivo possível é necessário harmonizar a contribuição das energias não despacháveis, como seja a eólica, por forma a maximizar a sua integração mantendo a desejada segurança do sistema. Uma das formas de compatibilizar a produção não despachável com o consumoeaproduçãorestantedosistemaéainclusãodealgumtipode armazenamento, sendo o mais exequível obtido através de centrais de hídricas com bombagem. O estudo da integração de energia eólica num sistema eléctrico dotado de bombagem é o objectivo deste módulo para o que se utiliza o GAMS como ferramenta de simulação. -3-

4 Exemplo de aplicação Bombagem Considere uma central térmica (t) e uma central hídrica (h) com as seguintes características: C t (P t ) = P t P t2 [ /h] ; 0 P t 200 [MW] Q h (P h )=3P h [km 3 /h] ; h h h h 0 P h 70 [MW] A central hídrica é reversível sendo o rendimento do ciclo de bombagem de 2/3 e a potência máxima de bombagem de 10 MW. Pretende se determinar o perfil óptimo de operação deste sistema hidrotérmico reversível, com produção eólica, de forma a satisfazer o seguinte diagrama de carga: Hora Carga [MW] Eólica [MW]

5 Programação em GAMS (1/4) * COORDENACAO HIDROTERMICA com BOMBAGEM com um grupo termico e * um grupo hidrico reversível e com producao EOLICA * SETS j indice dos periodos de tempo /1*4/ g indice dos geradores t:termico h:hidrico b:bombagem /T,H,B/ TABLE Gen(g,*) caracteristicas dos grupos geradores PMIN PMAX a b c * (MW) (MW) ( /h) ( /MWh) ( /MWh2) T * (MW) (MW) (m3/h) (km3/mwh) H B ; -5-

6 Programação em GAMS (2/4) TABLE Load(j,*) diagrama de carga e producao eolica D E * Carga Eolica * (MW) (MW) ; SCALAR Vh volume de agua disponivel para turbinamento /0/; VARIABLES Custo funcao objectivo: custo total de producao P(g,j) potencia do gerador g no periodo t Corte(j) corte de potencia eolica no periodo t ; POSITIVE VARIABLE Corte(j); -6-

7 Programação em GAMS (3/4) EQUATIONS EQCUSTO equacao da funcao objectivo custo total PMAXLIM(g,j) equacao de portencia maxima PMINLIM(g,j) equacao de portencia minima BALANCE(j) equacao do balanco entre a producao e consumo ENRGHID equacao de energia hidrica disponivel BOMBTURB(j) equacao para nao bombar e turbinar em simultaneo ; EQCUSTO.. Custo =e= SUM(j, Gen('T','a')+Gen('T','b')*P('T',j)+ Gen('T','c')*Power(P('T',j),2) + 1e4*Corte(j)); PMAXLIM(g,j).. P(g,j) =l= Gen(g,'PMAX'); PMINLIM(g,j).. P(g,j) =g= Gen(g,'PMIN'); BALANCE(j).. SUM(g, P(g,j)) =e= Load(j, 'D') - Load(j, 'E') + Corte(j); ENRGHID.. Vh =g= SUM(j, Gen('H','a')+Gen('H','b')*P('H',j) + Gen('B','a')+Gen('B','b')*P('B',j)); BOMBTURB(j).. P('H',j)*p('B',j) =e= 0; MODEL Eolica /ALL/; -7-

8 Programação em GAMS (4/4) SOLVE Eolica USING nlp MINIMIZING Custo; PARAMETERS CustoTotal custo total de producao Et energia produzida pela central termica Eh energia produzida pela central hidrica (turbinamento - bombagem) Cm(j) custo marginal da central termica Cm_rend(j) custo marginal da central termica corrigido pelo rendimento ; CustoTotal = Custo.l - SUM(j,1e4*Corte.l(j)); Et = SUM(j, P.l( l('t',j)); Eh = SUM(j, P.l('H',j) + P.l('B',j) ); Cm(j) = Gen('T','b')+2*Gen('T','c')*P.l('T',j); Cm_rend(j) = Cm(j)*Gen('B','b')/Gen('H','b'); Display P.l, Corte.l, CustoTotal, Et, Eh, Cm, Cm_rend; -8-

9 Exercícios 1. Paraoexemploapresentadodetermineoperfilóptimodeproduçãoe indique: o custo total de produção, a energia produzida pela central térmica, a energia líquida produzida da central hídrica, o corte de energia eólica e o custo marginal da central térmica. 2. Dimensione a potência de bombagem que evita o corte da produção eólica. 3. Determine a potência de bombagem que permite a obtenção de um custo total de produção mínimo (integra tosa a eólica e optimiza a produção térmica). 4. Calcule o custo total de produção nas seguintes condições: a) Sem produção eólica e sem bombagem b) Com produção eólica e sem bombagem c) Sem produção eólica e com bombagem (do ponto 3.) d) Com produção eólica e com bombagem (do ponto 3.) -9-

10 EER Economia das Energias Renováveis Mestrado em Energias Renováveis (MERCEUS) O papel da bombagem na integração da energia eólica no sistema electroprodutor usando o GAMS Jorge Alberto Mendes de Sousa Professor Coordenador d Webpage: pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa -10-