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

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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

P f C d d Professor Coordenador

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Agenda

1. Enquadramento

2 E

l d

li

ã

2. Exemplo de aplicação

3. Programação em GAMS

4. Exercícios

(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.

g

ç

Uma das formas de compatibilizar a produção não despachável com o

consumo e a produção restante do sistema é a inclusão de algum tipo de

armazenamento sendo o mais exequível obtido através de centrais de

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.

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Exemplo de aplicação

Bombagem

Considere uma central térmica (t) e uma central hídrica (h) com as seguintes

características:

C

_t

(P

_t

) = 5.25 + 12 P

_t

+ 0.125 P

_t2

_{[€/h] ;}

_{0 ≤ P}

t

≤ 200 [MW]

Q

_h

(P

_h

) = 3 P

_h

[km

3

_{/h] ;}

_{0 ≤ P}

h

≤ 70 [MW]

h h h h

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 hidro‐

térmico reversível, com produção eólica, de forma a satisfazer o seguinte

diagrama de carga:

Hora

Carga [MW] Eólica [MW]

1

50

90

2

55

70

3

110

20

3

110

20

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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 0 200 5.25 12 0.125 * (MW) (MW) (m3/h) (km3/MWh) H 0 70 0 3 B -10 0 0 2 ;

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Programação em GAMS

(2/4)

TABLE Load(j,*) diagrama de carga e producao eolica D E * Carga Eolica * (MW) (MW) 1 50 90 2 55 70 3 110 20 4 180 30 ;

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 ;

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Programação em GAMS

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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;

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Programação em GAMS

(4/4)

SOLVE Eolica USING nlp MINIMIZING Custo; PARAMETERS

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(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('T' j));

Et = SUM(j, P.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');

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Exercícios

1.

Para o exemplo apresentado determine o perfil óptimo de produção e

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

imensione 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 )

c)

Sem produção eólica e com bombagem (do ponto 3.)

d)

Com produção eólica e com bombagem (do ponto 3.)

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