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MEN - Mercados de Energia Mestrado em Engenharia Electrotécnica

MEN - Mercados de Energia Mestrado em Engenharia Electrotécnica. Despacho Económico de Grupos Térmicos de Produção de Energia Eléctrica Jorge Alberto Mendes de Sousa Professor Coordenador Webpage: pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa. Agenda. Enquadramento

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Presentation Transcript

  1. MEN - Mercados de EnergiaMestrado em Engenharia Electrotécnica Despacho Económico de Grupos Térmicos de Produção de Energia Eléctrica Jorge Alberto Mendes de Sousa Professor Coordenador Webpage: pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa

  2. Agenda Enquadramento Fundamentos técnicos e económicos da produção de energia eléctrica O Despacho Económico: Formulação e solução do problema Exemplos de aplicação

  3. Enquadramento Despacho Económico • O despacho económico tem como objectivo calcular o perfil óptimo de produção de energia eléctrica considerando disponíveis várias centrais térmicas para satisfação de um consumo dado • Pretende-se minimizar o custo total de produção • Cada central possui limites técnicos de operação e caracteriza-se do ponto de vista económico por uma função de custo • É necessário satisfazer um dado consumo conhecido durante um determinado período de tempo • A resolução do problema implica conhecimentos técnicos, económicos e matemáticos (optimização com restrições)

  4. Agenda Enquadramento Fundamentos técnicos e económicos da produção de energia eléctrica O Despacho Económico: Formulação e solução do problema Exemplos de aplicação

  5. Fundamentos técnicosProdução por tecnologia em Portugal: 2001-2010 Fonte: REN

  6. Fundamentos técnicosCentral Hidráulica

  7. Fundamentos técnicosCentral Térmica: Carvão, fuel

  8. Fundamentos técnicosCentral de Ciclo Combinado

  9. Fundamentos técnicosCentral Nuclear

  10. P H B T G Caldeira Turbina Alternador Aux Serviços Auxiliares Fundamentos económicosRelação entrada/saída H : Potência térmica de entrada P : Potência eléctrica de saída a, b, c : Parâmetros característicos do grupo

  11. Fundamentos económicosCusto de produção relativo ao combustível C : Custo de produção F : Custo do combustível

  12. Fundamentos económicosCusto marginal de produção

  13. Fundamentos económicosCusto médio de produção

  14. Agenda Enquadramento Fundamentos técnicos e económicos da produção de energia eléctrica O Despacho Económico: Formulação e solução do problema Exemplos de aplicação

  15. T1 C1(P1) T2 P2 . . . . . . . . . Pcarga Tn s.a Gn G1 G2 Cn(Pn) C2(P2) P1 Pn B2 Bn B1 Despacho EconómicoFormulação do problema

  16. Despacho EconómicoOptimização com restrições f : En E - função objectivo gi: En  E - funções de restrição n : número variáveis de decisão m1: número de restrições de maior ou igual a zero m : número total de restrições

  17. Considere‑se o problema de programação não linear em que f(x), gi(x) e hi(x) são funções diferenciáveis. tais que e Existem multiplicadores Despacho EconómicoTeorema de Kuhn-Tucker Sex* é solução óptima do problema Então verificam‑se as seguintes três condições: KT1 : KT2 : KT3 :

  18. KT1 : e Existem multiplicadores KT2 : KT3 : Despacho EconómicoSolução do problema As condições de Kuhn-Tucker para este problema são dadas por:

  19. Despacho EconómicoSolução do problema Quatro combinações possíveis para os multiplicadores: • Nenhuma restrição activa • Restrição activa para Pmax • Restrição activa para Pmin • Ambas as restrições activas

  20. = = 0 KT3 : Despacho EconómicoSolução do problema Nenhuma restrição activa Restrição activa para Pmax Restrição activa para Pmin Ambas as restrições activas

  21. > 0 , = 0 KT2 : KT3 : Despacho EconómicoSolução do problema Nenhuma restrição activa Restrição activa para Pmax Restrição activa para Pmin Ambas as restrições activas

  22. = 0 , > 0 KT2 : KT3 : Despacho EconómicoSolução do problema Nenhuma restrição activa Restrição activa para Pmax Restrição activa para Pmin Ambas as restrições activas

  23. > 0 , > 0 KT2 : Despacho EconómicoSolução do problema Nenhuma restrição activa Restrição activa para Pmax Restrição activa para Pmin Ambas as restrições activas Impossível

  24. Despacho EconómicoSolução do problema: Resumo e e e Impossível Todos os grupos têm o mesmo custo marginal O custo marginal de um grupo pode ser inferior ao dos restantes desde que esteja aPmax O custo marginal de um grupo pode ser superior ao dos restantes desde que esteja aPmin

  25. Despacho EconómicoSolução do problema 3ª condição de Kuhn – Tucker: 1) Nesta situação o grupo i não tem necessariamente restrições activas e funciona com o custo marginal do sistema (l) 2) Nesta situação a restrição de limite máximo do grupo i está activa uma vez que o multiplicador respectivo assume um valor positivo. Assim, o custo marginal do grupo i pode ser inferior ao custo marginal do sistema (l) 3) Nesta situação a restrição de limite mínimo do grupo i está activa uma vez que o multiplicador respectivo assume um valor positivo. Assim, o custo marginal do grupo i pode ser superior ao custo marginal do sistema (l)

  26. Agenda Enquadramento Fundamentos técnicos e económicos da produção de energia eléctrica O Despacho Económico: Formulação e solução do problema Exemplos de aplicação

  27. T1 T3 T2 G3 G1 G2 C2 C3 C1 P1 P3 B3 B1 B2 P2 Pcarga Aplicação

  28. Aplicação #1Pcarga = 325 MW

  29. Aplicação #1Pcarga = 325 MW

  30. Aplicação #2Pcarga = 200 MW

  31. Aplicação #2Pcarga = 200 MW

  32. Aplicação #3Pcarga = 450 MW

  33. Aplicação #3Pcarga = 450 MW

  34. Exercícios de aplicação Considere um parque térmico constituído por três grupos cujas características são apresentadas na tabela seguinte: Considere ainda que o custo de combustível para cada um dos grupos é: F1 = 1,1 €/MBtu, F2 = 1,0 €/MBtu, F3 = 1,0 €/MBtu. Efectue o despacho económico para uma carga de 850 MW. Supondo que o custo de combustível do grupo 1 (F1) passa a ser de 0,9 €/MBtu, efectue novamente o despacho económico para a mesma carga. Efectue novamente o despacho económico dos três grupos, considerando agora que o custo de combustível do grupo 2 (F2) aumentou para 1,15 €/MBtu (o do grupo 1 é 1,1 €/MBtu) e que a carga aumentou para 1050 MW. ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

  35. Exercícios de aplicação (solução) ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

  36. MEN - Mercados de EnergiaMestrado em Engenharia Electrotécnica Despacho Económico de Grupos Térmicos de Produção de Energia Eléctrica Jorge Alberto Mendes de Sousa Professor Coordenador Webpage: pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa

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