Aplicac¸ ˜oes do modelo de curto-prazo
Neste cap´ıtulo, `a semelhanc¸a do cap´ıtulo 4, ´e aplicado a um caso de estudo o modelo de curto prazo, apresentado nos cap´ıtulos 5 e 6. Pretende-se determinar os montantes de reserva girante e parada necess ´arios, que assegurem a alimentac¸ ˜ao da carga, respeitando ´ındices de fiabilidade. Efectua-se, inicialmente, um estudo para um sistema de gerac¸ ˜ao composto somente por unidades de pot ˆencia convencionais onde s ˜ao adicionadas ao longo do tempo RSU e HRU e verifica-se de que forma o risco da afectac¸ ˜ao de unidades ´e afectado. Um segundo estudo ´e realizado, onde se utiliza um sistema com a mesma pot ˆencia total instalada do que no primeiro estudo, com a diferenc¸a que parte da pot ˆencia instalada provem de gerac¸ ˜ao e ´olica. Tal como no primeiro estudo, RSU e HRU s ˜ao adicionadas ao sistema e verifica-se como varia o risco da afectac¸ ˜ao de unidades.
7.1 Resultados do modelo a curto prazo
Como forma de analisar at ´e que ponto compensa ou n ˜ao o uso de RSU e de HRU como um meio de reduzir o risco do sistema e tamb ´em que impacto tem a integrac¸ ˜ao da pot ˆencia e ´olica no sistema de gerac¸ ˜ao, analisa-se, inicialmente, o sistema da tabela 7.1.
Tabela 7.1: Dados do sistema de gerac¸ ˜ao emestudo. Tamanho da Unidade (MW) N ´umero de Unidades λ(falhas/ano)
100 10 4
60 2 3
7.1.1 Sistema de gerac¸ ˜ao base e adic¸ ˜ao de RSU e HRU
Avaliando o sistema da tabela 7.1 e assumindo uma carga constante a 1020 MW durante o per´ıodo de estudo de 4 horas, obt ˆem-se os resultados da tabela 7.2. Dado que a carga se assume constante o UCR pode ser obtido directamente da tabela 7.2
O risco obtido para o sistema base, sem RSU e HRU, para o per´ıodo de tempo em estudo, e para uma carga de 1020 MW ´e 0.018117.
Tabela 7.2: Resultados obtidos para o sistema de gerac¸ ˜ao base. Pot ˆencia fora de servic¸o (MW) Pot ˆencia em servic¸o (MW)s Probabilidades
0 1120 1 60 1060 0.020804 100 1020 0.018117 120 1000 0.0001997 160 960 0.00019786 200 920 0.0001487 220 900 0.000001163
Na tabela 7.3, encontram-se os resultados obtidos para o sistema quando s ˜ao adicionadas RSU de 40 MW e com um LT de 10 minutos e HRU de 100 MW com um LT de 1 hora. As taxas de transic¸ ˜ao utilizadas na modelac¸ ˜ao das RSU e das HRU s ˜ao as mesmas que j ´a foram utilizadas na secc¸ ˜ao 5.8.6.
Tabela 7.3: Resultados para o sistema base com adic¸ ˜ao de RSU e HRU. HRU (MW) (0, 10 mins) (10 mins, 1 hora) (1 hora, 4 horas) Total a) sem RSU 0, 0 MW 0.00076078 0.0037962 0.01356 0.018117 1, 100 MW 0.00076078 0.0037962 0.00058434 0.0051413 2, 200 MW 0.00076078 0.0037962 0.00001925 0.0045762 3, 300 MW 0.00076078 0.0037962 0.0000006 0.0045576 b) 1 RSU 0, 0 MW 0.00076078 0.00081776 0.0038509 0.0054294 1, 100 MW 0.00076078 0.00081776 0.000155774 0.0017343 2, 200 MW 0.00076078 0.00081776 0.0000051 0.0015836 3, 300 MW 0.00076078 0.00081776 0.0015785 c) 2 RSU 0, 0 MW 0.00076078 0.00018156 0.0011509 0.0020932 1, 100 MW 0.00076078 0.00018156 0.0000439 0.00098622 2, 200 MW 0.00076078 0.00018156 0.00094234 3, 300 MW 0.00076078 0.00018156 0.00094234 d) 3 RSU 0, 0 MW 0.00076078 0.000041367 0.00036212 0.0011643 1, 100 MW 0.00076078 0.000041367 0.000012904 0.00081505 2, 200 MW 0.00076078 0.000041367 0.00080215 3, 300 MW 0.00076078 0.000041367 0.00080215
Pode-se verificar, tal como seria de esperar que, caso n ˜ao sejam adicionadas RSU ou HRU, ou seja, reserva parada nula, o risco da afectac¸ ˜ao de unidades vai aumentado ao longo do tempo. Tamb ´em se verifica que, com a adic¸ ˜ao quer de RSU, quer de HRU, o risco de afectac¸ ˜ao das unidades diminui, comparado com o caso de n ˜ao ser adicionada qualquer RSU ou HRU, visto que ao adicionar RSU e HRU est ´a-se a aumentar a reserva parada do sistema e, consequentemente, a diminuir o risco de afectac¸ ˜ao das unidades.
7.1.2 Sistema de gerac¸ ˜ao base com pot ˆencia e ´olica e adic¸ ˜ao de RSU e HRU
Neste estudo, substituiu-se uma das unidades de pot ˆencia convencional de 60 MW por um parque e ´olico com uma pot ˆencia id ˆentica. O parque e ´olico ´e constitu´ıdo por turbinas de 3 MW cada e por uma taxa de falha λ = 3 (falhas/ano). Na tabela 7.4 encontram-se os resultados obtidos para o risco de
afectac¸ ˜ao das unidades quando s ˜ao adicionadas ao sistema de gerac¸ ˜ao RSU e HRU.
Tabela 7.4: Resultados para o sistema base com pot ˆencia e ´olica e com adic¸ ˜ao de RSU e HRU. HRU (MW) (0, 10 mins) (10 mins, 1 hora) (1 hora, 4 horas) Total
a) sem RSU 0, 0 MW 0.00079405 0.0048129 0.0189 0.024507 1, 100 MW 0.00079405 0.0048129 0.00061646 0.0062234 2, 200 MW 0.00079405 0.0048129 0.00002055 0.0056275 3, 300 MW 0.00079405 0.0048129 0.00000066 0.0056076 b) 1 RSU 0, 0 MW 0.00079405 0.0032051 0.015183 0.019182 1, 100 MW 0.00079405 0.0032051 0.00041199 0.0044111 2, 200 MW 0.00079405 0.0032051 0.00001367 0.0040128 3, 300 MW 0.00079405 0.0032051 0.00000043 0.0039996 c) 2 RSU 0, 0 MW 0.00079405 0.0011853 0.004064 0.0060433 1, 100 MW 0.00079405 0.0011853 0.00017495 0.0021543 2, 200 MW 0.00079405 0.0011853 0.00000577 0.0019851 3, 300 MW 0.00079405 0.0011853 0.0019793 d) 3 RSU 0, 0 MW 0.00079405 0.00036327 0.0016046 0.0027619 1, 100 MW 0.00079405 0.00036327 0.00006503 0.0012224 2, 200 MW 0.00079405 0.00036327 0.0011573 3, 300 MW 0.00079405 0.00036327 0.0011573
Mais uma vez se verifica que, acrescentar RSU e HRU ao sistema tem consequ ˆenicas no risco da afectac¸ ˜ao de unidades, isto ´e, diminui o risco visto que com a adic¸ ˜ao de RSU e HRU se est ´a a aumentar a reserva parada. Comparando os resultados da tabela 7.4 com os obtidos na tabela 7.3 verifica-se que o risco de afectac¸ ˜ao das unidades do sistema com gerac¸ ˜ao e ´olica integrada ´e maior do que o risco de afectac¸ ˜ao das unidades do sistema constitu´ıdo unicamente por unidades de pot ˆencia convencionais.
Das tabelas 7.3 e 7.4 observa-se ainda que o risco para um determinado n ´umero de turbinas a g ´as descresce de forma significativa quando uma HRU ´e acrescentada, decresce mais ainda quando duas HRU s ˜ao acrescentadas, mas quando a terceira HRU ´e acrescentada ao sistema, j ´a n ˜ao se registam grandes alterac¸ ˜oes no decrescimento do risco do sistema. Tal, deve-se ao facto de o risco j ´a ter sido reduzido para valores negligenci ´aveis pela adic¸ ˜ao de duas HRU quando a terceira HRU ´e adicionada.
Verifica-se tamb ´em que acrescentar RSU reduz de forma mais significativa e tem maior impacto no risco do sistema do que acrescentar HRU, visto que as RSU afectam o n´ıvel do risco durante um per´ıodo de tempo mais longo do que as HRU.
Finalmente, pode-se observar pelas tabelas 7.3 e 7.4 que, o sistema que inclui gerac¸ ˜ao e ´olica pre-cisa de uma maior quantidade de reserva parada para obter o mesmo risco de afectac¸ ˜ao das unidades do que o sistema composto unicamente por unidades de pot ˆencia convencionais. Assim, o sistema que n ˜ao inclui gerac¸ ˜ao e ´olica, obt ´em um UCR de 0.018117 sem a adic¸ ˜ao ao sistema de RSU e HRU e o sistema que inclui gerac¸ ˜ao e ´olica, obt ´em um UCR semelhante de 0.019182 somente quando j ´a foi adicionada uma RSU, isto ´e, com mais 40 MW de reserva parada.
7.1.3 Sistema de gerac¸ ˜ao base com pot ˆencia e ´olica e determinac¸ ˜ao da reserva
girante
Na tabela 7.5 encontra-se o risco obtido para um per´ıodo de 4 horas e para um sistema cuja pot ˆenica total instalada ´e 1120 MW, dos quais 240 MW s ˜ao provenientes de gerac¸ ˜ao e ´olica. Assume-se uma carga constante e igual a 1020 MW.
Tabela 7.5: Resultado para o sistema base com 240 MW de pot ˆencia e ´olica. Pot ˆencia fora de servic¸o (MW) Pot ˆencia em servic¸o (MW)s Probabilidade
100 1020 0.58769
Como se pode observar o risco obtido para um sistema com uma penetrac¸ ˜ao e ´olica aproximada-mente de 21%, ´e significativaaproximada-mente superior ao risco obtido para o mesmo sistema composto unica-mente por unidades de pot ˆencia convencional da tabela 7.3, 0.58769 > 0.018117.
Por forma a obter um risco semelhante ao obtido, quando n ˜ao se considerou gerac¸ ˜ao e ´olica (0.018117), para o mesmo per´ıodo de tempo (4 horas), ´e necess ´ario adicionar mais 100 MW de pot ˆenica conven-cional de forma a obter um risco de 0.010347.
Um estudo id ˆentico ao anterior ´e realizado, mas considerando 120 MW de gerac¸ ˜ao e ´olica. Na Tabela 7.6 tem-se o risco associado a uma carga constante e igual a 1020 MW.
Tabela 7.6: Resultado para o sistema base com 120 MW de pot ˆencia e ´olica. Pot ˆencia fora de servic¸o (MW) Pot ˆencia em servic¸o (MW) Probabilidade
100 1020 0.13856
Como se pode observar o risco obtido para um sistema com uma penetrac¸ ˜ao e ´olica aproximada-mente de 10%, ´e significativaaproximada-mente superior ao risco obtido para o mesmo sistema composto unica-mente por unidades de pot ˆencia convencional da tabela 7.3, 0.13856 > 0.018117.
Por forma a obter um risco semelhante ao obtido, quando n ˜ao se considerou gerac¸ ˜ao e ´olica (0.018117), para o mesmo per´ıodo de tempo (4 horas), ´e necess ´ario adicionar mais 50 MW de pot ˆenica convenci-onal de forma a obter um risco de 0.010714