ISEL Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

Transcrição

1 A Rede de Transporte e o Desenvolvimento das Interligações Francisco Silva Reis Workshop em Energia Eléctrica Luanda 8 e 9 de Setembro 2011 Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 1

2 Estrutura da apresentação I - Componentes consideradas na avaliação de projectos ao nível da ENTSO-E Elaboração de um plano de investimentos II - Planeamento de Redes Eléctricas de Energia Planeamento do Transporte versus Planeamento da Distribuição III Critérios de Segurança no Planeamento de Redes Eléctricas de Energia IV Capacidades de Interligação V Conclusões 2

3 I - Componentes consideradas na avaliação de projectos ao nível da ENTSO-E Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 3

4 ENTSO-E: European Network Transmission System Operators for Electricity Representa 42 TSOs (REN incluída) de 34 países 525 milhões de consumidores 828 GW geração 305,000 km de linhas MAT 3,400 TWh/year consumo Responsável pela elaboração de códigos europeus network codes ( elaboração de standards de planeamento e operação numa perspectiva Pan-Europeia) 4

5 Análise multi-critério para avaliação de projectos Exemplos para Benefícios Project SoS ( ) RES ( ) Energy efficiency ( ) CO2 ( ) Technical resilience ( ) Flexibility ( ) Projecto A Projecto B 5

6 Elaboração do PLANO Dimensões. Grandes centros produtores hídricos e térmicos Abastecimento dos consumos PLANO Objectivos de energias renováveis Alimentação de consumidores MAT Remodelação de equipamento Capacidade de interligação O PLANO deve dar resposta às necessidades do sector eléctrico tendo também em consideração questões ambientais 6

7 Os objectivos do Plano de Investimentos O Plano deve ter em consideração: um horizonte de planeamento. É simulada ainda uma rede alvo de muito longo prazo. as previsões da procura nas subestações MAT/AT e dos consumidores em MAT. os pedidos de ligações dos diferentes tipos de produtores. a descrição detalhada da previsão de custos de cada projecto. outros requisitos que possam aparecer 7

8 Os objectivos do Plano de Investimentos O desenvolvimento do Plano é constituído por decisões que podem servir vários objectivos: Segurança abastecimento Flexibilidade Capacidade interligação Capacidade de recepção Projecto A X X X Projecto B X X Projecto C X X Projecto D X X X X Projecto E X Estes projectos (linhas e/ou subestações) permitem atingir/servir mais de um único objectivo Torna-se necessário diferenciar as questões endereçadas em fase de planeamento 8

9 II - Planeamento de Redes Eléctricas de Energia Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 9

10 Diferentes tipos de Planeamento Questões endereçadas no Planeamento de Centros Produtores Questões endereçadas no Planeamento de Redes de Transporte Questões endereçadas no Planeamento de Redes de Distribuição 10

11 Planeamento de Centros Produtores Horizonte de planeamento anos Evolução económica do país Qual a previsão de cargas global? Novos centros produtores necessários? Que tipo de combustível? Qual a localização? Desclassificação de alguma central? Reforços de grupos? Impacte Ambiental? 11

12 Planeamento de Redes de Transporte Horizonte de planeamento 5-10 anos LINHAS Novas Linhas? Disponibilidade de ROW? Onde? Que tipo de condutor? Que tensão? Upgrade ou Uprate das existentes? Para que temperatura do condutor? 12

13 Planeamento de Redes de Transporte (cont.) SUBESTAÇÕES Novas Subestações? (MAT/AT) Topologia e densidade das subestações Rural? Urbano? Reforços de transformação em subestações existentes? Até que limite? Existe recurso entre injectores? 13

14 Planeamento de Redes de Transporte (cont.) OUTRAS QUESTÕES IGUALMENTE RELEVANTES Reforços de Reactiva? Novos consumidores MAT? Em que ponto ligar a nova produção independente? Novas Interligações ou reforço das existentes? Integração de novos centros produtores? Nível das correntes de curto-circuito? Problemas de estabilidade? 14

15 Planeamento de Redes de Distribuição Horizonte de planeamento 1-5 anos Coordenação com a rede de transporte. Planos de compensação de reactiva? Nível de tensão? Política de recurso entre subestações? Qual o nível de perdas satisfatório? Que qualidade de energia se pretende? Novas tecnologias (SF6)? 15

16 Planeamento da rede de Transporte versus Planeamento da rede de Distribuição Tipos de decisões de investimento: Transporte Poucas decisões de investimento com impacte global Distribuição Muitas decisões de investimento com impacte local Planeamento da rede de Transporte 1 - Topologia Grande dimensão Redes malhadas 2 Objectivos Capacidade de transporte Estabilidade 3 Índices de desempenho TIE, LOLP, ENF Planeamento da rede de Distribuição 1 - Topologia Pequena dimensão Redes radiais 2 Objectivos Redução de Perdas Qualidade de Energia 3 Índices de desempenho END, PERDAS, SAIDI, CAIDI 16

17 Planeamento da rede de Transporte versus Planeamento da rede de Distribuição Planeamento da rede de Transporte Planeamento da rede de Distribuição 4 - Restrições Capacidade dos elementos Estabilidade 5 Análise Unit Commitment, OPF Estabilidade transitória 6 Incertezas Disponibilidade de ROW Hidraulicidade, Carga Localização de novos centros produtores 4 - Restrições Limites de capacidade Tensão 5 Análise Power Flow radial Fiabilidade 6 Incertezas Crescimento da carga e localização Existência de Subestações MAT Localização de geração distribuída 17

18 Exercício preliminar para Luanda: Enquadramento Dados aproximados : Superfície territorial de km² Densidade populacional é de 10 hab/km² Cuando-Cubango 2 hab/km² Luanda 100 hab/km². Luanda População: 4.5 milhões de habitantes Área: km² 18

19 Exercício preliminar para Luanda: Importância da densidade de consumo COMPARAÇÃO INTERNACIONAL CIGRE-CIRED 300 MW 600 MW 900 MW 300 MW 600 MW 900 MW #1 #5 #3 #5 #15 #25 Fronteira entre Redes com funções de Transporte e Redes com funções de Distribuição Exemplo: Lisboa (Norte): 5 Subestações MAT/AT; 70 Subestações AT para cerca de 2000 MW 19

20 III - Critérios de Segurança no Planeamento de Redes Eléctricas de Energia Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 20

21 Os objectivos do Plano de Investimentos O Plano deve mostrar que o funcionamento da Rede está de acordo com Critérios de Segurança para o Planeamento da Rede (Transporte e Distribuição). O Plano deve apresentar análises técnicas e económicas dos projectos de investimentos. 21

22 Critérios de Segurança de Planeamento Simulação previsional do funcionamento da Rede num número de redes representativas para cenários que incorporem informação sobre: Carga nas subestações (ex: Ponta, Vazio, etc) Regimes de Importação e exportação Estação do ano (ex: Verão, Inverno, etc) Regimes hidrológicos (ex: Seco, Húmido, etc) 22

23 Influência do regime hidrológico no Mix de geração para atender ao diagrama de cargas Ano Seco : (2008) Ano Húmido (2005) Gás Natural Estas variações de injecção na Rede de Transporte podem originam padrões de fluxo de energia distintos. Gás Natural 4000 Carvão Produção em regime especial 3000 Albufeiras Importação Fios de água Necessário criar cenários plausíveis de operação da rede e avaliar. Como? Carvão

24 Principais procedimentos e regras Verificação do funcionamento da Rede para cada um dos cenários das seguintes situações: N: Todos os elementos da Rede em serviço. N-1: Perda de cada um dos grupos geradores, linhas, transformadores, autotransformadores. N-2: Outros? Perda simultânea de dois elementos (ex: linhas duplas em torno de grandes centros urbanos). 24

25 Principais procedimentos e regras Verificação das regras e critérios de aceitabilidade para rede típica nas condições de funcionamento normal N e de contingência N-1 e N-2, de: Valores de tensões por cada nível de tensão Valores de correntes sobre os diferentes elementos da Rede Outras situações excepcionais de análise de segurança podem ser consideradas (grandes contingências ou contingências especiais). 25

26 Propostas de decisões de Reforço de Rede Os reforços, alterações ou a expansão da Rede justificam-se em caso de : Violação dos Padrões de Segurança.. A prioridade inicial é resolver problemas de sobrecargas.. Só depois problemas de tensão é que são endereçados Existência de benefícios económicos. A definição do(s) projecto(s) de reforço e/ou expansão da rede detectada é o resultado de estudos técnicos e económicos nos quais se comparam alternativas. 26

27 IV - Capacidades de Interligação Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 27

28 Capacidade de interligação Capacidade técnica de interligação Valor máximo de saldo de trânsito de potência entre dois sistemas eléctricos interligados por forma a que sejam cumpridos os critérios e padrões de segurança na operação e planeamento das respectivas redes. Capacidade comercial de interligação Capacidade técnica de interligação descontado de uma margem de segurança de 10%, para ter em conta, entre outros, a incerteza inerente aos perfis de carga e geração previstos. Devem ser tidos em consideração horizontes de simulação (semanal, mensal, anual) e cenários de geração e consumo. 28

29 Capacidade de interligação Importação Exportação ~ ~ Elemento limitador: interligação ~ Elemento limitador: Interno (RNT) Elemento limitador ~ ~ ~ Elemento limitador Por simulação e alocação do parque gerador de acordo com ordens de mérito. 29

30 Capacidade de interligação Critérios de Segurança devem ser definidos : critérios de aceitabilidade de cargas, manutenção da tensão dentro das bandas predefinidas, garantido desvio angular máximo entre barramentos do sistema pós-contingência, não deverá ser colocada em risco a garantia de abastecimento dos consumos. Estas regras poderão ser revistas periodicamente ou sempre que haja condicionalismos de funcionamento do sistema eléctrico interligado. 30

31 Conclusões O Planeamento de redes de transporte e de redes distribuição de energia eléctrica são caracterizados e avaliados segundo instrumentos e índices distintos. Para uma correcta avaliação e identificação de reforços de rede torna-se necessário estabelecer critérios de segurança internacionalmente aceites mas adaptados à realidade de Angola de forma a atingir um nível desejado de qualidade de serviço. A aplicação de tais critérios ao sistema eléctrico é possível tendo conhecimento específico ao nível da simulação e dimensionamento dos sistemas eléctricos. Torna-se necessário estabelecer uma estratégia de transição do sistema actual para o planeado sem violar os critérios de segurança e numa óptica de racionalização de recursos. Uma melhoria da capacidade de interligação permite uma maior integração de sistemas e/ou regiões sendo necessário proceder à sua avaliação com recurso a métodos de avaliação e critérios de segurança internacionalmente aceites mas adaptados à realidade de Angola. 31

32 Francisco Silva Reis, Phd Obrigado! 32

33 Principais procedimentos e regras Exemplo de Limites de Aceitabilidade de Tensão Tensão [kv] Regime n Contingência n-1 Contingência n-2 Mínimo Máximo Mínimo Máximo Mínimo Máximo p.u. p.u. p.u. p.u. p.u. p.u

34 Principais procedimentos e regras Exemplo de Limites de Aceitabilidade de Carga Regime n Contingência n-1 Contingência n-2 Linhas Transform. Linhas Transform. Linhas Transform. Verão 100% 100% 120% (2h) 105% (2h) 120% (2h) 110% (2h) Inverno 100% 100% 120% (2h) 120% (2h) 120% (2h) 130% (2h) 34

35 Criação de um novo Ponto Injector MAT/AT 35

36 Densidade de consumo [MWh/km2] ESPINHO FEIRA CASTELO DE PAIVA AROUCA CINFAES RESENDE LAMEGO CASTRO D'AIRE TAROUCA ARMAMAR MOIMENTA DA BEIRA SAO JOAO DA PESQUEIRA VILA NOVA DE FOZ COA SERNANCELHE PENEDONO MEDA OVAR VILA NOVA DE PAIVA VALE DE CAMBRA SAO PEDRO DO SUL MURTOSA SEVER DO VOUGA OLIVEIRA DE FRADES ALBERGARIA-A-VELHA VOUZELA AVEIRO ILHAVO AGUEDA TONDELA VAGOS VISEU NELAS TRANCOSO AGUIAR DA BEIRA SATAO PENALVA DO CASTELO FORNOS DE ALGODRES CELORICO DA BEIRA MANGUALDE GUARDA GOUVEIA PINHEL ALMEIDA ANADIA MIRA CANTANHEDE MEALHADA CARREGAL DO SAL MORTAGUA SEIA SANTA COMBA DÃO OLIVEIRA DO HOSPITAL TABUA MANTEIGAS BELMONTE SABUGAL MONTEMOR-O-VELHO PENACOVA COVILHA COIMBRA VILA NOVA POIARES ARGANIL FUNDAO d < d < d < d < d 500 d > 500 unidade: MWh/km2 36

37 ESPINHO OVAR FEIRA Densidade de consumo [MWh/km2] CASTELO DE PAIVA AROUCA CINFAES RESENDE LAMEGO CASTRO D'AIRE TAROUCA ARMAMAR VILA NOVA DE PAIVA MOIMENTA DA BEIRA SAO JOAO DA PESQUEIRA VILA NOVA DE FOZ COA SERNANCELHE PENEDONO MEDA MURTOSA VALE DE CAMBRA SEVER DO VOUGA SAO PEDRO DO SUL SATAO AGUIAR DA BEIRA TRANCOSO PINHEL OLIVEIRA DE FRADES ALBERGARIA-A-VELHA VOUZELA AVEIRO ILHAVO AGUEDA TONDELA VAGOS VISEU NELAS PENALVA DO CASTELO FORNOS DE ALGODRES CELORICO DA BEIRA MANGUALDE GUARDA GOUVEIA ALMEIDA ANADIA MIRA CANTANHEDE MEALHADA CARREGAL DO SAL MORTAGUA SEIA SANTA COMBA DÃO OLIVEIRA DO HOSPITAL TABUA MANTEIGAS BELMONTE SABUGAL MONTEMOR-O-VELHO COIMBRA PENACOVA VILA NOVA POIARES ARGANIL COVILHA FUNDAO d < d < d < d < d 500 d > 500 unidade: MWh/km2 37

38 Densidade de consumo [MWh/km2] ESPINHO FEIRA CASTELO DE PAIVA CINFAES RESENDE LAMEGO TAROUCA ARMAMAR MOIMENTA DA BEIRA SAO JOAO DA PESQUEIRA VILA NOVA DE FOZ COA PENEDONO AROUCA CASTRO D'AIRE SERNANCELHE MEDA FIGUEIRA DE CASTELO RODRIGO OVAR VILA NOVA DE PAIVA MURTOSA VALE DE CAMBRA SEVER DO VOUGA SAO PEDRO DO SUL SATAO AGUIAR DA BEIRA TRANCOSO PINHEL OLIVEIRA DE FRADES ALBERGARIA-A-VELHA VOUZELA AVEIRO ILHAVO AGUEDA TONDELA VAGOS VISEU NELAS PENALVA DO CASTELO FORNOS DE ALGODRES CELORICO DA BEIRA MANGUALDE GUARDA GOUVEIA ALMEIDA ANADIA MIRA CANTANHEDE MEALHADA MONTEMOR-O-VELHO COIMBRA d < d < 200 CARREGAL DO SAL MORTAGUA SANTA COMBA DÃO SEIA MANTEIGAS OLIVEIRA DO HOSPITAL TABUA PENACOVA COVILHA VILA NOVA POIARES ARGANIL 200 d < d d < 400 d > 500 BELMONTE FUNDAO SABUGAL unidade: MWh/km2 38

39 Densidade de consumo [MWh/km2] ESPINHO OVAR FEIRA CASTELO DE PAIVA AROUCA CINFAES RESENDE LAMEGO CASTRO D'AIRE TAROUCA ARMAMAR VILA NOVA DE PAIVA MOIMENTA DA BEIRA SAO JOAO DA PESQUEIRA VILA NOVA DE FOZ COA SERNANCELHE PENEDONO MEDA VALE DE CAMBRA SAO PEDRO DO SUL MURTOSA SEVER DO VOUGA OLIVEIRA DE FRADES ALBERGARIA-A-VELHA VOUZELA AVEIRO ILHAVO AGUEDA TONDELA VAGOS VISEU NELAS TRANCOSO AGUIAR DA BEIRA SATAO PENALVA DO CASTELO FORNOS DE ALGODRES CELORICO DA BEIRA MANGUALDE GUARDA GOUVEIA PINHEL ALMEIDA ANADIA MIRA CANTANHEDE MEALHADA CARREGAL DO SAL MORTAGUA SEIA SANTA COMBA DÃO OLIVEIRA DO HOSPITAL TABUA MANTEIGAS BELMONTE SABUGAL MONTEMOR-O-VELHO COIMBRA PENACOVA VILA NOVA POIARES ARGANIL COVILHA FUNDAO d < d < d < d < d 500 d > 500 unidade: MWh/km2 39

40 Evolução da estrutura da rede MAT PORTO LOUSADA SANTA MARTA DE PENAGUIAO BAIAO PESO DA REGUA ALIJO CARRAZEDA DE ANSIAES ALFANDEGA DA FE ESPINHO OVAR MURTOSA AVEIRO ILHAVO ARMAMAR RESENDE LAMEGO CINFAES CASTELO DE PAIVA TAROUCA PENEDONO Albufeira Vilar AROUCA MEDA CASTRO D'AIRE SERNANCELHE VILA NOVA DE PAIVA VALE DE CAMBRA TRANCOSO SATAO OLIVEIRA DE FRADES VISEU VOUZELA PENALVA DO CASTELO AGUEDA PINHEL Albufeira Santa Maria de Aguiar ALMEIDA VAGOS TONDELA NELAS GUARDA MIRA CARREGAL DO SAL CANTANHEDE TABUA BELMONTE SABUGAL FIGUEIRA DA FOZ COIMBRA CONDEIXA-A-NOVA GOIS ARGANIL PAMPILHOSA DA SERRA COVILHA FUNDAO Albufeira Meimoa PENAMACOR 40

41 Simulações Ponto injector e ligações à rede de Transporte Valdigem Pocinho 58 Km 92 Km 56 Km Novo PI 46 Km Chafariz 33 Km Anadia Vila Chã Novo injector com evolução em duas fases 1ª fase - Subestação e 1ª ligação 2ª fase - 2ª ligação 41

42 Simulações (cont.) Soluções de reforço da Rede de Distribuição Vouzela DES VOUZELA Gumiei VISEU (1) Abertura de novo PI REN PENALVA DO CASTELO (4) = (3) + Reforço Nelas Viseu AA325mm 2 Tondela Viseu Abravezes Viso (2) V. Chã-Viso dupla 2xAA325mm 2 MANGUALDE Mangualde 2135 TONDELA Nelas NELAS GOUVEI CARREGAL DO SAL (3) Nelas-V. Chã dupla 2xAA325mm 2 SANTA COMBA DÃO TÁBUA LVCPR2 Vila Chã SEIA Seia Lagoa Comprida (Alb.) M Alternativas caracterizadas em função de: investimentos, valorização da diminuição de perdas, etc. 42

43 Conclusões - Solução MAT/60kV PORTO LOUSADA SANTA MARTA DE PENAGUIAO BAIAO PESO DA REGUA ALIJO CARRAZEDA DE ANSIAES ALFANDEGA DA FE ESPINHO OVAR MURTOSA AVEIRO ILHAVO ARMAMAR RESENDE LAMEGO CINFAES CASTELO DE PAIVA TAROUCA PENEDONO Albufeira Vilar AROUCA MEDA CASTRO D'AIRE SERNANCELHE VILA NOVA DE PAIVA VALE DE CAMBRA TRANCOSO SATAO OLIVEIRA DE FRADES VISEU VOUZELA PENALVA DO CASTELO AGUEDA PINHEL Albufeira Santa Maria de Aguiar ALMEIDA VAGOS TONDELA NELAS GUARDA MIRA CARREGAL DO SAL CANTANHEDE TABUA Lagoa Comprida (Alb.) BELMONTE SABUGAL FIGUEIRA DA FOZ COIMBRA CONDEIXA-A-NOVA GOIS ARGANIL PAMPILHOSA DA SERRA COVILHA FUNDAO Albufeira Meimoa PENAMACOR 43