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Page 1: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Dissertação do MIEEC/Energia

José Luís Meirinhos

21 de Julho de 2010

Page 2: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Estrutura da apresentação

Introdução

Conceitos

Metodologia

Resultados

Conclusão

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

Page 3: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Motivação Integração da crescente produção eólica no SEE. Minimização dos custos de produção; Aumento da eficiência energética; Incentivos a nível europeu:

Redução dos gases de efeito de estufa em 20% até 2020 Aumentar a eficiência energética em 20% até 2020 Utilização de energias renováveis, com peso na produção

energética de 20% até 2020.

Objectivo Desenvolvimento de uma aplicação para o cálculo do

escalonamento e pré-despacho com modelização da incerteza da produção eólica.

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

Introdução

Page 4: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Criar uma metodologia que tome em conta os efeitos da incerteza de produção eólica no escalonamento e no pré-despacho de grupos de produção térmica.

O problema?

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 240

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Cenários de produção eólica

Cen1

Cen2

Cen3

Cen4

Cen5

Cen6

Cen7

Período

MW

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

Page 5: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Escalonamento e pré-despacho É um problema onde se pretende decidir as máquinas

que estão ligadas numa sequência de intervalos.

Conceitos

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

Pré-despacho

Unit Commitment

Despachot=1

Despachot=2

Despachot=T

Page 6: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Metodologia de optimização em problemas que requerem decisões sequenciais e interligadas

Programação Dinâmica

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

C

D

E

F

G

I

J

K

H

L

M

i=1

A

B

N

i=2i=3 i=4

i=5i=6

T(i-1,k)

Page 7: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Metodologia

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

Inicio1. Modelização da incerteza de produção eólica através de um conjunto de cenários.

2. Para cada cenário, obter a solução óptima através de Programação Dinâmica.

3. Construção dos indicadores.

4. Processo de decisão

Page 8: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

1. – Situação de corte de carga

2. – Situação de desperdício de eólica

3. – Custo de redespacho

Inicio

i=1 | Primeiro cenário

Chama a função para o cálculo do escalonamento e pré-despacho através da PD

i=i+1

Calcula o redespacho

Calcula o corte de carga e/ou desperdício de eólica

Ultimo cenário?Não

Sim

FIM

Processo de Decisão

Construção dos indicadores

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

∑𝑚

𝑃𝑚𝑚𝑎𝑥<𝑃𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎−𝑃𝑒ó 𝑙𝑖𝑐𝑎

∑𝑚

𝑃𝑚𝑚𝑖𝑛>𝑃𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎−𝑃𝑒ó 𝑙𝑖𝑐𝑎

Page 9: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Ajuda à decisão

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

Modelo 1

Nível 1 •Evitar cenários com corte de carga

Nível 2 •Evitar cenários com desperdício de eólica

Nível 3 •Minimizar o máximo custo•Minimizar o máximo arrependimento

Page 10: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Ajuda à decisão

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

Modelo 2 Tem como base uma análise trade-off.

Após o cálculo da função V, temos duas alternativas

1. Minimização do máximo custo2. Minimização do máximo arrependimento

[𝑉 ]= [𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 h𝑅𝑒𝑑𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐 𝑜 ]+[𝐶𝑜𝑟𝑡𝑒𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 ] ∙𝛼+[ 𝐷𝑒𝑠𝑝𝑒𝑟𝑑 í 𝑐𝑖𝑜𝐸ó 𝑙𝑖𝑐𝑎 ] ∙ 𝛽

Page 11: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223240

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600Carga

Período

MW

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 230

100200300400500600700800900

1000Cenários de produção eólica

Cen1

Cen2

Cen3

Cen4

Cen5

Cen6

Cen7

Período

MW

Caso de estudo 7 grupos produtores 24 períodos de tempo (1 dia)

Resultados

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

Valores de reserva

Carga Eólica

10% 15%

Page 12: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Minimizar o máximo desperdício de eólica

Corte de Carga (MW)

𝑪𝒆𝒏á𝒓𝒊𝒐 𝑨𝒍𝒕𝒆𝒓𝒏𝒂𝒕𝒊𝒗𝒂 𝟏 𝟐 𝟑 𝟒 𝟓 𝟔 𝟕 𝒎𝒂𝒙 𝟏 0 56 0 168 35 0 127 168 𝟐 0 0 0 28 0 0 24 28 𝟑 23 454 0 239 157 83 397 454 𝟒 0 132 0 0 0 0 71 132 𝟓 140 377 0 378 0 0 133 378 𝟔 0 201 0 293 248 0 325 325 𝟕 0 0 0 60 0 0 0 60

Desperdício de eólica (MW)

𝑪𝒆𝒏á𝒓𝒊𝒐 𝑨𝒍𝒕𝒆𝒓𝒏𝒂𝒕𝒊𝒗𝒂 𝟏 𝟐 𝟑 𝟒 𝟓 𝟔 𝟕 𝒎𝒂𝒙 𝟏 0 0 55 0 122 59 0 122 𝟐 248 0 390 332 247 231 6 390 𝟑 0 0 0 0 0 0 0 0 𝟒 0 0 162 0 122 59 0 162 𝟓 0 0 20 0 0 0 0 20 𝟔 0 0 20 0 0 0 0 20 𝟕 72 0 312 109 203 94 0 312

Modelo 1 – 1 ª Estratégia

Ajuda à decisão

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

Corte de carga máximo inferior a 100 MW

Page 13: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Minimizar o máximo custo de redespacho

Custo de redespacho (𝑘$) 𝑪𝒆𝒏á𝒓𝒊𝒐 𝑨𝒍𝒕𝒆𝒓𝒏𝒂𝒕𝒊𝒗𝒂 𝟏 𝟐 𝟑 𝟒 𝟓 𝟔 𝟕 𝒎𝒂𝒙 𝟏 375,9 414,5 354,6 404,3 387,1 361,8 417,1 417,1 𝟐 388,5 423,1 368,4 420,6 397,5 373,2 425,7 425,7 𝟑 375,9 412,4 352,4 405,1 383,3 359,5 415,3 415,3 𝟒 383,6 421,1 363,4 413,5 394,7 369,2 424,7 424,7 𝟓 375,8 410,8 355,6 402,5 386,7 362,8 419,0 419,0 𝟔 375,5 412,1 352,4 402,5 380,5 358,8 413,5 413,5 𝟕 386,9 424,8 368,4 417,4 398,2 372,3 426,6 426,6

Corte de Carga (MW)

𝑪𝒆𝒏á𝒓𝒊𝒐 𝑨𝒍𝒕𝒆𝒓𝒏𝒂𝒕𝒊𝒗𝒂 𝟏 𝟐 𝟑 𝟒 𝟓 𝟔 𝟕 𝒎𝒂𝒙 𝟏 0 56 0 168 35 0 127 168 𝟐 0 0 0 28 0 0 24 28 𝟑 23 454 0 239 157 83 397 454 𝟒 0 132 0 0 0 0 71 132 𝟓 140 377 0 378 0 0 133 378 𝟔 0 201 0 293 248 0 325 325 𝟕 0 0 0 60 0 0 0 60

Ajuda à decisão

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

Modelo 1 – 2 ª Estratégia

Corte de carga máximo inferior a 100 MW

Page 14: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Arrependimento em relação ao custo de redespacho ($) 𝑪𝒆𝒏á𝒓𝒊𝒐 𝑨𝒍𝒕𝒆𝒓𝒏𝒂𝒕𝒊𝒗𝒂 𝟏 𝟐 𝟑 𝟒 𝟓 𝟔 𝟕 𝒎𝒂𝒙 𝟏 384 3624 2232 1834 6585 3018 3527 6585 𝟐 12994 12294 15954 18111 16997 14413 12169 18111 𝟑 333 1595 0 2683 2785 680 1791 2785 𝟒 8096 10221 10963 11023 14120 10363 11123 14120 𝟓 239 0 3192 29 6188 3937 5435 6188 𝟔 0 1289 30 0 0 0 0 1289 𝟕 11350 13979 15955 14899 17657 13467 13016 17657

Custo de redespacho (𝑘$) 𝑪𝒆𝒏á𝒓𝒊𝒐 𝑨𝒍𝒕𝒆𝒓𝒏𝒂𝒕𝒊𝒗𝒂 𝟏 𝟐 𝟑 𝟒 𝟓 𝟔 𝟕 𝒎𝒂𝒙 𝟏 375,9 414,5 354,6 404,3 387,1 361,8 417,1 417,1 𝟐 388,5 423,1 368,4 420,6 397,5 373,2 425,7 425,7 𝟑 375,9 412,4 352,4 405,1 383,3 359,5 415,3 415,3 𝟒 383,6 421,1 363,4 413,5 394,7 369,2 424,7 424,7 𝟓 375,8 410,8 355,6 402,5 386,7 362,8 419,0 419,0 𝟔 375,5 412,1 352,4 402,5 380,5 358,8 413,5 413,5 𝟕 386,9 424,8 368,4 417,4 398,2 372,3 426,6 426,6

Minimizar o máximo custo de redespacho

Ajuda à decisão

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

Modelo 1 – 3 ª Estratégia

Minimizar o máximo arrependimento

Page 15: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Custo equivalente à função V (𝑘$) 𝑪𝒆𝒏á𝒓𝒊𝒐 𝑨𝒍𝒕𝒆𝒓𝒏𝒂𝒕𝒊𝒗𝒂 𝟏 𝟐 𝟑 𝟒 𝟓 𝟔 𝟕 𝒎𝒂𝒙 𝟏 376 694 410 1244 684 421 1052 1244 𝟐 637 423 758 893 645 604 552 893 𝟑 491 2682 352 1600 1168 774 2400 2682 𝟒 384 1081 525 413 517 428 780 1081 𝟓 1076 2296 376 2292 387 363 1084 2296 𝟔 376 1417 372 1867 1621 359 2039 2039 𝟕 459 425 680 826 601 466 427 826

Minimizar o máximo custo equivalente

Ajuda à decisão

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

Modelo 2

[𝑉 ]= [𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 h𝑅𝑒𝑑𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐 𝑜 ]+[𝐶𝑜𝑟𝑡𝑒𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 ] ∙𝛼+[ 𝐷𝑒𝑠𝑝𝑒𝑟𝑑 í 𝑐𝑖𝑜𝐸ó 𝑙𝑖𝑐𝑎 ] ∙ 𝛽

Trade-offs

𝜶 $/𝑴𝑾𝒉

𝜷 $/𝑴𝑾𝒉

5000 1000

[𝑉 ]= [𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 ]+ [𝐶𝑜𝑟𝑡𝑒 ] ∙𝛼+ [ 𝐷𝑒𝑠𝑝𝑒𝑟𝑑 í 𝑐𝑖𝑜 ] ∙ 𝛽

Page 16: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Desperdício de eólica (MW)

𝑪𝒆𝒏á𝒓𝒊𝒐 𝑨𝒍𝒕𝒆𝒓𝒏𝒂𝒕𝒊𝒗𝒂 𝟏 𝟐 𝟑 𝟒 𝟓 𝟔 𝟕 𝒎𝒂𝒙 𝟏 0 0 55 0 122 59 0 122 𝟐 248 0 390 332 247 231 6 390 𝟑 0 0 0 0 0 0 0 0 𝟒 0 0 162 0 122 59 0 162 𝟓 0 0 20 0 0 0 0 20 𝟔 0 0 20 0 0 0 0 20 𝟕 72 0 312 109 203 94 0 312

Custo de redespacho (𝑘$) 𝑪𝒆𝒏á𝒓𝒊𝒐 𝑨𝒍𝒕𝒆𝒓𝒏𝒂𝒕𝒊𝒗𝒂 𝟏 𝟐 𝟑 𝟒 𝟓 𝟔 𝟕 𝒎𝒂𝒙 𝟏 375,9 414,5 354,6 404,3 387,1 361,8 417,1 417,1 𝟐 388,5 423,1 368,4 420,6 397,5 373,2 425,7 425,7 𝟑 375,9 412,4 352,4 405,1 383,3 359,5 415,3 415,3 𝟒 383,6 421,1 363,4 413,5 394,7 369,2 424,7 424,7 𝟓 375,8 410,8 355,6 402,5 386,7 362,8 419,0 419,0 𝟔 375,5 412,1 352,4 402,5 380,5 358,8 413,5 413,5 𝟕 386,9 424,8 368,4 417,4 398,2 372,3 426,6 426,6

Ajuda à decisão

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

Modelo 2[𝑉 ]= [𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 h𝑅𝑒𝑑𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐 𝑜 ]+[𝐶𝑜𝑟𝑡𝑒𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 ] ∙𝛼+[ 𝐷𝑒𝑠𝑝𝑒𝑟𝑑 í 𝑐𝑖𝑜𝐸ó 𝑙𝑖𝑐𝑎 ] ∙ 𝛽

Trade-offs

𝜶 $/𝑴𝑾𝒉

𝜷 $/𝑴𝑾𝒉

5000 1000

Corte de Carga (MW)

𝑪𝒆𝒏á𝒓𝒊𝒐 𝑨𝒍𝒕𝒆𝒓𝒏𝒂𝒕𝒊𝒗𝒂 𝟏 𝟐 𝟑 𝟒 𝟓 𝟔 𝟕 𝒎𝒂𝒙 𝟏 0 56 0 168 35 0 127 168 𝟐 0 0 0 28 0 0 24 28 𝟑 23 454 0 239 157 83 397 454 𝟒 0 132 0 0 0 0 71 132 𝟓 140 377 0 378 0 0 133 378 𝟔 0 201 0 293 248 0 325 325 𝟕 0 0 0 60 0 0 0 60

Page 17: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Corte de carga médio

Alt 1Alt 2Alt 3Alt 4Alt 5Alt 6Alt 7

% de reserva

MW

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%0

50

100

150

200

250

Desperdício de eólica médio

Alt 1Alt 2Alt 3Alt 4Alt 5Alt 6Alt 7

% de reserva

MW

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%350000

360000

370000

380000

390000

400000

410000

Custo de redespacho médio

Alt 1Alt 2Alt 3Alt 4Alt 5Alt 6Alt 7

% de reserva

Influência dos níveis de reserva

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

Page 18: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Conclusões e Trabalhos Futuros

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

Conclusões Foi concluída a metodologia para o cálculo do escalonamento e

pré-despacho tendo em conta os efeitos da incerteza de produção eólica.

O programa desenvolvido permite criar indicadores de decisão para uma posterior avaliação.

Tem-se consciência que se trata de uma abordagem preliminar para a ajuda à decisão.

Trabalhos Futuros Desenvolver um SAD, baseado em meta-heurísticas com

algoritmos evolucionários, de modo a ser realmente escolhida a melhor alternativa de escalonamento.

Dotar o programa desenvolvido de uma interface gráfica com o utilizador, Graphical User Interface (GUI).

Page 19: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Fim da apresentação

Page 20: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica
Page 21: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Principal vantagem Redução do espaço de pesquisa.

Limitação da dimensionalidade Numero total de combinações existentes para

cada período dadas por:

Abordagem “forward”:

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

Programação Dinâmica

Page 22: Escalonamento e Pré-Despacho incluindo Produção Eólica

Inicio

Escalonamento e pré-despacho através de PD

ConceitosResultado

sConclusã

oMetodologi

aIntroduçã

o

𝐶𝑎𝑝𝑚𝑎𝑥 (𝑖 )=𝑃𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 (𝑖 )−𝑃𝑒ó 𝑙𝑖𝑐𝑎 (𝑖 )+𝑅𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎+𝑅𝑒ó 𝑙𝑖𝑐𝑎

𝑚𝑖𝑛∑𝑛=1

𝑁

𝐶 (𝑃𝑛)

sujeito a:

Inicio

i=1 | Primeiro cenário

Chama a função para o cálculo do escalonamento e pré-despacho através da PD

i=i+1

Calcula o redespacho

Calcula o corte de carga e/ou desperdício de eólica

Ultimo cenário?Não

Sim

FIM

Processo de Decisão


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