Num ambiente de mercado, a adequação do sistema de transporte de energia pode ser definida como a capacidade do sistema para atender a pedidos razoáveis de transporte de eletricidade [19].
No enquadramento da verificação da garantia do abastecimento e segurança de operação no curto e médio prazos, o operador da rede de transporte (ORT) deve realizar um conjunto de
previsões de consumo nos diversos horizontes temporais, relativo ao SEE [24]. Nesse sentido, os modelos de trânsitos de potência difusos podem ser utilizados como uma ferramenta para integrar a incerteza numa situação de planeamento, sem a necessidade de efetuar muitos pressupostos ao nível da incerteza das cargas e da produção.
Sendo a atividade de transporte um monopólio natural, a existência de congestionamentos na rede de transporte pode condicionar os agentes de produção e de consumo, restringindo um mercado elétrico que se pretende competitivo [17]. Nesse sentido, os ORT planeiam a operação da rede de forma a minimizar a possibilidade de ocorrência de indisponibilidades como as correspondentes às restrições técnicas para os trânsitos de potência nos ramos.
A resolução de uma situação de congestionamento pode ser feita através da aplicação de modelos de redespacho de geração.
Como a resolução do congestionamento implica um desvio relativamente à situação economicamente ótima definida pelo mercado, importa ao gestor do sistema dispor de estratégias que permitam resolver as restrições técnicas de forma económica e com uma margem de segurança adequada.
Num ambiente de mercado desregulado o OPF pode ser formulado como um problema de minimização da totalidade das modificações de despacho em relação a um ponto ótimo de funcionamento do sistema [3].
As estratégias de resolução de congestionamentos baseadas em OPF dividem-se normalmente em duas partes [25]: a primeira correspondente ao cálculo do ponto ótimo de funcionamento e a segunda relativa ao redespacho de produção de forma a corrigir situações não admissíveis de trânsitos de potência.
Uma formulação matemática possível para a minimização do redespacho considerando o modelo linearizado da rede pode obter-se de forma adaptada de [26]:
minimizar: Cš= (C`›∗ ∆Pg`›+ C`S∗ ∆Pg`S) @a•@ `b\ (2.39) Sujeito a: 0 ≤ ∆Pg`›≤ Pg ` >áB− Pg ` , ∀ k gerador (2.40) 0 ≤ ∆Pg`S≤ (Pg `− Pg`>í@) , ∀ k gerador (2.41) P?`≤ P?`>áB , ∀ ramo (i − k) (2.42) P?@g= @dz{?b\ (∆Pg?›− ∆Pg?S)= 0 @dz{ ?b\ . (2.43)
O principal objetivo desta formulação é a minimização dos custos do congestionamento (em $/h), satisfazendo as restrições relativas aos limites de geração (2.40 e 2.41), ao trânsito de potências (2.42) e à equação de balanço entre a produção e o consumo (2.43). Onde Cš (em
$/h) representa o custo total resultante da variação da geração de potência ativa pelos geradores, C`› ($/MWh) representa os custos incrementais submetidos pelas empresas
produtoras para mobilizarem energia, C`S ($/MWh) os custos decrementais submetidos pelas
empresas produtoras para desmobilizarem energia, ∆Pg`› e ∆Pg `
S correspondem respetivamente
ao incremento e à redução de potência ativa associada a uma dada instalação produtora k (em MW). No que concerne às restrições do problema: ∆Pg?› e ∆Pg
?
S representam a variação de
potência ativa gerada num barramento i do sistema, P?` representa o trânsito de potências num
ramo que interligue dois nós i e k, Pg` representa a potência ativa gerada por uma instalação
produtora previamente à aplicação de redespacho, P?@g corresponde à potência injetada num
Gestão de congestionamentos 19
No âmbito desta dissertação serão apresentadas ferramentas que permitam ao gestor do sistema, num contexto de previsão de operação, adequar a estratégia ótima de funcionamento do sistema de forma a que perante uma determinada possibilidade de sobrecarga nos ramos resultante da especificação de incerteza para a potência das cargas, o sistema composto (geração e transporte) seja capaz de solucionar congestionamentos que possam vir a ocorrer através da aplicação de redespachos de produção em contexto de OPF.
Na subsecção seguinte explora-se o conceito de possibilidade de sobrecarga num ramo do sistema atendendo à aplicação de trânsitos de potência difusos, considerando incerteza nas potências de carga.
2.5.1. Possibilidade de Sobrecarga nos ramos
O congestionamento de um ramo é resultado das limitações físicas e operacionais da rede. Desta forma pode-se dizer que ocorre congestionamento num ramo sempre que o limite máximo fixado para o trânsito de potências num ramo seja ultrapassado.
A avaliação da adequação do sistema de transporte pode ser feita recorrendo aos trânsitos de potência de difusos uma vez que estes permitem capturar a incerteza nas potências injetadas nos nós e propaga-la aos ramos, favorecendo a identificação de possíveis situações de congestionamento [27].
Considerando que o número difuso triangular P?`= (P?` A
, P?`d, P?`“) representa o trânsito de potências difuso entre dois quaisquer barramentos i e k, onde P?`
A
e P?` “
são os valores extremos do TPD no ramo (com grau de pertença α = 0) e P?`
d
o valor correspondente ao trânsito de potências com grau de pertença 1 (associado ao TP determinístico para os valores centrais das potências de carga). Se definirmos como restrição técnica do ramo i-k o valor máximo permitido para o TP: P?`>áB> 0, podemos obter distribuições de possibilidade de sobrecarga no ramo i-k
sempre que o número difuso P?` contenha no seu intervalo os respetivos valores dos limites
permitidos ao TP em ambos os sentidos do ramo. Assim, como ilustra a Figura 2.8, sempre que para um dado grau de pertença α do FPF o corte de nível intercetar um limite do ramo, obtém- se um valor de possibilidade de sobrecarga para o ramo referente a esse nível α.
O cálculo do valor referente à possibilidade de sobrecarga num ramo, aplicado para distribuições triangulares de trânsitos de potência requer a utilização de duas variáveis auxiliares. Estas variáveis µ?`› e µ?`S visam a identificação de possibilidades de sobrecarga no
caso dos limites impostos para o trânsito de potências apresentarem possibilidade de serem ultrapassados no sentido considerado como positivo (µ?`›) para o TP, no sentido oposto (µ?`S)
ou em ambos os sentidos. Em seguida apresentam-se as expressões que permitem calcular as possibilidades de sobrecarga nos ramos em função destas variáveis auxiliares.
µ?`›= P?` “ − P?`>áB P?`“− P?`d (2.44) µ?`S= −P?`>áB− P ?` A P?` d − P?` A (2.45)
As variáveis auxiliares obtidas através da aplicação das expressões (2.44 e 2.45), têm de obedecer ao seguinte conjunto de regras de controlo dos seus valores admissíveis (2.46).
µ?`= 1, se µ0, se µ?`< 0
?` > 1 (2.46)
Após o controlo dos valores extremos permitidos para as variáveis auxiliares, a possibilidade de sobrecarga de um ramo i-k, designada por α?`, é dada pelo maior valor das variáveis µ?`› e
µ?`S: α?`= max(µ?`S, µ?`›).
Desta forma, sempre que um trânsito de potências determinístico num ramo i-k (P?`d)
apresente um valor igual ou superior ao limite máximo admissível do ramo, a possibilidade de sobrecarga associada a esse evento é 1. Um exemplo de uma situação onde é certa a ocorrência de congestionamento surge representado na Figura 2.9.
EPSO - Enxame de Partículas Evolucionário 21