3. METODOLOGIA DE OTIMIZAÇÃO
3.3. F ORMULAÇÃO M ATEMÁTICA
3.3.2. R ESTRIÇÕES
3.3.2.3. S ISTEMAS DE A RMAZENAMENTO DE E NERGIA
As restrições dos sistemas de armazenamento são descritas seguidamente. É importante referenciar que o carregamento e descarga dos sistemas de armazenamento não pode ser realizado simultaneamente, daí que sejam usadas duas variáveis binárias capazes de garantir esta condição para cada sistema de armazenamento:
storagest
( )
storagest( ) 1 ,
Y t variável binária que representa o estado de carregamento do sistema de armazenamento st no período t
O balanço da bateria máxima para cada sistema de armazenamento pode ser formulado da seguinte forma:
st eficiência de carregamento do sistema de armazenamento st (%)
disch
st eficiência de descarga do sistema de armazenamento st (%) O limite máximo de descarga de cada sistema de armazenamento pode ser expresso:
dischst ( ) dischLimitst ( ) storagest ( ) ,
P t P t X t t st (17)
onde
Parâmetros
dischLimitst ( )
P t limite máximo de descarga do sistema de armazenamento st no período t (kW)
O limite máximo de carregamento de cada sistema de armazenamento pode ser representado por:
Pst limite máximo de carregamento do sistema de armazenamento st no período t (kW)
A capacidade máxima da bateria de cada sistema de armazenamento pode ser representada por:
Est capacidade máxima de armazenamento de energia permitida pelo sistema de armazenamento st (kWh)
O mínimo de energia armazenada a garantir no final de cada período t é expresso da seguinte forma:
storagest
( )
minChargst( ) t st ,
E t E t
(20)onde
Parâmetros
minCharg
Est energia armazenada mínima requerida pelo sistema de armazenamento st no período t (kWh)
3.3.2.4. VEÍCULOS ELÉTRICOS
O carregamento e descarga para cada VE não pode ser realizado de forma simultânea, existindo a necessidade da utilização de duas variáveis binárias para cada veículo, sendo esta restrição formulada da seguinte forma:
Y t variável binária que representa o estado de descarga do VE v no período t
A expressão seguinte representa o balanço da bateria para cada VE. Têm de ser considerados o consumo de energia para a viagem do período t, a energia restante do período anterior armazenada na bateria e o valor de carga/descarga que ocorreu no período:
EVstored EVstored
E t energia armazenada no VE v no período t (kWh) Parâmetros
charg
v eficiência de carregamento do VE v (%)
disch
v eficiência de descarregamento do VE v (%)
EVtripv ( )
E t energia prevista para a realização da viagem do VE v no período t (kWh) Quando ligado à rede, o veículo não pode descarregar para a rede um valor superior à taxa admissível. O limite de descarga da bateria para cada VE pode ser formulado como:
dischv ( ) dischLimitv ( ) EVv ( ) ,
Quando ligado à rede, o veículo não pode carregar um valor superior à taxa de segurança admissível. O limite de carga da bateria para cada VE pode ser formulado como:
chargv ( ) chargLimitv ( ) EVv ( ) , Um outro aspeto importante é a energia armazenada mínima requerida no final do período t.
Isto pode ser visto como uma reserva de energia (fixada pelos utilizadores dos VEs, ou estimada pelo operador) que pode ser utilizada para a realização de um percurso regular ou uma viagem inesperada em cada período t:
EVstoredv ( ) minChargv ( ) t, v
E t E t (25)
onde
Parâmetros
minChargv ( )
E t energia armazenada mínima requerida pelo VE v no período t (kWh)
3.3.2.5. GESTÃO DA PROCURA
O custo da potência de pico (cpeakPower) é dado em função do valor de pico de potência ( Ppeak) obtido como resultado do escalonamento, sendo este valor de custo tabelado em função de diferentes escalões de potência. O Ppeak consiste no valor de potência máxima solicitada ao fornecedor externo de energia durante o dia, sendo esse valor calculado pela seguinte expressão:
Ppeak potência de pico proveniente do fornecedor externo de energia (kW) O valor de custo da potência de pico (cpeakPower) é representado pela seguinte expressão:
min max escalão
limmin Limite mínimo de potência do respetivo escalão (kW)
limmax Limite máximo de potência do respetivo escalão (kW)
escalão
p Preço tabelado da potência de pico para o respetivo escalão (m.u.) Além disso é pago um valor de incentivo (rpeakPower) caso o valor de potência de pico (
Ppeak ) seja inferior ao dobro do valor médio de potência solicitada aos fornecedores externos (
P
mean). O valorPmean pode ser representada pela seguinte expressão:1
P
mean potência média proveniente do fornecedor externo de energia (kW) O valor de incentivo da potência de pico (rpeakPower) é calculado pela seguinte expressão:se 2 , energéticos em edifícios capaz de modelar todo este comportamento incerto. Nesta metodologia são levadas em consideração as incertezas associadas à produção de energia fotovoltaica e eólica. Para modelar esta incerteza foi usada uma abordagem conhecida na literatura como otimização robusta. Este tipo de abordagem permite obter uma solução robusta para o dia seguinte, ou seja, temos uma proteção máxima da solução. Não obstante, esta solução é extremamente conservadora, refletindo-se numa solução mais adversa ao risco. Este tipo de metodologia permite abordar o problema de uma forma mais cautelosa, sendo que o resultado de escalonamento dos recursos considera um cenário mais pessimista, colocando o edifico mais preparado para lidar com os imprevistos.
A metodologia proposta é capaz de resolver o problema do escalonamento de recursos energéticos para o dia seguinte (escalonamento diário) sendo o modelo proposto capaz de gerir diversos recursos num horizonte temporal de 24 horas, com uma granularidade de 1 hora. O principal objetivo da metodologia é solucionar um problema multiobjectivo através da implementação de uma meta-heurística, o MOPSO. A função tem como dois objetivos conflituantes da gestão do edifício, a maximização dos lucros e minimização das emissões de CO2.
Na metodologia são ainda considerados modelos de negócio que atualmente ainda não se encontram em vigor, como o caso do edifico poder em cada período comprar energia a diferentes comercializadores de energia, o uso do V2B e programas de DR baseados na potência de pico.