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Texto integral - Repositório Aberto da Universidade do Porto

1. xix ndice 022 El eme teS Shinta susya oan a 161 6 2 3 Actualiza o da Matriz das Admit ncias sene 162 6 3 Modelos de Tipo Determin stico essen nennen 164 6 3 1 Modelo 8 DIOS Linearizado com Aloca o de Perdas e Ofertas de Ajuste Pool e Contratos Bilaterais Admitindo Ajustes Cruzados 164 6 3 2 Modelo 9 DIOS Linearizado com Aloca o de Perdas e Ofertas de Ajuste Pool e Contratos Bilaterais Considerando Ajustes Separados 167 6 4 Modelos de Natureza Difusa enemies 168 6 4 1 Modelo 10 DIOS Fuzzy Linearizado com Aloca o de Perdas e Ofertas de Ajuste Pool e Contratos Bilaterais Admitindo Ajustes Cruzados 168 6 4 2 Modelo 11 DIOS Fuzzy Linearizado com Aloca o de Perdas e Ofertas de Ajuste Pool e Contratos Bilaterais Considerando Ajustes Separados 170 7 Algoritmos de Solu o e C lculo dos Pre os Marginais Nodais 173 TA PRS PRCUOS Gerais spas seis ut nl dg anta totae ces het 173 7 2 Algoritmo de Solu o 1 Adoptado no Modelo l 174 7 3 Algoritmo de Solu o 2 Adoptado nos Modelos 2 a 7 177 7 4 Algoritmos de Solu o H bridos Aplicados nos Modelos 8 a 11 181 7 4 1 Algoritmo de Solu o 3 Meta heur stica com Fun o de Avalia o Determin
2. 220 1478 o o 2200 1331 j 5 00 297 4200 599 103 0 o 4050 904 2300 1605 104 o o o 958 3800 2455 o 3400 1141 1051 o o o 1489 3100 2569 o o 2900 928 TEENS ES 03080073 107 19 60 0 1960 10 07 50 00 1253 108 200 13 4400 627 loo s qoos e 800 290 ee ro s o o o 1256 3900 3027 0 o 3300 1013 DIE re 1 207 3500 40611 E s e eoe e ose oss 112 2818 O 28 18 1235 6800 1381 n o o o sn 60 oo solos lal lt 380 20 5800542 O EE was o 277 S E DNI EE aa o o o 7851 18400 000 37001 12 16 Hye quado Jojo Bale ps i Essas a E Os compensadores s ncronos ligados ao sistema contribuem para o suporte de pot ncia reactiva e controlo de tens o com ocompensador s ncrono ligado ao n 21 produz 15 57 Mvar ocompensador s ncrono no n 29 produz 3 80 Mvar compensador s ncrono no n 44 produz a pot ncia de 10 00 Mvar ocompensador s ncrono ligado ao n 71 absorve do sistema 2 09 Mvar compensador s ncrono ligado ao n 95 produz uma pot ncia de 37 37 finalmente o compensador s ncrono liga
3. Cl C 2 Dados dos Agentes Associados aos Contratos Bilaterais F sicos C 4 C 3 Compensadores SImberODOSs uoc sto e paso n RIDE C 4 Dados da Rede de Transmiss o A SA C 6 C 5 Componentes Discretos Considerados C 10 xxili ndice XXIV AC AGC AVR BETTA BTE BTN CAE CAISO CB CMEC CNE CO CTC DC DGGE DIOS EDP EPSO ERCOT ERSE ES EP FACTS fem FERC FO FTR GAMS GAO HHI ICAP IEEE Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Lista de Abreviaturas Alternate Current Automatic Generation Control A Automatic Voltage Regulation British Trading and Transmission Arrangements Tens o Especial Baixa Tens o Normal Contrato de Aquisi o de Energia Californian Independent System Operator Contrato Bilateral F sico Contract for Differences Custos para a Manuten o do Equil brio Contratual Comisi n Nacional de Energ a Custo de Opera o Costes de Transici n para la Competencia Direct Current Direc o Geral de Geologia e Energia Despacho Integrado para o Operador de Sistema Electricidade de Portugal Evo
4. e o o 13100 9174 o o o 425 77 00 15 64 o o 51 00 938 e o o 39250 57230 66 o o 394 00 492 3900 17 77 0 O 4000 166 67 2800 702 e o o jJ520 9448 o o 7010 o o 1187 66 00 1925 o o 37 00 407 2 o 0 o 1 8 76 1200 0000 z 0 o o 3 20 6o oo 2400 487 74 o o o 3 70 6800 2688 o o 4700124581 7 4700 177 76 0 o o 1841 68 00 3670 o o 3000 1488 7 0 o 5805610 277 o o Jj 3700 18 26 oon EA ER 7 39 00 3232 o O 41500 3398 13000 2640 2 sso0of2767 8 2000 1025 3300 8 27 8 uo 7231 2600 528 8 o o o 118 62 240 1487 o O 4100 3266 88 zofio 0 o 350 113 8 8 0 o j5o 9s6 o o o o 5097 16300 4 85 continua na p gina seguinte 348 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os
5. 218 AG Lara Bis a cai pu naa ead te tonic detti tet e d ita donc eta qas 218 B CONS pes ee efte Dos na Tap Et eA TEA a gasta 22T 8 3 5 Modelo Sua R 225 A Caso BaSe a phanka 225 Be CASO COND smua A ede di dO SS aS SR 226 8 3 6 Modelo Gusta did ta aa 230 A umts a cpa ced 231 Bo CASO CONS eut ME ed 234 5 3 7 MODO 7 5 ht n Naess Bonet 237 Caso RASC cur Marys cae 237 Bs Caso safira Conan assada 240 8 4 Resultados do OS utilizando os Modelos 8 a 11 243 MM Da d EE 244 A Laso Base e 244 Bo Caso COND cr m 248 8 42 Modo a ata ad rcc 253 Gaso Base EE 253 By Caso COND n 257 84 3 Modelo Dias apli a Da iii ep 261 nm ME eger E 267 5 Converseneia SOP yersus SLP a ai o Seeders dos qaa iUi se dete es 272 8 6 Avalia o do Erro da Fun o Objectivo do SL P 274 8 7 Desempenho dos Algoritmos de Solu o H bridos 1 e 2 275 8 7 1 Algoritmo de Solu o H brido 1 276 A Algoritmo de Solu o utilizando o EPSO een
6. sec dee ESTES 7 0 o 28500 3213 o 12500 2538 8 IEEE He e mis 3 0 ora cue li de ee A Y ES ERES RE ERR FSC apami PES E 12 13 0 0 146000 2577 0 26500 5381 S elt emas I5 0 o 2050 9095 O 31700 6437 16 0 o 15500 7000 o 10000 2031 SE PS el ee ESO SN 18 0 o 25000 4187 O 333 00 6762 19 EEE EEE IS 0 20 o 12800 259 af o o oo ae a o 2 o o 20500 829 25 0 0 o00 2872 ZOO pepe A Tabela 8 16 apresenta os pre os marginais nodais obtidos para a pot ncia activa reactiva Comparando estes valores com os obtidos nos Modelos 1 e 2 verifica se que os valores que se apresentam nesta tabela para os pre os marginais nodais de pot ncia activa correspondem a valores genericamente inferiores aos apresentados anteriormente para o mesmo Caso Base A explica o deste facto reside na decomposi o da vari vel de ajuste de pot ncia activa referida no in cio desta subsec o e na respectiva afecta o de pre os a cada uma delas As vari veis de ajuste dos geradores associadas s perdas activas s o 212 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos afectadas pelo pre o de mercado determinado pelo OM enquanto que as vari veis associadas aos ajustes de pot ncia activa face aos valores inicia
7. 2000 1025 33500 Mp J 2600 8 o o o J 1712 2400 1487 o 4100 3138 86 RO ISO genome pq p EE A 509 Sp reme RE ESSES EA 6 amp ELECO E Tez 159800 2095 los deja 90 499 o 499 47 26 16300 4085 continua na p gina seguinte 3 56 5 28 9 49 6 84 4 87 8 27 5 28 295 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 5 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base continua o Entidades despachadas pelo OM Entidades associadas a contratos Bilaterais MW MW MW Mvar MW Mvar MW MW MW Mvar 911 448 0 448 318 10 00 0 00 3800 5 42 92 o as sas o seme pasa E ES SS CD Ese je sets s pes Dieese cep oe ere Lee eae Es ee E E ESSES NN w e ma IE S Es 9 9 0 0 637 000 20 817 100 o 0 255 00 30 05 37 00 i792 1 1200 1478 o o 22 00 13 03 192p ui e 50012977 ES 014209 17599 108 0 0750 40 501 10 7 23 00 16505 e oe gt ps EE 104 0 o o 820 38 00 2455 o o jJ3400 553 1051 0 0 o 19 20 31 00 25 6
8. E 100 0 4 PF2 E AAA DUE UR el es A VA DC JPN CREARE A hla A E rr 80 04 Eb S 60 0 4 40 0 4 ajt min 20 0 4 Pg15 Pg15 123 0 MW Sic MN 0 0 olo 25 0 50 0 75 0 1000 1150 150 0 1750 200 20 0 J Pg15 MW 40 0 4 60 0 Figura 8 4 Diagrama de capacidade e respectivo ponto de funcionamento PF2 do gerador ligado ao n 15 O valor da fun o objectivo obtido de 5268 22 correspondendo ao custo de ajustes de produ o nos geradores 1 e 15 para compensar as perdas activas verificadas no sistema bem como ao custo das perdas valorizadas ao pre o de mercado Os tr nsitos de pot ncia aparente nos ramos do sistema encontram se todos dentro dos seus limites t cnicos n o se verificando por isso qualquer congestionamento Acrescenta se 201 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE ainda pela utilidade que tem para o caso simulado em seguida que o tr nsito de pot ncia aparente no ramo 7 8 corresponde a 160 00 MVA sendo o valor limite de 200 0 MVA tal como se refere na Tabela B 7 do Anexo B O tempo total de processamento foi de 699 3 segundos a que corresponderam 594 itera es do SQP B Caso Cong Neste caso o limite do ramo 7 8 foi reduzido de 200 MVA para 150 MVA de modo a criar uma situa o de congestionamento Nestas condi es a Tabela 8 5 apresenta os valores obtidos para o m dulo e para a fa
9. RE SAA supe poe A E 2 03 4 06 3 76 14 62 7 52 3 25 2 28 13 13 2 51 2 03 9 52 10 21 8 94 259 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE Os ajustes de pot ncia activa efectuados nos agentes despachados pelo OM correspondem a 11 27 MW 0 41 MW 10 00 MW e 0 86 MW alocados aos geradores ligados aos n s 7 13 15 e 22 respectivamente Como foi referido a soma destes ajustes nula Em rela o aos agentes associados aos contratos bilaterais f sicos verifica se a exist ncia de ajustes de pot ncia activa de 20 80 MW e de 20 80 MW nos geradores ligados aos n s 7 e 21 A pot ncia injectada no n 14 pelo compensador s ncrono corresponde a 48 38 Mvar e as perdas activas do sistema de 47 28 MW s o integralmente compensadas pelo gerador despachado pelo OM ligado ao n 2 Os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos atrav s deste modelo s o apresentados na Tabela 8 60 Tabela 8 60 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 9 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE pi P o P pi Q MW h MW h Mvar h l 0 000 2 0 000 3 0 486 4 0 110 5 0 328 6 0 103 0 000 8 1 022 9 0 024 10 0 005 0 081 12 0 103 13 0 000 14 0 000 15 0 019 16 0 000 17 0 004 18 0 000 19 0 041 20 0 008 21 0 000 22 0 000 23 0 000 24 0 376 O valor da fun
10. To 1 Tq 2 Tq 3 To 4 Ty 6 ligado Na Tabela 8 58 apresentam se os valores obtidos para as tens es em m dulo e fase Tabela 8 58 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 9 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE V 0 NT Vi pu graus pu graus 9 610 11 390 4 490 4 720 1 810 1 070 5 160 5 190 0 000 4 780 4 260 10 260 Como se tem vindo a verificar ao longo desta sec o correspondente aos modelos considerando componentes discretos verifica se de novo que os componentes discretos determinam uma melhoria ao n vel dos valores de tens o obtidos A Figura 8 19 apresenta os perfis do m dulo das tens es obtidos pelos Modelos 5 e 9 De acordo com esta figura pode verificar se que o perfil do m dulo das tens es agora obtido se apresenta mais regular 258 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 1 080 4 Vi pu 1 060 1 040 4 1 020 4 1 000 4 0 980 4 lt Modelo 5 Modelo 9 0 960 4 0 940 0 920 e E 7 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 n mero de n s Figura 8 19 Perfis do m dulo das tens es obtidos atrav s dos Modelos 5 e 9 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE O despacho integrado final obtido apresenta v rios ajustes de pot ncia activa em cada um dos
11. 4800 8 0 2800 48 2000 89 59800 10 45100 49 17000 8700 90 163 00 Mf 1157000 50 17 00 91 0 00 12 8400 4700 51 1700 92 0 6500 13 340 52 1800 93 1200 14 1400 ss 2300 94 3000 I 0 9000 54 4700 113 00 os 4200 16 250 55 o 63 00 96 3800 17 110 56 o 8400 97 1500 18 o 6000 57 1200 98 3400 I9 0 4500 58 1200 99 o 4200 20 1800 59 15700 277 00 100 255 00 37 00 21 1400 6o 7800 101 2200 22 1000 61 13100 02 500 25 700 6 o 7700 103 4050 2300 24 o 1300 64 o 104 O 3800 25 22400 0 65 39250 10 o 3100 26 31600 66 39400 3900 106 4300 27 o 71 00 67 2800 107 o 5000 28 1700 69 532200 o 108 200 29 2400 70 o 6600 109 800 31 650 4300 72 1200 110 o 3900 32 o 5900 7 o 600 11 3500 3 230 74 6800 12 o 6800 34 o 5900 75 47 00 13 o 600 35 3300 76 680 114 800 36 o 3100 77 o 6100 15 2200 38 2800 78 7100 116 o 18400 39 2700 79 3900 117 2000 40 o 6600 so 41500 13000 118 3300 a p o om ju paola T ox 290 Novos Mec
12. 358 Tabela B 1 Ofertas de venda de energia el ctrica submetidas ao OM por parte dos geradores 3 blocos utilizadas na rede teste de 24 n s do IEEE B 1 Tabela B 2 Valores referentes ao diagrama de capacidade aproximado e as ofertas de ajuste dos geradores associados ao mercado centralizado utilizados na rede teste de 24 n s do IEEE B 1 Tabela B 3 Ofertas de compra submetidas ao OM e ofertas de ajuste das cargas utilizadas na rede teste de 24 n s do B 2 Tabela B 4 Valores do diagrama de capacidade aproximado e das ofertas de ajuste dos geradores associados aos contratos bilaterais f sicos utilizados na rede teste de 24 n s do IEEE B 2 Tabela B 5 Contratos bilaterais f sicos de pot ncia activa programa inicial e ofertas de ajuste das cargas utilizados na rede teste de 24 n s do IEEE XXXIX Lista de Tabelas Tabela B 6 Limites de pot ncia reactiva do compensador s ncrono ligado ao n 14 da rede teste de 24 n s do EEE B 3 Tabela B 7 Caracter sticas dos ramos da rede teste de 24 n s do IEEE B 4 Tabela B 8 Caracter sticas dos transformadores com regula o de tens o da rede teste de 24 nos do IEEE
13. 2800 7 02 79 imanya E ECT RS tma E osf J EI EI EEE 9 j3850 1502 OF e isos of sof ssf 1360 514 9 o o 611 42 00 00 2800 817 1000 0 o 255 00 43 10 37 00 1792 wort 22 00 1478 o o 22 001 1595 102 50 29 42 00 5 99 103 0 4050 1227 2300 1605 104 o o o 986 3800 2455 o o 3400 1244 105 pm e cer 0 eoe 106 fp fe 0 ES es 1 ESA 112 1398 o 1398 666 68 00 13 81 113 Po foto ur so RETE mel 1 13 2 us 2200 723 ne 616 1501 2417 186 ooo 117 ese je np 08 pa A EEE 10 16 5 42 gt Es 56 pem no o 9 o 156 3900 3027 9 Parwa pasmi RE RR E OE PM T Esse E 12 16 5 89 A Os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos s o apresentados na Tabela 9 17 Consideremos por exemplo os pre os marginais de pot ncia activa nos n s 26 e 27 correspondentes ao subsistema associado ao OM 49 231 MW h e 51 000 MW h respectivamente Tanto o gerador ligado ao n 26 como o gerador ligado ao n 27 despachados pelo OM apresentam um pre o de ajus
14. B 5 Tabela B 9 Dados das baterias de condensadores da rede teste de 24 n s do IEEE B 5 Tabela B 10 Dados das baterias de indut ncias da rede teste de 24 n s do IEEE B 5 Tabela C 1 Ofertas de venda de energia el ctrica submetidas ao OM por parte dos geradores 3 blocos utilizadas na rede teste de 118 n s do IEEE C 1 Tabela C 2 Pontos do diagrama de capacidade aproximado e ofertas de ajuste dos geradores associados ao mercado di rio utilizados na rede teste de 118 n s do IEEE 2 Tabela C 3 Ofertas de compra submetidas ao OM e ofertas de ajuste das respectivas cargas utilizadas na rede teste de 118 n s do IEEE C 3 Tabela C 4 Pontos do diagrama de capacidade aproximado e ofertas de ajuste dos geradores associados a contratos bilaterais f sicos utilizados na rede teste de 118 n s do IEEE C 4 Tabela C 5 Contratos bilaterais fisicos de pot ncia activa programa inicial e ofertas de ajuste das cargas utilizados na rede teste de 118 n s do IEEE C 5 Tabela C 6 Limites de pot ncia reactiva dos compensadores s ncronos rede teste de 118 n s do IEEE au aaah isuu qas C 5 Tabela C 7 Caracter sticas dos ramos da rede teste de 118 n s do IEEE C 6 Tabela C 8 Caracter sticas dos ramos da rede teste de 118 n
15. escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 n P q 1 se 1 3 1 4 1 5 94 desligado desligado 109 desligado ligado desigado TE desligado 325 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 26 Estado dos escal es das baterias de indut ncias da rede teste de 118 n s do IEEE para o Caso Cong utilizando o Modelo 8 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 escal o 6 escal o 7 ligado 10 deslipado ligado desligado ligado ligado 38 desligado 65 desligado desligado desligado desligado desligado Na Tabela 9 27 apresentam se os valores obtidos para o m dulo e fase das tens es Tabela 9 27 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong zs Vi 0 2 Vi 0 a V 0 nol nol nol pu graus pu graus pu graus 7 510 9 550 9 180 7 550 5710 0989 31460 as ros 14320 86 105 60 6 450 3 310 1 050 15 980 49 1051 13 290 so 1 080 0 000 10 1 069 9530 so 1029 16 060 90 1058 6 070 6 820 12 4 800 13 7 520 14 8 510 15 9 380 16 0 967 32060 56 1034 18040 o6 1055 9210 17 8 480 IE 079 28460 58 100 20080 os 1031 amp 940 19 0 980 28270 59 1052 14380 99 1037 9 770 20 oss 28490 60 1057 11090 100 104 7850
16. 275 Figura 8 26 Compara o das curvas f x obtidas no SLP atrav s do tr nsito de pot ncias AC e do OPF linearizado adoptado nos Modelos 3 e 7 e utilizando a rede teste de 24 n s do IEEE para o Caso Cong 275 Figura 8 27 Converg ncia do Algoritmo de Solu o H brido 1 utilizando o SSS E eee 276 Figura 8 28 Converg ncia do Algoritmo de Solu o H brido 1 utilizando o GAO em s SIUE OS quis a do is 278 Figura 8 29 Resultados obtidos pelo EPSO e pelo GAO nas 8 simula es realizadas 279 Figura 8 30 Converg ncia do Algoritmo de Solu o H brido 2 utilizando o EPSO em Sis PAC OSS oda TS aa a e 281 Figura 8 31 Converg ncia do Algoritmo de Solu o H brido 2 utilizando o GAO em S simula es Casal Sa aa 282 Figura 8 32 Converg ncia do Algoritmo de Solu o H brido 2 utilizando o SAO em 8 SIM ACES d Td en AAA A 284 Figura 8 33 Valores da fun o objectivo obtidos no final do Algoritmo de Solu o H brido 2 para as 8 simula es realizadas utilizando EPSO GAQO OUS AO a est iege mm dd 286 Figura 9 1 Rede teste de 118 n s do IEEE recette corda dad 289 Figura 9 2 Curvas agregadas de compra e de venda de energia el ctrica e determina o do pre o e da quantidade negociada para a rede teste de nos do us des 291 Figura 9 3 Perfis do m dulo das tens es obtidos pelo Mod
17. MW h Mvar h MW h MW h Mvar h MW h MW h Mvar h 1 52 349 0 006 2 52 548 0 299 3 52 163 0 074 83 50 184 47 089 0 316 4 51 150 44 48 218 0 121 84 49 771 46 675 0 230 5 5102 48 007 0239 85 49011 45 916 0 000 6 51 910 47 000 0 000 49 317 46 221 0 043 7 gt 8 9 46 176 0 000 45 663 0 049 45 171 0 000 46 542 0 000 46 696 0 000 45 985 0 030 46 665 0 232 46 793 0 237 47 030 0 381 46 934 0 269 46 628 0 173 46 652 0 039 46 888 0 000 46 515 0 000 46 412 0 000 46 322 0 054 47 120 0 000 47 588 0 000 47 905 0 000 46 863 50 987 46 958 50 496 46 754 52 05 0 011 0 064 0 000 0 159 0 291 0 206 0 122 0 000 0 000 0 004 0 194 0 256 0 000 0 001 0 000 0 000 0 013 0 012 0 000 87 88 49 271 48 758 48 266 49 637 49 792 49 080 49 760 49 888 50 125 50 030 49 723 49 747 49 983 49 610 49 507 49 417 50 21 50 683 51 000 10 47 724 n 48 821 12 48 991 13 48 795 14 48 047 15 48 05 16 48 095 17 48 364 18 49 057 19 46 854 20 51816 48721 0163 60 49486 46 391 21 46 273 22 46 300 23 46 579 24 46 318 25 45 947 9 9 2 3 4 5 ER No x x 97 100 10 10 10 10 10 URI UA 26 49231 46 136 0 000 66 48 836 45 741 0 000 106 51 152 48 057 0 077 27 51 000 47 905 0 000 49 253 46 158 0 003 107 51 800 48 705 0 000 28 51 298 48203 0 06
18. N correspondem ao n mero de ofertas de compra e de venda respectivamente Nc Ng Max Z Y Cg Pg 4 1 ja i l sujeito a Pc lt Pet 42 Pg lt Pg 4 3 Nc Ng 2 Pc Pg 4 4 j l i l Este problema maximiza a fun o de Bem estar Social Social Welfare Function em ingl s isto o excesso entre a curva das ofertas de compra consumo e a curva das ofertas de venda produ o como representado pela rea a tracejado da Figura 4 1 Neste problema a restri o 4 2 imp e os limites das quantidades a consumir 4 3 corresponde aos limites das quantidades a vender e 4 4 representa a equa o tradicional de equil brio entre consumo e produ o permitindo deste modo obter a quantidade negociada no mercado e o pre o de mercado Market Clearing Quantity e Market Clearing Price Assim o Operador de Mercado executa o mercado di rio para cada per odo de comercializa o do dia seguinte admitindo ofertas de compra e de venda de energia el ctrica isto considerando um Pool sim trico Para este efeito s o constru das curvas agregadas de consumo compra por um lado e de produ o venda por outro e determinado o pre o marginal de sistema Market Clearing Price e o conjunto de geradores e de cargas despachados para cada um daqueles per odos de compra e venda de 110 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctrico
19. a 335 9 3 5s Modelo a u a O 343 93 60 Modelo 11 aaa A pu asahan 352 9 4 COMO o cities 360 10 Conclus es e Perspectivas de Desenvolvimento 363 Referencias e Bibliografia 369 A Algoritmos das Meta Heur sticas EPSO e Al AA Aspectos Geral iii IVA YR cias A SEAT raise Al A 2 Evolutionary Particle Swarm Optimization EPSO A 2 Genetic Algorithm Optimization GAO A 7 A4 Simulated Annealing Optimization SAO A 10 xxii Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Anexo B B Dados da Rede Teste de 24 Nos do IEFE csi iaa jodas B 1 B 1 Dados dos Agentes que Participam no Mercado Di rio Centralizado B 1 B 2 Dados dos Agentes Associados a Contratos Bilaterais F SICOS B 2 B 3 Compensadores SIncrONO Scioli ile B 3 BA Dados da Rede de Transmiss o is B 4 B 5 Componentes Discretos Considerados erre B 5 Anexo C C Dados da Rede Teste de 118 N s do IEEE C I C 1 Dados dos Agentes que Participam no Mercado Di rio Pool
20. iu o o 728500 2506 o 12500 lle DEN i nro ape ee pru 8800 se de oes IK SE rose dioec dece RE O E t FE seris DO 0 46000 1929 0 26500 E ERAS ER 0 0 720500 9093 0 31700 o o 15500 7000 o 10000 i Do 0 25000 6721 0 133300 nile crim oe pedem par sss EEE o o 3000 2235 ESOS E203 1520500 mama o 1 47000 2163 ERA A RE RSS RS Qc E Mvar 21 93 19 70 36 55 0 14 42 27 62 25 38 0 35 54 39 60 239 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE Tamb m neste caso se verifica que as perdas activas do sistema 35 61 MW s o integralmente compensadas pelo gerador ligado ao n 2 Comparativamente com o Modelo 3 este valor inferior em 1 19 MW no Modelo 3 as perdas activas correspondem a 36 80 MW correspondendo esta diminui o afectada pelo pre o de mercado de 36 0 MW h ao ganho no custo de opera o do sistema relativamente ao obtido pelo Modelo 3 O valor da restri o referente fun o objectivo do modelo determin stico obtido atrav s deste Modelo 7 corresponde a 1281 58 enquanto que no Modelo 3 esta grandeza tinha o valor de 1324 86 Os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos apresentados na Tabela 8 38 assumem valores an logos aos obtidos pelo Modelo 3 Tabela 8 38 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obti
21. 287 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE o tempo de c lculo correspondente melhor solu o obtida de 6326 4 segundos no 1 algoritmo de solu o h brido Figura 7 3 do Cap tulo T utilizando o GAO 796 6 segundos no 2 algoritmo de solu o h brido utilizando o EPSO O tempo relativo aos blocos E e F da Figura 7 4 do Cap tulo 7 corresponde a 663 1 segundos relativamente aos resultados gerais considerando apenas os obtidos com o EPSO em ambos os algoritmos no 1 algoritmo de solu o h brido os valores da fun o objectivo variam entre 1751 99 e 1746 29 e os tempos de c lculo respectivos s o de 2698 9 e 3536 5 segundos no 2 algoritmo de solu o h brido os valores finais da fun o objectivo situa se entre 1784 60 e 1746 93 a que corresponderam os tempos de c lculo de 700 2 e 796 6 segundos respectivamente Com base nestes resultados verifica se que o 1 algoritmo de solu o h brido apresenta um comportamento mais regular na resolu o de problemas inteiro mistos do que o verificado com o 2 algoritmo h brido Contudo os tempos de c lculo despendidos pelo 2 algoritmo de solu o h brido s o notoriamente inferiores aos obtidos atrav s do 1 algoritmo h brido parecendo assim corresponder a um compromisso aceit vel entre a qualidade das solu es obtidas e o tempo de c lculo associado 288 Novo
22. 4723 o 423 397 9700 1970 2000 180 00 71 00 136 00 125 00 END RE ERES ERES EEE 175 00 195 00 zu Ko N N sa 3 na tn e gt 72 00 0 00 na ON ce 0 0 46000 9672 26500 5381 o 61 00 274 4500 EEE E AECA ETA EE E ES O 512 21012 9045 31700 6437 o 2600 6322 0 0 155 00 1622 10000 2031 o f 5100 405 1000 GER ae prec DES E ns 0 o 2500 7192 33500 6762 o 6000 16 66 3800 s RE RSS O O E RE RE EEE 280 asoj e 440 o o 83000 2595 2360 8260 16 71 0 o 20500 26731 o 5200 1310 0 o0 549000 2 3 fost Sale Set I Se PO L F e A T Mvar 2 03 4 06 3 76 14 62 7 52 3 25 2 28 13 13 2 51 2 03 9 52 10 21 8 94 A Tabela 8 65 apresenta os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos atrav s do Modelo 10 Verifica se a exist ncia de ligeiras altera es relativamente aos resultados obtidos com o Modelo 8 nomeadamente nos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva Em particular os pre os obtidos para os n s 8 9 e 10 apresentam agora 264 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos valores positivos isto um aumento de carga reactiva nestes
23. ee Actualiza o da Matriz Y G PL SLP Primal Dual Cont nuo se crisp Min Custos de Opera o Ajustes Pontos se fuzzy Max Grau de Satisfa o Interiores Programa Hor rio Final PMNs lt tH Saida de Resultados Despacho P Q Final Hor rio Servi os Auxiliares V Q Componentes Discretos Pre os Marginais Nodais P Q Figura 7 4 Fluxograma do Algoritmo de Solu o 4 2 algoritmo h brido aplicado aos Modelos 8 a 11 De forma an loga ao referido na subsec o anterior a explica o deste fluxograma recai apenas nos blocos cujo significado diferente do exposto anteriormente ou seja nos blocos abrangidos pelo bloco C Operador de Sistema o bloco E corresponde resolu o do problema primal modelo determin stico ou difuso atrav s do algoritmo SLP an logo ao apresentado na Sec o 7 3 Nesta fase resolve se o problema proposto considerando as tomadas de tens o dos transformadores na posi o nominal e os componentes shunt desligados da rede Resolve se assim uma vers o cont nua do problema original 186 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 0 bloco F representa a meta heur stica empregada para resolver o problema inteiro misto proposto Modelos 8 a 11 partindo de uma solu o inicial que corresponde solu o encontrada no bloco E As vari veis cont nuas para as qu
24. O8 p 5 41 Pg AP AV 5 42 Ng NI gt APg gt APperd AV A0 5 43 i l k 1 155 5 Modelos de Despacho Considerando Elementos da Teoria dos Conjuntos Difusos Nestas condi es o Modelo 7 dado por 5 44 a 5 60 Max u sujeito a Fotu Varo SEO AV u gt gV min AV SY lt Ay max 4 dV max AO lt AB lt A6 0 lt APgY APgP 4 lt Apgar 1 tol tol vgl at vgl YSi po lt Si po S ggg n tol lt V8 Bp gt Og Pg APgY APg P Pg ES Og Pgh Qg lt 08 Pg AP APg S APc lt 0 AS gt As Sii max Sij AS AV AO S ASy AP AV APg APgP 9 APc AQ AV A0 AQg AQc Ng NI gt APs gt APperd AV A i l k l O lt us lt l 5 44 5 45 5 46 5 47 5 48 5 49 5 50 5 51 5 52 5 53 5 54 5 55 5 56 5 57 5 58 5 59 5 60 156 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Este modelo pode ainda evoluir no sentido de eliminar a possibilidade de ocorrerem ajustes cruzados de pot ncia activa produzida ou de carga entre entidades despachadas pelo Operador de Mercado e entidades associadas aos contratos bilaterais f sic
25. Relativamente aos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva existem diversos n s que apresentam valores nulos Estes valores indicam que nesses n s existem recursos dispon veis de pot ncia reactiva para compensar directamente aumentos de 1 Mvar da carga ligada em cada um desses mesmos n s Nestas condi es n o existe qualquer impacto no valor da fun o objectivo devido a n o existirem varia es do valor da 316 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos pot ncia activa de perdas nem ocorrerem situa es de perda de oportunidade nos geradores do sistema O valor da fun o objectivo corresponde neste caso a 13259 23 e os tr nsitos de pot ncias activa e aparente nos ramos 9 10 e 68 116 s o de 399 99 MW 400 00 MVA e 199 98 MW e 200 00 MVA respectivamente O algoritmo de solug o convergiu ao fim de 114 itera es a que correspondeu o tempo de c lculo de 441 4 segundos Finalmente a Figura 9 6 apresenta os perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos pelo Modelo 5 para os dois casos de estudo considerados Caso Base e Caso Cong 50 000 2 9 0 500 z E amp 40 000 0 400 E z 30 000 f 0 300 q 20 000 3 4 0 200 10 000 l 0 100 0 000 Ion V ANTA mat JN hi sie TAL AN AN A A NN 9 A 0 000 10 000 1 19 2 37 46 55 64 73 82 91 1
26. voltar ao ponto 4 se n o FIM FIM Figura A 3 Algoritmo simplificado do GAO Neste algoritmo a fun o arg f x retorna o argumento de x de uma fun o f x A 9 Anexo A Algoritmos das Meta heur sticas EPSO GAO e SAO A 4 Simulated Annealing Optimization SAO O SAO utiliza uma estrat gia de pesquisa local baseada no algoritmo de Metropolis constru do a partir de princ pios b sicos das leis f sicas da termodin mica em que se pretende simular o arrefecimento de um metal depois de previamente aquecido at uma temperatura elevada O algoritmo SAO inclui a combina o de dois aspectos essenciais correspondentes 1 a uma estrutura de vizinhanga e ii a um mecanismo probabil stico de procura local Pirlot 1992 No sentido de se obter um bom desempenho deste m todo dever o ser especificados adequadamente valores de diversos par metros de controlo tais como a temperatura m xima e m nima o factor de arrefecimento o comprimento do patamar e o crit rio de paragem O crit rio de paragem pode ser implementado considerando por exemplo um n mero m ximo de piores solu es bem como um n mero m ximo de itera es que o algoritmo poder realizar se entretanto n o tiver convergido A Estrutura de Vizinhan a e o Mecanismo de Pesquisa Local Uma estrat gia de pesquisa local consiste na realiza o de um movimento de uma solu o para outra na sua vizinhan a de acordo com regras per
27. 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o servi os auxiliares corresponde ao programa di rio vi vel sendo comunicado pelo OS aos agentes intervenientes S o considerados servi os auxiliares os servi os necess rios para assegurar o fornecimento de energia el ctrica em condi es de qualidade fiabilidade e de seguran a Assim os servi os de regula o o controlo de tens o e suporte de pot ncia reactiva e a reposi o de servi o s o considerados servi os auxiliares Estes servi os podem ter car cter obrigat rio ou volunt rio podendo estabelecer se para um mesmo servi o auxiliar requisitos m nimos obrigat rios e simultaneamente presta es volunt rias de modo que se desenvolvam os procedimentos de opera o do sistema Os servi os obrigat rios s o aqueles que necessariamente devem ser considerados em qualquer instala o para assegurar a presta o adequada do servi o Real Decreto 1454 2005 de 2 de Diciembre de 2005 Os procedimentos de opera o do sistema correspondentes determinar o as condi es de participa o de instala es obrigadas presta o dos servi os auxiliares incluindo as condi es de contrata o ou de compensa es apropriadas no caso de ser necess rio instalar novos equipamentos adequados ao fornecimento do respectivo servi o auxiliar Os mercados de servi os auxiliares e de gest o de desvios incluem todos aqueles que tendo car cter volunt rio
28. El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos fun o objectivo o gerador despachado pelo OM ligado ao n 15 Este gerador possui a segunda oferta de ajuste mais barata 100 00 MW h assumindo neste caso a fun o de gerador marginal do sistema O valor da fun o objectivo corresponde a 8569 37 e a solu o final foi obtida ap s executar 54 itera es realizadas em 25 9 segundos O tr nsito de pot ncia activa no ramo 7 8 corresponde a 149 96 MW e o de pot ncia aparente a 150 00 MVA Verifica se que o ramo 6 10 apresenta agora um tr nsito de pot ncia aparente correspondente ao limite da sua capacidade 175 00 MVA e o tr nsito de pot ncia activa de 154 59 MW tendo se verificado um aumento do tr nsito de pot ncia reactiva neste ramo em rela o ao Caso Base de 76 60 Mvar para 82 02 Mvar 8 3 5 Modelo 5 No Modelo 5 n o s o permitidos ajustes cruzados entre agentes despachados pelo OM e os que est o associados a contratos bilaterais f sicos Nestas condi es qualquer ajuste de pot ncia activa que seja necess rio efectuar s pode ser compensado por ajustes de pot ncia activa em agentes do mesmo subsistema de comercializa o de energia el ctrica A Caso Base O despacho final obtido neste Caso Base pelo Modelo 5 id ntico ao despacho final obtido no Caso Base pelo Modelo 4 na situa o em que n o h congestionamentos Isto ocorre pelo facto de n o ser necess rio efectu
29. IEEE Transactions on Apparatus and Systems Vol PAS 101 No 9 September 1982 Carvalho C C 1983 M quinas S ncronas Prof Doutor Carlos de Castro Carvalho Universidade do Porto Faculdade de Engenharia Sebenta de M quinas El ctricas II ano lectivo 1983 1984 FEUP 1993 Carvalho F S Vinhal C D N Lima W S 2004 Reinforcement Learning Multi Agent Model for Wholesale Electricity Market Analysis IX SEPOPE IX Simp sio de Especialistas em Planejamento da Opera o e Expans o El trica SP 106 Brasil 23 27 de Maio 2004 Certo J G 2000 C lculo de Estimativas do Valor Esperado de Custos Marginais Nodais Utilizando o M todo de Simula o de Monte Carlo Tese de Mestrado Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Departamento de Engenharia Electrot cnica e de Computadores Porto 2000 CERTS Consortium for Electric Reliability Technology Solutions 2003 Load as a Reliability Resource in Restructured Electricity Markets Consultant Report California Energy Commission October 2003 Chattopadhyay D Bhattacharya K Parikh J 1995 Optimal Reactive Power Planning and its Spot Pricing An Integrated Approach IEEE Transactions on Power Systems Vol 10 No 4 November 1995 Chen Y L Liu C C 1995 Optimal Multi Objective VAR Planning Using an Interactive Satisfying Method IEEE Transactions on Power Systems Vol 10 No
30. IEEE Transactions on Power Systems Vol 12 No 2 May 1997 Zobian A Ili M D 1997b Unbundling of Transmission and Ancillary Services Part II Cost Based Pricing Framework JEEE Transactions on Power Systems Vol 12 No 2 May 1997 384 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos ANEXOS Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Anexo A ALGORITMOS DAS META HEUR STICAS EPSO GAO E SAO Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos A Algoritmos das Meta Heur sticas EPSO GAO e SAO A 1 Aspectos Gerais Neste anexo apresentam se as caracter sticas gerais das meta heur sticas designadas por Evolutionary Particle Swarm Optimization EPSO Genetic Algorithm Optimization GAO e Simulated Annealing Optimization SAO Estas meta heur sticas foram integradas nos algoritmos de solu o h bridos detalhados no Cap tulo 7 com a finalidade de resolver os problemas de optimiza o do tipo inteiro misto apresentados no Cap tulo 6 desta Tese De uma forma resumida as meta heur sticas s o estruturas algor tmicas gerais adapt veis a diversos problemas de optimiza o incorporando princ pios de funcionamento baseados em leis f sicas e naturais Estas estruturas desenvolvem estrat gias de pesquisa adequadas para resolver problemas
31. Independent Electric System Operator Power to Ontario on Demand Issue 3 0 6 December 2006 e Ili M D Yu C N 1999 A Possible Framework for Market Based Voltage Reactive Power Control IEEE Power Engineering Society Winter Meeting Vol 2 1999 Jung S W Song S H Yoon Y T Moon S I 2005 Assessment of Reactive Power Pricing by Controlling Generators Voltage under Deregulation IEEE Power Engineering Society General Meeting Vol 3 June 2005 Kahn E 1991 Electric Utility Planning and Regulation Published by the American Council for an Energy Efficient Economy Carl Blumstein Editor Second Edition Washington DC 1991 e Kataoka Y Shinoda Y 2005 Voltage Stability Limit of Electric Power Systems with Generator Reactive Power Constraints Considered IEEE Transactions on Power Systems Vol 20 No 2 May 2005 Kim S S Jeong H S Kang Y C Park J K Hong J H Choi J Y 1996 Spinning Reserve Pricing Based on a Contract Proceedings of PSCC 1996 1 2 Power Systems Computation Conference Dresden 19 23 August 1996 Kirby B Hirst E 1997 Ancillary Service Details Voltage Control ORNL CON 453 Oak Ridge National Laboratory Oak Ridge Tennessee December 1997 Kueck J D Kirby B J Tolbert L M Rizy D T 2004 Voltage Regulation with Distributed Energy Resources DER Oak Ridge National Lab
32. avaliar os novos enxames EU e ED utilizando F F EU e D F E m guardar a o melhor desempenho de cada part cula XD em XP e F de cada part cula mutada XD em XP e FR i m gt i m i m I b a melhor posi o global do enxame em E e pps incrementar contador nig Niter 1 6 se min BS FS i 1 2 ny lt F guardar em X e F a solu o da part cula associada condi o de optimalidade e reinicializar o contador 0 iter iter x WS ws SE Nite Miter T 1 7 se Mitey lt Nmax n lt Nws voltar ao ponto 4 se n o FIM FIM Figura A 2 Algoritmo simplificado da meta heur stica EPSO A 3 Genetic Algorithm Optimization GAO O GAO reproduz mecanismos decorrentes da selec o natural de um indiv duo considerado como o mais apto de uma popula o O GAO combina uma estrat gia de sobreviv ncia dos indiv duos mais aptos com operadores gen ticos de modo a formar um mecanismo de pesquisa robusto e garantindo a diversidade da popula o dos indiv duos em cada gera o Pirlot 1992 e MathWorks 2006 Assim o GAO corresponde a um algoritmo em que as inter rela es que se verificam numa determinada popula o de solu es utilizam operadores gen ticos tais como a Selec o o Cruzamento e a Muta o que exploram a vizinhan a dessa popula o procuram evitar a con
33. componentes estando este problema sujeito s restri es referidas no primeiro ponto El Araby et al 2005 apresentam uma metodologia de aloca o do servi o de fornecimento de pot ncia reactiva em ambiente competitivo A metodologia proposta inclui apenas geradores e compensadores s ncronos modelizando de forma aproximada o diagrama de capacidade das m quinas Os autores utilizam uma estrutura de fornecimento de pot ncia reactiva organizada em tr s regi es como foi referido no ponto 3 5 2 4 A aloca o do fornecimento de pot ncia reactiva realizada resolvendo um problema de optimiza o em que se pretende minimizar o custo de fornecimento de pot ncia reactiva acrescido do custo das perdas no sistema de transmiss o e do custo associado a medidas correctivas por exemplo corte de carga relativamente a um conjunto de conting ncias consideradas As restri es do problema incluem as equa es AC de tr nsito de pot ncias limites dos ramos e dos equipamentos que fornecem pot ncia reactiva formuladas quer para o regime normal quer para conting ncias consideradas O algoritmo de solu o utiliza Algoritmo Gen ticos bem como Sequential Linear Programming para resolver dois subproblemas em que o problema global se decomp e Finalmente a constru o da curva do lado do consumo para o mercado de capacidade de pot ncia reactiva proposto em Fr as et al 2005 referida em 3 5 2 utiliza uma fun o definida pelos autore
34. es AO 3 1270 1067 continua na p gina seguinte U U 0 Lo 2300 1238 0 0 312 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 9 15 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 5 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o Entidades T a Entidades associadas a Contratos Bilaterais g APg Og g APg pg yd MW MW Mvar m piis MW no 40 23 27 12 53 35 80 29 78 66 00 2396 SE E aj o o o 3332 950 2406 43 _ e e 4 1600 820 PEA EEE uA e A 00 0 00 48 Ek 20 00 A nm mm DES t 131 O umm EE EEE sop Tipo ge ES RE Bass alos MS ps 0 paje 20 sa o o 4700 2728 11300 3296 o 4600 55 o o o 898 63 00 2287 o o 3500 56 0 572 572 15 00 8400 1706 o 41 00 ES MERA o paras sep cse tpe alter 1 1200 sore se s o 0 277 00 109 48 S test se eg O ERN DET 61 o o 1100 27 52 2 o o o 329 7700 1564 o o 5100 743 sl 0 o 23125 gt e re a 66 0 o 39400 6 67 3900 17 77 4000
35. excep o do escal o 5 318 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 9 18 Estado dos escal es das baterias de condensadores da rede teste de 118 n s do IEEE para o Caso Base utilizando o Modelo 8 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 n p 1 2 to 3 5 4 5 94 desligado desligado 109 ligado desligado ligado 115 desligado A Tabela 9 19 mostra o estado dos escal es das baterias de indut ncias existentes no sistema Assim a bateria ligada ao n 9 apresenta apenas o primeiro escal o ligado a bateria ligada ao n 10 tem os escal es 2 e 4 ligados a bateria existente no n 38 tem os escal es 3 e 5 desligados e a bateria de indut ncias ligada ao n 65 apresenta apenas o primeiro escal o ligado Tabela 9 19 Estado dos escal es das baterias de indut ncias da rede teste de 118 n s do IEEE para o Caso Base utilizando o Modelo 8 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 escal o 6 escal o 7 T u 1 D 2 u 3 4 E 5 u 6 u 7 9 desligado 10 desligado ligado desligado ligado desligado E ligado 65 ligado desligado desligado desligado desligado Os valores do m dulo e da fase das tens es obtidos para este Caso Base atrav s deste Modelo 8 correspondem aos valores apresentados na Tabela 9 20
36. mercado tendo em conta os n veis de reserva a definir pelos OS o fornecimento de pot ncia reactiva deve na medida do poss vel ser baseado em mecanismos de mercado considerando se que poder o ser estabelecidos requisitos m nimos obrigat rios a ser verificados pelos diversos agentes por motivos de seguran a do sistema Finalmente os consumidores poder o ser envolvidos na presta o destes servi os por via da celebra o de contratos de interruptibilidade 54 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o 3 1 Aspectos Gerais De acordo com o paradigma tradicional o sector el ctrico encontrava se organizado em termos de monop lios e era gerido de um modo centralizado no seio das empresas verticalmente integradas Com o aparecimento da produ o independente diversos promotores estabeleceram contratos de aquisi o de energia el ctrica de longo prazo CAE PPA Power Purchase Agreements visando a regula o da opera o e a remunera o das suas centrais Tipicamente estes CAE regulavam o fornecimento de energia el ctrica bem como o fornecimento do que hoje conhecido como servi os auxiliares No mbito dos mercados de electricidade a pot ncia reactiva tem recebido menor aten o devido por um lado ao reduzido impacto econ mico que apresenta quando comparado com os cus
37. o Os agentes seleccionados obt m ent o contratos 84 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos bilaterais sendo pagos de acordo com os pre os de capacidade e de utiliza o No entanto ainda poss vel solicitar pot ncia reactiva a geradores n o despachados Neste caso o pagamento faz se ainda atrav s de tarifas de capacidade e de utiliza o Ainda neste mbito Ribeiro et al 2004 referem que quando os geradores fornecem o servi o de produ o de pot ncia reactiva a determina o do pre o que cada gerador deve receber por este servi o n o uma tarefa f cil Deste modo estes autores sustentam que um crit rio poss vel corresponde a efectuar pagamentos proporcionalmente aos custos evitados de instala o por exemplo de novos bancos de condensadores e de indut ncias Assim estes autores consideram que o controlo de tens o pode ser realizado basicamente atrav s da instala o de bancos de condensadores indut ncias no sistema de transmiss o ou atrav s da injec o absor o de pot ncia reactiva associada aos geradores aos compensadores est ticos ou aos compensadores s ncronos Por outro lado os ajustes das tomadas dos transformadores com regula o de tens o desempenham tamb m uma fun o importante no controlo de tens o atrav s de um redireccionamento dos fluxos de pot ncia reactiva Nestas condi es Ribeiro et al 2004 apres
38. o do benef cio global relativo seguran a do sistema Este objectivo traduzido pela minimiza o do seu custo efectivo considerando os custos reais a probabilidade de conting ncias e a margem de seguran a especificada A implementa o deste problema de optimiza o envolve a 69 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o determina o das ofertas aceites e qual a sua poss vel extens o para superar cada conting ncia predefinida de modo a obter um n vel apropriado de seguran a e de qualidade no fornecimento do servi o ao menor custo global Assim este problema de optimiza o incorpora uma fun o objectivo correspondente minimiza o do custo de seguran a que corresponde soma do custo de aceita o das ofertas submetidas por um lado e a um custo de actua o ponderado por outro Este custo de actua o ponderado consiste na soma do custo de opera o associado a cada cen rio ponderado pela sua probabilidade de ocorr ncia 3 3 3 Mercados Locais de Pot ncia Reactiva Diversos autores prop em a cria o de mercados locais de pot ncia reactiva para resolver o problema de suporte de pot ncia reactiva e controlo de tens o Hao e Papalexopoulos 1997 Zhong et al 2004 Fr as et al 2005 A principal raz o para a cria o destes mercados reside no facto de a pot ncia reactiva apresentar natureza local Neste contexto englobam se os n veis de seguran a de tens o
39. se o 572 5 72 15 00 84 00 17 06 o o 4100 1717 ES SIDE RA AA O s nojf3of 48 00 6 84 59 0 o zo 81 10 277 00 109 48 L Lo e J 7800 ooo 6 o o ss o o o 409 7700 1564 o o 5100 91 6 o o s250 31288 66 o O 39400 4 15 3900 1777 o o 40 00 094 ql 232o 702 Y e o o 5300 8235 o o w o o o 1444 66 00 1925 0 o 37500 865 2 o o o 1240 1200 000 Blo o o 238 600 o0 2400 437 a o 9 o 359 680 28 o 0 molas 7 4001 us 76 o o o 1921 6800 3670 o o 3000 1572 7 o 0 s5852 610 277 o o 370 1840 8 7 3900 3232 s O O 41500 20 69 130 00 2640 2 s J290 1025 33 00 827 apl 2600 528 8 o o o 15 67 2400 1487 o 9 mo 2235 s 2101017 s o o as cole s so os s o o 59800 425
40. uui asss san RR po sn gt J o o o 1585 39 00 30 27 o o 33 00 186 TEDE A O EL j J H2 304 o 3 04 733 6800 1381 nj o o o 1657 60 00 2800 1016 m 80 29 3850 5 42 115 BB o AA 16 17 38 382 2120 0 23 18400 0 00 13700 12 16 117 E poe jos O a pom 5 89 alo ES ESESES Tal como na situa o anterior tamb m neste caso diversos geradores despachados pelo OM e associados a contratos bilaterais f sicos s o chamados a contribuir para compensar as perdas de pot ncia activa Em concreto as perdas activas verificadas no sistema correspondem a 120 35 MW e s o compensadas por diversos geradores despachados pelo OM e pelo gerador associado aos contratos bilaterais f sicos ligado no n 1 contribui o de 5 45 MW Tamb m neste caso existem geradores a operar num ponto de funcionamento correspondente a limites de funcionamento da m quina Por exemplo encontram se nesta situa o os dois geradores ligados ao n 1 sendo um deles despachado pelo OM e estando o outro associado a contratos bilaterais f sicos 302 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Na Tabela 9 11 apresentam se os valores obtidos para os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva O pre o marginal de pot ncia activa no n 10 n
41. y Y 6 16 a Y Y Y xt 6 17 a p Y Yy 6 18 Nestas express es Y Y e Y s o os elementos ii ik e kk da matriz inicial das admit ncias nodais matriz sem informa o dos componentes discretos e Y Y e Yu i correspondem aos novos elementos ii ik e kk da matriz actualizada das admit ncias nodais A express o 6 19 traduz a influ ncia que um componente shunt ligado ao n m da rede tem na matriz das admit ncias nodais Desprezando o valor da condut ncia o valor da admit ncia shunt deste componente obt m se a partir de 6 20 163 6 Modelos de Despacho Considerando Componentes Discretos a 6 19 E 1 1 I Ee erum i j 2 fC jd 6 20 Von fan Nesta express o y a admit ncia e x a react ncia do componente shunt ligado ao n Ci corresponde capacidade de um condensador equivalente ao n mero de escal es da bateria de condensadores ligados a cada fase do n m e f a frequ ncia da rede Por seu lado Q a pot ncia reactiva trif sica injectada no n m assumida como positiva e V representa o m dulo da tens o composta neste n O coeficiente um escalar que depende do tipo de liga o trif sica dos elementos de cada escal o da bateria 1 est associado a uma liga o em estrela e 3 dever ser utilizado para a liga o em tri ngulo Se agora em vez de uma bateria de condensadores tiv ssemos uma bateria de ind
42. 5 160 5 190 0 000 4 770 4 250 10 370 221 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE O despacho final executado e obtido pelo Operador de Sistema apresenta ajustes de pot ncia activa em v rios agentes despachados pelo OM e associados a contratos bilaterais de acordo com os resultados apresentados na Tabela 8 24 Mais uma vez se verifica que as perdas activas do sistema s o completamente compensadas pelo gerador despachado pelo OM ligado ao n 2 A ocorr ncia de tal facto est relacionado com a localiza o e os valores de pot ncia activa das cargas e dos geradores com contratos iniciais realizados no mercado de energia el ctrica por um lado e com a topologia e respectivas caracter sticas da rede de transmiss o de energia el ctrica por outro Consideremos o primeiro dos aspectos referidos De acordo com o programa base inicial do Operador de Mercado constata se que os geradores despachados ligados aos n s 13 a 23 apresentam valores de pot ncia activa produzida em excesso face s cargas despachadas na rea delimitada pelos n s 13 a 23 Por seu lado as cargas despachadas pelo Operador de Mercado situadas nos n s 1 a 10 apresentam valores de pot ncia activa de carga em excesso relativamente produ o despachada nesta rea Em rela o aos contratos bilaterais f sicos celebrados a situa o de algum modo an loga Assim verifica se o aparecimento por um lado de um c
43. 90 000 MW h Mvar h 70 000 0 500 50 000 30 000 o 0 100 10 000 e gt e 18 19 20 2 n mero de n s 10 0004 2 3 4 5 12 13 14 17 22 23 24 0 100 30 000 0 300 50 000 0 500 70 000 MW h OM Caso Base e MW h CB Caso Base 1 0 700 90 000 e MW h OM Caso Cong x MW h CB Caso Cong 110 000 T 0 900 e Mvar h Caso Base Mvar h Caso Cong 130 000 1 100 Figura 8 20 Perfis dos pregos marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos nos dois casos de estudo da rede teste de 24 n s do IEEE atrav s do Modelo 9 8 4 3 Modelo 10 O Modelo 10 corresponde a uma vers o difusa do Modelo 8 apresentando se em seguida os resultados obtidos apenas para o caso em que h a necessidade de resolu o de restri es t cnicas Como foi referido nas subsec es correspondentes aos Modelos 6 e 7 261 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE modelos estes tamb m de natureza difusa verifica se que a diferen a entre os modelos de natureza determin stica e os de ndole difusa quando aplicados a problemas n o apresentando viola o de restri es t cnicas correspondia essencialmente a uma ligeira altera o ao n vel das perdas activas verificadas no sistema Nesta simula o e para al m do aspecto referido sobre a formula o do pr
44. Algoritmo Simplificado do EPSO Na Figura A 2 apresenta se um algoritmo simplificado da meta heur stica EPSO admitindo que se pretende minimizar uma fun o F IN CIO 1 especificar n mero de part culas do enxame nx n mero m ximo de itera es e n mero de itera es sem melhoria da solu o Ns especificar par metros estrat gicos wi be associados In rcia Mem ria e Coopera o regra de movimento atribuir valores elevados a FP FP a F 2 sortear enxame de part culas Eo enxame de part culas mutadas Eo sortear velocidade das part culas de EQ e de EO yo e 3 avaliar as part culas de E de E utilizando a fun o de adapta o F e FER guardar a as melhores posi es de cada part cula em XP e de cada part cula mutada em XP e pes i m im gt b a melhor posi o global do enxame em pps a solu o ptima em X e F inicializar contadores nite 0 e 0 4 em cada itera o n obter novos enxames E e aplicando os 2 processos de Muta o e Movimento Os par metros estrat gicos referentes In rcia Mem ria e Coopera o integram se no Movimento das part culas continua na p gina seguinte A 6 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 3
45. esta forma de gest o dos servi os auxiliares ir certamente alterar se aproximando se eventualmente do que realizado em Espanha 2 9 2 O MIBEL O Mercado Ib rico de Electricidade MIBEL constitui uma iniciativa conjunta dos Governos de Portugal e Espanha correspondendo a um passo importante na constru o do mercado interno de electricidade da Uni o Europeia Com a concretiza o do MIBEL passa a ser poss vel a qualquer consumidor no espa o ib rico adquirir energia el ctrica a qualquer produtor ou comercializador que actue em Portugal ou Espanha num regime de livre concorr ncia Podem ser agentes do mercado ib rico os produtores autoprodutores agentes externos ou entidades n o residentes comercializadores e consumidores qualificados Com a entrada em vigor do Acordo Internacional assinado em Santiago de Compostela a 1 de Outubro de 2004 as entidades autorizadas em Portugal e em Espanha podem actuar neste mercado beneficiando de um reconhecimento autom tico deixando de ser consideradas agentes externos pelo que lhes ser o garantidos os mesmos direitos e obriga es Por outro lado neste acordo tamb m s o estabelecidas as regras gerais de funcionamento deste mercado Assim foram estabelecidos dois p los respons veis pela gest o dos mercados Operador del Mercado Ib rico de Energ a p lo espanhol OMIE respons vel pela gest o dos mercados di rio e intradi rio Operador do Mercado Ib
46. estrela B 5 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Anexo C DADOS DA REDE TESTE DE 118 N S DO IEEE Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos C Dados da Rede Teste de 118 N s do IEEE C 1 Dados dos Agentes que Participam no Mercado Di rio Pool Os dados dos agentes associados ao mercado di rio apresentam se na Tabela C 1 na Tabela C 2 e na Tabela C 3 Tabela C 1 Ofertas de venda de energia el ctrica submetidas ao OM por parte dos geradores 3 blocos utilizadas na rede teste de 118 n s do IEEE Pg poled Cg oferl Pg ofer2 Cg Pg ofer3 Cg que MW MW h MW MW h 180 350 4 38 0 6 150 360 8 39 0 10 29 0 12 28 0 is 2506 360 a f a 18 380 340 19 220 350 24 1150 340 3600 400 25 900 180 1800 240 2240 270 26 30 0 27 39 0 32 36 0 35 0 3 310 350 36 330 36 40 39 0 42 38 0 46 34 0 49 31 0 54 36 0 35 210 RR RR s 150 3460 59 125 0 230 1570 205 61 1310 260 1620 320 e 220 350 65 34 0 66 35 0 69 29 0 7 330 350 72 36 0 73 700 350 1400 370 7 no 340
47. explora o do sistema em condi es de seguran a Tabela 8 34 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 6 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE FAA MW MW Mvar MW MW Mvar 3044 12444 112 0 10800 2193 po o 50 00 o 970 1970 o 8000 3655 ERA EE 0 O s sumar o 1360 27 62 442 28058 26 81 o 12500 2538 Ls dee 06150 o o 175 00 3554 io 0 19500 39 60 tip ES AS ESTE ine sie AA ee 460 00 4981 0 26500 5381 NR WY MOT e 13 14 Eo 1 94 192003939 15 1000 215 00 9000 o 31700 6437 15500 7000 o 10000 2031 row gt xI EE 25000 6326 0 33300 67 62 Ra A oo 19 p 0 20 e o 12800 2599 21 30000 1101 22 20800 11 64 ron os 23 47000 2724 24 Le pe quss Mais uma vez se verifica que os pre os marginais nodais obtidos para a pot ncia activa e reactiva apresentados na Tabela 8 35 s o semelhantes aos obtidos atrav s do Modelo 2 isto atrav s do modelo determin stico correspondente O limite t rmico especificado para o ramo 7 8 correspondente a 150 00 MVA neste caso relaxado em 1546 correspondendo a uma capacidade que pode atingir 172 50 MVA Os tr nsitos de pot ncia activa e aparente neste ramo correspondem agora a 155 066 MWea 155 68 MVA A s
48. inclu da na matriz Y de acordo com os valores obtidos na solu o da segunda fase Este problema ent o resolvido atrav s do algoritmo SLP na forma primal dual de modo a obter a solu o final bem como os pre os marginais nodais do sistema A Figura 7 4 apresenta o Algoritmo de Solu o 4 correspondente portanto a um algoritmo de solu o h brido que constitui uma alternativa ao Algoritmo de Solu o 3 detalhado na subsec o anterior 185 7 Algoritmos de Solu o e C lculo dos Pre os Marginais Nodais Leitura de dados Ofertas de compra venda Ofertas de Ajuste Limites dos Geradores Dados da rede PL Operador de Mercado Primal Dual Pool Sim trico Contratos Bilaterais B Pontos Max Bem estar Social Okie OSAMA dau Interiores gt Programa Hor rio Base lt Limites dos Geradores B1 Interiores Programa Hor rio Vi vel x lt PL SLP Primal E Continuo se crisp Min Custos de Opera o Ajustes Pontos se fuzzy Max Grau de Satisfa o Meta heur stica vari veis cont nuas limitadas em torno de X se crisp Min Custos de Opera o Ajustes se fuzzy Max Grau de Satisfa o PNL Inteiro Misto EPSO SAO 2 Algoritmo de Solu o H brido Operador de Sistema Resolu o de Restri es T cnicas Programa Final Hor rio lt GAO gt Componentes Discretos lt
49. o do problema de suporte de pot ncia reactiva Assim e atendendo diversidade de modelos propostos a determina o dos pre os de pot ncia reactiva pode apresentar alguma diversidade Deste modo em Sauer et al 2001 o suporte de pot ncia reactiva permite medir o impacto originado nas transfer ncias de pot ncia activa e determinar o valor das fontes de pot ncia reactiva atrav s da capacidade que essas fontes proporcionam ao permitir ou ao impedir as transac es de pot ncia activa Assim a valoriza o da pot ncia reactiva resulta do seu efeito na determina o dos pre os nodais de pot ncia activa Hao e Papalexopoulos 1997 referem que os mercados locais de pot ncia reactiva constituem uma forma adequada para se determinarem os pre os associados aos servi os de pot ncia reactiva e de suporte de tens o na medida em que os geradores as cargas ou quaisquer outras entidades terceiras participem nesses mercados Por outro lado em Hao 2003 a determina o destes pre os envolve a recupera o dos custos de capacidade de pot ncia reactiva e de perda de oportunidade em que incorrem os geradores que fornecem este servi o Estes pre os marginais nodais s o geralmente obtidos recorrendo aos coeficientes de Lagrange associados a determinadas restri es dos problemas propostos tal como ocorre por exemplo em Dofia e Paredes 2001 Ongsakul e Chayakulkheeree 2006 e Verma e Gupta 2006 Em Do a e Paredes 2001 os p
50. o do seu custo pelos utilizadores do sistema Os servi os auxiliares consistem nos elementos necess rios para o suporte da capacidade de transmiss o de energia dos meios de produ o para as cargas de modo a manter a opera o do sistema el ctrico em boas condi es de fiabilidade e a assegurar n veis adequados de seguran a e de qualidade Estes servi os poder o ser fornecidos por geradores e demais equipamentos de produ o controlo e transporte existentes num sistema el ctrico garantindo o suporte dos servi os b sicos de energia Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos A NERC North American Electricity Reliability Council considera e define dez tipos de servi os auxiliares agrupados em tr s categorias relativas a Categoria 1 servi os necess rios opera o em condi es normais controlo do sistema competindo aos operadores dos centros de controlo efectuar o controlo da produ o em tempo real no sentido de manter o equil brio entre a produ o e o consumo controlo de tens o correspondendo injec o absor o de pot ncia reactiva de modo a manter as tens es dentro de limites pr definidos regula o associada altera o da produ o ou da carga no sentido de manter o equil brio de produ o carga em tempo real dentro de cada rea de controlo acompanhamento da carga desequil brios de energia
51. o que relaciona a tens o em cada n carga com a tens o nos n s de produ o permitindo quantificar uma componente de desvio da tens o inclu da na tens o de cada um dos n s de consumo Em seguida esta componente de desvio utilizada para obter a pot ncia reactiva que cada carga adquire a cada gerador Estes autores referem que este m todo permite identificar a fonte e calcular a quantidade de pot ncia reactiva fornecida a cada barramento de consumo Finalmente determinado o custo da pot ncia reactiva obtida a partir de diferentes fontes considerando ofertas de venda submetidas ao mercado Os aspectos relacionados com a pot ncia activa n o s o inclu dos nesta formula o tal como quest es relativas aloca o da pot ncia de perdas referindo se que os custos 80 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos respectivos devem ser inclu dos nas tarifas de uso da rede sendo prefer vel tratar este problema separadamente do problema analisado nesta publica o 3 4 2 Reconcilia o entre Pre os Marginais e Custos Totais Os pre os marginais nodais de curto prazo n o permitem em geral recuperar os custos totais de capital e de opera o relativos ao fornecimento do servi o de pot ncia reactiva Nestas condi es Alvarado et al 2003 referem que os pre os e as tarifas locais pelo consumo directo podem servir como uma base para a aloca o do
52. o s o submetidas ofertas de regula o dos agentes fornecedores limitadas por um pre o cap que em 2003 foi de US100 MW e ofertas de custos de oportunidade Zhou et al 2003 As entidades consumidoras s o obrigadas a contratar uma reserva da ordem de 18 da carga m xima a alimentar Estas entidades t m a flexibilidade de adquirir essa capacidade de reserva atrav s de uma diversidade de formas por exemplo atrav s da constru o de unidades pr prias atrav s de contratos bilaterais ou ent o participando no mercado de capacidade operado pelo PJM Colectivamente estes contratos correspondem ao Installed Capacity Market ICAP Os mercados de capacidade do PJM fornecem um mecanismo para equilibrar a oferta e o consumo para a capacidade n o satisfeita atrav s do mercado bilateral ou atrav s do auto fornecimento O PJM n o disponibiliza contratos de longo prazo Assim os participantes que pretendam realizar este tipo de contratos ficam dependentes da negocia o directa de contratos bilaterais ou atrav s de um broker ou ainda atrav s de contratos de futuros 2 6 4 2 Suporte de Pot ncia Reactiva e Controlo de Tens o O PJM divide o suporte de pot ncia reactiva dos geradores em dois tipos de servi os Um corresponde capacidade de produ o de pot ncia reactiva pot ncia activa nominal dos geradores e o outro associado pot ncia reactiva fornecida para um n vel de produ o inferior ao nominal O primeiro des
53. owns E EA EE ESSES CR RR ES EE ER i 80 o O 41500 23 87 130 00 2640 aj Slt a REE se S O RE 8 200 125 3300 827 gt j o 7 2600 528 51 o o o 15 36 2400 1487 0 0 41 00 28 92 HE ES EE SCE STIL 0 150 350 ee EE sele e les 993 7 RR 59800 9204 A ess 9 o o o 47 74 16300 4085 continua na p gina seguinte 322 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 9 23 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base continua o Entidades despachadas pelo OM Entidades com MW MW Mvar MW MW MW MW Mvar gif o 0 o 325 10 000 138001 542 2 o o o 378 eso 926 o o so E s eS rura RE J CZ E a oe ENSE ERR 95s ese poop SUSO ale ce pe fados 9e xm rom e p oos 703880 1502 ros see gas Ju usc sleep eS le ws sere eds e el ROO SS ae e IEEE RE 9 o o o 653 4200000 2800 817 100 0 255 00 821 37 00 1792
54. pot ncia activa de perdas O valor da fun o objectivo corresponde a 13197 51 e os tr nsitos de pot ncias activa e aparente nos ramos 9 10 e 68 116 s o agora de 399 99 MW 400 000 MVA e 199 98 MW 200 00 MVA respectivamente O tempo de processamento foi de 416 5 segundos correspondendo a 106 itera es realizadas pelo SLP A Figura 9 3 mostra os perfis do m dulo das tens es obtidos pelo Modelo 4 para os dois casos de estudo realizados _ 1 100 4 1 080 gt 1 060 1 040 1 020 1 000 0 980 0 960 0 940 4 Caso Base Caso Cong 0 920 0 900 1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100 109 118 n mero de n s Figura 9 3 Perfis do m dulo das tens es obtidos pelo Modelo 4 para o Caso Base e Caso Cong para a rede teste de 118 n s do IEEE Na Figura 9 3 verifica se que o perfil do m dulo das tens es obtido para o Caso Base se situa na metade superior referente gama de valores especificados para os limites do m dulo das tens es Assim os valores do m dulo das tens es no sistema s o superiores a 1 00 pu existindo mesmo diversos n s do sistema que apresentam o valor do m dulo da tens o no limite m ximo 1 08 pu Esta situa o deve se ao facto de no Caso Base o problema corresponder de algum modo a um problema de minimiza o de perdas activas uma vez que n o ocorrem ajustes de pot ncia activa impostos pela viola o de restri es t cnicas e tamb m por
55. 10 0 000 0 004 12 1 303 O pre o marginal de pot ncia activa no n 7 neste caso de 120 000 MW h Este valor corresponde redu o no valor da fun o objectivo se a pot ncia activa da carga ligada ao n 7 aumentar de uma unidade Para melhor compreender o valor obtido admitamos que ocorreu um aumento de 1 MW no valor da carga ligada ao n 7 Este aumento ser compensado pelo aumento de 1 MW no valor de pot ncia activa produzida pelo gerador ligado a este mesmo n Como este gerador apresentava no despacho final um ajuste de 10 00 MW e considerando agora esta compensa o aumento de 1 MW da carga ligada ao 204 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos n 7 conclui se que o valor do ajuste passaria a ser de 9 00 MW Assim o valor do ajuste diminuiria de 1 MW e o seu custo seria diminu do em 120 Isto significa que o impacto na fun o objectivo do problema corresponde a 120 determinando assim o valor de 120 00 MW h para o pre o marginal de pot ncia activa no n 7 De forma an loga em rela o ao caso anterior o pre o marginal de pot ncia reactiva nos n s 6 e 10 mant m se em m dulo consideravelmente superior ao verificado nos restantes n s do sistema Assinala se ainda que o valor obtido para a fung o objectivo de 7373 52 e que o tr nsito de pot ncia aparente no ramo 7 8 de 150 00 MVA corr
56. 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 md I C C b p a p p p Ir amp oleo i i DA NH ain II 341 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Mvar h S as 0 100 oia T Pe jul PS 0 050 Z2 A ads dde ae TPFTTWATTTTTTT TTTTTT TT TITI 28 3 7 46 155 64 73 82 91 100 NJO 118 i n mero de n s Modelo 9 a Modelo 5 0 300 Figura 9 10 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva obtidos pelos Modelos 5 e 9 para o Caso Cong da rede teste de 118 n s do IEEE A an lise destas duas curvas permite verificar que em geral o perfil de pre os marginais nodais de pot ncia reactiva obtido utilizando o Modelo 9 se apresenta mais suavizado do que o obtido com o Modelo 5 Assinala se nomeadamente a elimina o de picos de pre os nos n s 19 a 28 e 91 a 100 bem como a sua redu o em muitos outros casos Salientam se no entanto as seguintes situa es a obten o de pre os marginais com valores em m dulo mais elevado por exemplo nos nos 1 a4 9 51 a 53 114 e 115 Por exemplo a eleva o dos pre os marginais nos n s 1 a 4 decorre de diversos geradores ligados a estes
57. 2 May 1995 Chen Y L 1996 Weak Bus Oriented Optimal Multi Objective VAR Planning IEEE Transactions on Power Systems Vol 11 No 4 November 1996 Chen Y L 2000 An Interactive Fuzzy Norm Satisfying Method for Multi Objective Reactive Power Sources Planning IEEE Transactions on Power Systems Vol 15 No 3 August 2000 Chen L Suzuki H Wachi T Shimura Y 2002 Components of Nodal Prices for Electric Power Systems IEEE Transactions on Power Systems Vol 17 No 1 February 2002 Chicco G Gross G Tao S 2002 Allocation of the Reactive Power Support Requirements in Multitransaction Network Republished IEEE Transactions on Power Systems Vol 17 No 4 November 2002 Choi J Y Rim S H Park J K 1998 Optimal Real Time Pricing of Real and Reactive Powers IEEE Transactions on Power Systems Vol 13 No 4 November 1998 Chowdhury B H Rahman S 1990 A Review of Recent Advances in Economic Dispatch IEEE Transactions on Power Systems Vol 5 No 4 November 1990 371 Refer ncias e Bibliografia Chown G A Coetzee M G 2000 Implementation of Regulation as an Ancillary Serviced in Eskom and the Use of Eskom Internal Web for This Service IEEE Transactions on Power Systems Vol 15 No 3 August 2000 e Christie R D Bose A 1996 Load Frequency Control Issues in Power System Operations After Deregulatio
58. 2006 prop em uma formula o de tipo probabil stico para um mercado combinado de energia el ctrica e de reserva considerando geradores e incorporando simultaneamente cargas interrupt veis Nesta formula o pretende se minimizar o custo de produ o juntamente com o custo associado ao valor esperado da energia n o fornecida devido a sa das de unidades de produ o ou ao facto de cargas interrupt veis n o fornecerem este servi o quando requerido O esquema de remunera o proposto aloca equitativamente os custos de reserva pelos geradores e pelas cargas interrut veis Cada participante beneficia por contribuir para a reserva do sistema recebendo uma compensa o e por outro lado ser penalizado se a sua contribui o for deficit ria Esta metodologia tem ainda em conta a fiabilidade individual dos diversos equipamentos e fornece incentivos a todos os participantes no mercado para melhorarem o seu desempenho A participa o da procura em mercados de energia el ctrica e de reservas permite melhorar o funcionamento dos mercados tornando os mais competitivos Por outro lado ao incorporar os consumidores nos mercados contribui se igualmente para aumentar a seguran a e a flexibilidade de opera o do sistema 103 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o Finalmente em Attaviriyanupap e Yokoyama 2006 apresentada uma estrutura de contratos de transmiss o de modo a lidar com o risco ass
59. 345 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE 1 000 4 15 0 980 4 aa qt i 0 960 4 i Modelo 10 Modelo 8 1 0 940 ee TTTI 1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100 109 118 n mero de n s Figura 9 11 Perfis do m dulo das tens es obtidos pelos Modelos 8 e 10 Caso Cong da rede teste de 118 n s do IEEE O despacho final de pot ncia activa e reactiva obtido apresentado na Tabela 9 45 na Tabela 9 46 e na Tabela 9 47 Como referido nas sec es anteriores as linhas correspondentes a n s sem consumo nem produ o n o s o inclu das nestas tabelas Os compensadores s ncronos ligados aos n s 21 29 44 71 95 e 118 apresentam injec es de pot ncia reactiva de 15 97 Mvar 1 49 Mvar 10 00 Mvar 17 04 Mvar 36 29 Mvar e 16 43 Mvar respectivamente As perdas activas do sistema correspondem a 115 75 MW verificando se uma diminui o de 3 32 MW face ao Modelo 8 O gerador associado aos contratos bilaterais ligado ao n 1 contribui com 5 45 MW para compensar as perdas activas do sistema sendo o restante compensado por v rios geradores despachados pelo OM tal como se indica na Tabela 9 45 na Tabela 9 46 e na Tabela 9 47 Para al m da diminui o do custo associado pot ncia activa de perdas verifica se ainda uma diminui o do custo associado aos ajustes de pot ncia activa Por exemplo o ajuste de pot ncia activa alocado ao gerador despachado pelo OM l
60. 47867 0 000 O 54000 0 000 so 50607 0159 90 29 33 9 000 n 0 000 D 0 030 E 0239 n 0242 0388 re 52 374 0 187 56 50947 0000 96 49 21 027 17 0 179 Is 51436 0000 ss 51926 0292 9s 49480 0 072 9 51532 0000 s9 49734 omo 99 49 05 0 000 20 51741 0164 60 49 277 0001 100 49340 0 000 21 0 000 2 0 057 23 0 000 24 0 000 25 0 006 26 49 146 0000 66 48 36 0 000 106 50583 0080 27 0 000 51355 0049 68 48 762 0030 108 51377 0 080 29 51569 04023 69 48412 0000 109 51355 0 065 30 0 000 31 0 000 32 0 000 33 0 000 34 0 089 35 0 094 36 0 000 37 0279 38 0 092 39 40 52000 0000 so 48505 000 x IL x gt Em contrapartida ao referido no par grafo anterior os n s 92 e 105 t m geradores a eles ligados mas o pre o marginal de pot ncia reactiva n o nulo Esta situa o deve se ao facto dos geradores ligados a estes dois n s estarem a operar num ponto de funcionamento que se situa sobre um dos limites do respectivo diagrama de capacidade Nestas condi es um aumento da pot ncia reactiva de uma carga ligada ao n 92 ou ao n 105 ser 304 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos compensado por um gerador com capacidade dispon vel ligado a outro n do sistema originando uma altera o no valor da fun o objectivo correspondente ao impacto na
61. 49 607 46 933 0 098 17 0 188 0 089 18 0304 98 49271 46 597 0 091 19 0 000 99 49 511 46 837 0 000 20 60 48856 46 183 0 001 0 000 21 0 000 0 000 22 0 000 0 029 23 0 068 0 000 24 0 019 0 000 25 0 011 0 000 26 66 48205 45 532 0 000 0 063 27 0 033 0 000 28 68 48401 45 728 0 002 0 002 29 69 48085 45411 0 000 0 018 30 0 000 0 000 31 0 000 0 000 32 0 000 0 000 33 0 000 0 000 34 0 000 0 087 35 0 026 0 112 36 0 000 0 000 37 0 000 0 423 38 0 092 0 000 39 0 146 x 40 80 48757 46 083 0000 334 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos B Caso Cong Considerando agora que os limites de tr nsito de pot ncia aparente nos ramos 9 10 e 68 116 foram reduzidos de 500 0 MVA para 400 0 MVA e 200 0 MVA respectivamente os transformadores com regula o de tens o apresentam a sua tomada ligada na posi o o transformador ligado entre os n s 5 e 8 apresenta a tomada do secund rio ligada na posi o correspondentes a 2 5 o transformador ligado entre os n s 17 e 30 tem a tomada do prim rio ligada em 2 5 o transformador ligado entre os n s 25 e 26 encontra se na posi o nominal 0 transformador ligado entre os n s 59 e 63 tem a tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 2 5 o transformador ligado entre os n s 65 e 66 tem a tomada de tens o no secund
62. A6 AG 4 56 S J S ij J J 4 6 2 Modelo 2 DIOS Linearizado com Ofertas de Ajuste Pool O modelo que se apresenta nesta subsec o corresponde ao modelo apresentado na Sec o 4 5 adaptado ao algoritmo de solu o baseado em Programa o Linear Sequencial SLP Sequential Linear Programming em literatura de l ngua inglesa A lineariza o das equa es AC do tr nsito de pot ncias e das express es n o lineares de tr nsitos de pot ncia activa reactiva e aparente e de pot ncia activa de perdas foi detalhada no ponto anterior As express es linearizadas referidas s o calculadas para o ponto de funcionamento obtido 130 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos pela resolu o de um problema de tr nsito de pot ncias AC utilizando o m todo de Newton Raphson Este problema resolvido em cada ciclo do SLP A formula o matem tica deste Modelo dada por 4 57 a 4 68 NI Ng Nc f Min Z gt APperd AV 0 A Cgi amp APc Cc 4 57 k 1 i 1 j l sujeito a AV lt AV lt Aym 4 58 A07 lt AQ lt AO 4 59 APg lt APg lt APg 4 60 vg i Pg lt APg lt Pg 4 61 ion 10 oe vei 0 APg lt 21 4 62 85700 5 4 62 Pe lt lt 0 4 63 b min pg APE 4 64 08 Pg 4 65 AV A0 APg 4 66 AQ
63. April 2000 www ofgen gov uk Ojeda J R Prada R B Marzano L G B Melo A C G 2004 Uma Metodologia para Aloca o de Custos de Suporte de Pot ncia Reactiva como um Servi o Auxiliar IX SEPOPE IX Simp sio de Especialistas em Planejamento da Opera o e Expans o El trica SP 060 Brasil 23 27 de Maio 2004 Ongsakul W Chayakulkheeree K 2006 Coordinated Fuzzy Constrained Optimal Power Dispatch for Bilateral Contract Balancing Electricity and Ancillary Services Markets IEEE Transactions on Power Systems Vol 21 No 2 May 2006 Ozdemir A Lim J Y Singh C 2003 Branch Outage simulation for MVAR Flows Bounded Network Solution IEEE Transactions on Power Systems Vol 18 No 4 November 2003 Papadogiannis K A Hatziargyriou N D Saraiva J T 2004 Bid Based Coupled Active Reactive Dispatch using Simulated Annealing Engineering Intelligent Systems Vol 12 No 3 September 2004 Parida S K Singh S N Srivastava S C 2006 Voltage Security Constrained Localized Reactive Power Market IEEE Power India Conference April 2006 Pedro Torres M C 2004 Metodologias de Resolu o de Congestionamentos Rede Ib rica de Transporte de Electricidade Tese de Mestrado Universidade T cnica de Lisboa Instituto Superior T cnico Julho 2004 Pirlot M 1992 General Local Search Heuristics in Combinatorial Optimization A Tutorial Bel
64. Caso Cong continua o ended Cespedes pelo OM g pe APg Y Pg MW MW Og Mvar Entidades associadas a Contratos o Pc Qc APg po APg d MW MW MW eo Ww a 40 1449 0 1449 2804 66 00 2396 ape oo aa s s Es 41 9 8268 9600 2400 gt gt imde c pem E RE RR SES EEC E E RS RES EET dele see r 119600 RE ERI w s o sr soe 22 a los 7 46 O o 18 001 1737 28 00 1016 0 800 4000 198 E RE RS E see E ose e RR a 49 0 o 17000 9893 8700 2860 o 4000 338 RA oa 406 U p 25 091 3 5 TN i700 823 126001 528 RE RR fps au 8091595 Was RE EE 53 2300 14 2300 328 54 o o 4700 4935 113 00 3296 o 400 5000 009 55 600 2587 0 0 3001 1396 561 o o o 15 00 8400 1706 0 700 4800 1600 57 cs peo TE eo 9 49 58 oia e opa reali eo 6 84 59 o 157 00 124 47 277 00 10948 60 p AE E RE Ra me REA ES 0 o o 476 77 00 1564 o o 5100 1005 6 0 o 39250 Srs eee 66 o O 39400 42 79 39500 1577 0 40 00 317 67 RETO RES sp ES A RS E 69 o o 53200110678 o o 701 o o o 1216 6600 1925 o o 3700 464
65. El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Vi pu Modelo 5 Modelo 4 0 900 ee 1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100 109 118 numero de n s Figura 9 5 Perfis do m dulo das tens es obtidos pelos Modelos 4 e 5 para o Caso Cong utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE O despacho final de pot ncia activa e reactiva apresentado na Tabela 9 14 na Tabela 9 15 e na Tabela 9 16 n o apresenta ajustes de pot ncia activa afecta s cargas n o havendo por isso corte de carga Como referido anteriormente os n s 5 9 30 37 63 64 68 71 e 81 n o t m consumo nem produ o tendo sido eliminados destas tabelas As perdas activas do sistema correspondem a 119 45 MW e s o compensadas por v rios geradores dispersos no sistema Os geradores associados aos contratos bilaterais ligados aos n s 1 e 12 s o os nicos geradores deste subsistema de transac o que contribuem para compensar as perdas activas do sistema com 11 00 MW e 4 40 MW respectivamente Diversos geradores despachados pelo OM contribuem no seu conjunto com 104 05 MW para compensar as perdas activas do sistema Tamb m neste modelo se verificam diversos ajustes de pot ncia activa alocados a geradores associados aos dois subsistemas de transac o de energia el ctrica Contudo os ajustes efectuados em cada um dos subsistemas s o totalmente compensados no pr prio subsistema n o existindo qualquer transfer
66. Em FERC 2005 referido que os standards definidos n o s o espec ficos nem claros no que se refere aos requisitos da reserva de pot ncia reactiva uma vez que as empresas de transmiss o poder o n o ter de suportar os custos totais de fiabilidade associados a reservas de pot ncia reactiva inadequadas ou seja estas empresas poder o procurar reservas de pot ncia reactiva em quantidade insuficiente Assim a falta de transpar ncia dos standards existentes e a aus ncia de mecanismos competitivos para o fornecimento de pot ncia reactiva imp em barreiras para o fornecimento eficiente deste servi o A Order No 2003 estabelece que um gerador interligado n o deve ser compensado pelo fornecimento de pot ncia reactiva dentro da gama do factor de pot ncia obrigat ria de 0 95 indutivo a 0 95 capacitivo Contudo esta Order tamb m estabelece que o operador da rede de transmiss o pode determinar requisitos diferentes aplic veis aos geradores interligados na sua rea de controlo Por outro lado ainda estabelecido que o propriet rio da rede de transmiss o ou o RTO ISO em causa deve compensar os geradores interligados pelo fornecimento dos servi os de pot ncia activa e reactiva necess rios ao suporte do sistema de transmiss o durante situa es de emerg ncia Nos EUA n o existe uma metodologia standard para os OS pagarem o fornecimento de pot ncia reactiva sendo no entanto consensual o pagamento dos custos de oportunidade
67. F 2001 Practical Cost Based Approach for the Voltage Ancillary Service IEEE Transactions on Power Systems Vol 16 No 4 November 2001 Decreto Lei n 185 2003 de 20 de Agosto de 2003 Estabelece as regras gerais que permitem a cria o de um mercado livre e concorrencial de energia el ctrica DR 191 SERIE I A Minist rio da Economia Portugal Agosto 2003 Decreto Lei n 240 2004 de 27 de Dezembro relativo aos custos para a Manuten o do Equil brio Contratual Minist rio das Actividades Econ micas e do Trabalho Dezembro de 2004 Decreto Lei n 29 2006 de 15 de Fevereiro de 2006 Estabelece os princ pios gerais relativos organiza o e funcionamento do sistema el ctrico nacional bem como ao exerc cio das actividades de produ o transporte distribui o e comercializa o de electricidade e organiza o dos mercados de electricidade transpondo para a ordem jur dica interna os princ pios da Directiva n 2003 54 CE do Parlamento Europeu e do Conselho de 26 de Junho que estabelece regras comuns para o mercado interno da electricidade e revoga a Directiva n 96 92 CE do Parlamento Europeu e do Conselho 372 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos de 19 de Dezembro DR 33 S rie I A Minist rio da Economia e da Inova o Portugal Fevereiro 2006 de Souza A C Z Alvarado F Glavic M 2001 The E
68. MOS ES 530 Ea oa is RE EO RR RR DR A EE Do o zi 3900 38 o s9 2196 190 4200 10 53 Do o pasar 52 00 2215 L 2100 4 Eo mo pea moja x ee opens o moso an Ej ES pm 9 Bex 9 54 9 11 00 sooo sr Bu esc sos se n peo o 1 E T 159 615 5 o 0 0 imo 9000 2958 o o aja gt 3900 799 efe E ETN mp ER SR RS E is o o o 660 6000 3400 o o om f o o ia pem o o faoss T i ES E mcm erc 23er eec A EN ECC RS SR TN E 3 zo 399 m o o o 515 13 00 000 o 068 3468 340 28 00 702 0 0 pwueem o lo l l 1l l 1 l EC E E n o sss sss uo ae 1 m ipsc sspe E DEED uso ca s o o o 926 59 00 2332 o o ao sal Aee 3 RE RR RE j apo o o oss 59 00 2515 o 0 26 L sss EE j ES PS 1800 o o 0 16 3100 1623 o L Z 997 S E RT E F T a E E RS ip PES s E continua na p gina seguinte 1 2 3 4 6 7 8 10 11 327 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 29 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE
69. MW MW h Mvar MW h 295 0 290 0 289 0 288 0 296 0 300 0 285 0 295 0 296 0 10 288 0 13 287 0 14 305 0 15 301 0 16 294 0 18 296 0 19 298 0 20 291 0 S S N B 2 Dados dos Agentes Associados Contratos Bilaterais F sicos Os dados referentes aos agentes associados aos contratos bilaterais s o fornecidos na Tabela B 4 e na Tabela B 5 Na Tabela B 5 indicam se para cada carga que possui contratos bilaterais ligada ao n q as pot ncias e os geradores neles envolvidos ligados aos n s p Tabela B 4 Valores do diagrama de capacidade aproximado e das ofertas de ajuste dos geradores associados aos contratos bilaterais f sicos utilizados na rede teste de 24 n s do IEEE Pg max Og max Og a 0e b Og min Pg p CBtot Vg p tol Cg ajt MW Mvar Mvar Mvar Mvar MW MW h 108 0 103 0 111 0 113 0 101 0 98 0 107 0 B 2 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela B 5 Contratos bilaterais f sicos de pot ncia activa programa inicial e ofertas de ajuste das cargas utilizados na rede teste de 24 n s do IEEE Contratos Bilaterais efectuados com Produtores n p MW Mvar MW MW MW MW h a Oa a i su sees sex en 200 406 Ea TESES aspa 150 376 2 150 300 7 52 13 300 TREE EE ERES ET o Ce ep
70. O despacho final integrado de pot ncia activa e reactiva apresentado na Tabela 9 21 na Tabela 9 22 e na Tabela 9 23 Nestas tabelas n o s o apresentadas as linhas referentes aos n s 5 9 30 37 63 64 68 71 e 81 dado n o existirem cargas nem geradores a eles ligados Pode verificar se que as perdas activas do sistema t m o valor de 117 94 MW e s o compensadas por v rios geradores despachados pelo OM e pelo gerador associado aos contratos bilaterais ligado ao n 1 com uma contribui o de 4 34 MW Neste caso n o se verificam ajustes de pot ncia activa em rela o ao programa base inicial determinado pelo OM nem ao conjunto de pot ncias produzidas e de carga relativos aos contratos bilaterais f sicos 319 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 20 M dulo e fase das tens es obtidos pelo Modelo 8 Caso Base da rede teste de 118 n s do IEEE ds Vi m Vi 0i zu Vi 0i no1 no1 nol pu graus pu graus pu graus l 9 590 2 10 570 3 10 040 4 8 120 5 6 130 6 86 1043 7 200 7 6 880 8 3 510 9 89 1062 0 000 10 1079 8720 50 1056 18250 90 1039 6240 11 7 000 12 4 910 13 7 790 14 8 870 15 9 980 16 1045 34 130 56 1 060 20 380 96 1 033 10 090 17 9 690 18 1 057 30 210 58 1 032 22 240 98 1 037 9 880 20 1051 30460 60 1077 13470 100 1 048 7 780 22 6 540 23 9 480 24 1
71. Os mercados de energia el ctrica implementados nos diversos pa ses apresentam estruturas de funcionamento correspondentes a mercados organizados a contratos bilaterais ou a estruturas mistas Assim os mercados organizados de energia el ctrica correspondem essencialmente aos mercados di rios e mercados intradi rios Os mercados di rios e intradi rios compreendem respectivamente as transac es de energia el ctrica com entrega no dia seguinte ao da contrata o e as transac es referentes a ajustes ao programa de contrata o realizado no mercado di rio Estes dois mercados s o de liquida o por entrega necessariamente f sica Existem ainda os mercados a prazo que compreendem as transac es de blocos de energia el ctrica com entrega posterior ao dia seguinte da contrata o de liquida o f sica ou por diferen as Estes mercados correspondem na pr tica a mercados de produtos derivados em que o activo subjacente a energia el ctrica O funcionamento dos mercados organizados obedece aos princ pios da transpar ncia da livre concorr ncia da liquidez da objectividade e da sua auto organiza o Os contratos bilaterais CB consistem na celebra o de contratos de compra e venda de energia el ctrica entre duas entidades eleg veis qualificadas uma entidade compradora e outra vendedora que numa ptica de liberdade definem por m tuo acordo as pr prias condi es e pre os A celebra o de um con
72. P T da Silva J L P P Ponce de Le o M T 2002 Mercados de Electricidade Regula o e Tarifa o de Uso das Redes Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto FEUPedi es 1 Edi o Porto 2002 Saraiva J P T S A F R Aguiar M J Q Ponce de Le o M T 2004 Estudos sobre a Defini o de Coeficientes de Ades o s Redes Estudo para a Entidade Reguladora dos Servi os Energ ticos Relat rio Final INESC Porto Abril 2004 Sauer P W Overbye T J Gross G Alvarado F Oren S Momoh J 2001 Reactive Power Support Services in Electricity Markets Costing and Pricing of Ancillary Services Project Final Report PSERC Publication 00 08 May 2001 Say M G 1948 The Performance and Design of Alternating Current Machines Transformers Three Phase Induction Motors and Synchronous Machines Isaac Pitman amp Sons Second Edition London pgs 414 466 1948 380 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Schweppe F C Caramanis M C Tabors R D Bohn R E 1988 Spot Pricing of Electricity The Kluwer International Series in Engineering and Computer Science Power Electronics amp Power Systems 1988 Serrano B Vargas A 2000 Voltage Control and Reactive Power Dispatch in Deregulated Electricity Markets available in Instituto de Energ a El ctrica de la Unive
73. Vi 0 pu graus pu graus 5 670 8 680 3 370 3 330 1 340 0 920 2 470 1 710 0 000 3 780 0 570 8 130 Na Figura 8 11 est o representados os perfis do m dulo da tens o obtidos pelos Modelos 2 e 6 para o Caso Cong Esta figura permite verificar que o m dulo das tens es obtidos atrav s do Modelo 6 apresenta valores superiores nos n s 1 a 13 e nos restantes n s do sistema apresenta valores geralmente inferiores aos obtidos utilizando o Modelo 2 234 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 080 max Vmax 060 Jem ap aa eee ee euge m usa Vi pu 040 4 020 000 0 980 0 960 4 Modelo 6 Modelo 2 0 940 E ymin Vmin 0 920 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 n mero de n s Figura 8 11 Perfis do m dulo das tens es obtidos pelo Modelo 2 e pelo Modelo 6 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Na Tabela 8 34 apresenta se o despacho integrado final obtido para este caso Comparativamente com o obtido pelo Modelo 2 no Caso Cong verifica se que as perdas activas do sistema s o agora de 36 02 MW superiores em 0 60 MW relativamente s obtidas pelo Modelo 2 35 42 MW aumentando assim o valor da restri o referente fun o objectivo do modelo determin stico Este aumento inclui o sobrecusto de 21 60 resultante de a pot ncia a
74. ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 3 6 Compensa o de Perdas Contratos de Interruptibilidade 3 6 1 Compensa o de eo tes Imi ar tesi apa 3 6 2 Formulag es Integrando Contratos de Interruptibilidade 3 7 Considera es EIAS sedere oerte e orte ebur caga grado illa 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva 4 1 Aspectos Gerais O tan eter a cos tone fas eia 4 2 Mercado Organizado de Energia El ctrica o Pool 4 3 Ofertas de Ajuste dos Agentes que Actuam no Mercado Di rio 4 4 Modelizag o do Diagrama de Funcionamento dos Alternadores 4 5 Modelo 1 DIOS N o Linear com Ofertas de Ajuste Pool 4 6 Modelos Linearizados iiie ut delitesco eet eai et LE aes 4 6 1 Linearizag o das Express es de Tr nsito de Pot ncias e da Potencia Activa de Perdas tei seed tese tee tbe lebende 4 6 2 Modelo 2 DIOS Linearizado com Ofertas de Ajuste Pool 4 6 3 Modelo 3 DIOS Linearizado com Aloca o de Perdas e Ofertas de Ajuste POOL ies cactus te es Ng S REIN TIO UH ARD RIS AE nao 4 6 4 Modelo 4 DIOS Linearizado com Aloca o de Perdas e Ofertas de Ajuste Pool e Contratos Bilaterai
75. ctricos Este modelo pode ainda ser interpretado como a vers o difusa do Modelo 2 apresentado anteriormente em que o ajuste para compensar as perdas activas e o ajuste de pot ncia activa produzida devido viola o de restri es t cnicas se encontram integrados na mesma vari vel de ajuste de cada um dos geradores A Caso Base Consideraram se neste caso os seguintes valores para os par metros integrados nas restri es do problema apresentando natureza difusa FO 4300 0 e 9 1200 0 EE 0 02 15 0 Na Tabela 8 30 apresentam se os valores obtidos para o m dulo e para a fase das tens es Atendendo aos limites m nimo e m ximo especificados de 0 94 pu e 1 06 pu e considerando as respectivas toler ncias indicadas verifica se que o m dulo da tens o nos n s 6 7 15 a 19 21 a 23 apresentam valores superiores a 1 06 pu mas ainda assim inferiores a 1 08 pu Tabela 8 30 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 6 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE no1 pu graus pu graus 5 450 8 430 3 280 3 250 1 300 0 900 2 430 1 710 0 000 3 730 0 630 7 900 Na Figura 8 10 est o representados os perfis do m dulo da tens o obtidos para o Caso Base atrav s dos Modelos 2 e 6 Comparando estes dois perfis verifica se uma subida no 231 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE m dulo d
76. es de conting ncia as equa es de pot ncia activa reactiva injectada relativas ao modelo AC do tr nsito de pot ncias Nestas condi es os impactos nodais causados pela produ o consumo de pot ncia activa reactiva s o completamente aferidos pelos modelos tendo ainda em linha de conta o acoplamento entre a pot ncia activa e a pot ncia reactiva as restri es associadas aos limites t rmicos dos ramos s o modelizadas em termos de pot ncia aparente e utilizada a express o AC de perdas activas do modelo de tr nsito de pot ncias Assim s o considerados os efeitos dos tr nsitos de pot ncia reactiva nos ramos do sistema de transmiss o permitindo a avalia o da sua influ ncia na capacidade de transmiss o dos respectivos ramos o que se 363 10 Conclus es e Perspectivas de Desenvolvimento revela fundamental para avaliar de forma mais completa as situa es de congestionamento ofertas de ajuste compostas por um par de valores relativos ao pre o quantidade de ajuste admitido submetido por cada um dos agentes intervenientes Este aspecto configura um mecanismo de mercado na medida em que cada um dos agentes deve apresentar a sua proposta de ajuste No caso dos consumidores estas ofertas correspondem do ponto de vista conceptual aos contratos de interruptibilidade existentes em diversos pa ses permitindo lhes assumir um papel mais directo e activo na determina o do despacho global do sistem
77. es de equil brio dos ajustes de pot ncia activa para as pot ncias despachadas pelo Operador de Mercado por um lado e para as pot ncias ajtoM ajtCB associadas aos contratos bilaterais f sicos por outro Designemos por Eq e por Eq estas restri es Deste modo podem obter se dois pre os marginais de pot ncia activa para cada n da rede um para os agentes que participaram no mercado organizado de energia el ctrica o Pool express o 7 4 e outro para os agentes que celebraram contratos bilaterais f sicos dado pela express o 7 5 O pre o marginal nodal de pot ncia reactiva dado pela express o 7 6 189 7 Algoritmos de Solu o e C lculo dos Pre os Marginais Nodais oFO ajtOM AP OM _ Eq cb 7 4 sts i ajtCB AP CB _ _ ZAP Eq i 7 5 P OAPc d Nestas express es as respectivas grandezas correspondem a Lon vari vel dual da restri o de igualdade da pot ncia activa injectada no n i ajtOM P AL ds 9 representa a vari vel dual da equa o de equil brio de ajustes de pot ncia activa formulada para os ajustes das pot ncias despachadas pelo Operador de Mercado ajtCB 2 A ra ES representa a vari vel dual da equa o de equil brio de ajustes de pot ncia activa formulada para os ajustes das pot ncias activas associadas a contratos bilaterais f sicos EM corresponde vari
78. es obtidas pela utiliza o destas tr s meta heur sticas s o diferentes A an lise da Figura 8 33 permite concluir que excep o da solu o obtida na 5 simula o as solu es obtidas com o EPSO se encontram sempre bastante bem posicionadas e que a solu o obtida na primeira simula o utilizando o EPSO est mesmo associada ao melhor valor obtido para a fun o objectivo 1746 9 Assinala se todavia que os tempos de c lculo associados ao EPSO s o os mais elevados em compara o com os associados ao GAO e ao S O Da avalia o em cada situa o particular destes dois aspectos qualidade da solu o e tempo de c lculo resultaria em cada caso concreto a escolha do algoritmo a utilizar Finalmente importa comparar as solu es e o tempo de c lculo associados aos dois algoritmos h bridos implementados Esta compara o importante visto que o primeiro destes dois algoritmos pode ser considerado como a vers o base enquanto que o segundo algoritmo h brido corresponde de algum modo a uma vers o simplificada no intuito de reduzir o tempo de c lculo assim importante verificar se a redu o do tempo de c lculo comprometeu ou n o a qualidade das solu es obtidas Assim verifica se a este respeito que a melhor solu o obtida corresponde ao valor da fun o objectivo de 1746 00 no 1 algoritmo de solu o h brido GAO 1746 93 no 2 algoritmo de solu o h brido EPSO
79. es podem apresentar pouca capacidade de aquisi o de pot ncia activa ou ent o a compensa o por uma terceira entidade poder n o ser vi vel devido a restri es por exemplo da rede de transmiss o que n o est o sob o controlo dos intervenientes nas transac es Por outro lado o OS ter informa o suficiente de tal modo que estar em melhor posi o para fornecer o servi o de compensa o de perdas a essas transac es Para fornecer o servi o de compensa o de perdas o OS pode solicitar aumentos de produ o ou redu es de carga a qualquer agente interessado em prestar este servi o Deste modo um agente produtor apresenta uma oferta para cada hora incluindo um pre o incremental por cada MW aumentado sua produ o enquanto que um agente consumidor apresenta uma oferta hor ria que inclui um pre o por cada MW diminuido sua carga O OS utiliza as ofertas submetidas por estes agentes para determinar o menor custo de aquisi o do servi o de compensa o das perdas activas para as transac es que escolheram adquirir este servi o O modelo proposto para determinar o menor custo de aquisi o do servi o de compensa o de perdas activas corresponde a uma formula o linear em que se pretende minimizar os custos totais incorridos pelo OS pela aquisi o deste servi o satisfazendo todos os limites f sicos necess rios Assim as restri es do problema correspondem a uma equa o para cada tran
80. m 7 110 m 26130 n 104170 gt 11910 25 13150 26 1082 10 320 66 1066 6870 106 102 13 40 27 15 920 28 0979 26240 68 1076 7 800 108 1 008 14 920 29 0975 27230 69 1052 4850 109 1010 14 940 30 14 600 31 13 140 32 16 910 33 27 030 34 26 530 35 26 450 36 8 210 37 35 460 38 11 950 39 x a oom 2750 so 105 79 x OL OAL S t S Ra 326 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos No despacho final os compensadores s ncronos apresentam a seguinte contribui o os compensadores s ncronos ligados aos n s 21 29 44 95 e 118 injectam no sistema 16 00 Mvar 2 56 Mvar 10 00 Mvar 36 65 Mvar e 17 13 Mvar respectivamente compensador s ncrono ligado ao n 71 absorve da rede 2 10 Mvar A Tabela 9 28 a Tabela 9 29 e a Tabela 9 30 apresentam o despacho final integrado de pot ncia activa e reactiva determinado pelo Operador de Sistema utilizando o Modelo 8 As linhas destas tabelas referentes aos n s 5 9 30 37 63 64 68 71 e 81 foram exclu dos por n o apresentarem consumo nem produ o Tabela 9 28 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong Entidades despachadas pelo OM Entidades Associadas a contatos TS MW MW MW Mvar MW Mvan MW MW MW Mvar
81. ncia de pot ncia activa entre ambos 311 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 14 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 5 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong au pelo Entidades Associadas a Contratos ss gi APg Pe Pes APg APg Pg Og pU UN MW MW Mvar MW Mvar pon MW MW Mvar MEE es 1 2125 3 75 2500 1423 51 00 27 53 11 00 0 48 00 13 57 3400 6 90 RE ES 007990 lo 977 2700 38 jo o 380 3900 1138 O 396 2196 187 42 00 10 53 0 o o 3421 520 2215 20 426 pal ES 3200 927 RS RR 0 E Jugo RES RE RE 10 0 81 16 36984 3369 o 11 10 25 90 365 uf J 7060 2o 12 3939 12 17 135 56 65 72 47 00 9 54 440 o 4340 787 13 ES cons cm 5 69 E SAIN oo alos e eo ES 2 0 o o 1603 1300 000 o 25 0 o 224001964 o 0 26 o o 3r600 207 57 14 4 s pass E E sm ER Ea E a o o 650 2855 43 00 26 65 x 0 o o 2336 5900 2532 J 34 0 0 12 85 59 00 25 13 a ES 00 1963 E 36 0 o o 1337 3100 1673
82. ncia reactiva implica a necessidade da sua adequada avalia o com o objectivo de serem constru das estruturas tarif rias para a pot ncia reactiva que permitam transmitir sinais que contribuam para aumentar a fiabilidade e seguran a da explora o tendo em conta os aspectos t cnicos envolvidos e os princ pios de transpar ncia e de equidade entre todos os agentes envolvidos As implementa es existentes em diversos pa ses permitem verificar que existe alguma separa o entre as actividades do OM e do OS no sentido em que as suas actividades se realizam de forma sequencial no tempo Isto significa que o OS utiliza os resultados disponibilizados pelo OM para proceder a diversos estudos de natureza t cnica e para alocar os servi os de sistema que considerar necess rios Assim o objectivo deste trabalho consiste em analisar o problema da explora o de um sistema el ctrico em ambiente de mercado considerando um ponto de vista mais integrado e global no sentido de se ultrapassar a separa o referida e as consequentes inefici ncias que da poder o resultar Deste modo foram constru dos modelos e desenvolvidos algoritmos de resolu o que integram as duas vertentes do problema uma de ndole econ mica e outra eminentemente t cnica com nfase especial no ajuste das pot ncias activas produzidas e consumidas na compensa o de perdas e no despacho de pot ncia reactiva e no controlo de tens o ainda considerado o acopla
83. ncia reactiva induzindo igualmente a sua utiliza o mais eficiente Por outro lado o fornecimento deste servi o deve ser encarado com cuidado na medida em que n o aparenta ser geralmente competitivo pelo menos no curto prazo O poder de mercado de que possivelmente gozar o determinados geradores pode ser substancialmente mitigado atrav s de uma combina o de requisitos m nimos de capacidade de requisitos m nimos de 105 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o disponibilidade e da possibilidade do OS utilizar diversas outras fontes de pot ncia reactiva Finalmente a separa o do servi o de pot ncia reactiva est ainda associada forma como o abastecimento de pot ncia reactiva deve ser organizado bem como determina o dos respectivos pre os e ainda como devem ser recuperados os custos de pot ncia reactiva aos consumidores Na sequ ncia do colapso do sistema el ctrico ocorrido em Agosto de 2003 afectando cerca de 50 milh es de pessoas nos EUA e no Canad e como resultado de um primeiro relat rio publicado em Abril de 2004 e das recomenda es de grupos de trabalho envolvendo entidades dos EUA e do Canad foram estabelecidos diversos princ pios para assegurar a fiabilidade e a efici ncia no fornecimento e consumo de pot ncia reactiva FERC 2005 O relat rio FERC 2005 teve como principal objectivo dar in cio a uma discuss o sobre as pol ticas regula
84. ncia reactiva pelo que as QSE podem manter reservas din micas de pot ncia reactiva adequadas para satisfazer os requisitos do sistema No estado do Texas os geradores ter o de fornecer o servi o de pot ncia reactiva numa gama de factores de pot ncia de 0 95 indutivo a 0 95 capacitivo medido nos terminais de alta tens o do transformador principal Esta capacidade deve ser mantida em todos os 41 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o instantes em que a central est em servi o n o existindo qualquer compensa o pelo servi o de pot ncia reactiva dentro desta gama O ERCOT solicita aos geradores o ajuste da sua produ o de pot ncia reactiva dentro dos limites de capacidade fornecido pelas QSE necess ria para o controlo de tens o Os geradores que fornecem o servi o de pot ncia reactiva n o est o obrigados a reduzir a sua produ o de pot ncia activa pelo que poder o n o fornecer toda a pot ncia reactiva necess ria No entanto se a fiabilidade seguran a do sistema estiver em risco o ERCOT pode requerer aos geradores o fornecimento de pot ncia reactiva adicional diminuindo se necess rio a pot ncia activa produzida recebendo uma compensa o pelos respectivos custos de oportunidade Alvarado et al 2003 e ERCOT 2003 Os geradores devem manter em funcionamento equipamentos AVR excepto em situa es de opera o em condi es de emerg ncia ou quando solicitados pelo ERCO
85. o Os clientes n o vinculados tinham direito de acesso s redes do SEP mediante o pagamento de tarifas reguladas A Produ o N o Vinculada era exercida em regime de livre concorr ncia mediante a atribui o de licen a por parte da Direc o Geral de Geologia e Energia DGGE Em Junho de 2006 o Grupo EDP era o nico produtor n o vinculado a operar no sistema com 1420 MW de capacidade instalada dos quais 244 MW correspondiam a mini h dricas A Rede El ctrica Nacional REN explora a Rede Nacional de Transporte RNT em regime de concess o exclusiva A REN enquanto OS tamb m respons vel pelo planeamento e gest o t cnica global do SEN pela gest o global do SEP e pelo planeamento projecto constru o explora o e desactiva o das infra estruturas que integram a RNT de energia el ctrica A Comercializa o N o Vinculada consistia na contrata o de energia el ctrica para fornecimento aos clientes n o vinculados requerendo a atribui o por parte da DGGE de uma licen a sem limite temporal Os Clientes N o Vinculados podiam escolher livremente o seu fornecedor de energia el ctrica tendo o direito a mudar de fornecedor at 4 vezes em cada per odo de 12 meses consecutivos sem qualquer custo adicional Entretanto foi publicado o Decreto Lei No 29 2006 de 15 de Fevereiro estabelecendo os princ pios de organiza o e funcionamento do Sistema El ctrico Nacional bem como as regras gerais aplic veis
86. o 5 C n p I 21 C22 To C 23 Tp C 4 Tp C25 94 ie ee e E estrela 109 300 150 30 tri ngulo 115 estrela Os dados das baterias de indut ncias existentes no sistema correspondem aos dados apresentados na Tabela C 13 Tabela C 13 Dados das baterias de indut ncias da rede teste de 118 n s do IEEE escal o Mvar para Vn 1 pu i d h escala 2 3 4 5 as 6 eseala 7 y 2 3 4 5 6 7 E ETT 209 159 150 so 30 fringo aso 259 250 100 100 30 39 tri ngulo 3250 259 100 100 so L ewe C 10
87. o das diversas transac es Como j foi referido o pre o de sistema determinado no Elspot corresponde ao pre o de equil brio entre as ofertas de compra e de venda N o existindo restri es de limites de tr nsito de pot ncia entre as diversas reas que se encontrem activas o pre o ser igual em todo o sistema Se existirem restri es activas nas interliga es entre a Su cia a Finl ndia o oeste e este da Dinamarca e as duas reas em que se divide a Noruega norte e sul o sistema fraccionado em diversas reas de pre os Estas diferen as de pre os s o utilizadas pelos TSO para adquirir energia ou pagar redu es de produ o de modo a eliminar os congestionamentos O Elbas um mercado intradi rio para compensa o de desvios de entrega f sica para a Su cia a Finl ndia e a zona este da Dinamarca sendo operado via Internet Os agentes de mercado que pretendam corrigir os volumes obtidos no dia anterior no mercado Elspot poder o faz lo atrav s do mercado Elbas Este mercado tamb m opera com base em contratos hor rios sendo comercializados para a hora seguinte A comercializa o neste mercado tem in cio logo ap s a publica o dos resultados obtidos no mercado Elspot e o n mero de participantes e o volume de transac es s o em geral reduzidos Os contratos disponibilizados no Eltermin correspondem a contratos de futuros de op es e contratos s diferen as Contracts for Differences CfD para
88. o desenho dos mercados de pot ncia reactiva dever induzir a entrada de novos agentes construindo novas instala es se tal for atractivo Com base no pre o das ofertas de pot ncia reactiva e nas restri es t cnicas envolvidas no problema de planeamento de pot ncia reactiva Bhattacharya e Zhong 2001 prop em uma formula o com duas etapas para identificarem os contratos de pot ncia reactiva mais ben ficos para o OS A capacidade de pot ncia reactiva dos geradores bem como os custos de oportunidade relativos ao fornecimento de pot ncia reactiva s o inclu dos no modelo sendo a incerteza associada carga reactiva e s ofertas de pot ncia reactiva dos diversos agentes incorporada atrav s de simula es de Monte Carlo Como resultado da resolu o deste problema identifica se o conjunto de contratos de fornecimento de pot ncia reactiva que melhor se adequa procura esperada pelo OS El Araby et al 2005 apresentam um problema que pretende minimizar os custos da procura de pot ncia reactiva e os custos de opera o em v rios estados do sistema Os autores referem que o modelo desenvolvido permite determinar os contratos de longo prazo de pot ncia reactiva mais ben ficos satisfazendo o n vel de seguran a do sistema e garantindo pagamentos adequados pelo servi o de suporte de pot ncia reactiva A parcela de custos de pot ncia reactiva da fun o objectivo corresponde aos custos da capacidade extra de pot ncia rea
89. o em que a part cula atra da para a melhor posi o global obtida pelo enxame P corresponde a um factor de comunica o consistindo numa matriz diagonal que afecta todas as dimens es de um indiv duo e que cont m vari veis bin rias Os valores unit rios s o afectados de uma probabilidade p e os valores nulos pela probabilidade 1 p O valor de p especificado como um par metro externo controla a passagem de informa o dentro do enxame O s mbolo indica que os par metros correspondentes est o sujeitos a evolu o de acordo com um processo de muta o Neste sentido esta regra de movimento corresponde a um operador de recombina o em que o valor de qualquer vari vel na gera o descendente recebe uma contribui o de todos os parentes Assim no EPSO este operador adaptativo e evolutivo ao longo do processo iterativo ao contr rio de outros m todos em que permanece fixo O EPSO escolhe os parentes associados melhor solu o global melhor part cula antepassada e do parente directo Assim e do ponto de vista pr tico este m todo incorpora elitismo na medida em que os melhores parentes podem ser mantidos de gera o em gera o A 3 Anexo A Algoritmos das Meta heur sticas EPSO GAO e SAO Par metros Estrat gicos de Muta o Tal como na Estrat gia de Evolu o auto adaptativa no EPSO realizada uma distin o em cada part cula ou representa o de solu o consid
90. o identificados dois produtos a serem negociados O primeiro refere se capacidade de produ o de pot ncia reactiva e o segundo produto corresponde capacidade de absor o de pot ncia reactiva Estes dois produtos s o requeridos pelo OS para serem disponibilizados durante todo o dia na opera o do sistema el ctrico Nesta publica o desenvolvido um mecanismo de mercado baseado num leil o anual de ofertas de capacidade de pot ncia reactiva das fontes existentes e at mesmo de novas fontes considerando do lado da procura uma curva de consumo de pot ncia reactiva previamente constru da pelo OS Segundo estes autores a adop o dos mercados zonais de capacidade propostos visa reduzir o exerc cio de poder de mercado prop cio a alguns geradores Referem ainda que dada a natureza local da pot ncia reactiva a exist ncia de apenas um mercado de 88 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos z capacidade para todo o sistema n o vi vel verificando se que mesmo em mercados locais de pot ncia reactiva alguns geradores poder o exercer o poder de mercado se forem os nicos com capacidade efectiva de controlo de tens o numa determinada rea Contudo atendendo a que os investimentos em novos equipamentos de produ o de pot ncia reactiva e os tempos de constru o respectivos s o muito inferiores aos necess rios para os equipamentos de pot ncia activa
91. o pude dispensar toda a aten o amor e carinho que lhes era devido Agradecimentos Em primeiro lugar quero salientar que com profunda admira o e estima que dirijo um especial agradecimento ao meu Orientador Cient fico Professor Doutor Jo o Paulo Tom Saraiva pelo precioso apoio incentivo e disponibilidade que me facultou ao longo dos ltimos tr s anos ajudando me muito a esclarecer d vidas e a ultrapassar dificuldades que me foram surgindo durante a realiza o deste trabalho Agrade o tamb m a todos os Professores do DEEC da FEUP nomeadamente da rea de Energia aos Engenheiros e Investigadores da Unidade de Sistemas de Energia do INESC Porto e aos meus colegas em doutoramento que directa ou indirectamente me ajudaram a realizar este trabalho Aos colegas Paulo de Jesus e Fernanda Resende bem como ao Doutor Hussein Kodhr agrade o a colabora o prestada ao longo deste per odo dedicado ao doutoramento Agrade o a todos os meus colegas da Escola Superior de Tecnologia de Tomar ESTT que contribu ram de uma maneira ou de outra para a cria o das condi es necess rias realiza o deste trabalho apoiando aprovando e possibilitando a sua integra o no programa PRODEP Assim agrade o igualmente aos membros do Conselho de Departamento do DEE aos membros do Conselho Cient fico da ESTT e Direc o da ESTT por todo o apoio concedido endere o os meus sinceros agradecimentos A minha fam li
92. o seja m nimo Nesta publica o apresentada uma an lise de custo benef cio para estimar os benef cios resultantes da localiza o de condensadores referindo se ainda que a formula o desenvolvida para a determina o de pre os marginais de pot ncia reactiva permite s empresas recuperarem os custos de investimento e de opera o em que incorrem fun o objectivo utilizada neste modelo compreende a agrega o dos custos de produ o e dos custos da instala o de novos condensadores em vez da tradicional fun o objectivo de minimiza o das perdas do sistema ou do seu custo A an lise de custo benef cio referida realizada de modo a determinar o dimensionamento e o custo efectivo dos condensadores O resultado obtido incorporado num problema de tipo OPF de forma iterativa at se obter uma solu o ptima global Deste modo referido que os custos fixos dever o ser pagos periodicamente com base em custos anuais de capital por cada Mvar referentes a condensadores instalados em barramentos de consumo O pagamento relativo parte vari vel do custo de pot ncia reactiva para um dado per odo resulta do pre o em tempo real baseado nos custos marginais nodais de pot ncia reactiva obtidos atrav s de coeficientes de Lagrange associados a diversas restri es do problema Em Ahmed e Strbac 2000 apresentada uma outra metodologia para a simula o e an lise de mercados para o aprovisionamento de pot ncia reac
93. ol de Electricidad OMI Operador do Mercado Ib rico Operador do Mercado Ib rico p lo Portugu s _ Optimal Power Flow OS Operador de Sistema ISO em literatura de l ngua inglesa ORPS Optimal Reactive Power Scheduling OTC Over The Counter PF Ponto de Funcionamento PI Problema Inteiro PJM Pennsylvania New Jersey Maryland PMN Pre o Marginal Nodal PL Problema Linear PNL Problema n o Linear PPA Power Purchase Agreements id ntico a CAE P Q Pot ncia activa pot ncia reactiva PSERC Power Systems Engineering Research Center PSO Particle Swarm Optimization PTDF Power Transfer Distribution Factors PX Power Exchange xxvi QSE RAM REE REN RMR RNT RPM RTO SAO SBP SCROPF SCUC SEI SEN SENV SEP SLP SQP SSP SVC TCR TP AC TSO UPFC Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Qualified Schedule Entities Random Access Memory El ctrica de Espa a Rede El ctrica Nacional Reliability Must Run Rede Nacional de Transporte Regulation Power Market Regional Transmission Organisation Simulated Annealing Optimization System Buy Price Security Constrained Optimal Power
94. pot ncias activa e reactiva dentro da gama de capacidade obrigat ria Um gerador pode aceitar um pagamento de pot ncia reactiva indutiva ou capacitiva com base numa tarifa pr definida em FERC 2005 referido que o valor dessa tarifa corresponde aproximadamente a 2 40 Mvar h ou em alternativa o gerador pode oferecer contratos por um prazo m nimo de um ano Inicialmente estes contratos integravam ofertas estruturadas em tr s partes 1 um pre o de capacidade de pot ncia reactiva sincronizada 11 um pre o de capacidade de pot ncia reactiva disponibilizada e 111 um pre o de energia reactiva utilizada Em Abril de 2000 a base de remunera o foi alterada de uma situa o inicial em que era realizado um pagamento por capacidade e por utiliza o para um pagamento apenas por utiliza o Os pagamentos por utiliza o s o realizados a pre os que se alteram no tempo de acordo com o ndice de pre os no consumidor brit nico Assim em 2002 2003 este pre o correspondia a 1 35 Mvar h associado a uma penalidade de 0 27 Mvar h NGC 2002 e Alvarado et al 2003 Deste modo sempre que um gerador n o fornecia a pot ncia reactiva requerida no despacho o pagamento por utiliza o de pot ncia reactiva era reduzido para 80 at que fosse reposta a produ o despachada Actualmente a NGC realiza dois leil es por ano para garantir os requisitos de pot ncia reactiva A NGC fornece informa o relativa aos resultado
95. rico p lo portugu s OMIP respons vel pela gest o dos mercados de derivados Neste contexto a OMEL passa a ser designada por OMIE e a jun o dos operadores de mercado dos dois p los OMIP e OMIE dar origem a um nico operador denominado de Operador do Mercado Ib rico OMI O OMIP fornece aos diferentes participantes instrumentos de gest o de risco independentemente da sua dimens o localiza o geogr fica ou tipo de actividade 52 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos disponibilizado pelo OMIP um mercado complementar ao mercado por si gerido relativo a contratos OTC Enquanto entidade respons vel pelo mercado de derivados o OMIP desempenha um conjunto de fun es necess rias ao regular funcionamento deste mercado como por exemplo a admiss o dos participantes defini o e listagem dos contratos bem como gest o da sua negocia o presta o de informa o relevante aos participantes e ao p blico em geral relativamente ao funcionamento do mercado a prazo designadamente atrav s da publica o de um Boletim de Mercado supervis o em coordena o com as Entidades de Supervis o do funcionamento do mercado Finalmente qualquer agente pode para al m de poder aceder ao mercado organizado efectuar contratos bilaterais f sicos Todavia para que o MIBEL possa realmente representar um mercado ni
96. surge ent o o seguinte problema em primeiro lugar formam se os sentimentos e pensamentos humanos nas suas ideias imagens e sistemas de valores existindo em seguida mais conceitos ou interpreta es do que palavras da nossa linguagem di ria Adicionalmente se considerarmos que para diversas no es utilizamos sin nimos torna se ent o claro que o poder do nosso pensamento e dos nossos sentimentos muito superior ao da nossa linguagem E se compararmos o poder da linguagem humana com a linguagem l gica tradicional ent o descobriremos que esta linguagem l gica muito mais pobre Por esta raz o parece ser imposs vel garantir um mapeamento de um para um dos problemas sistemas e conhecimentos humanos para modelos usando a linguagem matem tica ou l gica tradicional A utilidade da linguagem matem tica para modelizar problemas sem d vida inquestion vel Contudo h limites na possibilidade de utiliza o da linguagem matem tica cl ssica baseada no car cter dicot mico da teoria dos conjuntos nomeadamente se se pretender modelizar sistemas e fen menos particulares das ci ncias sociais ou quaisquer outras situa es em que se pretenda traduzir a linguagem humana Em modelos do tipo factual Zimmermann 1991 refere duas dificuldades 1 as situa es reais possuem muitas vezes uma natureza n o determin stica n o podendo ser descritas de forma inequ voca e sem qualquer ambiguidade 2 a descri o completa
97. vel dual da restri o de igualdade da pot ncia reactiva 1 injectada no n i 7 5 4 Pre os Marginais Nodais Associados aos Modelos 6 7 e 10 No caso dos Modelos 6 7 e 10 propostos modelos difusos sim tricos a express o correspondente ao custo de opera o do sistema associado ao custo das perdas activas e aos custos de ajuste de pot ncia activa dos geradores e das cargas express o da fun o objectivo nos modelos determin sticos anteriores corresponde agora a uma restri o adicional considerando um determinado n vel de aspira o Consideremos que este custo de opera o representado por CO Por outro lado a fun o objectivo FO corresponde agora ao grau de perten a ou de satisfa o da solu o obtida Assim a obten o dos pre os 3 A R z AP AQ marginais nodais referentes s pot ncias activa e reactiva o e resultam de rela es envolvendo vari veis duais de diversas restri es do problema Deste modo os pre os marginais nodais dos modelos referidos determinam se atrav s das express es 7 7 e 7 8 190 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Ap OCO oFO 1 ap 1 i t x Du s 1 7 fi OAPc OAPc OCO O 1 x adi 7 8 OAQc a OCO Nestas express es as vari veis utilizadas representam a vari vel du
98. xima pot ncia da turbina Os diagramas de capacidade ou de funcionamento dos geradores s ncronos de p los lisos e de p los salientes representados na Figura 4 4 e na Figura 4 5 determinam portanto os pontos de funcionamento admiss veis destas m quinas 120 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos A modeliza o destes diagramas de capacidade ou de funcionamento dos geradores obedeceu a um crit rio que permitisse representar adequadamente a rea de funcionamento admiss vel dos geradores utilizando uma formula o simples e expedita Deste modo foi utilizado o processo de lineariza o das curvas limites de funcionamento dos geradores conforme representado na Figura 4 6 Assim na Figura 4 6 a representa se a rea de funcionamento admiss vel aproximada de um alternador de p los lisos enquanto que na Figura 4 6 b se representa a mesma situa o mas para o caso de um alternador de p los salientes As Figuras 4 6 a e b apresentam uma disposi o de eixos Og e Pg diferente da apresentada na Figura 4 4 e na Figura 4 5 respectivamente de modo a permitir uma melhor e mais f cil percep o visual dos limites reais e aproximados de pot ncia reactiva em fun o de um determinado valor de pot ncia activa alocada ao gerador i As express es referentes aos limites de funcionamento dos alternadores tamb m foram escritas directamente a partir des
99. 05480 500 0 149 89 92 0 03930 0 15810 0 04140 500 0 150 90 91 0 02540 0 08360 0 02140 500 0 151 500 0 152 500 0 153 500 0 154 500 0 155 500 0 156 500 0 157 500 0 158 94 96 0 02690 0 08690 0 02300 500 0 159 500 0 160 95 96 0 01710 0 05470 0 01470 500 0 161 96 97 0 01730 0 08850 0 02400 500 0 162 98 100 0 03970 0 17900 0 04760 500 0 163 99 100 0 01800 0 08130 0 02160 500 0 164 500 0 165 500 0 166 500 0 167 500 0 168 500 0 169 500 0 170 500 0 171 500 0 172 500 0 173 500 0 174 500 0 175 500 0 176 500 0 177 500 0 178 500 0 179 500 0 180 500 0 181 500 0 Anexo C Dados da Rede Teste de 118 N s do IEEE C 5 Componentes Discretos Considerados Todos os transformadores com regula o de tens o apresentados na Tabela C 11 t m as suas tomadas expressas atrav s da raz o de transforma o dadas por 5 0 2 5 e 0 Tabela C 11 Caracter sticas dos transformadores com regula o de tens o da rede teste de 118 n s do IEEE SE U J R X gre nol om om ow aie 5 Gs us p m 500 0 17 500 0 25 500 0 59 500 0 65 6 n o sim 0 00000 0 03700 0 00000 500 0 A Tabela C 12 apresenta os dados referentes s baterias de condensadores Tabela C 12 Dados das baterias de condensadores da rede teste de 118 n s do IEEE escal o Mvar Vn 1 pu Escal o 1 2 oa 3 escal o 4 escal
100. 078 js ES 00 EA SR SE sl im 0 159700 T8801 0 0 da Se 70 0 o o 1421 66500 1925 o o 3700 834 y 1706 1505 11 207 18508 11200 10 00 maaa Zj o o o 2801 60 00 2400 1 _o 0 o 503 68001 26588 o o 4700 2834 at el se Eo Mola e peri 76 0 o o 2300 6800 3670 o o 3000 1851 7 o o o 6148 6160 2779 o 3700 2075 JE c e j ss ccs EOD ES AA dice ose gt als 5 e wc 80 o O 41500 2846 130 00 2640 sp RE RO e ene es 8 1290 125 330 ee AMO AE casados gs 0 o o 2179 2400 1487 o 4100 3544 RC E REA TOA O O ERES Aa as ASA BEL E ls os a e ei A A EINER PEERS NETS Fie a Sls 3 Ss 89 0 598 00 1588 9 0 o 0 2446 16300 40 85 continua na p gina seguinte 313 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 16 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 5 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o Entidades E OM Entidades associadas a Contratos Bilaterais es Lem MW MW Mvar MW Mvar MW MW Mvar MW Mvar o o 477 1000 000 138 001 542 gt a RUA CO E 93 1200 712
101. 1 93 Mvar 40 00 Mvar e 16 22 Mvar respectivamente As perdas activas t m agora o valor de 114 42 MW Os geradores associados aos contratos bilaterais ligados aos n s 1 e 12 contribuem para compensar aquelas perdas com 11 00 MW e 3 03 MW respectivamente Os restantes 100 39 MW s o compensados por v rios geradores despachados pelo OM distribu dos pelo sistema Neste caso tamb m se verifica que o gerador ligado ao n 10 despachado pelo OM apresenta um ajuste de pot ncia activa inferior ao obtido pelo Modelo 9 diminuindo o custo referente aos ajustes de pot ncia activa Conjuntamente com a diminui o verificada 354 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos no custo de perdas activas do sistema obt m se assim um valor inferior para o custo de opera o do sistema Por outro lado e tal como seria de esperar dado o Modelo utilizado os resultados obtidos para o despacho final indicam que n o h qualquer transfer ncia de pot ncia activa entre os dois subsistemas de contrata o de energia el ctrica Tabela 9 52 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 11 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong Entidades cespachades Ta eum Entidades associadas a Contratos APg APg Pg APg APg Pg MW MW MW Mvar a Mvar pi MW MW Mvar een 21 25 3
102. 3 5 2 ser apresentada mais pormenorizadamente a metodologia proposta nesta comunica o 3 3 4 Inclus o de Custos de Capital de Pot ncia Reactiva Dai et al 2000 integram os custos de capital relativos aos condensadores no problema de optimiza o a utilizar para determinar os pre os de pot ncia reactiva referindo que esta modifica o torna os sinais transmitidos por estes pre os mais completos Por outro lado Hao e Papalexopoulos 1997 consideram custos vari veis da produ o de pot ncia reactiva e afirmam que os custos de capital em que incorrem os fornecedores como parte do servi o de pot ncia reactiva devem ser utilizados no c lculo dos pre os de pot ncia reactiva Chattopadhay et al 1995 defendem a determina o de pre os nodais hor rios de pot ncia reactiva para pagar os custos de opera o incorridos pelos geradores no fornecimento de pot ncia reactiva adicional Esta parcela dever adicionar se ao pagamento associado aos custos fixos relativos aos condensadores Assim Chattopadhyay et al 1995 realizam uma an lise de diversos aspectos relativos ao planeamento do fornecimento de pot ncia reactiva conjuntamente com a determina o dos respectivos pre os O problema de planeamento envolve a localiza o e dimensionamento 71 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o de condensadores a ligar a barramentos de consumo tal que o custo total de investimento e de opera
103. 339 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE que este gerador tem o seu despacho final com o valor de 21 96 MW Assim o ponto de funcionamento deste gerador n o se encontra propriamente sobre uma das curvas do seu diagrama de capacidade mas na verdade encontra se no limite do que lhe permitido pela sua oferta de ajuste 25 0 MW 15 0 Mvar PF PF 5 75 MW 15 0 Mvar Qgl Mvar Qg56 Mvar an 3 6 9 12 15 18 21 24 27 3 4 3 Pgl MW Pg56 MW b Figura 9 8 Diagrama de capacidade e ponto de funcionamento dos geradores despachados pelo OM a gerador ligado ao n 1 e b gerador ligado ao n 56 PF 21 96 MW 1 97 Mvar 48 0 MW 14 0 M var oo Eq Qg56 Mvar nn Qgl Mvar N 24 Pg56 MW a b c Figura 9 9 Diagrama de capacidade e ponto de funcionamento dos geradores associados aos contratos bilaterais a gerador ligado ao n 1 b gerador ligado ao 4 e c gerador ligado ao n 56 Os pre os marginais nodais de pot ncia activa para os subsistemas OM e contratos bilaterais e reactiva s o apresentados na Tabela 9 41 Neste caso de estudo os pre os marginais nodais de pot ncia activa associado aos dois subsistemas p P e o P s o superiores aos obtidos para o Caso Base devido exist ncia de congestionamento nos ramos 9 10 e 68 116 Este aumento est assim ass
104. 342 0 000 26 49 215 0 000 0 000 106 50 486 0 083 27 51 000 0 000 67 0 031 51 185 0 000 28 51 321 0 036 0 047 108 50 976 0 002 29 51 492 0 000 0 000 50 963 0 014 30 50 607 0 023 0 0 000 110 50 801 0 000 31 51 428 0 000 0 000 50 354 0 000 32 51 141 0 000 2 0 000 51 810 0 000 33 51 157 0 204 73 0 000 51 024 0 000 34 50 621 0 000 7 0 000 51 320 0 267 35 50 682 0 010 7 0 024 51 292 0 317 36 50 653 0 000 6 0 000 51 810 0 000 37 50 527 0 028 77 0 000 52 822 0 292 38 50 376 0 040 78 0 087 50 020 0 000 39 51 523 0 066 79 0 136 x 40 51 810 0 000 48 629 0 000 x Assinala se ainda que o pre o marginal de pot ncia reactiva nulo em muitos n s Esta situa o decorre do facto de nesses n s existirem geradores a eles ligados ou outros equipamentos de produ o de pot ncia reactiva que n o se encontram no limite Assim um aumento da carga reactiva ligada a um desses n s directamente compensado por esse 350 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos equipamento sem qualquer impacto nas perdas activas e sem incorrer em qualquer custo de oportunidade por exemplo o que ocorre nos n s 89 a 92 Noutros n s ou n o existe directamente ligado qualquer equipamento de produ o de pot ncia reactiva ou se existe encontra se no limite Assim um aumento da carga reactiva num desses n s ser compensado num n diferente originando um impacto na pot ncia act
105. 4 Desta forma e a t tulo de exemplo o Modelo 4 apresentado na Subsec o 4 6 4 integra a fun o objectivo 4 83 as restri es 4 84 a 4 102 bem como as restri es 4 105 a 4 107 Considerando a generaliza o agora referida o Modelo 5 integra a fun o objectivo 4 83 e todas as restri es 4 84 a 4 107 140 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 5 Modelos de Despacho Considerando Elementos da Teoria dos Conjuntos Difusos 5 1 Aspectos Gerais Neste cap tulo s o apresentados tr s modelos de despacho integrado de pot ncias activa e reactiva desenvolvidos utilizando programa o linear difusa considerando elementos da Teoria dos Conjuntos Difusos Fuzzy Sets Uma vez que a utiliza o da Teoria dos Conjuntos Difusos n o se encontra ainda t o difundida como acontece com a teoria dos conjuntos cl ssicos apresentam se em seguida os principais fundamentos e diversas no es te ricas associadas a esta teoria A maioria das ferramentas formais tradicionais de modeliza o racioc nio e computa o s o determin sticas e possuem um car cter preciso sendo designadas em literatura inglesa por modeliza es crisp O significado do termo crisp est associado ao conceito de dicotomia isto modelos e conhecimentos que apenas admitem duas situa es opostas qualquer que seja o elemento analisado Por exemplo na teoria cl ssica dos
106. 48865 0000 x 330 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 60 000 T 0 660 gt 45 000 S 0 440 30 000 0 220 15 000 4 0 000 Ht 0 000 1 6 6 15 000 4 0 220 30 000 4 0 440 45 000 MW h Modelo 8 MW h Modelo 4 60 000 Mvar h Modelo 8 e Mvar h Modelo 4 0 660 Figura 9 7 Perfis dos pre os marginais nodais obtidos pelos Modelos 4 e 8 no Caso Cong da rede teste de 118 n s do IEEE Como representado na Figura 9 7 verifica se que os pre os marginais nodais de pot ncia activa n o sofrem altera es de registo com a inclus o dos equipamentos de compensa o de pot ncia reactiva considerados quando comparados com os valores obtidos com o Modelo 4 Em contrapartida os pre os marginais nodais de pot ncia reactiva apresentam um perfil diferente do obtido pelo Modelo 4 nomeadamente nos n s 9 13 20 a 23 33 43e 44 63 a 65 81 a 84 91 a 98 114 e 115 Assinala se que estes n s correspondem ou est o na vizinhan a daqueles em que est o ligados compensadores s ncronos bancos de indut ncias ou de capacidades Estes elementos apresentam um impacto elevado ao n vel do controlo de tens o e pot ncia reactiva tal como seria ali s de esperar reflectindo se esta situa o na obten o de um perfil de pre os marginais de pot ncia reactiva com valores
107. 650 e 670 segundos correspondentes aos blocos E e F da Figura 7 4 apresentada na Subsec o 7 4 2 do Cap tulo 7 280 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 5800 4 f1 x f x 50 f6 x 1760 1809 3800 4 3300 4 2800 1 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001 9001 10001 n mero de itera es Figura 8 30 Converg ncia do Algoritmo de Solu o H brido 2 utilizando o EPSO em 8 simula es As solu es obtidas no final do algoritmo atrav s da execu o do SLP primal dual incluem a solu o obtida para os componentes discretos para estas 8 simula es correspondem a valores da fun o objectivo entre 1784 60 e 1746 93 referentes estes dois valores s simula es f4 x e a f1 x respectivamente A melhor solu o obtida corresponde a fl x e est associada aos valores seguintes dos componentes discretos transformadores com regula o de tens o no transformador ligado entre os n s 3 e 24 a tomada de tens o do prim rio est ligada na posi o correspondente a 2 0 o transformador ligado entre os n s 9 e 11 apresenta a tomada do prim rio ligada na posi o nominal o transformador ligado entre os n s 9 e 12 tem a tomada do prim rio ligada na posi o referente a 5 0 9 o transformador ligado entre os n s
108. 9 0 50 977 47 617 0 000 50 24 46 889 0 056 49 391 46 031 0 015 6 8 50 482 47 122 0 202 50 033 46 673 0 000 48 94 45 586 0 000 8 3 10 54 000 0 000 50 96 0 147 47 007 0 000 1 0 101 12 0 000 13 0 257 14 0 050 15 0 000 16 0 153 17 0 068 18 0 000 19 0 000 20 0 001 21 0 000 22 0 095 23 0 063 24 0 000 25 0 000 26 0 000 27 0 000 28 0 035 29 0 000 30 0 047 31 0 000 32 0 000 33 0 090 34 0 000 35 0 017 36 0 000 37 0 013 38 0 068 39 0 076 40 0 000 oo 47 115 0 000 46 307 0 000 46 916 0 141 46 970 0 092 47 191 0 065 47 084 0 119 46 718 0 007 46 743 0 070 46 982 0 000 3 6 7 5 7 6 0 4 8 3 2 46 610 0 000 5 0 2 5 9 9 0 9 0 6 4 52 04 0 349 52 23 0 333 52 09 0 219 51 30 0 000 51 30 0 000 51 34 0 004 51 589 0 180 52 262 0 282 50 141 0 000 49 677 0 001 49 561 0 000 49 586 0 000 49 86 0 023 49 610 0 001 2 2 W N 46 605 0 000 46 600 0 009 47 132 0 000 47 565 0 000 47 849 0 000 48 009 0 010 48 640 0 000 48 359 0 050 48 291 0 079 47 981 0 000 47 541 0 000 49 242 0 000 49 022 0 000 49 447 0 032 49 211 0 055 48 88 0 000 50 48 0 000 50 60 0 000 50 544 0 000 50 755 0 000 50 672 0 000 50 587 0 024 50 921 0 000 50 091 0 000 50 193 0 087 50 121 0 138 49 592 0 000 48 640 0 000 47 846 0 000 47 774 0 210 47 771 0 270 48 640 0 000 49 136 0 325 47 525 0 000 x x x 85 8 8 91 9 9 94 95 97 100 101 102 103
109. 990 7210 6 460 10280 12 150 13 280 13740 716 030 14930 14920 14 440 13 040 16 550 25 820 24 890 24 810 4210 33 890 11 800 x 353 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tamb m aqui se verificam n s do sistema com m dulo de tens o superior a 1 08 pu recordando se que este foi o limite especificado para o Modelo 9 Os valores agora obtidos est o contudo dentro da margem de relaxamento admitido para as restri es difusas do m dulo das tens es uma vez que foi especificada a toler ncia de 0 02 pu Na Figura 9 13 est o representados os perfis do m dulo das tens es obtidos pelos Modelos 9ell Vi pu t i Modelo 11 Modelo 9 4 0 940 TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTI 1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100 109 118 n mero de n s Figura 9 13 Perfis do m dulo das tens es obtidos pelos Modelos 9 e 11 no Caso Cong da rede teste de 118 n s do IEEE O despacho final apresentado na Tabela 9 52 na Tabela 9 53 e na Tabela 9 54 Analogamente tamb m nestas tabelas se exclu ram as linhas referentes aos n s 5 9 30 37 63 64 68 71 e 81 dado n o apresentarem consumo nem produ o Os compensadores s ncronos ligados aos n s 21 29 44 71 95 118 apresentam injec es de pot ncia reactiva de 15 96 Mvar 4 02 Mvar 10 00 Mvar
110. A Figura 8 2 apresenta as curvas agregadas das ofertas de venda e de compra de energia el ctrica O pre o de mercado foi determinado pela oferta de venda de energia el ctrica do gerador ligado ao n 194 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 15 apresentando um pre o marginal de 36 0 MW h correspondente ao pre o do terceiro bloco da sua oferta 70 4 60 4 Curva de Ofertas de Compra Pre o MW h 50 4 Preco de mercado 36 0 MW h 40 30 4 20 Curva de Ofertas de Venda Quantidade negociada 2424 0 MW x 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Quantidade MW Figura 8 2 Curvas agregadas das ofertas de compra e de venda de energia el ctrica e determina o do pre o e da quantidade negociada rede teste de 24 n s do IEEE O valor correspondente fun o de Bem estar Social considerada neste modelo de 73776 0 h Este valor corresponde rea delimitada pela intersec o das duas curvas de ofertas apresentada na Figura 8 2 8 3 Resultados do OS utilizando os Modelos 1 a 7 Nesta sec o apresentam se os resultados obtidos para esta rede teste atrav s dos Modelos 1 a7 propostos para o Operador de Sistema OS realizar de modo integrado o despacho final do sistema Tal como foi detalhado em cap tulos anteriores o despacho final determinado pelo OS permite atribuir alguns servi os auxiliares nom
111. A participa o no mercado di rio obrigat ria para os geradores com mais de 50 MW para o total da sua capacidade excluindo a parcela de pot ncia transaccionada atrav s de contratos bilaterais A liquidez do mercado di rio gerido pela OMEL medida como a percentagem de energia comercializada relativamente ao consumo total elevada devido a duas raz es principais apenas os geradores que participam no mercado s o compensados com um pagamento por capacidade ao contr rio dos que comercializam a sua energia atrav s de contrata o bilateral os distribuidores s o obrigados a comprar toda a energia de que necessitam no mercado Contudo os pagamentos por capacidade t m vindo a ser reduzidos nos ltimos anos na ordem de 8 das receitas totais de produ o por ano Em 2005 este valor atingiu 20 0 MW Eurelectric 2005 Finalmente o mercado de energia el ctrica espanhol composto por quatro processos independentes e ao mesmo tempo interrelacionados correspondentes a o mercado di rio gerido pelo OM e corresponde a uma actividade fundamental do modelo espanhol em cujos resultados todos os outros mercados e processos se baseiam a resolu o de restri es t cnicas com base na informa o do mercado di rio e dos contratos bilaterais o OS avalia a viabilidade t cnica do programa de funcionamento das unidades de produ o no sentido de garantir a seguran a e a fiabilida
112. Ancillary Services by Public Utilities Federal Energy Regulatory Commission United States of America 19 May 2006 FERC 2006b Californian Independent System Operator Market Redesign and Technology Upgrade MR TU Federal Energy Regulatory Commission United States of America Washington D C 20426 Fact Sheet 21 September 2006 Ferreira J R R P 1999 Avalia o da Estabilidade de Tens o com Cen rios de Injec o Imprecisos e Identifica o de Procedimentos de Controlo Disserta o de Doutoramento Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Departamento de Engenharia Electrot cnica e de Computadores Porto 1999 Filho X V Gorenstin B G Regino L R M Medeiros J A Mello J C O Melo A C G Marzano L G B Pereira M V F 2000 Ancillary Services Trading and Cost Allocation among Consumers Application of Game Theory VII SEPOPE Simp sio de Especialistas em Planejamento da Opera o e Expans o El trica Curitiba Paran Brasil Maio 2000 Flatabo N Doorman G Grande O S Randen H Wangensteen I 2003 Experience with the Nord Pool Design and Implementation IEEE Transactions on Power Systems Vol 18 No 2 May 2003 Flynn M Sheridan W P Dillon J D O Malley M J 2001 Reliability and Reserve in Competitive Electricity Market Scheduling IEEE Transactions on Power Systems Vol 16 No 1 February 2001 Fonseca
113. ERREUR ESI PEE E ER AS e 3400 852 ERES 99 po 8 17 100 o 255 00 1201 37 00 17 92 101 T T T ECO ECG EE 102 Lese o 5 99 103 0 o 140 50 Bope lj m om Ese 104 o o poo pampas o 105 0 o o 2070 3100 2569 o o 2900 1402 106 Lb e a 107 o 000 36 15000 1253 ae ERREUR EE RS Miss joao p o o o 1452 3900 30 27 o o 00 1262 0 0 Teo m AE ERUIT e al 112 424 0 4 24 1099 6800 1381 o o o 1461 600 000 2800 1016 px e os 11800 500 ERES TS 13800 542 115 eee IE BR ES EEG 116 2140 0 21 40 5 56 184 00 e E RE EE I E E a E gt 200 5 89 Ti PS RIR ES EEE EEE As perdas activas do sistema correspondem a 119 07 MW apresentando uma pequena diminui o em rela o ao resultado obtido com o Modelo 4 O gerador associado aos contratos bilaterais f sicos ligado no n 1 contribui com 5 45 MW sendo o restante compensado por geradores despachados pelo OM Neste caso verifica se uma transfer ncia de pot ncia activa de 43 71 MW dos geradores despachados pelo OM para os geradores associados a contratos bilaterais A Tabela 9 31 apresenta os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos pelo Modelo 8 para este caso de e
114. Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos B 5 Componentes Discretos Considerados As caracter sticas correspondentes aos transformadores com tomadas de tens o considerados para esta rede teste consistem nos dados referentes s tomadas apresentados de seguida e nos dados apresentados na Tabela B 8 Os transformadores com regula o de tens o apresentados na Tabela B 8 t m as seguintes tomadas expressas atrav s da taxa de regula o os transformadores ligados aos n s 3 24 e 10 12 10 0 8 0 6 0 4 0 2 0 e 0 os transformadores ligados aos n s 9 11 9 12 10 11 5 0 2 5 e 0 Tabela B 8 Caracter sticas dos transformadores com regula o de tens o da rede teste de 24 n s do IEEE ou o R Xy S j ow ow awa 400 0 400 0 400 0 400 0 400 0 A bateria de condensadores existente no n 14 do sistema tem as caracter sticas apresentadas na Tabela B 9 Tabela B 9 Dados das baterias de condensadores da rede teste de 24 n s do IEEE escal o Mvar para Vn 1 pu 1 2 Sake 3 4 rad 5 y 1 2 3 4 5 ESTE Na Tabela B 10 apresenta se as caracter sticas da bateria de indut ncias existente no n 6 do sistema Tabela B 10 Dados das baterias de indut ncias da rede teste de 24 n s do IEEE escal o Mvar para Vn 1 pu 2 3 4 as 5 12 2 3 4 5 4
115. Figura 8 19 Perfis do m dulo das tens es obtidos atrav s dos Modelos 5 e 9 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do 259 Figura 8 20 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos nos dois casos de estudo da rede teste de 24 n s do IEEE atrav s do Modelo idad ardida 261 Figura 8 21 Perfis dos pre os marginais nodais obtidos pelos Modelos 8 e 10 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do 266 Figura 8 22 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos pelos Modelos 9 e 11 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do TER Bandai ie 271 XXX Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Figura 8 23 Evolu o do processo iterativo dos m todos SQP e SLP utilizados nos Modelos 1 2 e 6 com a rede teste de 24 n s do IEEE para o Caso base 272 Figura 8 24 Evolu o do processo iterativo dos m todos SQP e SLP utilizados nos Modelos 1 2 e 6 com a rede teste de 24 n s do IEEE para o caso com congestl ODarento ue oeque quen seres T abe Sive Fees avr 273 Figura 8 25 Compara o das curvas f x obtidas no SLP atrav s do tr nsito de pot ncias AC e do OPF linearizado adoptado nos Modelos 3 e 7 e utilizando a rede teste de 24 n s do IEEE para o Caso Base
116. Flow Security Constrained Unit Commitment Sistema El ctrico Independente Sistema El ctrico Nacional Sistema El ctrico N o Vinculado Sistema El ctrico de Servi o P blico Sequencial Linear Programming Sequencial Quadratic Programming System Sell Price A Stability Voltage Control Transmission Congestion Rights Tr nsito de Pot ncias AC Transmission System Operator Unified Power Flow Controller xxvli Lista de Abreviaturas xxvili Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Lista de Figuras Figura 4 1 Curvas agregadas de ofertas de compra e de venda num Pool sim trico 111 Figura 4 2 Estrutura da oferta de venda de energia el ctrica de um gerador i que Participando POOL a u nn inii SE E e uA NE UR Siat 112 Figura 4 3 Limites de ajuste de pot ncia activa de um gerador i para as tr s situa es poss veis a Pg gt 0 e Pg APg U pg b Pese Pgr APg Pg c Pg 0 e OcAPg see 115 Figura 4 4 Diagrama de funcionamento de um gerador s ncrono de p los lisos e respectivas curvas limite a 118 Figura 4 5 Diagrama de funcionamento de um gerador s ncrono de p los salientes curvas Tte a ed ae epee 120 Figura 4 6 Lineariza o adoptada das curvas limite de funcionamento dos alternadore
117. GD O LO 0 6176 EXE EE CE ee a ERE E MERA EARN E ER ERR Sce greg oes 14800 Saul cse too T isu SEE ES 1 se lo el 9o AO ee sess usen continua na p gina seguinte 3 56 5 28 3 28 9 49 6 84 4 87 8 27 5 28 301 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 10 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o Entidades despachadas pelo OM Entidades associadas a Contratos Bilaterais n i APg po APg APg po APg MW MW MW Mvar MW Mvar MW MW MW Mvar UM o 0 jo 961 10 00 000 3800 5 42 2 o o o 90 60 9260 o 9 fso 272642 EDS ts E E RES I 37 a 92 TE RN A o 2 71 s estis ESTE E ES ES EE ROO EAR o mo 890 els eom 2070 ox rog p BOSA 99 0 0 0 847 42 00 00 2800 817 100 0 0 42 17 3700 1792 mp Tf 22 00 1478 o o 22 00 16 03 toa Mia RE io EA es RR RR ns ERO 5 99 103 0 o 4050 1361 2300 1605 104 o o o 10 70 38 00 2455 o 748 4148 1426 1051 0 o o 23 00 31 00 25 69 0 o 2900 1537 ERES Aa as AM ss IRE TON 1077 0 06
118. Implementacao 9 easton usata ua aea scii aa A ukuta aN 9 22 Tipos de Mercados e ete pin deo tee epu ecd sae ando 11 2 Espanha enine ag qusa qua usai ip ss 12 2 3 1 Organiza o do Mer ado 1 ici 12 2 3 2 Resolu o de Restri es T cnicas a ae 15 2 4 Inglaterra Gales e ES a os era dev tesi equas EE E S 19 2 4 1 Organiza o do Mercado scssi e aetas tesa t e RE 19 2 4 2 Suporte de Pot ncia Reactiva e Controlo de 21 29 Paises N rdICOS A A a Et 22 2 9 15 Organiza o do Mercado n A uu prae edi gs 22 2 5 2 Suporte de Pot ncia Reactiva e Controlo de 25 2 6 Estados Unidos da Am rica uie di ea 26 2 00 Aspectos OLAS ea a Oi A A aaa Sana 26 2 0 2 Calorias e ti a 27 2 6 2 1 Organiza o do 27 2 6 2 2 Suporte de Pot ncia Reactiva e Controlo de Tens amp o 30 20 34 NOVO Torque atas luas een Qa uq toe Qu end t cde eruta dado 32 2631 Organiza o do Mercado 32 2 6 3 2 Suporte de Pot ncia Reactiva e Controlo de Tens amp o 33 2 6 4 PJM Pennsylvania New Jersey Maryland 36 2 6 4 1 Organiz
119. May 1997 Unsihuay C Saavedra O R 2006 Transmission Loss Unbundling and Allocation Under Pool Electricity Markets IEEE Transactions on Power Systems Vol 21 No 1 February 2006 USA Canada PSOTF 2004 Final Report on the August 14 2003 Blackout in the United States and Canada Causes and Recommendations USA Canada Power System Outage Task Force April 2004 Vaahedi E Mansour Y Fuchs C Granville S Latore M L Hamadanizadeh H 2001 Dynamic Security Constrained Optimal Power Flow VAr Planning IEEE Transactions on Power Systems Vol 16 No 1 February 2001 V zquez C Rivier M P rez Arriaga I J 2002 A Market Approach to Long Term Security of Supply IEEE Transactions on Power Systems Vol 17 No 2 May 2002 Venkatesh B Sadasivam G Khan M A 2000 A New Optimal Reactive Power Scheduling Method for Loss Minimization and Voltage Stability Margin Maximization Using Successive Multi Objective Fuzzy LP Technique JEEE Transactions on Power Systems Vol 15 No 2 May 2000 Verbie G Gubina F 2004 Cost Based Models of Reserve Power Pricing for Secondary and Tertiary Frequency Control in the Slovenian Power System IX SEPOPE IX Simp sio de Especialistas em Planejamento da Opera o e Expans o El trica SP 102 Brasil 23 27 de Maio 2004 Verma K S Gupta H O 2006 Impact on Real and Reactive Power Pricing in
120. Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos B Modifica es Extens es dos M todos de Longo Prazo O modelo proposto em Bhattacharya e Zhong 2001 para a aloca o de pot ncia reactiva por parte do OS executado em duas fases na primeira o OS determina o benef cio marginal de cada oferta de pot ncia reactiva atendendo minimiza o de perdas do sistema Este benef cio corresponde vari vel dual das restri es de igualdade de pot ncia reactiva injectada na segunda fase conhecido o benef cio marginal que cada oferta de pot ncia reactiva representa para o OS maximizada uma fun o de Benef cio Social que incorpora os pre os das ofertas de pot ncia reactiva Assim o OS identifica as ofertas de pot ncia reactiva que apresentam os benef cios marginais mais elevados para o fornecimento do servi o Deste modo pretende se obter uma solu o que corresponda a um compromisso entre uma solu o adequada do ponto de vista t cnico e que seja tamb m uma boa solu o do ponto de vista financeiro para o OS Em Zhong e Bhattacharya 2002b s o apresentadas quatro formula es matem ticas para o mercado de pot ncia reactiva em que na primeira desenhado um mercado em que se pretende minimizar o pagamento total que depende do pre o de mercado obtido em fun o das quatro componentes das ofertas de pot ncia reactiva submetidas pelos
121. Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos max Q aCB Us Qg lt Oger E i Pg APg c APgP CP 6 41 Si bCB _ min CB c Qg gt Qg inch E 2 Pg Apa CB APg PCB 6 42 Si NI Ng Y APperd AV A0 Y APg 9 AP oP 6 43 k 1 l 1 f 6 44 0 AP E AQ AV A0 AOg AQgf 0 AQc 6 45 ASF AS AV A0 lt AS 6 46 Nesta formula o as express es da fun o objectivo 6 22 e das restri es 6 28 a 6 46 s o id nticas s restri es 4 84 a 4 102 do Modelo 4 descrito na Subsec o 4 6 4 do Cap tulo 4 As restri es 6 23 a 6 26 deste modelo referem se aos componentes de rede de natureza discreta Por um lado as restri es 6 23 e 6 24 representam as raz es de transforma o dispon veis dos transformadores com regula o de tens o no prim rio e no secund rio Por seu lado 6 25 e 6 26 correspondem aos escal es das baterias de condensadores e de indut ncias ligados aos n s p e q da rede el ctrica A restri o 6 27 imp e os limites de pot ncia reactiva do compensador s ncrono ligado ao n i do sistema em an lise 6 3 2 Modelo 9 DIOS Linearizado com Aloca o de Perdas e Ofertas de Ajuste Pool e Contratos Bilaterais Considerando Ajustes Separados O modelo descrito nesta subsec o corresponde a uma vers o mais co
122. Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos termos de viabiliza o do programa base Os valores obtidos para as tens es no sistema mostram que os n s com valores de tens o mais baixa se situam pr ximo de 1 pu sendo o limite m nimo de 0 94 pu Por outro lado existem n s com capacidade de controlo de tens o suporte de pot ncia reactiva que apresentam valores de tens o no limite m ximo 1 06 pu Tabela 8 2 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 1 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE Aes V 0 i P V i 0 nol pu graus pu graus 5 610 8 640 3 360 3 330 1 330 0 920 2 2 i 440 2 500 1 780 0 000 3 840 0 670 8 100 O despacho final determinado pelo OS apresentado na Tabela 8 3 permitindo identificar os recursos alocados aos v rios agentes Assim verifica se que os geradores ligados aos n s 1 e 15 apresentam um ajuste APg de 26 77 MW e de 10 00 MW respectivamente compensando as perdas activas de 36 77 MW verificadas no sistema Estes mesmos geradores s o despachados pelo OS Pg com 120 77 MW e 215 00 MW respectivamente correspondendo assim s somas dos valores iniciais de pot ncia activa obtidas pelo OM 94 00 MW e 205 00 MW com estes ajustes determinados pelo Operador de Sistema Os restantes geradores mant m as suas produ es de pot ncia activa inalteradas Assinala se ainda que a
123. Nestas condi es Choi et al 1998 obt m os pre os de pot ncia activa e reactiva em tempo real a partir dos coeficientes de Lagrange do problema Em Verma e Gupta 2006 os pre os nodais das pot ncias activa e reactiva para um determinado per odo de comercializa o correspondem aos valores marginais relativos 83 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o ao fornecimento e consumo de pot ncia activa e reactiva em cada n do sistema para esse per odo Os m todos apresentados em seguida poder o ser classificados como propostas que consideram pre os separados por diferentes categorias de custos ou de recursos propostas para contratos de fornecimento de longo prazo e propostas relativas fixa o de penalidades por falha de fornecimento de pot ncia reactiva requerida 3 5 1 Pre os Separados por Diferentes Custos Recursos Em Gil et al 2000 e em da Silva et al 2001 s o propostos mercados de capacidade de pot ncia reactiva e de energia reactiva Estas propostas resultam do facto de os custos de pot ncia reactiva integrarem componentes relativas capacidade e produ o ou seja custos de capital e de energia reactiva respectivamente ainda referido em da Silva et al 2001 que a componente relativa produ o de energia reactiva deve incluir os custos de oportunidade incorridos pela perda de receita de produ o de pot ncia activa Em Hao 2003 o pre o para a capacida
124. O c lculo da probabilidade p n baseia se na fun o de distribui o de Boltzman dada por A 6 p n ros A 6 Nesta express o AFn F x F x e as vari veis t m o seguinte significado F x representa o valor da fun o de avalia o para a solu o x F x corresponde ao valor da fun o de avalia o para a solu o xn T n o valor da temperatura referente a um patamar que inclui a itera o n A temperatura T n diminui ao longo do processo iterativo de acordo por exemplo com uma evolu o em patamares simulando assim o processo de arrefecimento de um metal Cada patamar abrange um n mero de itera es comprimento do patamar para o qual a temperatura de arrefecimento se mant m inalterada A evolu o da temperatura definida considerando a temperatura inicial To o factor de arrefecimento a e o comprimento do patamar L de acordo com a express o A 7 em que k representa o n mero do patamar considerado T k D T a T A 7 O SAO deve ser iniciado considerando um valor especificado de To elevado igual ou pr ximo da unidade e em cada sequ ncia k de L itera es a temperatura T reduzida utilizando o factor de arrefecimento a tal que oe 0 1 Crit rios de Paragem Os crit rios de paragem s o variados e podem corresponder por exemplo aos seguintes Crit rio de Paragem 1 o algoritmo termina se a fun o de avalia o F n o for melhorada durante um
125. OM verifica se a exist ncia de pre os em diversos n s com o valor de 51 000 MW h correspondente oferta de ajuste de v rios geradores associados a este subsistema geradores ligados aos n s 1 26 27 56 59 77 80 e 105 Verifica se que nesses n s os pre os marginais de pot ncia activa obtidos s o inferiores oferta de ajuste dos geradores a eles ligados excepto no caso do n 56 que apresenta o valor de 51 00 MW h para a oferta de ajuste e no caso do n 1 que apresenta um valor superior oferta de ajuste do gerador a ligado 51 305 MW h No caso do pre o marginal de pot ncia activa obtido no n 1 verifica se que o gerador ligado a este n est a funcionar no seu limite de pot ncia activa bem como no limite de pot ncia reactiva dado ter sido despachado para contribuir para compensar as perdas activas com 25 00 MW Nestas condi es este gerador n o pode aumentar a sua produ o para compensar um aumento de pot ncia activa da carga ligada ao n 1 Este aumento da carga tem de ser compensado por um gerador ligado a outro n originando um impacto na pot ncia activa de perdas Considerando agora os outros n s referidos possuindo pre os inferiores oferta de ajuste dos geradores a ligados no valor de 51 00 MW h n s 26 27 59 77 80 e 105 um aumento da pot ncia activa de carga compensado por um gerador ligado a um n diferente destes resultando numa diminui o do valor das perdas a
126. Sistemas El ctricos Tabela 8 61 Escal es ligados da bateria de condensadores Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 10 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 n P 1 1 y 2 o 3 1 4 1 5 14 desligado desligado desligado Na Tabela 8 62 apresenta se o estado obtido para os escal es da bateria de indut ncias ligada ao n 6 Assim os escal es 2 3 e 5 encontram se desligados enquanto que os escal es 1 e 4 est o ligados Tabela 8 62 Escal es ligados da bateria de indut ncias Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 10 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 T 1 2 q 3 4 5 6 desligado desligado desligado O m dulo e fase das tens es obtidos s o apresentados na Tabela 8 63 onde se pode verificar que a toler ncia especificada para os limites do m dulo das tens es permitiu que em alguns n s do sistema o valor correspondente excedesse 1 06 pu Tabela 8 63 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 10 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE nol pu graus pu graus 9 520 11 310 4 490 4 710 1 800 1 060 5 150 5 160 0 000 4 730 4 230 10 180 Na Tabela 8 64 apresenta se o despacho final de pot ncia activa e reactiva obtido pelo Modelo 10 proposto para o Operador de Sistema As perdas activas no sistema s o totalmente compen
127. Tabela 8 66 Escal es ligados da bateria de condensadores Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 11 7 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 E to 1 2 Tp 3 m 4 to 5 E desligado Na Tabela 8 67 s o indicados os escal es em servi o e fora de servi o da bateria de indut ncias ligada ao n 6 do sistema Neste caso verifica se que todos os escal es se encontram em servi o Tabela 8 67 Escal es ligados da bateria de indut ncias Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 11 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 noq B B B B 5 Tg 1 74 2 Ta 3 Tq 4 Ty 6 ligado O m dulo e fase das tens es obtidos est o dispon veis na Tabela 8 68 Verifica se que em alguns n s possuindo capacidade de regula o de tens o o m dulo da tens o se encontra dentro da margem de relaxamento especificada para as restri es difusas correspondentes ao m dulo da tens o O despacho integrado de pot ncia activa e reactiva obtido atrav s deste modelo apresentado na Tabela 8 69 Os ajustes de pot ncia activa alocados aos geradores associados a ambos subsistemas de contrata o s o totalmente compensados no seio do subsistema em que ocorrem isto n o h transfer ncia de pot ncia activa entre agentes despachados pelo OM e agentes com contratos bilaterais f sicos 268 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de S
128. a economia e qualidade de servi o mediante a actua o sobre os recursos de absor o e produ o de pot ncia reactiva dos geradores Em Migu lez et al 2004 e Ugedo et al 2005 referido que as viola es de restri es t cnicas do sistema el ctrico tais como viola es de limites de tens o ou congestionamentos de ramos de transmiss o s o resolvidos pelo OS espanhol atrav s do aumento e da diminui o da produ o de centrais despachadas e ainda recorrendo liga o de centrais n o despachadas Neste sistema os custos de arranque dos novos geradores a serem ligados est o incorporados no termo fixo associado oferta do gerador e assumem um papel importante no processo de solu o das restri es no sistema el ctrico Espanhol Nestas condi es a solu o acoplada das restri es de tens o para os 24 per odos hor rios diferem da solu o que seria obtida individualmente para cada hora Deste modo os custos de arranque integram a solu o di ria ao longo dos 24 per odos hor rios O redespacho de produ o determinado pelo OS atrav s da minimiza o dos custos totais do sistema e enviado de seguida ao OM Adicionalmente o OS estabelece a lista de unidades com despacho fixo no qual a diminui o de produ o piora o perfil de tens o O OM adiciona o redespacho de produ o recebido do OS ao resultado do mercado e reinicia o processo de balan o entre produ o e consumo considerando as unidades
129. a contratos bilaterais a gerador ligado ao n 7 e b gerador ligado ao n 21 Na Tabela 8 25 apresentam se os valores obtidos para os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva Tabela 8 25 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 4 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE n i p P p Q n i p P p Q MW h Mvar h MW h Mvar h l 0 000 2 0 284 3 0 081 4 0 085 5 0 032 6 0 000 7 0 057 8 0 035 9 0 000 10 0 000 11 0 000 12 0 590 Por exemplo o pre o marginal de pot ncia activa obtido no n 21 99 370 MW h determinado pelo pre o de ajuste de pot ncia activa do gerador despachado pelo OM ligado ao n 15 pre o de ajuste de 100 00 MW h afectado pelo custo de varia o das perdas activas compensada pelo gerador despachado pelo OM ligado ao n 2 se ocorrer um aumento unit rio de pot ncia activa da carga ligada ao n 21 Neste caso concreto o aumento de carga no n 21 n o pode ser compensado pelo gerador associado aos contratos bilaterais ligado ao mesmo n apesar de a sua oferta de ajuste ser mais barata 98 00 MW h Com efeito este gerador encontra se num ponto de funcionamento correspondente ao limite m ximo de ajuste de pot ncia activa tal como foi ilustrado na Figura 8 9 b Deste modo o gerador com recursos dispon veis que minimiza o valor da 224 Novos Mecanismos de Mercado de Energia
130. ao impacto sentido pela fun o objectivo admitindo um aumento de 1 MW da carga ligada ao n 7 de que resulta uma varia o do ajuste do gerador despachado pelo OM ligado ao n 7 de 1 00 MW com uma oferta de ajuste de 120 00 MW h Contudo o perfil dos pre os marginais nodais de pot ncia activa obtido atrav s deste modelo semelhante ao obtido com o Modelo 4 Os pre os marginais nodais de pot ncia reactiva apresentam em ambos os casos um perfil vari vel nos n s 2 a 13 reflectindo a rea do sistema mais debilitada em termos de controlo de tens o suporte de pot ncia reactiva 105 000 lt a E 1 600 4 E 90 000 1 400 75 000 y 120 60 000 1 000 0 800 45 000 30 000 0 400 15 000 0 200 0 000 Ke 0 000 15 000 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0200 30 000 opem 0 400 n mero de n s des 45 000 Mie 60 000 11000 75 000 MW h Caso Base MW h Caso Cong T 1 200 90 000 DO 105 000 1 600 Mvar h Caso Base Mvar h Caso Cong 120 000 Figura 8 16 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 8 para o Caso Base e para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 252 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 8 4 2 Modelo 9 O Modelo 9 corresponde a um problema de optimiza o
131. ao exerc cio das actividades de produ o transporte distribui o e comercializa o com a finalidade de criar condi es prop cias ao incremento de um mercado livre e concorrencial Os princ pios constantes da Directiva n 2003 54 CE do Parlamento Europeu e do Conselho de 26 de Junho s o aplicados neste Decreto Lei Assim as actividades de produ o e de comercializa o s o exercidas em regime de livre concorr ncia mediante a atribui o de licen a e as actividades de transporte e de distribui o s o exercidas mediante a atribui o de concess es de servi o p blico Estas 49 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o actividades dever o ser exercidas tendo em conta a racionalidade dos meios a utilizar promovendo a efici ncia energ tica e as energias renov veis e n o pondo em causa o interesse p blico De acordo com o Decreto Lei No 29 2006 de 15 de Fevereiro a actividade de transporte de electricidade separada jur dica e patrimonialmente das demais actividades desenvolvidas no mbito SEN estando assegurada a independ ncia e transpar ncia do seu exerc cio e do seu relacionamento com as demais actividades Dado que esta actividade essencial para o correcto funcionamento do sistema el ctrico nacional o seu exerc cio integra a fun o de gest o t cnica global do sistema de modo a assegurar a coordena o das instala es de produ o e de distribui o com o object
132. ao gerador marginal de ajuste de pot ncia activa compensando aumentos marginais da carga ligada ao n i Os pre os marginais de pot ncia reactiva s o nulos nos n s 1 7 13 18 21 a 23 devido ao facto de em cada um destes n s existir capacidade para compensar aumentos de pot ncia reactiva da carga nos pr prios n s n o afectando portanto o valor da fun o objectivo 232 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 8 31 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 6 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE DES ENEM as e MW MW Mvar MW MW Mvar 2607 12007 1305 o 10800 21 93 o 5000 o 9700 1970 o 180 00 3655 ip 100 12 49 o0 136 00 27 62 o 285 00 2575 O 12500 2538 s 9 0 1750 3554 1 2 3 4 5 6 7 8 io o 19500 39 60 CO uecgp ete Mee ccr i I3 0 46000 1965 o 265 00 5381 eps ipo de ccs sud 119400 39 39 15 1000 215 00 9000 o 31700 6437 16 0 15500 7000 o 10000 2031 A a aus I8 o 250 00 6009 o 333 00 6762 parapi ima 3r ge ue 20 o 128 00 2599 21 o 3000 1976 2 o 20500 314 23 0 47000 1122 one ome p ox Tabela 8 32 Pr
133. apresentem condi es para serem prestados em condi es de mercado Nestas condi es os titulares de instala es habilitadas para a presta o destes servi os auxiliares e de gest o de desvios poder o realizar ofertas ao OS fazendo constar as quantidades e pre os pretendidos A retribui o dos servi os auxiliares s entidades cujas ofertas foram aceites ser realizada ao pre o marginal e em fun o do servi o efectivamente prestado A programa o hor ria final o resultado da agrega o de todas as transac es formalizadas para cada per odo de programa o como consequ ncia do programa di rio vi vel e do resultado obtido no mercado intradi rio uma vez resolvidas neste caso as restri es t cnicas identificadas e efectuado o reequil brio posterior Os desvios de produ o e consumo que surjam a partir do encerramento da programa o hor ria final ser o geridos pelo OS mediante um procedimento de gest o de desvios e mediante a presta o dos servi os auxiliares de reservas O pre o a pagar pelos desvios ter em conta o custo dos servi os de ajuste do sistema e a de garantia de pot ncia A Resoluci n de 30 de Julio de 1998 define que o controlo de tens o tem como objectivo manter a tens o nos n s do sistema dentro das margens estabelecidas de acordo com os 16 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos crit rios de seguran
134. cada n do m dulo das tens es e a limites das tomadas de tens o dos transformadores com regula o Por seu lado Dofia e Paredes 2001 utilizam tamb m o princ pio do desacoplamento para formular o problema de despacho O problema global proposto por estes autores representado atrav s de uma formula o cuja resolu o envolve duas etapas A primeira corresponde a um modelo de pot ncia activa e a segunda a um modelo de pot ncia reactiva O modelo de pot ncia activa pretende minimizar o custo de opera o sujeito a restri es de equil brio a limites de produ o de pot ncia activa limites de tr nsitos de pot ncia activa e de intensidade de corrente nos ramos da rede de transmiss o A segunda etapa do problema referente ao modelo de pot ncia reactiva pretende minimizar as perdas activas na rede de transmiss o integrando restri es de equil brio limites m nimo e m ximo de produ o de pot ncia reactiva limites de intensidade de corrente nos ramos da rede de transmiss o e limites do m dulo da tens o Estes dois modelos foram formulados como problemas n o lineares e o algoritmo de solu o implica a resolu o alternada e iterada dos dois subproblemas A metodologia de gest o de congestionamentos proposta por Kumar et al 2004 baseia se na defini o de zonas ou agrupamentos de n s Esta formula o utiliza dois conjuntos de ndices de sensibilidade designados por Factores de Distribui o de Conges
135. ciclo do m todo SLP no bloco D disponibiliza se ent o o despacho final que inclui os servi os auxiliares necess rios como por exemplo o controlo de tens o e suporte de pot ncia reactiva a compensa o das perdas activas verificadas no sistema e sua aloca o pelos diversos agentes Disponibiliza tamb m os pre os marginais nodais de pot ncia activa e de pot ncia reactiva de acordo com os custos de opera o do sistema tendo em conta o custo de perdas activas e o mecanismo de mercado associados s ofertas de ajuste de pot ncia activa 180 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 7 4 Algoritmos de Solu o H bridos Aplicados nos Modelos 8 a 11 As formula es associadas aos Modelos 8 a 11 correspondem a problemas que consideram componentes de rede de tipo discreto resultando assim em problemas de optimiza o inteira mista Deste modo foi necess rio desenvolver e implementar algoritmos de solu o capazes de tratar estes problemas Os algoritmos desenvolvidos correspondem a uma combina o de m todos tradicionais de optimiza o baseados no SLP com meta heur sticos como o EPSO Evolutionary Particle Swarm Optimization em l ngua inglesa o GAO Genetic Algorithm Optimization e o S O Simulated Annealing Optimization As meta heur sticas permitem identificar combina es de valores das vari veis discretas Para cada uma das combina es
136. cnicas propostas em Venkatesh et al 2000 Serrano e Vargas 2001 Chicco et al 2002 e em Gross et al 2002 Os modelos propostos por estes autores consideram essencialmente a aloca o de pot ncia reactiva n o focando aspectos de aloca o de custos nem de determina o de pre os associados a este servi o Chicco et al 2002 apresenta um mecanismo de aloca o do suporte de pot ncia reactiva em sistemas utilizando m ltiplas transac es tendo em conta os limites de pot ncia reactiva dos geradores e a interac o com a rede A metodologia proposta baseia se em fluxos f sicos que s o utilizados para alocar a pot ncia de perdas de transmiss o considerando os tr nsitos de pot ncia reactiva Os autores determinam os requisitos de pot ncia reactiva necess rios considerando uma primeira situa o em que n o existem transac es Em rela o a esta situa o base definido o suporte intr nseco de pot ncia reactiva requerido pelo sistema de transmiss o para o conjunto especificado de vari veis de controlo Em seguida s o inclu das as transac es efectuadas sendo ent o executado um estudo de tr nsito de pot ncias de modo a determinar o suporte de pot ncia reactiva necess rio A solu o referente ao estudo de tr nsito de pot ncias com todas as transac es inclu das obtida pelo ISO que determina igualmente as ac es necess rias para a solu o de congestionamentos Os autores referem que este mecanismo
137. com despacho fixo que n o poder o reduzir a sua produ o Tanto o redespacho como os ajustes do balan o de produ o e consumo s o determinados de acordo com as ofertas de produ o submetidas ao mercado pelos respectivos participantes Uma oferta de um produtor consiste num conjunto de blocos de energia pre o para cada hora do dia seguinte Estas ofertas integram 1 um termo fixo incorporando os custos de arranque da unidade de produ o e ii um termo relativo aos custos vari veis O processo descrito valido apenas para o mercado di rio Contudo de modo a evitar a ocorr ncia de novas viola es de restri es do sistema de transmiss o a obten o da solu o desse processo tem em conta a limita o das transac es que os participantes no mercado poder o realizar nos mercados seguintes mercado de reserva secund ria e mercados intradi rios Segundo Miguelez et al 2004 em Espanha n o t m sido desenvolvidos mercados em tempo real pelo que as viola es de restri es do sistema de transmiss o que surjam de forma inesperada s o geridas atrav s do processo de gest o de desvios e do mercado de reservas e como ltimo recurso atrav s de medidas de emerg ncia impostas pelo OS 17 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o O crit rio de seguran a estabelecido para o sistema el ctrico espanhol requer que diversas grandezas do sistema tr nsitos de pot ncia nos ramos e tens es n
138. comercializa o em que cada agente participa no mercado Para os agentes produtores a gama de pot ncias reflecte a m xima varia o que o produtor tol pode aceitar vg 1 de acordo com o despacho do Operador de Mercado ou de acordo com a sua capacidade instalada no caso de n o ter sido despachado por esta entidade A utiliza o deste recurso ajuste de pot ncia activa dar lugar a uma remunera o associada 113 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva ao pre o Cg Assim qualquer gerador despachado no mercado di rio ou possuindo contratos bilaterais poder sofrer ajustes positivos ou negativos de pot ncia activa aumentando ou diminuindo a sua produ o em MW determinados pelo Operador de Sistema para a resolu o de restri es t cnicas Por outro lado o Operador de Sistema considera ainda a contribui o que os geradores n o despachados no mercado di rio poder o dar ao sistema determinando os ajustes necess rios ajustes exclusivamente positivos Esta estrutura de ofertas de ajuste corresponde apenas a um bloco de ofertas de ajuste Contudo a formula o pode considerar m ltiplos blocos de ofertas de ajuste em que os produtores oferecem pre os de ajuste crescentes A Figura 4 3 mostra as gamas de varia o ajuste de pot ncia activa admitida pelos produtores definidas pelos limites m nimos e m ximos de ajuste de pot ncia activa de cada gerador ou grupo de ger
139. compensadas pelo gerador ligado ao n 2 no valor de 50 31 MW Os geradores despachados pelo OM ligados aos n s 15 e 16 apresentam um ponto de funcionamento que se situa sobre o seu diagrama de capacidade aproximado 218 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos nomeadamente no ponto de m xima pot ncia activa e m xima pot ncia reactiva admiss vel analogamente ao referido em alguns casos anteriores Tabela 8 20 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 4 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE Vi 0 ET Vi 0 pu graus pu graus 9 000 10 890 4 320 4 490 1 700 1 020 4 850 4 800 0 000 4 800 3 830 9 860 Tabela 8 21 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 4 para o Caso Base da o ES E o rS oj elon A rS rede teste de 24 n s do IEEE Entidades associadas ao Pool Oo 9400 2915 10800 2193 1000 5031 5031 4394 9700 1970 2000 Yr d EE A qme es er dp ce Eri m i uapa e 1772005 gt 6 27 62 O 28500 47 52 12500 25 38 5200 15 67 30 00 a s ss lap gt uso 3554 1600 boss s ERES ECA EE E A A EE E Beras A PE A A ee ee Oo 46000 101 31 265 00 53 8
140. ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos pot ncia activa da carga no n 15 compensado por um aumento da produ o no n 1 cujo pre o de ajuste como foi referido de 110 0 MW h O valor mais reduzido obtido para o n 15 explica se pelo facto de que o aumento da carga no n 15 contribui para diminuir a pot ncia de perdas Com efeito o despacho do OM Tabela 8 1 origina uma situa o bastante assim trica do ponto de vista de produ o carga existindo excesso de pot ncia de carga nos n s 1 a 10 Assim o aumento da produ o no n 1 contribui para obter uma situa o mais equilibrada a que est associado um menor valor da pot ncia activa de perdas A este respeito e tendo em conta esta situa o de funcionamento do sistema foi executado de novo o Modelo 1 considerando agora que a pot ncia de carga no n 15 passara de 317 00 MW para 318 00 MW O novo MW compensado no n 1 dado esta ser a forma mais econ mica de o produzir e a pot ncia activa de perdas diminui de 36 77 MW para 36 70 MW confirmando se assim a justifica o apresentada Tabela 8 4 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 1 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE MW h Mvar h MW h Mvar h l 0 010 2 0 317 3 0 175 4 0 090 5 0 018 6 0 004 7 0 038 8 0 055 9 0 004 10 0 000 0 006 12 1 309 Assinala se a finalizar que os pre os de ajuste n
141. ctricos EPE 0 4 94 rm 00 Og Egg Pa o PR RARE O p 4405 bOM _ minOM Og gt E 28 Pg APg PM 4 96 te Og maxCB Og aCB E Z Og lt TA EAR 4 97 P T Og bCB Og minCB Qr BORN EET E 4 98 p NI Ng Y APperd AV A0 APg P P Apg pente 4 99 k 1 i l AP ApoUo Apg Pto APg APg Pra 4 100 APO AV AO AQg AQ AQc AQc 4 101 ASP lt AS AV A0 lt ASP 4 102 A fun o objectivo deste modelo est sujeita a v rias restri es como se indica de seguida as restri es 4 84 e 4 85 referem se s margens de varia o do m dulo da tens o no n i e diferen a das fases das tens es nos n s i e j do sistema as restri es 4 86 e 4 87 imp em os limites das vari veis de ajuste por perdas activas dos geradores que participam num ou no outro tipo de transac o de energia el ctrica no Pool ou atrav s de contratos bilaterais Em ambos os casos estes ajustes devem obedecer a limites m ximos as restri es 4 88 e 4 89 estabelecem os limites m nimos e m ximos dos ajustes de pot ncia activa dos geradores em termos de uma percentagem yg face ao despacho do Operador de Mercado e de vg face pot ncia inerente aos contratos bilaterais No caso de um gerador ter partici
142. da rea delimitada pelo respectivo diagrama de capacidade tal como se pode verificar pela Figura 8 3 Assim este gerador pode compensar o aumento de carga reactiva no mesmo n em que se encontra ligado n 22 sem provocar qualquer impacto na pot ncia activa de perdas 200 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 100 90 4 80 4 Po ea ado 60 4 50 4 40 4 30 4 20 4 22 min 10 4 123 0 MW 0222 Mvar ajt max pg220 Pg22 205 0 MW 2870 MW 240 280 320 Pg22 MW 160 201 10 4 40 80 12 20 4 30 4 PREMIUM Sik er 50 4 60 10 205 0 MW 34 69 M var Figura 8 3 Diagrama de capacidade e respectivo ponto de funcionamento PF1 do gerador ligado ao n 22 Ao contr rio um aumento de carga reactiva no n 15 provoca um impacto positivo na pot ncia activa de perdas Com efeito e de acordo com a Figura 8 4 o ponto de funcionamento deste gerador encontra se sobre o diagrama de capacidade respectivo pelo que este gerador s poderia aumentar a produ o de pot ncia reactiva se diminu sse a produ o de pot ncia activa o que acarretaria custos de ajuste Fica portanto mais econ mico compensar o aumento da pot ncia reactiva de carga no n 15 noutro n do sistema com o consequente impacto na pot ncia activa de perdas 120 0 4 215 0 MW 90 0 Mvar
143. da Figura 7 2 obedeceu defini o de par metros de converg ncia que devem satisfazer determinadas condi es de paragem Nestas condi es foram considerados os par metros seguintes erro m ximo do m dulo das tens es erro m ximo da fase das tens es erro m ximo do valor da fun o objectivo e erro m ximo das vari veis duais solu o do problema dual O problema de optimiza o ter convergido se em simult neo os erros obtidos forem inferiores aos valores m ximos pr especificados para cada um deles em ciclos consecutivos do SLP Por outro lado o algoritmo SLP poder ainda terminar se for atingido o n mero m ximo de ciclos SLP definido Enquanto o crit rio de converg ncia n o for atingido o processo de converg ncia prossegue seguindo se o bloco I at se cumprir a condi o de paragem do m todo ocorrendo ent o a sa da de resultados do problema bloco D o bloco I rotina de actualiza o das vari veis do problema garante que o processo de resolu o de um problema n o linear atrav s do algoritmo SLP seja adequado e consistente na busca da solu o do problema A actualiza o das vari veis do problema de despacho integrado corresponde actualiza o do m dulo das tens es da fase das tens es e das pot ncias activas e reactivas dos geradores e das cargas Torna se ent o poss vel executar um novo TP AC que permitir determinar um novo ponto de funcionamento bloco E dando in cio a mais um
144. de aloca o permite obter 96 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos resultados adequados para a pot ncia reactiva injectada por cada um dos geradores lidando com as n o linearidades dos limites de pot ncia reactiva das respectivas m quinas Em Gross et al 2002 s o apresentados de forma detalhada diversos aspectos relativos ao suporte de pot ncia reactiva fornecido por geradores considerando o como um servi o separado de outros servi os auxiliares em condi es de livre acesso rede de transmiss o apresentada a natureza do suporte de pot ncia reactiva sendo salientadas as suas caracter sticas f sicas nomeadamente os impactos originados ao n vel do perfil de tens o do sistema bem como a natureza local associado a este tipo de servi o Com efeito o suporte de pot ncia reactiva realizado a partir de n s distantes ineficaz quer ao n vel de tens es quer tamb m pelo acentuado aumento das perdas no sistema de transmiss o Assim o servi o de suporte de pot ncia reactiva fornecido pelos geradores dever utilizar os valores de tens o nos n s de produ o como vari veis de controlo para determinar a pot ncia reactiva produzida ou absorvida por cada gerador tendo em conta as restri es da rede de transmiss o A formula o proposta integra ainda as restri es de capacidade dos geradores no sentido de viabilizar as transac es realizadas nos me
145. de maior dimens o Assim com o Algoritmo de Solu o 4 pretendeu se resolver os problemas inteiro mistos propostos nos Modelos 8 a 11 empregando mais uma vez um algoritmo h brido recorrendo s ferramentas de solu o dispon veis que permitisse obter resultados com tempos de c lculo mais adequados e coerentes com o enquadramento de mercado a que se referem os respectivos modelos A diferen a deste algoritmo de solu o em rela o ao anterior encontra se no bloco C referente fun o do Operador de Sistema concretamente na determina o do programa final Este algoritmo de solu o apresenta uma estrutura faseada constitu da por uma s rie de tr s etapas sucessivas e encadeadas entre si Em cada uma destas fases resolvido um problema diferente nomeadamente quanto natureza das suas vari veis a que corresponde tamb m um m todo de resolu o diferente Assim as fases consideradas no Algoritmo de Solu o 4 correspondem a na primeira fase utiliza se o algoritmo SLP para resolver um problema cont nuo resultante do problema original na medida em que se considera que as tomadas de 184 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos tens o dos transformadores se encontram na posi o nominal e que os componentes shunt est o desligados da rede em seguida na segunda fase empregada uma meta heur stica EPSO GAO ou S O cuja impleme
146. de mercado ou em diversas condi es num servi o que remunerado Atendendo a que a maioria dos agentes que fornecem o servi o de pot ncia reactiva competem igualmente no mercado de energia activa e dado o car cter local da energia reactiva o fornecimento de pot ncia reactiva por um gerador pode proporcionar lhe um efectivo poder de mercado Este problema torna se ainda mais relevante quando considerada a explora o dos sistemas em situa es de conting ncia afectando a reserva de pot ncia reactiva necess ria seguran a dos mesmos Nestas condi es essencial incorporar nos modelos de despacho restri es que permitam gerir de forma integrada a produ o de pot ncia activa e reactiva visando obter um bom perfil de tens o e uma adequada seguran a do sistema e simultaneamente mitigar potenciais tentativas de manipula o do mercado 1 2 Motiva es e Objectivos O processo de transforma o do sector el ctrico deu in cio a uma nova etapa no seu funcionamento adoptando diferentes crit rios e metodologias definidas pelos respectivos organismos reguladores Neste contexto a pot ncia activa tem merecido a maior aten o ao contr rio do que tem vindo a acontecer com diversos servi os auxiliares A principal raz o para este facto deve se ao menor impacto econ mico atribu do tradicionalmente aos servi os auxiliares nomeadamente ao suporte de pot ncia reactiva controlo de tens o em condi es normais de oper
147. de optimiza o de natureza combinat ria considerando mecanismos para evitar a converg ncia para ptimos locais Muitos desses m todos t m sido amplamente estudados e desenvolvidos nas ltimas d cadas tendo resultado em algoritmos de elevada qualidade As meta heur sticas utilizam estrat gias de pesquisa no espa o de solu es enriquecidas com diversos mecanismos e podem ser divididas em duas classes A primeira compreende os m todos que exploram uma vizinhan a em cada itera o alterando tanto a vizinhan a quanto a forma de a explorar de acordo com a estrat gia adoptada e escolhendo apenas um elemento dessa vizinhan a em cada itera o Este tipo de pesquisa do espa o de solu es gera uma traject ria de solu es obtida pela transi o de uma solu o para outra de acordo com os movimentos permitidos pela meta heur stica Nesta classe de meta heur sticas enquadram se por exemplo o Tabu Search e o SAO Na segunda classe encontram se as t cnicas que exploram uma popula o de solu es em cada itera o Estes m todos utilizam estrat gias de pesquisa capazes de explorar v rias regi es do espa o de solu es de cada vez Deste modo durante o processo iterativo n o se constr i apenas uma nica traject ria de pesquisa na medida em que s o obtidas novas solu es atrav s da combina o de solu es anteriores Nesta segunda classe incluem se por exemplo o GAO e o EPSO Em seguida s o descritos de f
148. de pot ncia reactiva baseiam se em modelos de tipo marginal propondo se a utiliza o de pre os de pot ncia reactiva com base nodal ou zonal Por outro lado diversos autores prop em outros m todos para a determina o de pre os de pot ncia reactiva alguns dos quais poderiam ser implementados conjuntamente com a determina o dos pre os de tipo marginal Do lado da oferta estes m todos incluem propostas para se determinarem separadamente as diferentes categorias de pre os referentes por exemplo capacidade e utiliza o aos recursos fontes din micas ou est ticas a contratos de abastecimento de longo prazo bem como fixa o de penalidades por incumprimento do fornecimento de pot ncia reactiva requerida ou solicitada Existe ainda literatura que apresenta propostas baseadas em pagamentos a efectuar aos produtores e em receitas a obter dos consumidores Algumas dessas propostas assentam em esquemas de fixa o de pre os spot locais enquanto que outras correspondem a propostas pouco robustas dos pontos de vista t cnico e econ mico pretendendo atingir por um lado 57 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o os objectivos pr ticos de recupera o dos custos totais e por outro procurando implementar solu es n o excessivamente complexas Neste cap tulo s o apresentados os aspectos considerados mais relevantes relacionados especialmente com o suporte de pot ncia
149. desligado O m dulo e fase das tens es obtidos s o apresentados na Tabela 8 44 Verifica se neste caso que o valor do m dulo da tens o no n 6 apresenta um valor de 1 009 pu muito inferior ao obtido pelo Modelo 4 problema cont nuo devido liga o da bateria de indut ncias reduzindo o forte efeito capacitivo associado admit ncia shunt do ramo 6 10 O m dulo da tens o no n 14 apresenta agora um valor superior ao obtido pelo Modelo 4 devido influ ncia dos escal es ligados da bateria de condensadores e da pot ncia reactiva injectada pelo compensador s ncrono ligado tamb m ao n 14 Tabela 8 44 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 8 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE nol pu graus pu graus 8 930 10 920 4 330 4 500 1 700 1 020 4 820 4 740 0 000 4 800 3 760 9 860 245 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE Atrav s da Figura 8 14 verifica se que o perfil do m dulo das tens es obtido atrav s do Modelo 8 mais uniforme do que o obtido pelo Modelo 4 Este aspecto reflecte se no valor das perdas activas do sistema obtido em ambos modelos Com efeito no Modelo 4 a pot ncia activa de perdas era de 50 31 MW enquanto que agora esta pot ncia tem o valor de 48 84 MW 1 080 4 Vi pu max 1 060 1 040 4 1 020 4 1 000 0 980 4 Modelo 8 Modelo 4 0 960 4
150. diferentes reas de pre o resultantes de ramos congestionados e utilizando o pre o de sistema do dia seguinte como pre o de refer ncia Os contratos CfD utilizados no sistema n rdico servem para reduzir o risco associado a varia es de pre os devido a eventuais congestionamentos do sistema de transmiss o e n o para reduzir o risco relativo ao fornecimento de energia 24 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos O Nordpool tamb m disponibiliza o servi o de contratos bilaterais do tipo OTC No ano de 2005 este tipo de contrata o representou aproximadamente 58 do volume transaccionado pelo Nordpool correspondendo ao mercado de derivados cerca de 34 Os restantes 8 do volume total transaccionado ocorreram nos mercados Elspot e Elbas Esta percentagem de 8 corresponde a cerca de 35 do volume total de energia el ctrica consumida diariamente nestes pa ses dada a exist ncia de um valor elevado de contratos de futuros a prazos mais longos NZIER 2005b 2 5 2 Suporte de Pot ncia Reactiva e Controlo de Tens o Os cinco TSO s o respons veis pela opera o do sistema atendendo nomeadamente aos seguintes aspectos fiabilidade limites de opera o coordena o de sa das de servi o servi os auxiliares gest o de congestionamentos opera o de emerg ncia e opera o em tempo real Assim quando ocorrerem desequil brios na fase de opera o os TSO
151. do campo dos geradores bem como nos enrolamentos dos transformadores resultantes do servi o de pot ncia reactiva 38 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Os custos dos geradores associados ao fornecimento do servi o de pot ncia reactiva e controlo de tens o s o alocados aos consumidores ligados rede de transmiss o No sistema do PJM os consumidores pagam uma tarifa mensal em fun o da propor o da sua pot ncia activa de ponta em rela o soma das pot ncias activas de ponta de todos os consumidores ligados rede de transmiss o No PJM existe igualmente um mecanismo de corte de cargas correspondente a um programa de resposta das cargas para situa es de emerg ncia Nestas condi es as cargas em causa ser o compensadas pela redu o do consumo durante esses per odos de emerg ncia Bai et al 2006 2 6 5 Texas 2 6 5 1 Organiza o do Mercado O Electric Reliability Council of Texas ERCOT corresponde a uma nica rea de controlo cujo funcionamento se baseia em contratos bilaterais O ERCOT executa ainda um mercado residual para o servi o de compensa o de desvios de energia e assegura a fiabilidade da rede de transmiss o do estado do Texas O ERCOT fornece instru es de despacho apenas nas opera es em tempo real para a gest o de compensa o de desvios e de congestionamentos O mercado de energia el ctrica do Texas b
152. do custo de instala o de novos recursos de pot ncia reactiva Esta fun o custo agrupa dois termos o primeiro corresponde ao custo de instala o de fontes de pot ncia reactiva capacitiva enquanto que o segundo termo est associado ao custo da instala o de fontes de pot ncia reactiva indutiva Neste problema as restri es consideradas correspondem s equa es das pot ncias activa e reactiva injectadas a restri es de limites do m dulo da tens o de tomadas dos transformadores com regula o de tens o bem como de capacidade de novos equipamentos de produ o de pot ncia reactiva 82 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 3 4 3 Tarifas M ltiplas e Auto Fornecimento Gil et al 2000 prop e a recupera o total dos custos atrav s de duas tarifas de pot ncia reactiva Na primeira as empresas distribuidoras e os grandes consumidores devem pagar pre os marginais nodais de pot ncia reactiva relativos aos seus consumos Na segunda tarifa qualquer custo de fornecimento de pot ncia reactiva n o recuperado atrav s da primeira tarifa deve ser recuperado utilizando um acr scimo ao pre o das transac es realizadas no mercado di rio Pool Hao e Papalexopoulos 1997 referem que um cliente da rede de transmiss o deve ter a possibilidade de fornecer parcelas ou a totalidade da pot ncia reactiva necess ria para dar apoio s suas transac es e
153. do sistema origina a diminui o dos n veis de remunera o a pagar aos participantes dado que as necessidades de pot ncia reactiva para o controlo de tens o s o muitas vezes inferiores a um valor m nimo a partir do qual o gerador remunerado Choi et al 1998 prop em um mercado conjunto de pot ncia activa e pot ncia reactiva em que a fun o objectivo corresponde maximiza o do Benef cio Social Os pre os de pot ncia activa e reactiva s o determinados utilizando os coeficientes de Lagrange obtidos na solu o deste problema Os pre os marginais nodais 64 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos de pot ncia reactiva s o obtidos incorporando o factor de pot ncia das cargas nas respectivas restri es de pot ncia injectada Neste sentido a maioria dos autores utilizam metodologias baseadas em OPF para determinar os pre os de pot ncia activa e de pot ncia reactiva que variam de acordo com o local e com o tempo As formula es de OPF utilizadas correspondem minimiza o dos custos do sistema ou maximiza o de uma fun o de Benef cio Social sujeitos a restri es associadas aos limites de produ o dos geradores ao tr nsito de pot ncia nos ramos da rede de transmiss o e ao m dulo das tens es e s restri es de igualdade das pot ncias activa e reactiva injectadas nos n s do sistema Para cada local e para um dado instante o p
154. e 5 10 deve ser agora representada por um conjunto difuso atrav s das fun es de perten a que correspondem a Seguindo Bellman e Zadeh 1970 a fun o de perten a do conjunto difuso decis o do modelo 5 9 e 5 10 dada por Mp x min z x 5 11 A fun o de perten a x pode ser interpretado como o grau para o qual x satisfaz a desigualdade difusa x lt d em que B representa a linha da matriz 148 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Admitindo que o decisor est interessado em obter uma solu o de tipo determin stico pode ent o utilizar se a opera o de maximiza o aplicada a 5 11 obtendo se ent o a formula o 5 12 max min 4 x max My x 5 12 A utiliza o deste tipo de formula o requer a especifica o das fun es de perten a Li x O valor de u x dever ser O se a restri o i do problema for fortemente violada e 1 se for satisfeita isto satisfeita no sentido estrito tradicional Por outro lado o valor de L x dever aumentar monotonamente desde O at 1 Estas caracter sticas de podem ser traduzidas por 5 13 1 se B x amp d am x 3 0 1 se d lt B x lt d p i 1 m 1 5 13 0 se B x gt d p Nesta formula o p representa a toler ncia que o decisor aceita poder afectar o termo independente da restri o i Se admitirmos que a fun
155. e Bibliografia Bai J Gooi H B Xia L M Strbac G Venkatesh B 2006 A Probabilistic Reserve Market Incorporating Interruptible Load IEEE Transactions on Power Systems Vol 21 No 3 August 2006 Bao L Huang Z Xu W 2003 Online Voltage Stability Monitoring Using Var Reserves IEEE Transactions on Power Systems Vol 18 No 4 November 2003 Bellman R Zadeh L A 1970 Decision Making in a Fuzzy Environment Management Science 17 B 141 164 1970 Bhattacharya K Zhong J 2001 Reactive Power as an Ancillary Service IEEE Transactions on Power Systems Vol 16 No 2 May 2001 Bialek J 1998 Allocation of Transmission Supplementary Charge to Real and Reactive Loads IEEE Transactions on Power Systems Vol 13 No 3 August 1998 Billinton R Fotuhi Firuzabad M 2000 Effects of Selected Operating Considerations in Response Health Analysis of Generating Systems RIMAPS 2000 1 EuroConference on Risk Management in Power System Planning and Operation in a Market Environment Funchal Madeira Portugal September 2000 Bonanno M Tina G 2004 A Competitive Reactive Power Service Market in a Hierarchical Voltage Control System IEEE MELECON Dubrovnik Croatia May 2004 Braga A S Saraiva J T 2002 From Short to Long Term Marginal Prices Advantages and Drawbacks Proceedings of MedPower 2002 3 Mediterranean Confere
156. e a pot ncia activa de perdas O modelo utilizado para determinar o despacho em tempo real inclui curvas de ofertas de produ o combinando ofertas de incremento submetidas pelos geradores que participaram no mercado di rio e ofertas de decremento fornecidas pelos geradores associados aos contratos bilaterais O pre o marginal determinado aplica se s transac es em tempo real e s diferen as em rela o aos programas de produ o consumo obtidos no mercado di rio Al m destes mercados o NYISO tamb m realiza um processo de compensa o de desvios que executado 90 minutos antes de cada hora para permitir aos participantes no mercado acertos do programa di rio e das respectivas ofertas Este processo permite actualizar o pr despacho hor rio dos recursos obtido no dia anterior com base na previs o dos consumos para a pr xima hora sendo os pre os obtidos utilizados para realizar os pagamentos por disponibilidade dos servi os auxiliares 2 6 3 2 Suporte de Pot ncia Reactiva e Controlo de Tens o De acordo com Alvarado et al 2003 o NYISO define o servi o de suporte de tens o como correspondendo capacidade de produzir ou de absorver pot ncia reactiva para manter um n vel de tens o espec fico em situa es de opera o em regime estacion rio e p s conting ncia sujeito s limita es de capacidade dos recursos A quantidade de pot ncia reactiva necess ria para suportar uma dada transac o determinada
157. e reactiva Os Cap tulos 8 e 9 apresentam resultados de exemplos de aplica o utilizando os modelos e algoritmos desenvolvidos neste trabalho Assim no Cap tulo 8 s o apresentados os resultados obtidos com cada um dos modelos desenvolvidos utilizando a rede teste de 24 n s do IEEE bem como o desempenho dos algoritmos de solu o h bridos implementados utilizando as metaheur sticas referidas No Cap tulo 9 apresentam se os resultados obtidos com alguns dos modelos apresentados nesta Tese considerando agora a rede teste de 118 n s do IEEE No Cap tulo 10 relativo s conclus es finais do trabalho realizado apresentam se os aspectos considerados mais relevantes bem como poss veis desenvolvimentos futuros relativos a esta tem tica Finalmente no Anexo A apresentam se brevemente os algoritmos relativos s metaheur sticas EPSO GAO e SAO e nos Anexos B e C apresentam se os dados das redes teste de 24 e 118 n s do IEEE utilizados nos Cap tulos 8 e 9 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o 2 1 Aspectos Gerais Neste cap tulo s o apresentados diversos aspectos relativos organiza o e ao funcionamento dos mercados de energia el ctrica implementados em v rios pa ses regi es Neste mbito conferido um destaque especial ao processo de suporte de pot ncia reactiva e control
158. em cada per odo de comercializa o O modelo proposto consiste em minimizar as perdas na rede de transmiss o por um lado e em maximizar a margem de pot ncia reactiva dos geradores por outro Deste modo os autores apresentam uma metodologia que compreende duas etapas uma de viabiliza o e outra de optimiza o Na etapa de viabiliza o obt m se o redespacho dos geradores e o ajuste dos recursos de controlo de tens o minimizando o custo total do sistema e cumprindo os crit rios de seguran a definidos para o sistema el ctrico espanhol Uma vez obtida a solu o associada etapa de viabiliza o o ponto de opera o dos diversos recursos afinado na etapa de optimiza o para cada um dos respectivos per odos de comercializa o considerando agora as restri es de tens o e resolvendo o problema em duas fases A primeira fase corresponde obten o de uma solu o para cada per odo de comercializa o considerando esses per odos desacoplados entre si e modelizando a rede atrav s do modelo AC de tr nsito de pot ncias Finalmente a segunda fase corresponde obten o da solu o final acoplando todos os per odos de comercializa o do mercado di rio Nesta fase utilizada a solu o desacoplada obtida na fase anterior para cada per odo sendo ainda utilizados coeficientes de sensibilidade das tens es nodais que violam os respectivos limites As unidades que n o 98 Novos Mecanismos de Mercado de En
159. em que incorrem os geradores quando s o solicitados a produzir pot ncia reactiva extra que imponha uma redu o da produ o de pot ncia activa 2 6 2 Calif rnia 2 6 2 1 Organiza o do Mercado O California Independent System Operator CAISO uma entidade n o lucrativa sujeita regula o da FERC No estado da Calif rnia a capacidade de produ o de energia el ctrica est maioritariamente associada a centrais de g s natural e a centrais hidr ulicas em 1999 correspondiam a 36 3 e a 26 5 respectivamente As tr s maiores empresas do sector a Pacific Gas and Electric PG amp E a Southern California Edison SCE e a San Diego Gas 27 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o and Electric SDG amp E detinham cerca de 46 da capacidade total incluindo toda a capacidade nuclear e 96 da capacidade de origem h drica O desenho original do mercado da Calif rnia tem vindo a ser alvo de um processo de avalia o e de reestrutura o de modo a ser melhorado A crise de 2000 2001 revelou a inefici ncia do mercado de energia el ctrica em vigor na poca nomeadamente ao n vel de defici ncias de mbito regulat rio O mercado californiano original correspondia a um sistema zonal dividido em tr s grandes zonas fornecendo informa o limitada relativa s interac es que a programa o obtida para o dia seguinte apresentava na explora o da rede de transmiss o em tempo real Os cong
160. em que se encontrem a operar O segundo aspecto refere se ao custo de perdas activas que ocorrem no circuito do campo rot rico de um gerador associado produ o ou absor o de pot ncia reactiva O modelo proposto por Zhong e Bhattacharya 2002b apresenta ainda os seguintes aspectos o OS ou uma entidade similar opera este mercado sendo o nico contratante dos servi os de pot ncia reactiva pelo que o mercado apresenta uma estrutura monops nica O OS convoca os fornecedores deste servi o a efectuarem as suas ofertas de pot ncia reactiva o mercado funciona com base em contratos de longo prazo pelo que as flutua es do consumo a curto prazo as reservas ou a exist ncia de pre os elevados de pot ncia activa n o afectar o o pre o da pot ncia reactiva o mercado corresponde a um leil o de pre o uniforme pelo que todos os fornecedores seleccionados s o remunerados com base no mesmo pre o Este pre o corresponde ao pre o mais elevado de todas as ofertas que forem aceites Finalmente Sauer et al 2001 referem se ao problema de concentra o do mercado de fornecimento de pot ncia reactiva num n mero reduzido de agentes procurando avaliar o grau de concentra o utilizando o ndice de Herfindahl Hirschman Estes autores descrevem uma metodologia que permite avaliar o grau de concentra o do fornecimento deste servi o do ponto de vista nodal considerando para este efeito coeficientes de sensib
161. es obtidos no despacho final com o Modelo 1 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 197 Tabela 8 3 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 1 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 198 Tabela 8 4 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 1 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 199 Tabela 8 5 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 1 o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 202 Tabela 8 6 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 1 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 203 Tabela 8 7 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 1 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 204 Tabela 8 8 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 2 o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 206 Tabela 8 9 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 2 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 206 Tabela 8 10 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 2 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 207 Tabela 8 11 M dulo e fase das te
162. espanhol exerce as suas fun es em coordena o com o respectivo OM A actividade de Comercializa o Livre consiste na aquisi o de electricidade atrav s do Pool ou de contratos bilaterais e sua revenda a consumidores qualificados ou outros agentes do sistema negociando livremente com os clientes as condi es da venda de electricidade As entidades comercializadoras t m acesso s redes de transporte e de distribui o de electricidade mediante o pagamento de uma tarifa de acesso a qual estabelecida anualmente As tr s maiores empresas produtoras espanholas det m uma quota de mercado da ordem de 78 de toda a produ o excluindo a produ o de fontes renov veis Eurelectric 2005 As empresas distribuidoras espanholas s o obrigadas a alimentar os consumidores que n o tenham escolhido a op o de elegibilidade tendo optado pela tarifa regulada As companhias distribuidoras que fornecem o servi o de comercializa o ao n vel de retalho ter o de comprar a sua energia el ctrica no mercado regulado mercados di rio e intradi rios O mercado regulado espanhol desenvolve se atrav s de uma sess o di ria de 13 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o ofertas de compra e venda de energia el ctrica para o dia seguinte estruturada em blocos hor rios e de seis sess es intradi rias para ajustar as posi es de venda ou de compra de acordo com as necessidades dos diferentes agentes
163. estes dois mecanismos de transac o o Modelo 5 est formulado de modo a separar os ajustes de pot ncia activa necess rios aos programas base provenientes do Pool e dos contratos bilaterais Isto significa que um ajuste num gerador e ou numa carga despachada pelo Operador de Mercado s poder ser compensada por um ajuste de um gerador e ou de uma carga que tenha participado no Pool Do mesmo modo se forem necess rios ajustes de pot ncia activa de agentes associados aos contratos bilaterais estes ajustes s poder o ser compensados por ajustes de pot ncia activa de agentes que participaram no mesmo tipo de transac o isto nos contratos bilaterais Por exemplo se um gerador e ou uma carga associados a contratos bilaterais sofrerem altera es em rela o aos seus contratos iniciais ent o a soma das pot ncias activas de produ o associados aos contratos bilaterais dever estar em equil brio com a soma das cargas associadas aos contratos bilaterais O equil brio destas duas estruturas comerciais modelizado pelas duas restri es 4 103 e 4 104 Ng OM Nc ajtOM __ ajtOM 3 APg tr 3 4 103 i J X ajtCB a ajtCB Y V 4 104 p l q 1 Assim o Modelo 5 inclui a fun o objectivo e as restri es referidas para o Modelo 4 bem como as restri es 4 103 e 4 104 Fica assim eliminada a possibilidade de realizar ajustes cruzados admitida no Modelo 4 pelo que este novo modelo se assume como
164. fls o o o 4443 163 00 4oss continua na p gina seguinte 338 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 9 40 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 9 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o Entidades despachadas o y Entidades associadas a Contratos g APg Pg Og Qc APg APg Pg Og Pos MW MW Mvar m Mvar po MW ee ne o 530 10 00 0 00 5 42 es _ aos Se 2200 EA ESSES 2400 70 CTS IEC E DE ES e i emre tama fec Ea 9e s s tS RS FA RE EM NM ELEGE eme Sp ver ce E EA ss S loe ipse MECA 9 o o P o 535 42001 000 2800 817 100 0 O 255 00 21 62 3500 1792 mi 220 158 o o 22 00 1204 500 297 25 599 103 0 o 4050 10 85 23 00 1605 104 0 o o 919 3800 2455 o o 3400 999 105 0 726 726 1345 31 00 2569 o o 2900 785 e a isuu u s UP 107 263 283 546 9 64 5000 1253 8 20 10 soo 627 101 carenza ETA ee erroe deme ses
165. forma de determina o do pre o de mercado De acordo com Sauer et al 2001 quando um gerador perde a possibilidade de ser remunerado no mercado de energia activa para em alternativa fornecer o suporte de pot ncia reactiva o valor de mercado associado perda de oportunidade pode constituir uma componente chave na estrutura de remunera o a atribuir a esse gerador Os custos de pot ncia reactiva incluem as caracter sticas dos v rios tipos de equipamentos de pot ncia reactiva os custos fixos destes equipamentos e a quantifica o dos respectivos custos vari veis de produ o Os custos fixos dos equipamentos de pot ncia reactiva s o simples e directos de obter nos equipamentos destinados exclusivamente compensa o de pot ncia reactiva tornando se um processo mais complexo no caso dos geradores Neste caso o problema reside no facto de os geradores serem equipamentos de produ o de energia el ctrica produzindo em geral quer pot ncia activa quer pot ncia reactiva Consequentemente e de acordo com Alvarado et al 2003 existem diversos m todos propostos na literatura para quantificar a parcela dos custos de capital que dever ser atribu da pot ncia reactiva Assim os custos fixos podem ser determinados utilizando por exemplo um dos seguintes m todos custos incrementais custos de compensadores s ncronos como uma aproxima o aos custos fixos rela o entre pot ncias reactiva e aparente e m todo d
166. fornecedores Este problema de optimiza o est sujeito a restri es de igualdade das pot ncias activa e reactiva injectadas em cada um dos n s do sistema a restri es de limites de produ o de pot ncia reactiva e de limites do m dulo das tens es O modelo inclui ainda restri es que pretendem garantir que o pre o de mercado corresponde ao pre o da oferta de pre o mais elevado que for aceite na segunda formula o a fun o objectivo corresponde minimiza o das perdas activas da rede de transmiss o incorporando as restri es referidas no ponto anterior excepto as restri es relativas forma o dos pre os no terceiro modelo a fun o objectivo corresponde minimiza o dos desvios de pot ncia activa em rela o aos contratos j realizados As restri es deste problema 93 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o correspondem s restri es referidas em rela o primeira formula o excepto as associadas forma o dos pre os finalmente o quarto modelo proposto corresponde minimiza o de uma fun o que integra as express es das fun es objectivos dos tr s modelos anteriores Esta fun o objectivo designada pelos autores por fun o de compromisso na medida em que o OS poder querer obter uma solu o que seja adequada tendo em conta estes objectivos conflituosos O OS atribuir ent o pesos a cada uma das tr s
167. geradores e considerar valores m nimos de remunera o pretendida pelos agentes produtores 365 10 Conclus es e Perspectivas de Desenvolvimento extens o destes modelos contrata o de reservas secund ria e terci ria de modo a integrar diversas actividades que t m sido desenvolvidas de forma excessivamente desacoplada considerando os geradores n o despachados inicialmente pelo OM seria conveniente considerar mais um elemento com car cter competitivo composto por um par de valores relativo ao pre o pot ncia activa m nima por eles pretendidos Com o objectivo de inviabilizar situa es em que estes geradores n o produzem pot ncia activa e no entanto s o despachados com produ o de pot ncia reactiva estes produtores poderiam admitir fornecer suporte de pot ncia reactiva e controlo de tens o desde que fossem despachados com um valor m nimo de pot ncia activa que lhes permitisse fazer face aos custos de funcionamento Deste modo poderia ser desnecess rio recorrer remunera o de capacidade prevista na regulamenta o de diversos pa ses decomposi o dos pre os marginais nodais de pot ncia activa reactiva em diversas componentes associadas aos termos da fun o objectivo relativos s perdas e aos ajustes no sentido de tornar ainda mais transparente a elabora o de sistemas tarif rios Nestas condi es seria poss vel definir tarifas para cada uma dessas componentes contribuindo se par
168. h Mvar h l 0 000 2 0 148 3 0 000 4 0 000 5 0 009 6 7 8 9 0 001 0 000 0 010 10 ll 0 000 12 0 173 O pre o marginal de pot ncia activa negativo obtido para o n 7 foi explicado quando 103 596 0 000 103 000 0 000 foram detalhados os resultados obtidos para o Modelo 2 em 8 3 2 B na situa o em que h congestionamento Por outro lado o pre o marginal de pot ncia activa obtido para o n 22 103 00 MW h corresponde ao preco da oferta de ajuste do gerador ligado ao n 22 Este valor corresponde agora ao recurso dispon vel para compensar um aumento de pot ncia activa da carga neste mesmo n sem ocorrer qualquer variag o no valor das perdas activas do sistema Corresponde tamb m ao recurso dispon vel mais barato para compensar um aumento de pot ncia activa da carga em cada um dos restantes n s dos sistema com 217 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE excep o do n 7 considerando tamb m o impacto no valor da fun o objectivo causado pela respectiva varia o das perdas activas do sistema O valor da fun o objectivo corresponde a 3527 53 e os tr nsitos de pot ncia activa e aparente no ramo 7 8 correspondem a 149 97 MW e 150 00 MVA respectivamente Finalmente a solu o do problema foi obtida ao fim de 50 itera es correspondendo ao tempo de c lculo de 7 8 segundos 8 3 4 Modelo 4 O Modelo 4 corresponde a um probl
169. incluir no problema anterior 144 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos em primeiro lugar o decisor poder n o pretender realmente maximizar ou minimizar a fun o objectivo de forma estrita e imperativa Poder pretender atingir apenas um n vel de aspira o de tal modo que o problema n o possa ser formulado da forma cl ssica Ou seja o decisor pode pretender por exemplo melhorar o valor da fun o objectivo do problema determin stico sabendo desde logo que disp e de determinados recursos que apresentam limita es de natureza vari vel associado a um certo grau de incerteza Assim se se recorrer a um relaxamento dos limites destes recursos dever ser utilizada uma formula o que permita incluir tanto quanto poss vel estas caracter sticas de um modo mais adequado e abrangente devendo considerar para este efeito a utiliza o de conceitos e modelos associados Teoria dos Conjuntos Difusos em segundo lugar talvez as restri es sejam vagas em uma das seguintes formas Por um lado o sinal lt poder n o ter o significado estrito tradicional no sentido em que pequenas viola es poder o ser aceites Isto pode acontecer se as restri es representarem n veis de aspira o como referido atr s ou se as restri es corresponderem a aspectos que n o podem ser adequadamente representados ou at mesmo aproximados atrav s de uma rest
170. incrementos decrementos de produ o de modo a eliminar congestionamentos O Nordpool integra um mercado di rio Elspot baseado em ofertas de energia el ctrica para cada uma das 24 horas do dia seguinte bem como um mercado hor rio cont nuo Elbas para a Finl ndia a Su cia e o este da Dinamarca que corresponde ao mercado intradi rio de compensa o de desvios Disponibiliza ainda um mercado de derivados financeiros Eltermin O Elspot e o Elbas correspondem a mercados de transac o f sica 23 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o O Elspot foi estabelecido em 1993 como um mercado de comercializa o f sica de energia el ctrica na Noruega Em 1996 a rea de comercializa o foi alargada incluindo a Su cia A Finl ndia foi integrada em 1998 o oeste da Dinamarca em 1999 e a zona este da Dinamarca juntou se em 2000 At s 12 horas de cada dia os agentes compradores e vendedores submetem as suas ofertas de pre o quantidade para cada hora do dia seguinte As ofertas de compra e de venda de energia el ctrica submetidas ao Elspot s o adequadamente agregadas resultando nas curvas de consumo e de produ o respectivamente a partir das quais se determina o pre o do sistema para cada hora do dia seguinte Os pre os e volumes de todas as transac es s o publicados n o sendo divulgados os agentes compradores ou vendedores O Nordpool funciona ainda como agente que garante a liquida
171. indicam regras para a opera o dos sistemas el ctricos em que se incluem valores para os limites de tr nsitos de pot ncia ou de intensidade de corrente de linhas superiores aos normais desde que estas situa es de opera o sejam limitadas no tempo Este aspecto sugere a representa o de restri es de tr nsitos de pot ncia nas linhas atrav s de elementos da Teoria dos Conjuntos Difusos conforme a metodologia exposta na sec o anterior As restri es referentes aos limites do m dulo das tens es nos n s do sistema podem tamb m ser tratadas de forma an loga uma vez que os referidos manuais de 150 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos opera o incluem tamb m com frequ ncia gamas de varia o admiss veis das tens es nominais Por exemplo considerando a capacidade de um ramo em termos de pot ncia aparente pode admitir se uma folga x como ilustrado na Figura 5 1 Neste caso a fun o de perten a do tr nsito de pot ncia aparente 1 se o valor de x n o for superior a De x at x o grau de perten a diminui de 1 para O Deste modo a respectiva fun o de perten a pode ser modelizada por 5 19 L x X X max X Figura 5 1 Representa o da fun o de perten a da vari vel x 1 sexx M x 0 1 SEMEN 5 19 0 se gt Analogamente a Figura 5 2 representa a fun o de perten a do m dulo da tens o n
172. industriais Estes agentes participam no mercado mas n o submetem ofertas de compra venda aceitando pagar receber o pre o hor rio calculado Actualmente n o existe um mercado centralizado para o dia seguinte nem a determina o de pre os marginais nodais estando contudo a ser estudada a possibilidade de serem implementados no futuro O mercado em tempo real baseia se em ofertas de compra e de venda de energia el ctrica De 5 em 5 minutos o IESO despacha os geradores e cargas em fun o das suas ofertas e determina o pre o marginal do sistema As ofertas de compra venda submetidas neste mercado ter o de ser iguais s ofertas submetidas em dois processos existentes pr despacho e programa o para o dia seguinte correspondendo a um dos requisitos de participa o dos respectivos agentes consumidores e produtores eleg veis neste mercado em tempo real O mercado de servi os auxiliares gerido pelo IESO composto por tr s mercados separados correspondentes reserva sincronizada em 10 minutos reserva n o sincronizada em 10 minutos e reserva n o sincronizada em 30 minutos As entidades fronteiri as os consumidores e produtores despach veis podem submeter ofertas aos mercados de reservas n o sincronizadas 10 minutos e 30 minutos enquanto que no mercado de reservas sincronizadas s os geradores o poder o fazer O IESO ordena as ofertas submetidas a cada um destes tr s mercados e em seguida selecciona os recurs
173. leeways and specifying aspiration levels for the objective function of the original problem The use of these models allows the System Operator to conduct optimization studies aiming at validating from a technical point of view the referred initial schedules related with active power and simultaneously to allocate some ancillary services as losses and reactive power support voltage control minimizing the global costs associated to system losses and generation demand adjustments As a sub product these models also allow the calculation of the nodal marginal active and reactive power prices associated to the dual variables of several problem constraints The use of adjustment offers in the developed models allows one i to guarantee that active losses are balanced while allocating them by the generators 11 to eliminate branch congestions introducing the required changes in the initial schedules and iii to guarantee reactive power support according to voltage constraints as well the corresponding generator capacity diagram constraints The developed models were tested using several networks In this Thesis we present results for the IEEE 24 and 118 buses test systems These results show the importance of the use of this kind of tools in electricity markets since they allow the determination not only of the final active dispatch but also the allocation of some ancillary services that are crucial to ensure the reliability security an
174. ligado aos n s 3 e 24 a tomada est na posi o nominal o transformador ligado entre os n s 9 e 11 tem a tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 2 5 o transformador ligado entre os n s 9 e 12 tem a sua tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 2 5 transformador ligado entre os n s 10 e 11 tem a sua tomada ligada na posi o nominal o transformador ligado entre os n s 10 e 12 tem a sua tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 2 0 Na Tabela 8 47 apresentam se os escal es ligados da bateria de condensadores ligada ao n 14 Com excep o do escal o 5 todos os outros escal es se encontram ligados 248 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 8 47 Escal es ligados da bateria de condensadores Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 8 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 n p c c c c c Tp 1 Tp 2 Tp 3 Tp 4 Tt E desligado Os escal es ligados da bateria de indut ncias ligada ao n 6 est o indicados na Tabela 8 48 Apenas o terceiro escal o da bateria se apresenta desligado Tabela 8 48 Escal es ligados da bateria de indut ncias Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 8 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 B B B B B lju 2 7 3 7 4 5 6 ligad A Tabe
175. marginais nodais de pot ncia reactiva do sistema apresentam valores que se situam entre 0 373 Mvar h no n 11 e 0 137 Mvar h no n 9 Estes pre os s o essencialmente determinados pelo impacto que um aumento da pot ncia reactiva de carga em cada n teria no valor da pot ncia activa de perdas que corresponde a uma das parcelas da fun o objectivo do problema O valor da fun o objectivo corresponde a 3626 55 O SLP efectuou 51 itera es at convergir correspondendo ao tempo de c lculo de 187 4 segundos B Caso Cong Tal como foi referido anteriormente os limites do tr nsito de pot ncia aparente nos ramos 9 10 e 68 116 foram reduzidos de 500 0 MVA para 400 0 MVA e 200 0 MVA respectivamente Os valores do m dulo e da fase das tens es obtidos s o apresentados na Tabela 9 7 Neste caso de estudo verifica se uma diminuig o do valor do m dulo da tens o na generalidade dos n s do sistema em rela o aos valores obtidos no caso anterior com excep o para alguns n s onde existe capacidade de controlo de tens o que mantiveram o mesmo valor correspondente ao limite m ximo de 1 08 pu Esta diminui o resulta do sistema passar de uma situa o em que n o se verificam restri es t cnicas activas para outra em que considerado o congestionamento nos ramos 9 10 e 68 116 Esta nova situa o imp e a determina o de um novo ponto de funcionamento do sistema correspondente melhor solu o de expl
176. menos flex vel que o anterior 139 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva 4 6 6 Possibilidade de um mesmo Gerador Participar no Pool e Estabelecer Contratos Bilaterais Por ltimo e no intuito de generalizar tanto quanto poss vel as formula es apresentadas assinala se que os dois modelos finais deste cap tulo em que coexistem o Pool e os contratos bilaterais f sicos Modelos 4 e 5 deveriam permitir que um agente produtor possa actuar em ambos os tipos de sistemas contratuais com o recurso dispon vel de um mesmo gerador Por exemplo se o propriet rio de um gerador i pretender efectuar contratos bilaterais Pgs e ao mesmo tempo participar no Pool Pg M modelos deveriam permiti lo na ntegra Para tal ser poss vel as restri es associadas ao diagrama de capacidade dos geradores envolvidos deveriam agora ser dadas por 4 105 a 4 107 0 lt APg AP APg lt A pom 4 105 _ Qg 08 Pg Pg Pg AP gil APg APg 4 106 lt Og Qg poe Pg APg APg APgP 4 107 g Og Og Assim a restri o 4 105 representa os limites m nimo e m ximo de pot ncia activa dos geradores que transaccionam nos dois sistemas Pool e contratos bilaterais as restri es 4 106 e 4 107 imp em os limites superior e inferior correspondente ao diagrama de capacidade dos mesmos geradores de acordo com o exposto na Sec o 4
177. n j Pe r ce Qc Cc MW MW h Mvar MW h MW MW h Mvar MW h WIAA e a a 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 27 28 29 31 32 33 34 35 36 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 rede teste de 118 n s do IEEE 60 780 330 0 00 66 390 320 1777 69 450 260 1128 70 660 360 1925 72 120 350 000 73 60 380 0 00 600 350 3400 890 80 1300 420 2640 86 210 310 1017 90 1630 350 40 85 91 100 360 0 00 96 380 340 1502 98 340 310 852 99 420 330 0 00 660 360 2395 840 960 350 2406 830 60 320 000 116 1840 350 0 00 La x x x 86 0 85 0 84 0 91 0 86 0 83 0 85 0 82 0 89 0 88 0 87 0 78 0 76 0 79 0 81 0 78 0 81 0 77 0 83 0 84 0 79 0 80 0 76 0 86 0 85 0 84 0 86 0 83 0 82 0 89 0 88 0 87 0 78 0 76 0 79 0 81 0 84 0 79 0 80 0 76 0 86 0 85 0 84 0 86 0 83 0 82 0 89 0 88 0 87 0 78 0 76 0 x C 3 Anexo C Dados da Rede Teste de 118 N s do IEEE C 2 Dados dos Agentes Associados aos Contratos Bilaterais F sicos Os dados referentes aos agentes associados aos contratos bilaterais f sicos s o fornecidos na Tabela C 4 e na Tabela C 5 Na Tabela C 5 indicam se para cada carga ligada ao n q as pot ncias e os re
178. n mero m ximo de itera es pr especificado n mero m ximo de piores solu es Wmax Crit rio de Paragem 2 o algoritmo termina se o n mero de itera es atingir um valor m ximo pr especificado n mero m ximo de itera es Nmax Anexo A Algoritmos das Meta heur sticas EPSO GAO e SAO Crit rio de Paragem 3 o algoritmo termina se a temperatura T atingir um valor m nimo pr especificado temperatura final Ty Crit rio de Paragem 4 o algoritmo termina se a fun o de avalia o F n o melhorar mais do que e ao longo do ltimo patamar de temperaturas de comprimento L Algoritmo Simplificado do SAO Finalmente na Figura A 4 apresenta se o algoritmo de solu o simplificado da meta heur stica SAO admitindo que se pretende minimizar a fun o F Assinala se que na fase inicial do processo de pesquisa o valor da temperatura deve ser elevado pelo que a probabilidade de aceitar piores solu es p n maior medida que a temperatura diminui a probabilidade p n tamb m diminui ficando refor ada a pesquisa numa zona promissora do espa o de solu es IN CIO 1 especificar os par metros de controlo To Tj L Wimax Nmax inicializar o contador de itera es n o contador de piores solu es w e a escala de temperaturas T n 0 w 0 T k 1 To 2 seleccionar uma solu o inicial x x e X 3 avaliar a solu o x atrav
179. n o parte integrante dos contratos entre os geradores e as cargas Deste modo a pot ncia reactiva associada s respectivas transac es de pot ncia activa fornecida pelo sistema de transmiss o Neste artigo a primeira etapa no c lculo dos pre os de pot ncia reactiva consiste em determinar o custo total do suporte de pot ncia reactiva Este custo total obtido pela solu o de um problema de tipo OPF em que a fun o objectivo corresponde minimiza o do custo de aloca o de pot ncia reactiva O ponto principal desta formula o corresponde ao c lculo do custo marginal de 81 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o fornecimento de pot ncia reactiva Assim o c lculo do custo marginal de pot ncia reactiva admite que a carga reactiva associada a cada transac o ser aumentada na mesma propor o da pot ncia activa transaccionada Nestas condi es os custos de transmiss o e os custos de outros servi os como por exemplo os custos de pot ncia reactiva e de perdas s o partilhados pelas coliga es formadas com os agentes fornecedores destes servi os Em Ojeda et al 2004 proposta uma metodologia para recuperar o custo associado ao servi o auxiliar de suporte de pot ncia reactiva fornecido pelos geradores assim como por outras fontes bancos de condensadores e de indut ncias compensadores s ncronos com base na avalia o do incremento da fiabilidade proporc
180. ncia Reactiva Controlo de Tens o agente decisor det m uma gama de solu es sobre a pot ncia reactiva a afectar e os locais a considerar Em Sauer et al 2001 a localiza o de equipamentos de pot ncia reactiva obtida utilizando um m todo de an lise de custo benef cio e um OPF para determinar diversas op es alternativas para localiza o de novos equipamentos Os autores referem que os locais alternativos para localiza o desses equipamentos podem ser avaliados de uma forma sistem tica no sentido de servir de apoio s decis es de investimento em novos recursos de pot ncia reactiva Finalmente assinala se que Alvarado et al 2003 referem que a inclus o directa dos custos de capital nos modelos de optimiza o poder revelar se pouco adequada defendendo que a estrutura de um modelo de despacho dever considerar apenas os custos vari veis Estes autores consideram que os custos de capital dever o ser recuperados e os seus pre os determinados atrav s de tarifas espec ficas de capacidade permitindo assim que o despacho traduza o problema de opera o do sistema e n o seja distorcido pelos custos de capital 3 3 5 Estrutura das Ofertas de Pot ncia Reactiva Nesta subsec o s o apresentadas as estruturas b sicas das ofertas relativas ao fornecimento do servi o de pot ncia reactiva e controlo de tens o propostas por v rios autores Estas estruturas s o parte integrante de cada um dos modelos proposto
181. ncia activa de perdas valorizada ao pre o de mercado do OM que tem o valor de 30 50 MW h Em seguida foi avaliado o impacto destas altera es dos ajustes bem como devido redu o da pot ncia activa de perdas verificando se que esse impacto corresponde ao valor de 52 000 MW h que pode ser interpretado como o pre o marginal de pot ncia activa no n 112 associado ao OM O gerador associado aos contratos bilaterais ligado no n 46 corresponde ao gerador marginal de ajuste deste subsistema de transac o de energia el ctrica apresentando este n o pre o marginal de pot ncia activa de 47 000 MW h correspondente ao pre o de ajuste do referido gerador Ainda no subsistema relativo aos contratos bilaterais o gerador ligado ao n 4 tamb m apresenta uma oferta de ajuste no valor de 47 00 MW h mas o pre o marginal de pot ncia activa neste n de 48 055 MW h O pre o neste n n o corresponde oferta de ajuste do respectivo gerador dado que este apresenta um ajuste de pot ncia activa de 3 96 MW que origina que a sua pot ncia activa tenha sofrido o ajuste m ximo admitido 22 0 em rela o a 18 0 MW Nestas condi es o gerador que compensaria um aumento de pot ncia activa da carga ligada ao n 4 corresponde ao gerador ligado ao n 46 Assim neste caso o pre o marginal de pot ncia activa superior ao pre o de ajuste deste gerador o que significa que ocorria um aumento da pot ncia activa de perdas
182. ncia activa do gerador ligado ao n i associado ao Operador de Mercado 96 V m dulo da tens o V V m dulo da tens o no n i pu Ves y limite m ximo m nimo do m dulo da tens o no n i pu V tens o complexa nominal V X n mero de blocos das ofertas de venda x 1 2 ou 3 X X reactancia do ramo ij pu Xy reactancia s ncrona longitudinal de um gerador de p los salientes X reactancia s ncrona transversal de um gerador de p los salientes Q xliv Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Do p i or E 5 0 y SY min max i Eco E pq aic B pL OD react ncia s ncrona de um alternador matriz das admit ncias nodais do sistema pu elemento ij da matriz das admit ncias nodais Y pu valor total da admit ncia shunt do ramo ij pu raz o de transforma o do transformador com tomada de tens o no prim rio ligada ao n i do sistema 96 raz o de transforma o m xima m nima do transformador com tomada de tens o no prim rio ligada ao n i do sistema 906 raz o de transforma o do transformador com tomada de tens o no secund rio ligada ao n j do sistema 96 raz o de transforma o m xima m nima do transformador com tomada de tens o no secund rio ligada ao n j do sistema 96 valor da toler ncia
183. necess rio alterar a pot ncia activa dos agentes envolvidos no mercado de forma a obter um programa vi vel despacho final Como foi referido ao longo dos cap tulos anteriores os modelos do Operador de Sistema desenvolvidos t m como ponto de partida o programa base determinado pelo OM Em seguida o OS utiliza as ofertas de ajuste dos agentes envolvidos produtores e consumidores o diagrama de capacidade aproximado dos geradores e as caracter sticas da rede apresentadas nas Tabelas B 2 a B 10 do Anexo B O m todo de resolu o adoptado no Modelo 1 corresponde ao m todo SQP enquanto que para os Modelos 2 a 7 se adoptou o m todo SLP de acordo com o referido nas Sec es 7 2 e 7 3 do Cap tulo 7 8 3 1 Modelo 1 O primeiro modelo desenvolvido e implementado computacionalmente para o OS determinar o despacho final para a opera o do sistema consiste como j foi referido num problema de optimiza o n o linear integrando as equa es AC do problema de tr nsito de pot ncias A Caso Base Neste primeiro caso de aplica o do Modelo 1 o despacho final realizado pelo OS mostra que o programa base inicial n o sofre qualquer altera o uma vez que n o origina a viola o de limites t cnicos do sistema Os valores do m dulo e da fase das tens es obtidos no despacho final s o apresentados na Tabela 8 2 Os limites de tens o neste caso n o apresentam qualquer impedimento em 196 Novos Mecanismos de
184. nos n s do sistema e atende se ao facto do transporte de pot ncia reactiva nos ramos de transmiss o ser impratic vel em grandes quantidades ao longo de extensos corredores Por outro lado interessa que os ramos apresentem o menor tr nsito poss vel de pot ncia reactiva no sentido de por um lado minimizar as perdas de transmiss o no sistema e por outro libertar capacidade de forma a contribuir para viabilizar as transac es de pot ncia activa Deste modo e uma vez que os servi os requeridos de pot ncia reactiva e controlo de tens o s o fornecidos localmente estes autores prop em a cria o de mercados de pot ncia reactiva de tipo local em vez de um mercado global do sistema Geralmente s o utilizados m todos baseados em OPF para determinar os pre os de pot ncia reactiva Os problemas propostos integram restri es referentes s equa es de pot ncia activa e reactiva injectadas limites do m dulo das tens es limites m nimo e m ximo da pot ncia reactiva dos geradores e limites de tr nsito de pot ncia activa nos ramos da rede de transmiss o Assim Em Zhong et al 2004 a estrutura de mercado local proposta baseia se na determina o de um pre o de pot ncia reactiva uniforme para cada rea local A fun o objectivo corresponde minimiza o de uma fun o de remunera o global dos geradores visando obter um pre o uniforme de pot ncia reactiva em cada rea de controlo de tens o Esta fun o consi
185. o objectivo 5 21 convertida na restri o 5 23 onde FO representa o valor m ximo que se admite que a fun o objectivo original possa assumir para o grau de satisfa o igual ale 80 o valor da toler ncia permitida Max 5 22 sujeito a FO u lt FO 50 5 23 AV u nem AV tr dmn 5 24 AV max lt AV dV max 5 25 07 lt AO lt AO 5 26 APg lt APg lt APg 5 27 yg ya i Po lt lt i Po 5 28 T RE Oo des ve APg lt Si 5 29 5199 8 5 29 in Peel A eg TARE 5 30 Pg Og lt gm 28i C APg 5 31 Pg Pc lt lt 0 5 32 AS AV A8 gt AS 5 33 Sij max Sij AS AV AO 1 659 lt AST 5 4 5 34 AP AV APg APc 5 35 AQ AV AQg AQc 5 36 0 lt u lt l 5 37 153 5 Modelos de Despacho Considerando Elementos da Teoria dos Conjuntos Difusos Nesta formula o as restri es 5 24 e 5 25 representam os limites m nimo e m ximo do m dulo das tens es admitindo as folgas AVmin e S lt 5 27 imp e os limites t cnicos dos geradores Para os geradores despachados pelo Operador de Mercado a restri o tol 5 28 imp e os limites de ajuste de acordo com a toler ncia vg com o programa base dos geradores Pg Para os geradores n o despachados pelo Pool 5 29 representa o m ximo ajuste poss v
186. o de perten a w x linear e crescente para valores entre d e d p ent o obt m se 5 14 1 se B x amp d B x d Dep cg emo xd 5 14 0 se B x gt d p Substituindo 5 14 em 5 12 obt m se ent o 5 15 masmi 1 2 8 4 5 15 x20 i 149 5 Modelos de Despacho Considerando Elementos da Teoria dos Conjuntos Difusos Introduzindo uma nova vari vel que corresponde essencialmente a 5 11 poss vel formular o problema 5 16 a 5 18 max 5 16 Sujeito a B x u p lt d p t 1 m 1 5 17 x20 5 18 Se a solu o ptima do problema 5 16 a 5 18 corresponder ao vector 4 x4 ent o x corresponde solu o maximizadora 5 12 do modelo 5 6 a 5 8 desde que se assumam as fun es de perten a associadas a 5 14 Deve notar se que esta solu o maximizadora pode ser identificada atrav s da resolu o de um problema de programa o linear tradicional com apenas mais uma vari vel e mais uma restri o que o modelo 5 9 e 5 10 Nestas condi es esta formula o muito atractiva dado que a solu o se pode obter de uma forma muito eficiente do ponto de vista computacional 5 3 Modeliza o de Restri es do Problema de DIOS Utilizando Conjuntos Difusos Alguns limites t cnicos de opera o podem permitir algum grau de viola o sem colocar quaisquer problemas de opera o aos sistemas el ctricos Por exemplo os manuais de opera o de rede
187. o do pr ximo dia 4 3 Ofertas de Ajuste dos Agentes que Actuam no Mercado Di rio Neste trabalho os modelos propostos baseiam se em ofertas de ajuste definidas pelos agentes produtores consumidores que participam no mercado di rio de energia el ctrica Pool contratos bilaterais ou misto e comunicadas ao Operador de Sistema Para um dado per odo de comercializa o um ajuste de pot ncia activa ou ajuste de quantidade corresponde diferen a entre o valor da quantidade final determinado pelo Operador de Sistema como vi vel e o valor da quantidade contratada no mercado di rio valor inicial ou associada a um contrato bilateral Nos modelos propostos uma oferta de ajuste significa que um agente de mercado admite alterar a quantidade de pot ncia activa pr estabelecida no mercado di rio para auxiliar ou viabilizar a explora o do sistema el ctrico em troca de uma remunera o correspondente ao produto do ajuste de pot ncia activa pelo pre o por ele apresentado para esse efeito Para al m dos pre os de ajuste fornecidos pelos agentes as ofertas de ajuste tamb m podem incluir uma indica o referente m xima varia o de pot ncia activa por eles admitida em rela o ao programa base do mercado di rio Portanto as ofertas de ajuste consistem em um par de valores que correspondem gama de pot ncias activas de ajuste admitida e a um pre o por MW h de ajuste pretendido para cada um dos per odos de
188. o inclu das no sistema tarif rio do respectivo ISO RTO No caso do PJM ou do NYISO quando um cliente da rede de transmiss o consumir pot ncia reactiva incorre no pagamento de uma tarifa mensal Por outro lado o ISO australiano compensa os geradores e compensadores s ncronos pelo fornecimento de pot ncia reactiva No caso dos geradores existem capacidades obrigat rias numa gama de factores de pot ncia de 0 90 indutivo a 0 93 capacitivo e compensa es por ofertas aceites de capacidades mais elevadas Os fornecedores recebem 10 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos um pagamento por disponibilidade um pagamento relativo utiliza o quando despachados e um pagamento por custos de oportunidade quando os geradores reduzem a produ o de pot ncia activa de acordo com o pre o de mercado No relat rio FERC 2005 referido que a sequ ncia de controlo de tens o realizado pelo ISO australiano corresponde geralmente liga o dos bancos de condensadores e SVC Stability Voltage Control pot ncia reactiva fornecida por geradores quando tal n o implica custos de oportunidade em reas espec ficas os compensadores s ncronos s o chamados por ordem de m rito de acordo com o pre o se necess rio a produ o de pot ncia activa restringida e finalmente poder ocorrer corte de transac es realizadas no mercado 2 2 Tipos de Mercados
189. o n vel de tens o nos seus terminais dentro de uma toler ncia de 5 em rela o ao seu valor nominal FERC 2005 Os geradores que tenham assinado contratos de servi os auxiliares para suporte de pot ncia reactiva e controlo de tens o s o compensados pelos custos incrementais de perdas de energia incorridos pelo seu funcionamento com factor de pot ncia n o unit rio ou pelos custos de funcionamento de compensadores s ncronos de acordo com o requerido pelo IESO Estes agentes tamb m ser o compensados pelas receitas perdidas se forem solicitados a fornecer pot ncia reactiva fora da gama obrigat ria A instala o de equipamentos shunt para a compensa o de pot ncia reactiva nomeadamente bancos de condensadores ou de indut ncias da responsabilidade do propriet rio da rede de transmiss o que ter de verificar os requisitos de pot ncia reactiva 44 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos especificados Os custos associados instala o desses equipamentos s o incorporados nos seus programas de investimento na rede de transmiss o 2 8 Nova Zel ndia 2 8 1 Organiza o do Mercado Na Nova Zel ndia mais de 60 da capacidade de produ o de energia hidr ulica enquanto que a produ o t rmica g s natural ou carv o corresponde maior parte da capacidade de produ o remanescente Existe tamb m produ o de energia a partir de
190. o primeiro bloco da sua oferta n o poder ser despachado parcialmente Esta informa o poder ser utilizada para representar informa o relativa a m nimos t cnicos de geradores t rmicos rampas estas informa es traduzem as limita es que um gerador pode ter em termos de aumentar ou diminuir a sua pot ncia ao passar de um per odo para o per odo de comercializa o seguinte remunera o m nima uma entidade produtora poder especificar que pretende obter uma remunera o m nima para o gerador i ao longo do pr ximo dia Assim o somat rio dos produtos da energia alocada a esse gerador i por per odo pelo pre o de mercado correspondente a cada per odo dever ser n o inferior a essa 112 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos remunera o m nima Esta informa o poder permitir traduzir a exist ncia de custos de arranque e paragem que dever o ser satisfeitos ao longo do pr ximo dia Como resultado da passagem de Propostas Simples para Propostas Complexas obt m se um problema acoplado de despacho em que se pretende maximizar o somat rio da Fun o de Bem estar Social ao longo do pr ximo dia Os modelos e formula es desenvolvidas neste trabalho n o consideram este tipo de informa es correspondendo portanto modeliza o do Despacho Integrado de Pot ncias Activas e Reactivas para um per odo de comercializa
191. o ser aplicada qualquer tarifa n o existindo portanto qualquer pagamento ou remunera o por esse consumo ou por essa produ o de pot ncia reactiva Por outro lado necess rio estabelecer uma estrutura de penalidades para a viola o dos standards especificados bem como uma estrutura de remunera es a pagar pela disponibiliza o de capacidade de pot ncia reactiva extra 95 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o Em Alvarado et al 2003 referida a necessidade de aplicar penalidades de modo a induzir os geradores a seguirem as regras estabelecidas e compensarem o OS por qualquer custo em que este possa ter incorrido para resolver qualquer defici ncia de pot ncia reactiva resultante do incumprimento de geradores Neste sentido o comportamento dos geradores dever ser penalizado apenas se originar aumentos do custo esperado do sistema se reduzir a qualidade de servi o ou se a fiabilidade do sistema for colocada em risco ainda referido que as penalidades dever o pelo menos ser iguais aos custos esperados dos preju zos causados por n o conformidade Contudo este autores referem que para desencorajar maus comportamentos as penalidades deveriam exceder os referidos custos esperados 3 5 4 Despacho de Pot ncia Reactiva e Gest o de Restri es T cnicas Nesta subsec o s o apresentadas diversas metodologias de despacho de pot ncia reactiva e de gest o de restri es t
192. objectivo do Modelo 3 Na Tabela 8 41 s o apresentados os valores dos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva notando se entre outros aspectos que alguns pre os de pot ncia reactiva trocaram de sinal devido ao facto do impacto na pot ncia activa de perdas ser diferente se ocorrer um aumento da carga reactiva nesses n s Tabela 8 41 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 7 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE p Q MW h Mvar h MW h Mvar h l 0 000 2 0 086 3 0 040 4 0 019 5 0 004 6 0 000 1 0 007 8 0 013 9 0 000 10 0 000 0 000 12 0 328 O custo de opera o do sistema corresponde neste caso 2696 90 e o grau de satisfa o obtido corresponde a 0 839 O ramo 7 8 apresenta um tr nsito de pot ncia activa de 153 63 MW e um tr nsito de pot ncia aparente de 153 64 MVA Estes valores encontram se dentro do limite de capacidade deste ramo considerando a toler ncia de 15 especificada 8 4 Resultados do OS utilizando os Modelos 8 a 11 Os Modelos 8 a 11 correspondem a problemas de optimiza o do tipo inteiro misto para os quais se adoptou o segundo algoritmo de solu o h brido desenvolvido utilizando a meta heur stica EPSO O n mero de part culas considerado para o EPSO em todos os casos de estudo apresentados nesta sec o corresponde a 8 Assim estes modelos consideram componentes de rede de natu
193. obtidos pelo Modelo 2 utilizando SLP s o muito id nticos aos obtidos atrav s do Modelo 1 Tabela 8 13 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 2 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Pi pi P 0 oi PP i MW h Mvar h MW h Mvar h 0 0 000 0 287 0 167 0 083 0 019 0 000 0 032 0 048 0 000 0 000 0 000 1 276 209 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE Finalmente o tr nsito de pot ncia aparente no ramo 7 8 corresponde agora a 150 00 MVA verificando se novamente que a componente reactiva desprez vel 8 3 3 Modelo 3 Nos Modelos 1 e 2 utilizados anteriormente os valores das vari veis de ajuste de pot ncia activa s o determinados pela contribui o para compensar perdas e pelo ajuste necess rio para ultrapassar a viola o de restri es t cnicas Em geral a jun o destes dois aspectos na mesma vari vel n o permite distinguir para o mesmo gerador qual a sua contribui o para compensar perdas e qual o ajuste decorrente da viola o de restri es t cnicas Assinala se no entanto que foi poss vel realizar esta distin o em alguns casos anteriores dado que n o havia qualquer ajuste devido viola o de restri es t cnicas tal como sucedia nas situa es sem congestionamento Trata se no entanto de situa es particulares Assim o Modelo 3 corresponde a um
194. os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 8 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE MW h Mvar h MW h Mvar h i 0 000 2 0 000 3 0 013 4 0 000 5 0 005 6 0 000 7 0 009 8 0 018 9 0 000 10 0 000 E 0 000 12 0 372 251 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE O valor da fun o objectivo de 8465 92 e os tr nsitos de pot ncia activa e aparente no ramo 7 8 correspondem a 149 99 MW e a 150 00 MVA O tempo total de processamento foi de 1146 9 segundos dos quais 1087 6 segundos corresponderam ao SLP primal e ao EPSO blocos E e F da Figura 7 4 apresentada no Cap tulo 7 O SLP primal dual demorou 59 3 segundos a convergir blocos H da Figura 7 4 apresentada no Cap tulo 7 O n mero de itera es realizadas pelo EPSO foi de 16911 atingindo 2400 itera es sem melhoria da fun o de avalia o para um enxame com 8 part culas O n mero de itera es realizado pelo SLP primal dual foi de 54 Na Figura 8 16 apresentam se os perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos pelo Modelo 8 para os dois casos de aplica o considerados Os pre os marginais nodais de pot ncia activa apresentam uma evolu o uniforme em todo o sistema nos dois casos com excep o do pre o obtido no n 7 no Caso Cong O pre o marginal da pot ncia activa no n 7 obtido para o Caso Cong 120 000 MW h corresponde
195. para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE MW MW Mvar MW MW Mvar 3543 12943 1123 O 108 00 21 93 po 0 o f 9700 1970 Le poc o 1800 3655 s E RS CA UE RSS Ea lo 0 1360 2762 10 00 27500 2532 0 125 00 2538 ps st Gas m ss F e 2g e E o 9500 3960 La EAS re o 46000 2974 o 26500 53 81 sassa 1000 21500 9000 o 31700 6437 O 15500 7000 o 10000 2031 t cups se pre 0 250 00 6476 O 33300 67 62 sese ues su oe 0 128 00 2599 0 300 1801 207 0 ARA ES 0 47000 149 RES lia ls ERE T Ea Os geradores ligados aos n s 15 e 16 apresentam pontos de funcionamento que se situam Elspolojajafajefopjo N NININININ o elo naL S o sobre o seu diagrama de capacidade com valores de pot ncia activa coincidentes com o seu limite m ximo 215 00 MW e 155 00 MW respectivamente e valores de pot ncia reactiva coincidentes com o respectivo ponto limite Qg 90 00 Mvar e 70 00 Mvar respectivamente A Figura 8 5 apresenta a localizag o do ponto de funcionamento no diagrama de capacidade destes dois geradores Assim estes dois geradores operam num ponto de funcionamento limite que numa situa o de conting ncia poder originar uma situa o de perda de oportunidade Ist
196. participantes no mercado podem submeter as respectivas curvas de custo de pot ncia reactiva depois de executado o mercado di rio Contudo alertam para o facto de ser prefer vel atribuir essa responsabilidade ao OS uma vez que atendendo natureza local da pot ncia reactiva poder reduzir se a possibilidade de alguns participantes tentarem exercer localmente o poder de mercado 3 5 2 Contratos de Fornecimento de Longo Prazo Para mitigar a possibilidade de ser exercido poder de mercado Gil et al 2000 Hao e Papalexopoulos 1997 e Frias et al 2005 consideram que o fornecimento de pot ncia reactiva dever ser realizado atrav s de contratos de longo prazo Gil et al 2000 prop em que os mercados de energia reactiva e de capacidade de pot ncia reactiva funcionem com base em ofertas de longo prazo submetidas pelos respectivos agentes produtores ou 87 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o propriet rios de outros equipamentos de controlo A cria o destes dois tipos de mercados est relacionado com o facto de a componente do pre o marginal de pot ncia reactiva associada s perdas apresentar apenas uma ligeira varia o temporal na ordem de um d lar americano por Mvar h Por seu lado a componente do pre o de pot ncia reactiva associada seguran a do sistema usualmente muito reduzida mas nos per odos em que a seguran a do sistema amea ada estes pre os poder o atingir va
197. pot ncias de perdas activas pelos geradores por forma a compensar as perdas do sistema Com este modelo pretende se tratar de uma forma mais realista os sistemas de energia el ctrica em ambiente de mercado baseado no Pool e em contratos bilaterais fis cos com a inclus o de equipamentos de rede possuindo natureza discreta Neste modelo e para al m das vari veis de ajuste associadas pot ncia activa de perdas a compensar por cada gerador existem tamb m vari veis de ajuste da pot ncia produzida pelos geradores necess rias para viabilizar do ponto de vista t cnico a opera o do sistema Isto significa ajustes necess rios para ultrapassar viola es de limites t rmicos de ramos do sistema ou de limites de tens es nodais ou ainda para viabilizar a produ o de um determinado n vel de pot ncia reactiva Este modelo admite a exist ncia de ajustes cruzados entre geradores despachados no Pool ou associados a contratos bilaterais f sicos Isto significa que sendo necess rio por exemplo decrementar a pot ncia produzida por um gerador despachado no Pool se pode recorrer a diversas op es decrementar a pot ncia de uma carga despachada no Pool incrementar a pot ncia produzida por um gerador despachado no Pool decrementar a pot ncia de uma carga associada a um contrato bilateral f sico incrementar a pot ncia produzida por um gerador associado a um contrato bilateral f sico Neste sentido o Pool e os contra
198. prefer vel a mutag es aditivas na medida em que o valor absoluto da muta o se mant m sens vel ao valor de w Do mesmo modo o coeficiente associado melhor solu o global b apresenta uma gt distribui o dada pela express o A 5 b b wa N 0 1 A 5 A 4 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos A E bd X r Nesta express o w corresponde a um quarto par metro estrat gico associado part cula i Este par metro controla a dimens o da vizinhan a de b em zonas onde mais prov vel encontrar a melhor solu o global ou pelo menos uma solu o melhor do que a melhor solu o corrente b A muta o do par metro w obedece mesma regra de muta o aplicada aos restantes par metros estrat gicos permitindo uma pesquisa dirigida se necess rio para um determinado ponto A Figura A l ilustra a regra de movimento de uma part cula do EPSO A part cula x 5 numa itera o k origina um descendente na itera o k 1 tendo em conta a influ ncia dos termos de In rcia de Mem ria e de Coopera o Este ltimo termo traduz a atrac o da part cula para a vizinhan a definida por uma distribui o Gaussiana do ptimo corrente De Figura A 1 Ilustra o da reprodu o de uma part cula do EPSO comandada pela regra de movimento Controlo Estoc stico da Comunica o entre Part culas Na
199. problema de optimiza o que maximiza uma fun o de Benef cio Social sujeito a restri es de equil brio de pot ncias activas injectadas nos n s do sistema e a restri es de limite dos tr nsitos de pot ncia nos ramos da rede S o ainda consideradas restri es de limites de capacidade das ofertas submetidas pelos respectivos participantes no mercado bem como restri es que traduzem os efeitos que o mercado de servi os auxiliares origina na capacidade de produ o dos geradores Ou seja as restri es de capacidade dos geradores incorporam o impacto sentido na capacidade de produ o de pot ncia activa devido ao servi o de pot ncia reactiva a fornecer no mercado de servi os auxiliares Para este efeito s o considerados os dados da rede e uma an lise das respectivas conting ncias para calcular a probabilidade de uma oferta ser activada durante o per odo referente ao despacho Esta probabilidade utilizada para recalcular novos limites de capacidade de pot ncia activa em fun o da pot ncia reactiva a produzir no mercado de servi os auxiliares Assim este problema de optimiza o garante que a prioridade do lado da produ o conferida aos geradores mais baratos e a prioridade do lado do consumo conferida s cargas com ofertas incluindo pre os mais elevados De seguida o modelo relativo ao mercado de servi os auxiliares corresponde a um problema de optimiza o em que a fun o objectivo consiste na maximiza
200. que 228 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos se se come asse por admitir que o gerador ligado ao n 7 associado aos contratos bilaterais f sicos compensava aquele aumento de carga ent o n o ocorreria varia o no valor das perdas activas do sistema pelo que o impacto sentido na fun o objectivo corresponderia a 108 00 MW h Isto significava que o pre o marginal de pot ncia activa neste n seria igual ao sim trico do pre o da oferta de ajuste deste gerador Nestas condi es o ramo 7 8 apresentaria o mesmo tr nsito de pot ncia aparente de 150 00 MVA isto o ramo estaria no seu limite de capacidade se se admitir agora que aquele aumento de carga compensado por um gerador ligado a outro n do sistema deveria ser identificada a forma de compensar esse aumento que representa o menor impacto poss vel na fun o objectivo O gerador associado aos contratos bilaterais a considerar ser o gerador ligado ao n 21 que possui uma oferta de ajuste de 98 00 MW h Isto significaria que iria existir um tr nsito de pot ncia activa de uma unidade extra no sentido do gerador ligado no n 21 para a carga ligada no n 7 associado claro est a um aumento no valor da fun o objectivo Mas nestas condi es o ramo 7 8 ficaria com uma folga na sua capacidade de valor correspondente unidade de pot ncia activa que transitaria do n 8 p
201. reactiva e com o controlo de tens o evidenciados em diversas publica es Ser o ainda referidos determinados aspectos relativos compensa o da pot ncia activa de perdas assim como a utiliza o de contratos de interruptibilidade do lado da procura 3 2 Custos de Pot ncia Reactiva De acordo com Kirby e Hirst 1997 e Dingley 2002 os custos associados pot ncia reactiva s o da ordem de 1 0 dos custos totais existentes num sistema de energia el ctrica o que evidencia o pouco peso econ mico que apresenta A literatura divide frequentemente o custo da pot ncia reactiva em duas componentes uma fixa e outra vari vel Esta divis o dos custos importante na medida em que os pre os que induzem incentivos ao investimento e opera o eficiente poder o ser repartidos pela componente fixa ou de capacidade e pela componente vari vel ou de funcionamento respectivamente Em da Silva et al 2001 os custos s o classificados em duas categorias 1 custos directos ou expl citos e 11 custos indirectos ou impl citos Os custos expl citos correspondem aos custos fixos representados pelos custos de capital e de administra o e aos custos vari veis associados com os custos de manuten o e de opera o Os custos impl citos s o classificados como custos vari veis e correspondem a perdas de receitas relacionadas com a produ o de pot ncia reactiva isto a custos de oportunidade A estrutura de pagamentos a a
202. recursos geot rmicos e atrav s de cogera o O New Zealand Electricity Market NZEM operado por uma empresa privada M co um mercado volunt rio e de auto regula o na medida em que n o existe legisla o governamental expl cita relativa s regras de funcionamento do NZEM NZIER 2005a Nestas condi es as regras do mercado da Nova Zel ndia foram desenvolvidas pelos pr prios agentes participantes As transac es de compra e venda de energia el ctrica realizados na Nova Zel ndia ocorrem maioritariamente no NZEM na ordem de 70 a 80 da energia total consumida O funcionamento do mercado de produ o NZEM teve in cio em Outubro de 1996 e todas as suas actividades se desenvolvem atrav s de contratos multilaterais entre os diversos agentes sendo as transac es de compra venda realizadas atrav s do mercado em tempo real Ou seja os agentes produtores vendem energia el ctrica no mercado NZEM e os comercializadores compram neste mercado a energia para fornecerem aos seus clientes Todavia os produtores e comercializadores ou grandes consumidores podem estabelecer contratos bilaterais fora do mercado NZEM A reestrutura o do sector el ctrico da Nova Zel ndia incorporava inicialmente um mercado grossista di rio Em NZIER 2005a referido que o encerramento do mercado di rio se deveu eventualmente s regras de mercado existentes dado que os custos de participa o neste mercado eram elevados pelo que os diversos a
203. respectiva curva de custo do gerador i admitida como quadr tica 111 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva Cs MW h Cs a b Pg c Pg 2 1 Pg fer Pg fer Pg pers Pg MW Figura 4 2 Estrutura da oferta de venda de energia el ctrica de um gerador i que participa no Pool As ofertas de compra tamb m poder o ser constitu das por diversos blocos traduzindo assim parcelas de carga mais ou menos priorit rias associadas a cada agente comprador As propostas referidas s o usualmente denominadas de Propostas Simples correspondendo cada uma delas a um par de valores pot ncia pre o para cada per odo de comercializa o do dia seguinte Este tipo de informa o origina a necessidade de resolver tantos problemas do tipo 4 1 a 4 4 quantos os per odos de comercializa o n o existindo neste caso qualquer restri o de acoplamento entre per odos sucessivos No entanto diversas implementa es de mercados de energia el ctrica utilizam Proposta Complexas de venda que diferem das Propostas Simples uma vez que incluem informa o adicional que origina o acoplamento entre os problemas de optimiza o referentes a per odos sucessivos Estas informa es adicionais est o relacionadas por exemplo com os aspectos seguintes indivisibilidade do primeiro bloco o propriet rio de um gerador poder declarar que se for despachado
204. rio ligada na posi o nominal Na Tabela 9 35 apresenta se o estado obtido para os escal es das baterias de condensadores A bateria existente no n 94 encontra se desligada da rede Tabela 9 35 Estado dos escal es das baterias de condensadores da rede teste de 118 n s do IEEE para o Caso Cong utilizando o Modelo 9 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 nop _ G c _ th 1 2 3 4 94 desligado desligado desligado desligado 109 ligado desligado ligado 115 ligado A Tabela 9 36 apresenta o estado obtido para os escal es das baterias de indut ncias Tabela 9 36 Estado dos escal es das baterias de indut ncias da rede teste de 118 n s do IEEE para o Caso Cong utilizando o Modelo 9 p escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 escal o 6 escal o 7 u 1 7 2 d 3 n 4 5 6 7 9 desligado 10 ligado ligado ligado ligado deslipado 38 ligado 65 ligado desligado desligado desligado ligado 335 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE De seguida apresentam se na Tabela 9 37 o m dulo e fase das tens es obtidos neste caso de estudo utilizando o Modelo 9 Tabela 9 37 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 9 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong a Vi 0i n Vi 0i
205. s da fun o de avalia o F F x 4 guardar x e F x como solu o corrente x e F e como solu o ptima x eF x x F F x x x e F F x 5 sortear x na vizinhan a de x xe V x incrementar contador n n n 1 6 avaliar a solu o x F x 7 se F x lt ent o guardar x e F x como solu o corrente x x e F F x se F x F guardar x e F x tamb m em x e F e reinicializar o contador w x x F F x e w 0 se n o incrementar contador w sortear n mero pe 0 1 e calcular p n w w 1 a probabilidade p n obt m se utilizando a express o continua na p gina seguinte A 12 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos se p lt p n ent o guardar x e F x como x e x x e F F x se n o eliminar a solu o x 8 se n gt k L ent o incrementar k k k 1 actualizar T atrav s da express o A 7 9 se w Wma e T lt Tp e n lt Nmax voltar ao ponto 5 se n o FIM FIM Figura A 4 Algoritmo da meta heur stica SAO para aplica o a um problema de minimiza o delimitado pelo espa o de solu es X A 13 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Anexo B DADOS DA REDE TESTE DE 24 N S DO IEEE Nov
206. s do IEEE continua o C 7 Tabela C 9 Caracter sticas dos ramos da rede teste de 118 n s do IEEE continua o C 8 Tabela C 10 Caracter sticas dos ramos da rede teste de 118 n s do IEEE continua o C 9 Tabela C 11 Caracter sticas dos transformadores com regula o de tens o da rede teste de 118 nos do IEEE aii Ehe oes C 10 Tabela C 12 Dados das baterias de condensadores da rede teste de 118 n s do IEEE C 10 Tabela C 13 Dados das baterias de indut ncias da rede teste de 118 n s do IEEE C 10 xl ofer Cc Cc j Cg 1 1 Cg ofer x t E max E n jtCB 7 Eq Eq ajtOM Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Simbologia susceptancia do ramo ij pu custo de pot ncia reactiva de um gerador Mvar custo de pot ncia aparente de um gerador MVA preco da oferta de compra de energia el ctrica da carga j C MW h pre o de ajuste pretendido pelo consumidor ligado ao n j MW h pre o de venda de energia el ctrica do gerador i C MW h pre o de ajuste pretendido pelo propriet rio do gerador ligado ao n i C MW h pre o da oferta de venda de energia el ctrica do gerador i associado ao bloco x MW h maxima for a electromotriz de excita o de um gerador s ncrono V for a elec
207. sistema Estas instru es incluem tamb m a satisfa o de requisitos de reserva e de pot ncia reactiva O mercado de servi os auxiliares permite assegurar a opera o do sistema el ctrico em condi es de fiabilidade e seguran a Assim os servi os auxiliares s o contratados a 46 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos geradores por exemplo os servi os de controlo de frequ ncia de tens o e de re start e a algumas cargas que admitem redu es do seu consumo Em Zhou 2003 referido que os pagamentos pelos servi os auxiliares na Nova Zel ndia s o divididos em uma parcela de disponibilidade e uma parcela de utiliza o Os custos associados aos servi os auxiliares s o alocados aos agentes consumidores e s empresas distribuidoras 2 8 2 Suporte de Pot ncia Reactiva e Controlo de Tens o Na Nova Zel ndia o servi o de suporte pot ncia reactiva e controlo de tens o descrito como o despacho de pot ncia reactiva bem como a utiliza o de outros recursos de suporte necess rios para manter os valores de tens o dentro dos limites fixados regulamentarmente O controlo de tens o pode ser fornecido por uma grande diversidade de recursos sendo remunerados por este servi o determinados bancos de condensadores pertencentes empresa de transmiss o compensadores est ticos compensadores s ncronos e geradores que estejam a operar no limite da
208. sistema considerando agora um aumento de 1 Mvar da carga ligada a cada um destes n s No caso do n 117 um aumento de 1 Mvar da carga compensado pelos equipamentos ligados em n s vizinhos resultando numa diminui o das perdas activas e consequentemente no custo de opera o do sistema No caso dos n s 114 e 115 os pre os marginais mant m se negativos mas o seu valor absoluto menor Nestes casos o aumento de 1 Mvar na pot ncia reactiva de carga nos n s 114 ou 115 origina ainda uma diminui o da pot ncia activa de perdas sendo no entanto esta diminui o de menor amplitude do que a que ocorria com o Modelo 9 O tempo total de processamento correspondeu a 9118 9 segundos tendo o EPSO considerando 10 part culas realizado 14096 itera es O EPSO demorou 8718 4 segundos e o SLP primal dual despendeu 400 5 segundos realizando 88 itera es 9 4 Coment rios Os modelos utilizados neste cap tulo correspondem a formula es de despacho integrado de pot ncia activa e reactiva desenvolvidos para o Operador de Sistema determinar o programa final referente a um per odo de comercializa o a partir dos programas iniciais estabelecidos em mercados de energia el ctrica do tipo misto Nestes modelos podem assinalar se diversos aspectos basilares tais como as correc es a realizar aos programas iniciais s o determinadas com base em ofertas de ajuste submetidas por todos os agentes envolvidos no mercado E
209. stica SLP Utilizado nos Modelos 8 9 181 7 4 2 Algoritmo de Solu o 4 Combina o Sucessiva de M todos Determin sticos e Meta heur sticos Adoptado nos Modelos 8 a 11 184 7 5 C lculo dos Pre os Marginais Nodais eres 188 LIL Aspectos Gerais usaria aderente di 188 7 5 2 Pre os Marginais Nodais Associados aos Modelos 1 a 4 e 8 189 7 5 3 Pre os Marginais Nodais Associados aos Modelos 5 e 9 189 7 5 4 Pre os Marginais Nodais Associados aos Modelos 6 7 e 10 190 7 5 5 Pre os Marginais Nodais Associados ao Modelo 11 191 8 Exemplo de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE 193 8L Dados do Problema ss sia aee det eo c elite es 193 Ba Resultados de sd hanaqnin ita ta 194 8 3 Resultados do OS utilizando os Modelos 1 a 7 195 8 3 1 Modelo onc 196 Asr Caso BASE saga PT 196 B Caso COND ua E 202 63 2 MOI Vii I p M 205 Pisco CASO ASS MEE 205 XX Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos B 26850 CONS RE 207 S 3 97 Modelo ra m en pondre Caen E UC ARA ease Ta 210 Ay Laso BaSe EA 210 B CASO COND ads 215 5 304 r Lu Runa ushanata qawas aula
210. sua produ o em 10 08 MW Esta redu o compensada por um aumento do mesmo valor de outro gerador No Modelo 1 este ajuste era de 10 00 MW pelo que a diferen a de 0 08 MW no valor deste ajuste explica a diferen a 16 19 nos valores da fun o objectivo 207 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE O tempo de c lculo foi de 8 2 segundos e foram realizadas 36 itera es Na Tabela 8 11 apresentam se os valores obtidos para o m dulo e a fase das tens es Em termos de m dulo das tens es n o s o notadas diferen as relativamente ao Modelo 1 enquanto que em termos da fase das tens es existem diferen as marginais Estas diferen as no valor da fase das tens es s o respons veis pela diferen a de 0 08 MVA verificada no tr nsito de pot ncia aparente no ramo 7 8 e que se ir reflectir em seguida no valor do ajuste de pot ncia activa dos geradores do sistema Tabela 8 11 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 2 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE V 0i nol pu graus pu graus 5 610 8 650 3 360 3 330 1 330 0 930 2 500 1 780 0 000 3 840 0 670 8 080 A Tabela 8 12 apresenta o despacho final obtido pelo Operador de Sistema atrav s da utiliza o do Modelo 2 O despacho final mostra que n o se verifica qualquer corte de carga ocorrendo apenas ajustes de pot ncia activa nos geradores ligados a
211. 0 Modelo de Bellman e Zadeh 1970 Consideremos um objectivo difuso G e uma restri o difusa C no espa o das alternativas X Ent o G e C combinam se para formar a decis o D a qual corresponde a um conjunto difuso resultante da intersec o de C Matematicamente D GAC e corresponde a 5 4 min ug Me 5 4 146 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos De uma forma mais geral suponhamos que temos n objectivos soos G m restri es TAG Ent o a decis o resultante corresponde intersec o dos objectivos dados por y G e das restri es dadas por G A OM Isto D 5 G n G NM A a que est associada a fun o de perten a 5 5 Mp min He gt Mg Hg HE Hg He 5 5 min min 4 Esta defini o implica essencialmente tr s aspectos 1 a liga o e dos objectivos e das restri es no modelo corresponde ao e l gico 2 l gico corresponde ao operador de intersec o 3 a intersec o de conjuntos difusos definida atrav s do operador min De acordo com Bellman e Zadeh Zimmerman 1991 a interpreta o do operador minimiza o utilizando a intersec o poder ser modificada dependendo do contexto indicando estes autores que em muitas situa es uma decis o pode ser interpretada como uma conflu ncia de objectivos e de restri es Regres
212. 0 25 90 397 TOES s EC EE O RENT rs r 12 4744 O I3L44 81 08 4700 9 54 0 1100 5000 1169 33 13400 157 e 58601 569 ESSES ES CIA ESSES ERE 51 0 o 0 00 15 44 90 00 2958 o o 3500 389 l po 98 3900 7 92 l 3532 25 00 822 8 0 o o j 2686 60 00 3400 o o 1400 22 19 0 o o 1165 4500 2550 o o 14001 857 TESES EEE pmo v EE M gt gt o ee 2 o 5122 3200 456 aloe roe 200 299 p e e 198 00 3 99 24 o o o 614 1300 00 o o 3400 338 2800 7 02 0 50 1924 00 9580 0 ES see ESSE ZA A asia posse pe pese nose ES ee 27 0 28 66 2866 6 80 7100 1442 ieu xe pe A e ESPERE sa 0 o 650 2010 430 266 o o 800 002 32 0 o o 571 5900 2332 o o 2300 1925 sl gt 050 e o lt e els 34 o o o 028 5900 2513 o o 2700 860 los os s 7 16 90 47 365 0 0 o 112 24 3100 1673 o 714 4914 1076 ES EA ES EA EE ee E E ps O p s s gt ES FE continua na p gina seguinte 1 2 3 4 6 7 8 10 347 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 46 Despacho final determinado pelo Ope
213. 0 107 15 0 086 16 52241 49084 0 179 56 51116 47959 0 005 06 49 798 46 642 0 143 17 0 108 18 51419 48262 0 000 581 52058 48901 0 299 98 49 569 46412 0 002 19 51 504 48 347 0 000 591 49 842 46 686 0 000 99 49 800 46 643 0000 20 51705 48 548 0 001 60 49 403 46247 0020 100 0 000 21 0 000 22 62 102 0 049 23 50290 0 000 24 50 187 4 104 0 000 25 49234 65 0 000 26 106 0 078 27 51 000 67 0 000 28 51 270 108 0 048 29 51 511 0 101 30 50 817 0 110 0 000 0000 171 50 302 0 000 111 50 724 47 568 0 000 721 50391 0 000 112 52000 48 843 0 069 73 50 440 0 000 113 51184 48 007 0 000 741 50275 0 000 1114 51384 48 228 0010 75 50 179 0021 1115 51356 48 200 0 000 76 50454 0 000 116 52000 48 843 0 021 77 49 595 0 000 117 52749 49 592 0 088 78 49 690 0080 1181 50 443 47 286 M Y S Du _ 31 0 000 50 302 0 000 50 72 47 568 0 000 32 0 000 72 50 391 0 000 52 000 48 843 0 000 33 0 069 3 50 440 0 000 51 184 48 027 0 000 34 0 000 4 50275 0 000 51 384 48228 0 174 35 0 010 75 50 179 0 021 51 356 48200 0 211 36 50 939 0 000 76 50 454 0 000 116 52 000 48 843 0 000 37 50 791 0 021 77 49 595 0 000 52 749 49 592 0 259 38 0 088 78 49 690 0 080 50 443 47 286 0 000 39 x 40 80 49 112 45 956 0 000 x O valor da re
214. 0 226 15 0 371 16 96 50 574 47 443 0 260 17 0 169 18 98 50 027 46 895 0 089 19 99 50 257 47 125 0 000 20 60 49 314 46 183 0 001 0 000 21 0 000 22 0 035 23 0 000 24 64 0 000 25 0 000 26 66 48633 45 502 0 000 0 007 27 0 000 28 68 48 948 45 817 0 017 0 048 29 69 48 665 45 534 0 000 0 042 30 110 0 000 31 0 000 32 0 000 33 0 000 34 74 0 085 35 0 082 36 0 000 37 0 490 38 50 755 0 115 39 x 40 x 308 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Relativamente ao subsistema associado a contratos bilaterais o gerador ligado ao n 4 corresponde ao gerador marginal deste subsistema Este facto decorre de o pre o marginal de pot ncia activa obtido neste n corresponder oferta de ajuste do gerador a ligado A oferta de ajuste deste gerador de 47 00 MW h sendo a mais barata associada a este subsistema a par da oferta de ajuste do gerador ligado ao n 46 No entanto se ocorrer um aumento da pot ncia activa de carga no n 46 associada a um contrato bilateral verifica se que o gerador ligado ao n 4 incrementa a sua produ o da resultando uma diminui o da pot ncia activa de perdas Por esta raz o o valor obtido para o pre o marginal no n 46 inferior oferta de ajuste no n 4 46 894 MW h contra 47 00 MW h Quanto aos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva obtiveram se valo
215. 0 940 0 920 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 n mero de n s Figura 8 14 Perfis do m dulo das tens es obtidos pelos Modelos 4 e 8 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE Na Tabela 8 45 apresenta se o despacho integrado final considerando agora os componentes discretos de rede e um compensador s ncrono ligado ao n 14 N o existem restri es do problema activas pelo que n o existe corte de carga nem altera es aos contratos iniciais H a registar apenas o ajuste de pot ncia activa alocado ao gerador despachado pelo OM ligado ao n 2 para compensar as perdas activas do sistema no valor de 48 84 MW O compensador s ncrono ligado ao n 14 produz uma pot ncia reactiva de 91 41 Mvar Relativamente aos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva apresentados na Tabela 8 46 verifica se que os pre os marginais nodais de pot ncia activa aqui obtidos s o id nticos aos obtidos pelo Modelo 4 Quanto aos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva verificam se algumas altera es nos valores obtidos em alguns n s do sistema Por exemplo no n 6 obt m se agora um valor de 0 200 Mvar h enquanto que no Modelo 4 se tinha obtido 1 273 Mvar h Esta altera o deve se influ ncia da bateria de indut ncias ligada rede neste mesmo n 6 246 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctri
216. 0 MW e 205 11 MW respectivamente O ajuste de pot ncia activa do gerador ligado ao n 22 deve se ao facto de o gerador ligado ao n 15 n o dispor de capacidade de pot ncia activa suficiente para compensar na globalidade o ajuste negativo do gerador 215 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE ligado ao n 7 Nestas condi es a oferta de ajuste do gerador ligado ao n 22 corresponde que em conjunto com as ofertas dos geradores ligados aos n s 7 e 15 minimiza o valor da fun o objectivo Tabela 8 18 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 3 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE MW MW MW Mvar MW MW Mvar 0 0 9400 1226 0 10800 21 93 3621 0 3621 4547 o 9700 1970 esses LO 180 00 8655 pa el MEE ee ee ee ee oso p pop j P o 1360 1 276 o not 27589 2751 O 12500 2538 xe xps eer so cu og Eee SO ee O ERES Lo gt o 1950 1 3960 ESSE DO o 46000 10791 O 26500 53 81 0 1 19400 1 89 39 O 1000 21500 7512 0 31700 6437 0 o 15500 3888 o 100 00 2031 e a di dr ox altes 0 o 25000 5622 o 33500 676 pong psp x RA 39800 70899 RE o 201 228 0 47000 3615 ee EE poer MA Em rela o
217. 0 e 11 apresenta a tomada de tens o do prim rio ligada na posi o de regula o 2 5 96 o transformador ligado entre os n s 10 e 12 tem a tomada na posi o nominal a bateria de condensadores tem os escal es ligados de acordo com o apresentado na Tabela 8 79 Os escal es da bateria de condensadores est o todos em servi o Tabela 8 79 Estado dos escal es da bateria de condensadores obtido pelo S O E escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 1 Tp 2 1 3 4 q 5 E ligado finalmente a bateria de indut ncias tem os seus escal es ligados conforme apresentado na Tabela 8 80 A bateria de indut ncias tem os escal es 2 3 e 4 em servi o enquanto que os escal es 1 e 5 est o fora de servi o Tabela 8 80 Estado dos escal es da bateria de indut ncias obtido pelo SAO 7 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 n B B B B B q dt 2 u 3 541 5 6 desligado desligado D Compara o de Resultados Na ltima fase do Algoritmo de Solu o H brido 2 referente execu o de um SLP primal dual bloco H da Figura 7 4 apresentada no Cap tulo 7 obt m se o despacho integrado de pot ncia activa e reactiva bem como os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva correspondente ao problema de optimiza o inteiro misto caracterizado neste caso concreto pelo Modelo 8 Assim na Figura 8 33 apresenta se o valor fi
218. 00 109 118 o 100 20 000 ale n mero de n s ul 0 200 30 000 0 300 MW h OM Caso Base MW h CB Caso Base 40 000 0 400 e MW h OM Caso Cong MW h CB Caso Cong 50 000 0 500 Mvar h Caso Base Mvar h Caso Cong 60 000 0 600 Figura 9 6 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos pelo Modelo 5 para o Caso Base e para o Caso Cong da rede teste de 118 n s do IEEE Os pre os marginais nodais de pot ncia activa obtidos em ambos os casos de estudo apresentam um perfil bastante regular em ambos os subsistemas de transac o de energia el ctrica excepto no Caso Cong para o n 10 Contudo verifica se no Caso Cong uma ligeira subida destes pre os em rela o ao Caso Base determinada pelos congestionamentos dos ramos 9 10 e 68 116 Relativamente aos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva estes apresentam um perfil significativamente irregular em ambos os casos Verifica se ainda que em alguns n s do sistema estes pre os apresentam diferen as significativas em ambos os casos analisados como seria de esperar uma vez que as condi es de explora o do sistema foram alteradas necessitando assim de suporte de 317 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE pot ncia reactiva e controlo de tens o em determinadas reas do sistema tamb m diferentes 9 3 3 Mode
219. 1 6100 985 4500 eo e p 19400 39397 5 1000 o 20500 9093 31700 6437 2600 6322 0 15500 7000 10000 2031 5100 20 73 10 00 Eee Soria 1 A E o 250 00 7697 33300 67 62 6000 6 59 3800 ERA O in 44005 O 30000 1906 596 1706 o 200 2759 52 00 1209 METETE EE ES suami E prece p Sees ill apos A X dus ui Entidades associadas a Contratos Bilaterais ngi Pel 08 Pei Pei Ogi Pei Qe MW MW M var MW Mvar MW Mvar MW Mvar 2 03 4 06 4 14 62 7 52 3 25 2 28 13 13 2 51 2 03 9 52 10 8 94 2 9 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE Do mesmo modo os geradores ligados aos n s 15 e 16 associados aos contratos bilaterais tamb m apresentam um ponto de funcionamento que se situa sobre o seu diagrama de capacidade aproximado conforme ilustrado na Figura 8 8 a e b Neste caso os dois geradores ainda apresentam uma reserva tanto de pot ncia activa como de pot ncia reactiva No entanto atendendo localiza o do respectivo ponto de funcionamento verifica se que no caso de ser necess rio aumentar a pot ncia reactiva ou a pot ncia activa dever ent o ocorrer uma diminui o da pot ncia activa ou da pot ncia reactiva respectivamente originando assim custos de oportunidade Estes custos seriam em todo o ca
220. 1 070 25 11 980 26 1 080 14 100 66 1 079 9 230 106 1 020 12 440 27 13 760 28 1 047 29 380 68 1078 10 130 108 1 020 13 380 29 1 048 30040 69 1 080 7 280 109 1 023 13 260 30 12 470 31 11 060 32 13 900 33 29 340 34 29 670 35 29 650 36 10 570 37 37 320 38 13 880 39 40 1 045 28 300 so 1052 8600 x x x 320 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 9 21 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base Entidades despachadas pelo OM Entidades com Contratos Bilaterais g APg Pe Qc APg APg Pg Og pi MW Mvar MW MW MW Myar aA s 1 2500 o 2500 1500 51 00 2753 434 0 4134 15 11 3400 6 90 AA a PE E PS E 401595 slo ss 7 997 2 Silos 3 85 4 mem 10 53 6 o o o 5000 52 00 215 2100 426 apa ORE o og 0001192 RO E OE s E of o o 410 52 o o 3700 27 n f f roof E fF tt 12 o o 8400 93 30 47 00 954 o o 3900 1713 E ERES P OP T E CA RE TL E EE 5 69 ed 6 13 i Do o 9 2029 90 00 2958 o o 669 EA PE sofos 3960 792 m 1
221. 1 780 0 000 3 840 0 670 8 100 O despacho final obtido atrav s deste modelo apresentado na Tabela 8 9 mostra que a pot ncia activa dos geradores igual aos valores obtidos pelo Modelo 1 e que apenas se verificam ligeiras diferen as ao n vel da aloca o de pot ncia reactiva pelos geradores do sistema Tabela 8 9 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 2 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE ETE AE AE MW MW Mvar MW MW Mvar 1 2677 12077 6 35 0 10800 21 93 2 o o 5000 o 9700 19 70 3 0 18000 3655 4 x o o o 5 0 710 1442 6 0 160 2762 7 o 285 00 2509 o 125 00 2538 s 0 o 0 9 o 175 00 3554 lo o 195 00 3960 alos os 2 E 13 o 460 00 2889 0 26500 5381 l4 o 19400 3939 15 1000 21500 9000 0 31700 6437 16 o 15500 7000 O 10000 2031 Ma PS ee amu RE 18 0 250 00 6579 0 333 00 6762 pls ls o gt 0 1 0 20 0 12800 2599 21 o 30000 172 AA EE RCE EE 23 o 470 00 1650 Bope ee ee EE 206 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos A soma das contribui es de pot ncia activa dos gerador
222. 10 Mvar h Modelo 8 1 600 120 000 1 800 Figura 8 21 Perfis dos pre os marginais nodais obtidos pelos Modelos 8 e 10 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Ao contr rio atrav s do Modelo 8 o valor da fun o objectivo v o seu valor reduzido com o aumento da carga reactiva no n 8 pelo que o pre o marginal de pot ncia reactiva neste 266 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos n corresponde a um valor negativo Apresentando o ramo 7 8 um tr nsito de pot ncia aparente coincidente com o seu limite t rmico 150 0 MVA e um tr nsito de pot ncia reactiva de 0 89 Mvar se ocorrer um aumento de produ o de pot ncia reactiva do gerador ligado ao n 7 para compensar um aumento da pot ncia reactiva da carga ligada ao n 8 verifica se uma redu o do tr nsito de pot ncia reactiva neste ramo e consequentemente uma redu o do tr nsito de pot ncia aparente Assim seria poss vel reduzir o ajuste negativo de pot ncia activa do gerador ligado ao n 7 com o impacto na fun o objectivo correspondente ao valor do pre o marginal de pot ncia reactiva obtido para o n 8 8 4 4 Modelo 11 O Modelo 11 corresponde vers o difusa do Modelo 9 em que se considera a separa o de ajustes de pot ncia activa entre os dois subsistemas de contrata o de energia el ctrica mercado di rio gerido pelo OM e contratos bil
223. 10 e 11 apresenta a tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 5 0 96 o transformador ligado entre os n s 10 e 12 tem a tomada do prim rio na posi o 4 0 a bateria de condensadores tem os escal es ligados conforme apresentado na Tabela 8 75 281 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE Tabela 8 75 Estado dos escal es da bateria de condensadores existente no n 14 obtido pelo EPSO I escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 nop 1 t 2 1 3 1 4 to 5 E desligado finalmente a bateria de indut ncias tem os seus escal es ligados conforme apresentado na Tabela 8 76 Tabela 8 76 Estado dos escal es da bateria de indut ncias presente no n 6 obtido pelo EPSO escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 n B B B B B q Tq 1 la 2 Te 3 q 4 E desligado B Algoritmo de Solu o utilizando o GAO A Figura 8 31 apresenta as curvas referentes evolu o da fun o de avalia o obtidas pelo GAO para as 8 simula es realizadas Assinala se de novo que o valor da fun o de avalia o aqui referida n o corresponde ao valor final do 2 algoritmo h brido uma vez que em seguida ainda executado um SLP primal dual 18800 4 fl BG fA x x f
224. 17 46 80 101 420 598 54 160 66 440 627 54 170 66 Compensadores S ncronos j 60 76 100 Earias RE E 20 80 56 140 EE ER EA e E GE qe EE 150 101 80 MET CERERI CET 60 10 140 150 66 130 110 uo 60 71 0 59 0 66 0 65 0 67 0 69 0 71 0 65 0 70 0 77 0 74 0 76 0 83 0 84 0 77 0 72 0 71 0 78 0 67 0 71 0 74 0 78 0 69 0 80 0 74 0 72 0 66 0 68 0 71 0 64 0 69 0 68 0 Tabela C 6 Limites de pot ncia reactiva dos compensadores s ncronos rede teste de 118 n s do IEEE 118 CS max CS min Qi MW Myar 0 180 o 200 0 23 o 250 o 300 0 200 Q CS max Mvar 16 0 15 0 10 0 30 0 40 0 25 0 ES Anexo C Dados da Rede Teste de 118 N s do IEEE C 4 Dados da Rede de Transmiss o Na Tabela C 7 na Tabela C 8 na Tabela C 9 e na Tabela C 10 apresentam se os dados dos ramos da rede teste de 118 n s do IEEE Tabela C 7 Caracter sticas dos ramos da rede teste de 118 n s do IEEE R X sh max Lk n i n j i Y S pu pu pu MVA 500 0 500 0 500 0 500 0 500 0 500 0 500 0 5 6 001190 0 05400 0 01430 500 0 500 0 6 7 000460 0 02080 0 00550 500 0 500 0 8 9 0 0240 0 03050 1 16200 500 0 8 30 000430 0 05040 0 51400 500 0 9 to 000260 0 03220 1
225. 2 0 lt Pg APg lt Pg 4 13 vg vg i pg Ape lt i Po 4 14 Ti Ti d vg 0 X APg lt Si pg 4 15 M00 Vel Os Pc APc lt Pe 4 16 b min Og gt Oem EL Ps APg 4 17 lt Og 8 O8 po APg 4 18 Pg P V 0 Pg APg Pc APc 4 19 Q V 0 Qc 4 20 0 lt s V 0 lt sme 4 21 Nesta formula o NI representa o n mero de ramos do sistema Ng e Nc correspondem ao n mero de geradores e ao n mero de cargas respectivamente com ofertas de compra venda de energia el ctrica submetidas no mercado di rio conforme Sec o 4 2 124 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Neste problema pretende se minimizar o custo de pot ncia activa de perdas do sistema valorizadas pelo pre o marginal de mercado 4 juntamente com os custos de ajuste de pot ncia activa requeridos aos geradores e s cargas valorizados ao pre o de ajuste pretendido por cada um destes agentes Esta formula o inclui as seguintes restri es 4 11 a 4 13 imp em os limites m nimos e m ximos no m dulo das tens es nas diferen as das fases das tens es entre n s e nas pot ncias activas produzidas pelos geradores 4 14 corresponde gama de ajuste de pot ncia activa dos geradores despachados no Pool pelo Operador de Mercado os geradores n o despachados pelo Operador de Mercado poder o sofrer aju
226. 2 68 48987 45 892 29 51 566 48470 0 007 69 48640 45 544 30 47 107 31 47 228 32 47252 33 47 345 34 47 290 35 47 203 36 47 518 37 46 661 38 46 760 39 46 689 40 46 173 0 008 108 51 566 0 000 109 51 505 0 000 110 51 212 0 013 111 50 759 0 000 11 52 000 0 000 11 51 242 0 000 114 51 396 0 061 115 51 361 0 047 116 52 000 48 905 0 000 0 000 117 52 593 49 498 0 273 0 083 118 50 589 47 494 0 117 0 133 0 000 48 471 0 067 48 410 0 056 48 117 0 000 47 664 0 000 48 905 0 000 48 147 0 000 48 301 0 072 48 266 0 074 x x I 315 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE O pre o marginal de pot ncia activa no n 112 relativo ao OM tem o valor de 52 000 MW h Acontece que a oferta de ajuste do gerador ligado a este n de 56 00 MW h e por outro lado diversos geradores ligados noutros n s 12 25 40 55 69 76 91 104 107 e 116 possuem ofertas de ajuste de 52 00 MW h Assim foi executada uma nova simula o em que a pot ncia activa de carga despachada pelo OM ligada ao n 112 foi aumentada de uma unidade Como resultado desta simula o verifica se que ocorrem ajustes nos geradores despachados pelo OM ligados aos n s 10 12 27 40 56 e 116 e nos geradores associados a contratos bilaterais ligados aos n s 1 e 46 Por sua vez a pot ncia activa de perdas passou de 119 45 MW para 119 37 MW isto reduziu se de 0 08 MW Recorde se que a pot
227. 2 Es plz 210 18600 2162 o 285 00 2502 o 12500 25 38 MES EXCESS EI ER SER EEST L wear 5554 op o 1950 3960 Hz esi cm jest s 13 o 460 00 3089 0 26500 53 81 B osa 119400 6989 15 1000 21500 9000 0 31700 6437 16 o 15500 7000 o 10000 2031 ls ws rs 18 0 250 00 6778 0 33300 6762 ECT C ee 20 0 128 00 2599 21 o 300 00 15204 20500 3469 47000 1505 pi e A Tabela 8 4 apresenta os valores dos pregos marginais nodais de pot ncia activa e N reactiva p P e o Q respectivamente Em rela o aos primeiros nota se que o pre o marginal no n 1 coincide com o pre o de ajuste do gerador ligado a este n 110 0 MW h indicando que uma varia o de 1 MW da carga ligada ao n 1 directamente compensada neste mesmo n O pre o marginal no n 2 ligeiramente superior ao do n 1 dado que um aumento da carga no n 2 compensado pelo gerador ligado ao n 1 a que acresce o impacto na pot ncia activa de perdas Isto significa que o aumento da pot ncia activa da carga no n 2 origina um aumento da pot ncia activa de perdas Em rela o aos restantes n s os pre os marginais s o inferiores ao do n 1 Por exemplo o aumento da 198 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El
228. 210 17 1031 26 410 5 8 500 18 1021 27 720 58 1 005 20 050 98 1 037 8 940 19 1 020 27 790 59 1 048 14360 99 1 040 9 720 20 1 016 28 01 1 049 7 810 21 1 017 27 2 1 051 7 080 22 1 011 25 65 1 051 6 400 23 1 032 19 39 1 071 10 080 1 035 18 34 1 070 11 850 25 1 060 12 69 1 082 13 050 26 1 082 11 15 1 061 13 560 27 1 020 24 48 1 050 15 920 28 1 011 26 04 1 081 14 750 29 1 009 26 94 1 059 14 750 30 1 052 21 41 1 024 14 340 31 1 011 26 81 1 016 12 840 32 1 014 25 16 1 018 16 560 33 1 016 27 12 1 013 26 710 34 1 028 24 48 1 025 26 390 35 1 026 24 76 1 027 26 340 36 1 027 24 62 1 023 8 270 37 1 032 24 23 1 042 34 340 38 1 050 20 45 1 035 11 930 WOLOIAL A 2 o ro N gt pa pa 1 wo N mm a E 67 0 72 74 7 7 77 Y OQ oo C Al S WIN o oo 39 1012 26 36 1 032 E 40 1012 27080 so 1050 x Na Figura 9 11 est o representados os perfis do m dulo das tens es obtidos pelos Modelos 8 e 10 para este caso de estudo Como se pode verificar o valor do m dulo das tens es obtido utilizando o Modelo 10 genericamente mais elevado do que os valores obtidos com o Modelo 8 Esta situa o deve se ao facto de se admitir uma toler ncia de 0 02 pu no limite do m dulo da tens o permitindo elevar o valor da tens o em diversos n s
229. 22 74 66 00 2396 aos e ESOO emo E sai 0 o o 2690 9600 2406 eee AE RE Es 116001 8209 ES CORE HEAR sjo gt op E ERES RE Ts 46 o o 1800 514 2800 10 16 o 800 40 00 151 AR maana RC E mu RE REM ee EEE EE ES E 77777 ES EEE 49 0 0 17000 8292 8700 2860 o o 4000 290 IEEE gt A 100 4 EA ESSE EAN us 002097 e e 190001 AR EA CEEE ES EEN 5 2300 2300 54 o 4700 4028 113 00 3296 0 400 5000 010 s o o o 775 6300 2287 o o 3500 653 56 to 0 fiss 0 700 4800 15 22 ARE Paq PIE ESSES B 1300 301 J 4800 s o o 15700 9695 277 00 109 88 i SPESE SIE LESEN UE MISI OS IS CE IEEE eL o 120 2530 saan EE dls li 21 0 o o 407 77001 1564 o o soo 895 A EPOC serasi ERE RS RE 66 o o 39400 997 39 00 17277 o o 4000 039 erp neces 2800 AE qiue qoe nre 69 o o 532 00 81 34 000 000 70 0 o o 13 01 66 00 1925 3700 620 CTA CA DER EE ECON ICO RESI OO CN IA pisi 7 0 o o j 150 600 000 2400 74 0 o o 356 168 001 2688 o 4700 2444 A EAS ES O ECT CE IE dere iet 76 tt MESE ECO
230. 23 Evolu o do processo iterativo dos m todos SQP e SLP utilizados nos Modelos 1 2 e 6 com a rede teste de 24 n s do IEEE para o Caso base A converg ncia do Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE correspondeu a no Modelo 1 SQP foram realizadas 594 itera es com o tempo de c lculo correspondente a 699 3 segundos o valor da fun o objectivo corresponde a 5268 23 sendo as perdas activas do sistema de 36 77 MW no Modelo 2 SLP foram realizadas 35 itera es com o tempo de c lculo de 6 8 segundos o valor da fun o objectivo corresponde a 5268 26 sendo as perdas activas do sistema de 36 77 MW 272 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos no Modelo 6 SLP foram realizadas 18 itera es e o tempo de c lculo correspondeu a 6 1 segundos O valor da fun o objectivo correspondente ao grau de satisfa o atingido foi de 0 444 apresentando a restri o adicional referente express o da fun o objectivo do Modelo 2 o valor 5189 10 As perdas activas do sistema correspondem a 36 07 MW Neste caso os par metros de relaxa o das restri es difusas foram os seguintes 4800 0 5 700 0 6 0 02 pu e 5 15 0 Para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE a converg ncia dos modelos referidos corresponde a uma evolu o do valor da fun o objectivo conforme representado na Fi
231. 23000 500 0 500 0 500 0 500 0 500 0 0 03580 500 0 3 3 1 2 3 2 2 2 2 2 3 vo os 1 o tA A SN e el el ey 19 20 0 06270 500 0 21 0 05020 500 0 22 0 04440 500 0 23 0 01010 500 0 24 0 03190 500 0 25 0 04660 500 0 26 0 01300 500 0 N N EM 0 15 0 17 0 0 s 0 SEN 0 NUM 0 31 0 04740 0 15630 0 03990 500 0 113 0 00910 0 03010 0 00770 500 0 MER 0 20 0 E 0 Em 0 22 0 8 0 0 25 0 32 15 15 0 17 0 19 0 3 0 17 18010 18 05050 1 15630 13 0 03010 19 0 01140 500 0 0 11700 4 24700 1 08490 2 i 09700 3 0 4 0 5 0 2 0 70 72 WIN No N oo NIN nln 0 02980 500 0 0 06320 500 0 0 02160 500 0 0 02460 500 0 0 04040 500 0 0 04980 500 0 0 08640 500 0 0 11730 500 0 G2 Go Go Go J Go Go Go NAIL A NPR Din 12 13 14 15 1 1 16 1 1 1 18 19 19 0 1 22 23 23 23 24 24 38 24 70 0 00220 0 41150 0 10200 500 0 39 24 72 0 04880 0 19600 0 04880 500 0 continua na p gina seguinte C 6 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela C 8 Caracter sticas dos ramos da rede teste de 118 n s do IEEE continua o sh max pu pu pu MVA 10 5000 4l 500 0 42 500 0 43 500 0 44
232. 2599 44007 894 2 o o 30000 797 2360 82 60 766 2 0 0 20500 2559 o 52 00 1189 Baf 20090 1547090 E RS RS r Jr RE olas essa poeta pel Na Figura 8 9 a e b est o representados os limites de ajuste e o ponto de funcionamento no diagrama de capacidade dos geradores ligados aos n s 7 e 21 associados aos contratos bilaterais Verifica se que ambos os geradores apresentam um ponto de funcionamento no limite de ajuste admiss vel Estes geradores tinham contratado pot ncias de 52 0 MW e de 59 0 MW respectivamente admitindo se de acordo com a Tabela B 4 do Anexo B ajustes de 40 0 Assim o gerador ligado ao n 7 poder variar a sua produ o de 31 20 MW a 72 80 MW e o gerador ligado ao n 21 poder variar a sua produ o de 35 40 MW a 82 60 MW tal como se ilustra na Figura 8 9 a e b No caso do gerador ligado ao n 7 a pot ncia activa produzida coincide com o limite m nimo de ajuste admitido 31 220 MW e no caso do gerador ligado ao n 21 o valor de pot ncia activa obtido corresponde ao limite m ximo de ajuste admitido 82 60 MW 223 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE Mvar oo D f 20 0 4 82 60 MW 7 80 0 a 60 0 b Figura 8 9 Diagrama de capacidade limites de ajuste e ponto de funcionamento de dois geradores associados
233. 3 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE nol pu graus pu graus 5 670 8 950 3 530 3 450 1 370 0 940 2 500 1 660 0 000 3 910 0 440 8 440 O despacho final obtido apresentado na Tabela 8 15 verificando se neste caso que as perdas do sistema s o totalmente compensadas pelo gerador ligado ao n 2 no valor de 36 80 MW Este valor corresponde tamb m ao valor final de pot ncia activa produzida pelo gerador ligado ao n 2 Esta situag o substancialmente diferente da obtida para os Modelos 1 e 2 em que a compensa o das perdas activas era feita pelos geradores ligados aos n s 1 e 15 Esta situa o decorre do facto de os ajustes de produ o para compensar as perdas activas serem agora afectados pelo pre o obtido pelo OM 36 00 MW h enquanto que nos Modelos 1 e 2 as vari veis de ajuste de pot ncia produzida eram genericamente afectadas pelos pre os contidos nas propostas de ajuste de cada gerador Por outro lado como n o h ajustes de produ o ou de carga determinados pela viola o de restri es t cnicas verifica se que a nica parcela n o nula da fun o objectivo corresponde na verdade ao custo das perdas activas Uma vez que as vari veis de ajuste por perdas s o afectadas pelo mesmo pre o pre o determinado pelo OM conclui se que neste caso este modelo redundou na identifica o do ponto de funcionamento que minimiza as perdas activas na rede Esta tabela rev
234. 36 1 026 26 98 1 024 13 03 1 079 9 600 37 1029 26460 77 1 040 9 710 117 0 950 37 960 N a gt 38 1 036 22 580 78 1 033 10 000 1 025 13 130 39 1 011 28440 79 1 030 9 780 x 40 1 012 28 760 1 048 7 950 x A Tabela 9 38 a Tabela 9 39 e a Tabela 9 40 apresentam o despacho integrado final obtido Nestas tabelas foram exclu das as linhas referentes aos n s que n o t m cargas nem geradores ligados 336 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos As perdas activas do sistema correspondem a 118 12 MW e s o compensadas por v rios geradores Os geradores associados aos contratos bilaterais f sicos ligados aos n s 1 e 12 contribuem para compensar as perdas activas do sistema com 11 00 MW e 3 65 MW respectivamente sendo o restante compensado por v rios geradores despachados pelo OM Por sua vez os compensadores s ncronos apresentam injec es de pot ncia reactiva correspondentes a 13 68 Mvar 5 24 Mvar 9 06 Mvar 8 03 Mvar 40 00 Mvar e 16 98 Mvar nos n s 21 29 44 71 95 e 118 respectivamente Tabela 9 38 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 9 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong Entidades despachadas eum Entidades associadas a Contratos Bilaterais g 4 APg Pg Qc APg APg Pg Og po MW MW M
235. 5 10 110 16 1034 33 550 56 1055 20 840 96 1022 10 410 17 10 110 18 1049 30 020 58 1026 22 720 98 1040 10 430 19 1047 30 110 59 1073 17210 99 1039 10 760 20 1 031 30 260 60 1074 13 890 100 1 042 8 370 21 7 550 22 6 800 23 10 340 24 11 900 25 12 890 26 1080 14 010 66 1080 9 690 106 1011 13 270 27 14 410 28 1039 29 190 68 1079 10 560 108 1 007 14 610 29 1 038 29 810 69 1080 7 680 109 1010 14 600 30 14 270 31 12 840 32 16 390 33 29 120 34 29 270 35 29 210 36 10 990 37 36 620 38 14 130 39 1083 28 90 79 1042 1092 x x 40 1031 29240 s0 1060 9140 x x 2 O despacho final determinado pelo Operador de Sistema apresentado na Tabela 9 3 Tabela 9 4 e Tabela 9 5 Nestas tabelas n o se incluem as linhas referentes a n s do sistema que n o t m consumo nem produ o isto as linhas referentes aos n s 5 9 30 37 63 64 68 71 e 81 foram eliminadas 293 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Neste caso de estudo verifica se que as perdas activas 118 90 MW s o compensadas por v rios geradores despachados pelo OM e associados a contratos bilaterais f sicos Os geradores despachados pelo OM que fornecem este servi o est o ligados aos n s 1 12 31 40 42 90 91 107 e 112 e os que est o associados a contratos bil
236. 50 00 6210 33500 676 o 6000 389 3800 9 52 aa BEA pumas a E RS gra 20 J 080 259 4400 894 m 9 0 30000 1928 2080 798 a0 22 o o 205 00 2656 o 52 00 1296 o o i53 se AA js O O P PER As perdas activas verificadas no sistema 47 59 MW s o agora compensadas pelos geradores despachados pelo OM ligados aos n s 1 e 2 contribuindo com 0 01 MW e 47 58 MW respectivamente Assinala se ainda que o valor agora obtido para a pot ncia activa de perdas 47 59 MW superior ao obtido com o Modelo 10 referido na subsec o anterior 269 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE 47 23 MW Este aumento decorre de o Modelo 11 ter sido obtido a partir do Modelo 10 a que se acrescentaram restri es destinadas a eliminar a possibilidade de ocorrerem ajustes cruzados entre os geradores despachados pelo OM e os que t m contratos bilaterais Esta situa o significa afinal que a integra o de mais restri es num problema de optimiza o n o permitir melhorar o valor da fun o objectivo Por sua vez o compensador s ncrono ligado ao n 14 injecta 16 67 Mvar A Tabela 8 70 apresenta os valores obtidos para os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva Obt m se pre os marginais nodais de pot ncia activa tanto para o subsistema associado ao OM como p
237. 500 0 45 500 0 46 500 0 47 500 0 48 500 0 49 500 0 50 500 0 51 500 0 52 500 0 53 500 0 54 500 0 55 500 0 56 500 0 57 500 0 58 500 0 59 500 0 60 500 0 61 500 0 62 500 0 63 500 0 64 500 0 65 500 0 66 500 0 67 500 0 68 500 0 69 500 0 70 500 0 71 500 0 72 500 0 73 500 0 74 47 69 0 08440 0 27780 0 07090 500 0 75 500 0 76 500 0 7 500 0 78 500 0 9 500 0 80 49 66 0 01800 0 09190 0 02480 5000 81 49 66 0 01800 0 09190 0 02480 500 0 82 49 69 0 09850 0 32400 0 08280 500 0 83 500 0 84 500 0 85 500 0 86 500 0 87 500 0 continua na p gina seguinte Anexo C Dados da Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela C 9 Caracter sticas dos ramos da rede teste de 118 n s do IEEE continua o R X sh max Lk n i n j i Y Sj pu pu pu MVA 88 500 0 89 500 0 90 500 0 91 500 0 92 500 0 93 500 0 94 500 0 95 500 0 96 500 0 97 59 60 003170 0 14500 0 03760 500 0 98 500 0 99 60 61 0 00260 0 01350 0 01460 500 0 100 60 62 0 01230 005610 0 01470 500 0 101 500 0 102 500 0 103 62 66 0 04820 021800 0 05780 500 0 104 500 0 105 500 0 106 500 0 107 65 68 0 00140 0 01600 0 63800 500 0 108 66 67 0 02240 0 10150 0 02680 500 0 109 68 69 0 00000 0 03700 0 00000 500 0 110 68 81 0 00180 0 02020 0 80800 500 0 111 68 116 0 00030 0 00410 0 16400 500 0 112
238. 52 10 21 8 94 Verifica se que os ajustes efectuados tanto em rela o aos geradores despachados pelo OM como no subsistema de contratos bilaterais s o totalmente separados e compensados no 227 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE interior de cada um destes subsistemas impossibilitando assim o cruzamento de ajustes entre agentes dos dois subsistemas ao contr rio do que ocorria no Modelo 4 As perdas activas do sistema s o compensadas na sua globalidade pelo gerador despachado pelo OM ligado ao n 2 no valor de 50 30 MW Os ajustes de pot ncia activa alocados aos agentes despachados pelo OM correspondem a 11 36 MW 10 00 MW e a 1 36 MW nos geradores ligados aos n s 7 15 e 22 A soma destes ajustes igual a O MW Por seu lado os ajustes de pot ncia activa atribu dos aos agentes associados aos contratos bilaterais correspondem a 20 80 MW e 20 80 MW nos geradores ligados aos n s 7 e 21 respectivamente Mais uma vez a sua soma nula indicando que n o s o agora admitidos ajustes cruzados entre os dois subsistemas de contrata o de energia el ctrica n o se verificando portanto qualquer transfer ncia de pot ncia activa entre eles Os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva s o apresentados na Tabela 8 29 No caso dos pre os marginais nodais de pot ncia activa obtidos para o subsistema de despachado pelo OM e atendendo aos geradores que apresentam aj
239. 6 National Grid 10 November 2006 Nobile E Bose A 2004 An Area Wise Voltage Control Scheme Suitable for Setting up a Var Ancillary Market International Conference on Power System Technology POWERCON 2004 Singapore 21 24 November 2004 NYISO 1999 Ancillary Services Manual New York System Operator July 1999 WWW nyiso com NYISO 2003 FERC Electric Tariff New York System Operator Original Volume No 2 January 2003 www nyiso com 20052 Market Design Report Initial Stock take Paper authoritative analysis Report to the Electricity Commission August 2005 www nzier org nz 378 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos NZIER 2005b Market Design Report International Practice Review Paper NZIER authoritative analysis Report to the Electricity Commission August 2005 WWW nZier org nz NZIER 2005c Market Design Report The Way Forward NZIER authoritative analysis Report to the Electricity Commission August 2005 www nzier org nz Od riz F J R 1999 Metodologia de Asignaci n de Costes de la Red de Transporte en un Contexto de Regulaci n Abierta a la Competencia Tesis Doctoral Universidad Pontificia Comillas de Madrid Enero 1999 OFGEM 2000 Current Procurement of Ancillary Services Office of Gas and Electricity Markets UK Appendix 2
240. 6 3 Modelo 3 DIOS Linearizado com Aloca o de Perdas e Ofertas de Ajuste Pool Nesta subsec o o problema de optimiza o que permite identificar os ajustes de pot ncia activa face ao programa base se necess rio e de suporte de pot ncia reactiva e controlo de tens o formulado por 4 69 a 4 82 admitindo um sistema com Ng geradores Nc cargas e NI ramos A fun o objectivo 4 69 minimiza o custo global dos ajustes necess rios opera o do sistema e corresponde soma de tr s parcelas A primeira parcela representa o custo dos desvios das perdas activas traduzido pelo produto da contribui o de cada gerador para perd compensar essas perdas APg pelo pre o marginal do sistema obtido no Pool 4 A segunda e a terceira parcelas correspondem aos custos de ajuste devidos s varia es de pot ncias produzidas e de carga em rela o ao programa base inicialmente definido Estes custos de ajuste s o expressos pelas somas dos produtos das quantidades ajustadas pelos respectivos pre os de ajuste Assim e em compara o com a formula o apresentada na subsec o anterior nota se a exist ncia de dois tipos de vari veis de ajuste de pot ncia activa produzida As primeiras 132 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos APg representam de forma individualizada a contribui o de cada gerador para equilibrar a pot ncia a
241. 6 x 1869 16800 14800 12800 10800 4 A 8800 4 6800 4 4800 4 Uu N e 2800 T T T T T T T T T 1 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001 9001 n mero de iterac es Figura 8 31 Converg ncia do Algoritmo de Solu o H brido 2 utilizando o GAO em 8 simula es O GAO utiliza uma populag o com 15 indiv duos O tempo de processamento obtido em cada uma das 8 simula es realizadas situa se entre 570 e 590 segundos referente aos blocos E e F da Figura 7 4 apresentada na Subsec o 7 4 2 do Cap tulo 7 282 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos As solu es finais das 8 simula es realizadas com este algoritmo correspondem a valores da fun o objectivo obtidos com o SLP primal dual compreendidos entre 1791 20 e 1748 23 referentes s simula es f4 x e a f6 x respectivamente A melhor solu o obtida com o GAO corresponde portanto a f6 x e est associada aos valores seguintes para os componentes discretos transformadores com regula o de tens o no transformador ligado entre os n s 3 e 24 a tomada de tens o do prim rio est ligada na posi o correspondente a 4 0 o transformador ligado entre os n s 9 e 11 apresenta a tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 2 5 o transformador ligado entre os n s 9 e 12 tem a tomada ligada na posi o nominal o tr
242. 69 70 0 03000 0 12700 0 12200 500 0 113 69 75 0 04050 0 12200 0 12400 500 0 69 77 0 03090 0 10100 0 10380 500 0 115 500 0 116 500 0 117 500 0 118 500 0 119 500 0 120 500 0 121 500 0 122 500 0 123 500 0 124 500 0 125 500 0 126 77 80 0 01700 0 04850 0 04720 500 0 127 77 80 0 02940 0 10500 0 02280 500 0 128 500 0 129 500 0 130 79 80 0 01560 0 07040 0 01870 500 0 131 so 81 0 00000 0 03700 0 00000 500 0 132 80 96 0 03560 0 18200 0 04940 500 0 133 80 97 0 01830 0 09340 0 02540 500 0 continua na p gina seguinte C 8 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela C 10 Caracter sticas dos ramos da rede teste de 118 n s do IEEE continua o R X n _ max Lk n i n j Y 5 pu pu pu MVA 134 80 98 0 02380 0 10800 0 02860 500 0 135 80 99 0 04540 0 20600 0 05460 500 0 136 500 0 137 82 96 0 01620 0 05300 0 05440 500 0 138 500 0 139 500 0 140 500 0 141 85 86 0 03500 0 12300 0 02760 500 0 142 500 0 143 85 89 0 02390 0 17300 0 04700 500 0 144 86 87 0 02830 020740 0 04450 500 0 145 88 89 001390 0 07120 0 01930 500 0 146 89 90 0 05180 0 18800 0 05280 500 0 147 89 90 0 02380 0 09970 0 10600 500 0 148 89 92 0 00990 0 05050 0
243. 7 130 340 Tr 250 340 e 80 30 5 8 220 340 87 36 0 89 28 0 90 38 0 91 800 340 1200 370 100 36 0 103 180 260 405 275 IES 105 140 340 107 37 0 HO jo 350 Im 340 112 350 0 320 700 0 360 120 0 340 116 4000 330 600 350 C 1 Anexo C Dados da Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela C 2 Pontos do diagrama de capacidade aproximado e ofertas de ajuste dos geradores associados ao mercado di rio utilizados na rede teste de 118 n s do IEEE MW Mvar Mvar Mvar Mvar 90 MW h 51 0 4 53 0 6 60 0 8 58 0 10 54 0 12 52 0 15 53 0 18 57 0 19 56 0 24 54 0 25 52 0 26 51 0 21 51 0 31 53 0 32 60 0 34 58 0 36 54 0 40 52 0 42 53 0 46 57 0 49 56 0 54 54 0 55 52 0 56 260 150 150 80 80 220 5 59 51 0 61 53 0 62 60 0 65 58 0 66 54 0 69 52 0 70 53 0 72 57 0 73 56 0 74 54 0 76 52 0 77 51 0 80 51 0 85 53 0 87 60 0 89 58 0 90 54 0 91 52 0 92 53 0 99 57 0 100 56 0 103 54 0 104 52 0 105 51 0 107 52 0 110 53 0 11 57 0 112 56 0 113 540 116 52 0 C2 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela C 3 Ofertas de compra submetidas ao OM e ofertas de ajuste das respectivas cargas utilizadas na idi pc Ce Qc
244. 7 AA a EL se 8 22 8 0 o o 23 62 60 00 3400 o o 1400 171 19 f VESES 2 11800 857 ee ee appen je ps 2 10905 32 2261 456 31 70 293 2800 3 99 24 0 o 553 11300 000 o o 3400 333 2800 7 02 z o o 0 1 1 1 0 o 31600 3738 o o o 023 7100 1442 uno 724 2 2400 34 o o 650 4300 2665 o o 800 002 32 o o o 04 59 00 2332 o o 2300 1302 3 2300 909 3 o o o 9 92 59 00 25 13 o o 220 7 26 3 3300 963 1600 467 36 o o o 12 39 31 00 1673 o o 4200 1220 35 2800 817 3 20 1067 gt gt continua na p gina seguinte 321 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 22 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base continua o anos pelo OM Entidades com Contratos Bihterais po MW MW us MW Mvar MW MW kn n 40 3119 o 3119 3258 6600 2596 e Es E mpi e 42 963 o 9 63 27 37
245. 75 25 00 1500 51 00 27 53 11 00 o 48 001 1400 34 00 6 90 992 a sn a 3 85 4 o o o 11497 3900 1138 o 396 2196 2 12 42 00 10 53 6 o 0 o 50 00 52 00 2215 2100 426 gx osos cem as k Bu 9 92550712800 0 00 e cr js 10 0 7204 37796 625 o 11 10 25 90 410 Ala Al 2 sl 80000 E RR RE 12 4588 489 13477 8625 4700 9 54 303 o 4203 1574 IS pos E c E 164 2 TE Eres M oec x 400 000 c quc e 4 09 618 l o o o 27 94 90 00 2958 o o 35 00 1194 fo a coe cp oec 2500 988 pe sec 3900 77 92 Esc E PR O moy 912 m sm Mose s 0 o o 37 04 60 00 3400 o o 1400 445 I9 0 0 O 11 60 45 00 25 50 O o 4100 859 BENI RES RE a RR REM EU E RE ERES E Emran A Eus BS ee CSA EEE EE 24 o 0 o 535 1300 00 o o 3400 337 2800 7 02 25 o o 813 ojo 26 16 00 2 Lollo UE qnss pesas 27 O 4639 4639 209 7100 1442 a ls A REST ERES ERES 29r ue poe por aaa e a ee pe o o 650 4300 2665 o o 800 oo1 21 o 0 o 459 5900 23 32 o o 12301 853 u ros sss A Es ee ee ES 3 o o o 658 5900 25 13 o o 2700 107 que ss 22770 eee 3 o o o 1157 3100 1673
246. 8 e s o dadas por 4 44 e 4 45 Nn Nn AP y ey o 4 44 k 1 OV 1 00 Nn 00 Nn 00 AQ LAV L A 4 45 Q gt OV k gt 00 k As respectivas derivadas parciais em fun o de V e 6 com k 1 2 i Nn s o dadas por 4 46 a 4 53 Nn y L Gg V V Gy cos By sin 4 46 OV ka OP V G cosQ B sin0 4 47 OV 2 E B V V gt V Gp sin 0 By Cos 4 48 i k 1 OP 3 an V Gi sin O B cos 4 49 k 129 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva OQ _ B xx ws G sinQ cos 6 4 50 OV 1 20 G sin cos 4 51 20 G V G 0 By sin 4 52 By int 4 52 00 ac V FG c0sQ B sinO 4 53 k A partir das derivadas parciais de P e de Q e das express es lineares obtidas para e AQ poss vel calcular AS considerando que 5 uma fun o n o linear de V 1 Vi 056 0 dada por 4 54 2 2 Sy 0 7 6 0 0 0 0 0 4 54 Ent o o desvio de AS dado por 4 55 a partir da qual se pode obter 4 56 data OP OP OP AS S 2 P AV AV ie OV oV 00 00 4 55 00 00 00 pig 2 Q ir AV Oi AV AE LA A0 2 d oV 20 00 a P Q AS AP AV AV A 6 40 AQ AV AV
247. 9 o o 29 00 2297 REN AM ia RR RE 107 23 64 o 2364 620 50 00 1253 penes pol ooa an en najas E ES DE em ERR ERE we ee 18 o o o 1477 39 00 30 27 o o 3300 1296 E E E E E I 112 1224 o 1224 2078 6800 1381 mf o o o 62 60 00 289 1016 TRE MSI E E 5 13800 5542 CE sr z RE s ne o o o J74i840 00 m7 jJ 1290 589 IES 2 EE eon ERES Os geradores despachados pelo OM e os associados a contratos bilaterais f sicos ligados ao n 1 encontram se no limite m ximo da sua capacidade de produ o e os geradores despachados pelo OM ligados aos 56 e 76 e o gerador associado aos contratos bilaterais f sicos ligado ao n 56 apresentam o respectivo ponto de funcionamento sobre um limite de capacidade da m quina respectiva Os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos s o apresentados na Tabela 9 5 O gerador associado aos contratos bilaterais ligado ao n 4 corresponde ao gerador marginal do sistema na medida em que o gerador que compensa o aumento de pot ncia activa da carga ligada em qualquer n da rede correspondendo o pre o marginal de pot ncia activa no n 4 ao pre o da oferta de ajuste pretendido por este gerador 47 000 MW h Em alguns n s da rede o pre o m
248. 90 1 047 96 1029 98 1 042 CARTE 60 1061 11 060 66 1 066 6 780 68 1 080 7 840 69 1058 4920 pal 30 1056 770 0 graus 7 600 9 530 9 170 7 570 5 760 6 870 6 620 3 330 0 000 5 960 6 660 4 780 7 420 8 330 9 120 9 140 8 500 9 050 9 900 7 980 7 210 6 460 10 320 12 030 13 250 13 700 15 860 15 030 15 060 14 840 13 810 16 910 27 390 26 820 26 730 8 240 35 370 11 750 299 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 8 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong Entidades despachadas pelo OM Entidades associadas a Contratos Bilaterais n i APg APg Pg Qg Qe APg APg MW MW MW Mvar MW MW MW Mvar l 6 90 2 L L potent 3400 99 losa cea a 1 EIA ER RES ee PRE 4 o o o 2031 39 00 1138 o 396 2196 190 4200 10 53 6 o o o 3475 52 00 2215 2100 426 7 jmor2n 37 00 9 27 a ee ee JE 10 O __ 81 06 369 94 2907 11 10 25 90 375 RE as sk Tas 12 954 0 11 00 50 00 1325 TE E p IS CR p am 1 700 SE 0618 l o o o 2966
249. 90 00 29 58 o o 3500 1297 t Ins e fes spa OO Sain I lt AS 5712500 829 s 0 o o 3681 eooo 3260 0 o roja 19 _o o o 1587 4500 255 o o 4100 1441 20 sec b oe Ms aso e e A e L gt iaa as ERES EE AE EE qaos spe 456 sama wr 24 o o o 1704 130 000 0 0 06 3406 334 28 00 7 02 25 o o 2220019641 000 000 26 eee eo E 27 0 2140 2140 5028 71 00 1442 E opa is e NEUE F REN ER aa 0 o 650 29 15 4300 2665 o o 800 003 32 o o o 2454 59 00 2332 o o 2300 1364 TE S n s j ES SE RE J j 34 o o o 099 5900 2513 o o 2700 284 ee E us F sf o o o 207 3100 1673 o 714 suspiosr E E ES RE ES PR Penas 39 s ipe ae i fis ope ESA ens ES continua na p gina seguinte 300 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 9 9 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o Entidades despachadas pelo OM Entidades associadas a Contratos Bilaterais ei APg Pe Qc APg APg pg p MW MW Mvan MW MW MW MW en pmo ae 40 20 06 408 24 14
250. 90012513 o o 2700 1282 sFFasF 3967 3o o o o 1398 3100 1673 o 4200 1481 SEEN asss ee PRL Ma Mero E E ee A tes continua na p gina seguinte 337 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 39 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 9 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o Entidades despachadas pelo OM Entidades associadas a Contratos Bilaterais pee APg Pg Qc APg po APg Pg po MW MW Myar MW MW MW Myar o ou 40 1194 14 142 26 09 26 14 66 00 2596 EBENE es as jej AE 4 o o o 3117 9600 2406 s EAR 4 io son eos is 4 5300 2258 46 o o 1800 13 83 28 00 1016 o 714 3914 190 4 o ooo s 26 is _ 49 o o 1700 9791 8700 2860 o o 4000 334 sof m0 496 2500 356 sf 10 823 2600 528 2 fisoj sa 53 bo nup LL 3 28 54 o o 4438 11300 3296 0 o 4666 623 55 Ls pps Tan ES E
251. 9600 2406 ERES CEIA EEE RESETE EA EA EM e nore trees ale 7 E cel S E 46 o o 1800 1571 2800 1016 0 o 3200 216 arp re tp sp 00000 o s RR RA DECR ES ESE a rn 49 o o 17000 1022218700 2860 0 o 4000 354 50 17 00 426 12500 3 56 ET a EE CERE s E PRESO PO E E 77070 RE m a ON O loe e sse ali e Ji is 1 T pps js 1030000123028 54 o o 4700 49 60 113 00 3296 0 o 4600 045 6 84 55 o o o 904 630 2287 0 o 3500 ILSI 561 o o o 11500 8400 1706 0 o 4100 1717 s gt tL 12 00 301 124 00 949 aos ip dq ole SARA NH pec s o o 15700 85 92 277 00 10948 6012 pom ado gt 1 2900 000 RES e ce mt ll ve recep mn 2 o 0 o 350 77 00 15 64 o o 5100 amp 16 02 50 392550 59839 E a EH 66 o 594 00 2939 3900 17 77 0 o 4000 190 aisladas ls EAR ENE E 69 70 532090 663070 t gp esse 70 o o o 1062 66 00 1925 o o 3700 198 BO 0j 0 87 eremum bs re Z o o o 425 60 00 2400 487 74 o o o 356 6800 2688 o o 4700 2449 miu us ss 7 o o o P1987 6800 3670 o 30 00 1636 7 0 o o 5646 61 00 2579 0 0 3700 1687
252. 962 8 e 6326 4 segundos obtidos em f2 x e em f8 x respectivamente 1775 4 fl x f2 x B x f4 x f x f6 x f7 x f8 x f x 1770 4 1765 4 1760 1755 1750 4 1745 4 1740 T T T T T T T T T T T T T T T T T 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 7 76 81 86 n mero de iterac es Figura 8 28 Converg ncia do Algoritmo de Solu o H brido 1 utilizando o GAO em 8 simula es A melhor solu o obtida atrav s deste algoritmo utilizando o GAO f8 x corresponde aos seguintes resultados obtidos para os componentes discretos transformadores com regula o de tens o no transformador ligado entre os n s 3 e 24 a tomada de tens o do prim rio est ligada na posi o correspondente a 6 0 o transformador ligado entre os n s 9 e 11 apresenta a tomada do prim rio ligada na posi o referente a 5 0 O transformador ligado entre os n s 9 e 12 tem a tomada do prim rio ligada na posi o de regula o 5 0 96 278 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos o transformador ligado entre os n s 10 e 11 apresenta a tomada ligada na posi o nominal o transformador ligado aos n s 10 e 12 tem a tomada na posi o nominal a bateria de condensadores tem os escal es ligados conforme apresentado na Tabela 8 73 Tabela 8 73 Estado dos escal es da bateria de condensador
253. AE MEN seda SI 45 ESP pos 46 o o 1800 20 28 128001 10 16 o o 32 00 226 47 GE E E E AE EEE grs r 1 pas 49 0 o 170 00 9447 8700 2860 o 4000 323 qe E O EE fece E 1125 00 als esp ee los ARE aaa ES ERES asp pa RC 200 EO RA RE RS RE 54 o o 4700 4995 113 00 32 96 o o 4600 034 55 o o o 924 6300 2287 o o 3500 1234 56 to 17060 o 0 AR acd E 00 30r e Eres pee 2800 ls gt oe ocpmmos so o ERES 4800 s o o iszoo 109 00 277 00 109 48 E a SR EDS pe ii en 0 c nae ls eus IEA 0 o o 469 77500 1564 o o sio 977 891 10 1 507 ESE am MN e O e DE 66 o O 394 00 19 47 3900 1777 0 4000 056 erp oeconomus peser RE anser tit sen 69 o o 53200 1032 000 000 70 0 o o 1255 66 00 1925 o o 3700 542 105 0 07 22529 ee ee AREAS s F jJ 102400 74 0 o 0 489 168 001 2688 o 47 00 2844 RES ARE RR muna IEEE EA EE EN ES 76 0 o o 23 00 68 00 36 70 o o 30 00 1851 7 o o o 6165 6100 27 79 o o 3700 2080 EA RE ipso ose S oe f mos o 180322 dl e 80 o o 41500 3657 130 00 2640 ale ia eO Eri as epe ie ius 8
254. AV A0 Qg AQc 4 67 ASP lt AS AV A0 lt AS 4 68 A fun o objectivo desta formula o 4 57 minimiza a soma do custo dos desvios das perdas de pot ncia activa afectadas pelo pre o uniforme do sistema 4 e dos custos dos desvios resultantes de ajustes de geradores e de cargas afectados pelos seus pre os de ajuste comunicados ao Operador de Sistema As restri es inclu das neste modelo corre spondem a 131 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva as restri es 4 58 a 4 60 imp em os limites de desvios m nimos e m ximos do m dulo das tens es das diferen as de fases das tens es entre n s do sistema e das pot ncias activas dos geradores as restri es 4 61 a 4 63 correspondem aos valores de ajustes permitidos para os geradores despachados para os geradores n o despachados e para as cargas despachadas no Pool respectivamente as restri es 4 64 e 4 65 definem as restri es limite de funcionamento de cada gerador que aproximam o diagrama de capacidade respectivo conforme exposto na Sec o 4 4 as restri es 4 66 e 4 67 correspondem s equa es de desvios de pot ncias activas e reactivas injectadas no n i e 4 68 define os limites m nimo e m ximo de varia o de pot ncia aparente no ramo ij O valor de AS calculado por 4 56 em fun o do m dulo e da fase das tens es nos n s extremos de cada ramo 4
255. Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 9 47 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 10 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o Entidades despachadas pelo OM Entidades associadas a Contratos 21910145 APg Po Qc APg P APg MW MW MW MW MW MW MW Myar ae MS 91 0 o 0 189 10 00 O00 38 00 542 al o 9 9 568 6500 92 0 9 380 2444 93 120 7512 2800 702 med exe os 31507 j EE 5001 8so cup BB 0 88 30 514 99 o o o 115 40 00 2800 817 100 o o 25500 1262 3700 1792 oi 22001478 o o 22 00 1434 102 50 297 4200 599 103 O o 4050 15 19 2300 1605 104 0 o o 1106 38 00 2455 0 619 4019 1550 105 0 o o 14 16 31 00 25609 o o 2900 851 16 e EI 107 0 o o 12 63 5000 1253 108 x 20 103 4400 627 y eee 0 2092 uoj o o o 1521 3900 3027 o o 3300 837 uj o 0 sopa
256. C em que se pretende maximizar o benef cio de todos os participantes isto maximizar uma fun o de Benef cio Social definida para os consumidores e produtores Este problema inclui ainda restri es de pot ncia activa e reactiva injectada nos n s limites da fase das tens es limites dos tr nsitos de pot ncia activa das linhas de transmiss o e por ltimo limites dos par metros de controlo das UPFC Os pre os de pot ncia activa e reactiva em cada um dos n s est o associados aos multiplicadores de Lagrange das respectivas equa es de pot ncias activa e reactiva injectadas quando se atinge o ptimo Do a e Paredes 2001 prop em um modelo de optimiza o desacoplado de despacho de pot ncias activa e reactiva utilizando as fun es objectivo correspondentes minimiza o do custo de opera o por um lado e minimiza o de perdas de transmiss o por outro O algoritmo de solu o inclui a resolu o alternada e iterada de problemas de optimiza o referentes pot ncia activa e reactiva Quando este processo iterativo converge ent o poss vel calcular os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva utilizando os coeficientes de Lagrange de diversas restri es Milano et al 2003 apresentam um modelo baseado numa metodologia em que se pretende maximizar uma fun o de Benef cio Social bem como a dist ncia para a condi o de explora o do sistema na m xima carga A fun o objecti
257. Cap tulo 7 Ambos os algoritmos recorrem combina o de 215 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE meta heur sticas e do m todo SLP Nestas simula es foi utilizada a rede de 24 n s do IEEE considerando o caso de estudo referido por Caso Base 8 7 1 Algoritmo de Solu o H brido 1 O primeiro dos algoritmos h bridos considerado Algoritmo de Solu o 3 referido no Cap tulo 7 corresponde combina o de uma meta heur stica EPSO ou GAO com o algoritmo SLP Neste algoritmo o SLP utilizado para obter o valor da fun o de avalia o utilizada pela meta heur stica EPSO ou GAO A Algoritmo de Solu o utilizando o EPSO Neste algoritmo foram utilizados enxames de 10 part culas e considerou se o crit rio de converg ncia correspondente ao n mero m ximo de 40 itera es consecutivas sem melhoria da fun o de avalia o Na Figura 8 27 apresentam se os gr ficos que representam a evolu o da fun o de avalia o correspondente a 8 simula es realizadas com este algoritmo para a rede teste de 24 n s do IEEE para o Caso Base Verifica se que este algoritmo permitiu obter valores da fun o de avalia o entre 1751 99 e 1746 29 correspondendo este ltimo valor melhor solu o obtida representado na figura por f7 x O n mero de itera es realizado nas simula es apresentadas situa se entre 42 e 66 itera es e os tempos de processamento situam se
258. Conference Sevilla Spain June 2002 Miranda V Fonseca N 2002c EPSO Evolutionary Particle Swarm Optimization a New Algorithm with Applications in Power Systems Proceedings of IEEE T amp D AsiaPacific 2002 IEEE PES Transmission and Distribution Conference and Exhibition 2002 Asia Pacific Vol 2 pgs 745 750 Yokohama Japan October 2002 Momoh J A Koessler R J Bond M S Sttot B Sun D Papalexopoulos A Ristanovic P 1997 Challenges to Optimal Power Flow IEEE Transactions on Power Systems Vol 12 No 1 February 1997 Moreno H Gutierrez G Plumel S Bastard P Shebl G B 2005 A New Approach to Assess the Value of Reactive Power Production Proceedings of PSCC 2005 15th Power Systems Computation Conference Liege Belgium 2274 26 August 2005 Motto A L Galiana F D Conejo A J Arroyo J M 2002 Network Constrained Multiperiod Auction for a Pool Based Electricity Market IEEE Transactions on Power Systems Vol 17 No 3 August 2002 National Energy Board of Canada 2005 Outlook for Energy Markets 2005 2006 an Energy Market Assessment Canada June 2005 NGC 2002 Procurement Guidelines Report National Grid Company May 2002 NGC 2006 Reactive Power Market Eighteenth Tender Round for Obligatory and Enhanced Reactive Power Services Reactive Power Report for Reactive Market Agreements Effective 1 October 200
259. Dp ve ape qme uoo nio sur rl um md sco eripe qoos rog EEE EE RE RE RA 7005298 p 1 12800 3 99 24 o o o 173 1500 000 o 0 3400 3 27 2800 7 02 25 0007 224 00 256 00 06 S s p xe saus Os 113160072538 m ls n o gt RES E 27 0 o o 3810 71 00 1442 EE oe ees D MEO NA ia sec o ox si 3 139 o 7 89 22 85 43 00 2665 0 60 o 860 002 32 o o o 2087 59 00 23332 o o 2300 968 al Jaws amas 34 o o o 620 590012513 o o 048 35 390 963 16 00 467 35 o o o 108 1673 o 0 eo 910 ZEE ERE PS O EET RS RR RE 39 ee ESO PO O 2 A EEE O 280 e continua na p gina seguinte 294 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 9 4 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base continua o Entidades despachadas pelo OM Entidades associadas a Contratos Bilaterais ei APg Pe Qc APg APg pg ee MW MW Mvar Mw Mvar MW MW MW an em o 40 1597 o 1597 26 57 6600 2396 41 su Oe INC IE 42 684 o 684 26 79 96 00 2406 43 pre ee O es
260. EEE Caso Cong 304 Tabela 9 12 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 5 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base 308 Tabela 9 13 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 5 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong 310 Tabela 9 14 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 5 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong 312 Tabela 9 15 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 5 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o 313 Tabela 9 16 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 5 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o 314 Tabela 9 17 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 5 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong 315 Tabela 9 18 Estado dos escal es das baterias de condensadores da rede teste de 118 n s do IEEE para o Caso Base utilizando o Modelo 8 319 Tabela 9 19 Estado dos escal es das baterias de indut ncias da rede teste de 118 n s do IEEE para o Caso Base utilizando o Modelo 8 319 Tabela 9 20 M dulo e fase das tens es obtidos pelo Modelo 8 Caso Base da rede teste
261. FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Departamento de Engenharia Electrot cnica e de Computadores NOVOS MECANISMOS DE MERCADO DE ENERGIA EL CTRICA E DE SERVI OS AUXILIARES EM SISTEMAS EL CTRICOS M rio Helder Rodrigues Gomes Mestre em Engenharia Electrot cnica e de Computadores rea Cient fica de Sistemas de Energia pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Tese submetida para a obten o do grau de Doutoramento em Engenharia Electrot cnica e de Computadores Trabalho realizado sob a Supervis o do Professor Doutor Jo o Paulo Tom Saraiva do Departamento de Engenharia Electrot cnica e de Computadores da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto Janeiro de 2007 Mudam se os tempos mudam se as vontades muda se o ser muda se a confian a todo o mundo composto de mudan a tomando sempre novas qualidades Continuamente vemos novidades diferentes em tudo da esperan a do mal ficam as m goas na lembran a e do bem se algum houve as saudades O tempo cobre o ch o de verde manto que coberto foi de neve fria e em mim converte em choro o doce canto E afora este mudar se cada dia outra mudan a faz de mor espanto que n o se muda j como so a Lu s Vaz de Cam es Dedicat ria Aos meus pais Alberto e Palmira aos quais devo a minha exist ncia e em grande parte o que hoje sou Aos meus filhos Filipe e Rute 2 2 e 3 anos aos quais n
262. N M Lopes J A P Saraiva J P T Matos M A 2003 ERSE Plan Metodologias de Planeamento da Rede de Transporte de Energia El ctrica Relat rio Correspondente Tarefa AI elaborado para a Entidade Reguladora dos Servi os Energ ticos INESC Porto 18 de Junho 2003 Frank R H Bernanke B S 2004 Principles of Economics McGraw Hill Irwin gud Edition 2004 Fr as P Soler D G mez T 2005 Valuation of Reactive Power Zonal Capacity Payments Proceedings of PSCC 2005 15 Power Systems Computation Conference Liege Belgium August 2005 Gil J B San Roman T G Rios J J A Martin P S 2000 Reactive Power Pricing A Conceptual Framework for Remuneration and Charging Procedures IEEE Transactions on Power Systems Vol 15 No 2 May 2000 374 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Gonzalez J J Basagoiti P 1999 Spanish Power Exchange Market and Information System Design Concepts and Operating Experience Proceedings of IEEE PICA 99 Power Industry Computer Applications Santa Clara California USA May 1999 Grainger J J Stevenson W D Jr 1994 Power System Analysis McGraw Hill International Editions Electrical Engineering Series ISBN 0 07 113338 0 1994 Granville S 1994 Optimal Reactive Dispatch Through Interior Point Methods IEEE Transactions on Po
263. Open Power Market Using Unified Power Flow Controller IEEE Transactions on Power Systems Vol 21 No 1 February 2006 Wagner W R Keyhany A Hao S Wong T C 1990 A Rule Based Approach to Decentralized Voltage Control IEEE Transactions on Power Systems Vol 5 No 2 May 1990 Wang J Redondo N E Galiana F D 2003 Demand Side Reserve Offers in Joint Energy Reserve Electricity Markets IEEE Transactions on Power Systems Vol 18 No 4 November 2003 Wenyuan L 1987 A Successive Linear Programming Model for Real Time Economic Power Dispatch with Security Electric Power Systems Research Vol 13 No 3 December 1987 Wismer D A Chattergy R 1979 Introduction to Nonlinear Optimization a Problem Solving Approach North Holland Series in System Science and Engineering Andrew P Sage Editor Second Printing New York Oxford 1979 382 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Wu T Rothleder M Alaywan Z Papalexopoulos A 2004 Pricing Energy and Ancillary Services in Integrated Market Systems by an Optimal Power Flow IEEE Transactions on Power Systems Vol 19 No 1 February 2004 Xu W Zhang Y da Silva L C P Kundur P Warrack A A 2001 Valuation of Dynamic Reactive Power Support Services for Transmission Access IEEE Transactions on Power Systems Vol 16 No 4 Nove
264. Q pre o marginal de pot ncia reactiva no n i Mvar h z escal es ligados da bateria de condensadores existente no n p do sistema a n mero m ximo de escal es da bateria de condensadores existente no n p do sistema D escal es ligados da bateria de indut ncias existente no n q D a n mero m ximo de escal es da bateria de indut ncias existente no n q do sistema 0 fase da tens o rad diferen a das fases das tens es dos n s i e j rad limite m ximo m nimo da diferen a das fases das tens es dos n s i e j rad express o AC linearizada da pot ncia activa de perdas no ramo ij MW AB AV AO express o AC linearizada da pot ncia activa injectada no n i MW AF AV AV AG A0 express o AC linearizada do tr nsito de pot ncia activa ramo ij MW APc ajuste de pot ncia activa de carga associado ao consumidor ligado J ao n j MW APO ajuste de pot ncia activa de carga associado ao consumidor ligado ao n j associado aos contratos bilaterais f sicos MW Ape ajuste de pot ncia activa de carga associado ao consumidor ligado ao n j despachado pelo Operador de Mercado MW APg ajuste de pot ncia activa de produ o associado ao gerador ligado ao n i MW Apg it ajuste de pot ncia activa de produ o de um gerador l
265. S 2 o o o 103 7 700 1564 o o 5100 301 65 AE 66 o o 394 00 44 93 1390011777 140001 665 Dee pecu e j D PS e repas aoo oe Scopo ee e ee gt ee 705 0 o 1097 6500 1925 o o 3700 262 m9 0 120 1597 ua sofia nomo RE ee 75 0 o o 430 6o oo 2400 487 74 0 0 o 349 6500 2688 o o 4700 2435 TE SEE N E S PE HT PR E j 0 o o 1986 68 00 3670 o 30001631 77 0 57 84 6100 2779 o o 3700 1790 SAA Be EEE CO presi 3990 o O E su 80 o o 41500 6 88 13000 2640 Bs je Spa iv fps a qa 2 oso oe Te pones pe s 827 Mp 1 c og cn 2600528 8 o o o 2222 2400 1487 o o 400 3573 Bep cmq x qoe Or T ze ESET E FERNER EEC e E DESEE ERR E Epa smo c 11 ee ES sasa go 0o o o 5013 1165004085 continua na pagina seguinte 356 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 9 54 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 11 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong co
266. T para operarem em modo manual Os AVR dos geradores devem estar dispon veis pelo menos 98 do tempo em que os geradores fornecem pot ncia reactiva Os custos de suporte de pot ncia reactiva e controlo de tens o s o partilhados entre entidades consumidoras de forma proporcional energia activa consumida por cada uma dessas entidades 2 7 Ont rio Canad 2 7 1 Organiza o do Mercado O Independent Electricity System Operator IESO uma entidade n o lucrativa que administra os mercados de energia el ctrica e gere o sistema de transmiss o da prov ncia de Ont rio tendo sido estabelecida em 1998 atrav s do Electricity Act of Ontario As centrais de produ o existentes em Ont rio s o de diversos tipos incluindo centrais nucleares hidroel ctricas a carv o a diesel e a g s natural O modelo de mercado baseia se na exist ncia de um mercado organizado em tempo real Pool bem como a contrata o atrav s de contratos bilaterais f sicos O mercado integra na mesma fase as transac es de energia e de reserva de opera o fornecendo um pre o de mercado para o sistema de 5 em 5 minutos Ao fim de cada hora de opera o utilizada a m dia destes pre os para se obterem os pre os hor rios que ser o aplicados aos agentes n o despach veis produtores empresas distribuidoras e grandes consumidores 42 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos
267. V Ty 6 5 i GT uL 6 6 75 7 7 7 3 62 I a l we X 6 8 a a a Substituindo 6 4 em 6 8 obt m se a express o 6 9 da intensidade de corrente injectada no prim rio do transformador e La a p E atrav s da substitui o de 6 7 em 6 6 precedida pela substitui o de 6 4 em 6 7 obt m se 6 10 correspondente intensidade de corrente injectada no secund rio do transformador 160 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos eno n Escrevendo as rela es 6 9 6 10 forma matricial tem se a equa o matricial 6 11 NI S 1 __ V a p p Com base nesta rela o matricial na Figura 6 2 apresentado o esquema equivalente em do transformador em an lise contendo as express es das admit ncias de cada ramo N ahah ZA y Ia Va B y 1 82 110 8 Figura 6 2 Esquema equivalente em do transformador com tomadas em ambos os enrolamentos Para o caso particular de um transformador com tomadas apenas no prim rio considera se 1 1 Seo transformador possuir tomadas s no secund rio ent o a le 1 Se a 1 e 1 as tomadas do prim rio e do secund rio do transformador encontram se na posi o nominal o que equivale ao caso particular do transformador sem regula o de tens o 6 2 2 Elementos Shun
268. a Os modelos propostos nesta Tese permitem determinar o despacho final de pot ncia activa incluindo a aloca o da pot ncia activa de perdas que cada agente deve produzir para compensar as perdas do sistema bem como o despacho da pot ncia reactiva Com estes modelos pretende se minimizar o custo total associado pot ncia activa de perdas bem como aos ajustes de produ o consumo se estes forem necess rios A utiliza o das ofertas de ajuste n o se relaciona apenas com os custos de oportunidade e com a compensa o das perdas activas mas tamb m com a possibilidade de resolver situa es de congestionamento em que necess rio proceder a altera es ao despacho econ mico determinado pelo OM Assim os estudos de valida o t cnica realizados pelo OS baseados em modelos deste tipo garantem que esta actividade seja executada de uma forma mais eficiente e simultaneamente com maior transpar ncia Os componentes discretos de controlo de tens o bancos de condensadores indut ncias e transformadores com regula o de tens o considerados em alguns dos modelos bem como outros equipamentos que n o foram inclu dos apresentam um papel importante na contribui o para o suporte de pot ncia reactiva e para o controlo de tens o do sistema bem como no valor da pot ncia activa de perdas Tamb m importante assinalar que em diversos modelos as restri es relativas aos limites do m dulo das tens es e da pot ncia aparent
269. a es valores n o excessivamente pequenos para n o aumentar excessivamente o tempo de c lculo associado ao aumento do n mero de itera es necess rias para atingir as condi es de paragem referidas no bloco H o bloco G corresponde resolu o do problema linearizado de optimiza o considerando os Modelos 2 a 7 neste bloco de optimiza o que constru do o problema a resolver e portanto se realiza a distin o da natureza do mesmo quanto ao tipo de modelo utilizado determin stico ou difuso O problema linearizado assim constru do resolvido atrav s do m todo de Pontos Interiores dispon vel na fun o de optimiza o linprog do MATLAB Deve referir se que esta fun o permite resolver o problema linear primal bem como construir automaticamente o problema dual Corresponde portanto a um algoritmo de resolu o primal dual Neste contexto refere se ainda que um dos crit rios de paragem deste m todo de Pontos Interiores corresponde condi o de duality gap Esta condi o de converg ncia imp e que a fun o objectivo do problema primal e a fun o objectivo 179 7 Algoritmos de Solu o e C lculo dos Pre os Marginais Nodais do problema dual tenham o mesmo valor para a solu o obtida em cada um deles podendo admitir se para este efeito um valor residual de complementaridade o crit rio de converg ncia adoptado para o algoritmo SLP implementado computacionalmente bloco H
270. a o Ajustes Operador de Sistema Resolu o de Restri es T cnicas gt Programa Final Hor rio lt gt Programa Hor rio Vi vel PMNs lt Selecciona melhor s Part cula s Indiv duo s Sa da de Resultados Despacho P Q Final Hor rio Servi os Auxiliares V Q Componentes Discretos Pre os Marginais Nodais P Q Figura 7 3 Fluxograma do Algoritmo de Solu o 3 aplicado aos Modelos 8 e 9 1 algoritmo h brido 182 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Neste fluxograma os blocos A B e C t m um significado an logo ao j referido em sec es anteriores Os restantes blocos correspondem s seguintes funcionalidades o bloco E representa o in cio do processo de solu o correspondente tarefa do Operador de Sistema OS Na primeira itera o os problemas propostos s o resolvidos considerando os componentes shunt fora de servi o e as tomadas de tens o dos transformadores na posi o nominal Esta informa o colocada na primeira posi o do vector de potenciais solu es sorteadas pela meta heur stica empregada no EPSO corresponde Part cula 1 e no GAO ao Indiv duo 1 As restantes posi es Part culas ou Indiv duos do vector de potenciais solu es Enxame ou Popula o s o geradas pela meta heur stica utilizada A partir da segunda itera o todas as Part
271. a o Contudo a opera o dos sistemas el ctricos n o se restringe apenas ao despacho de pot ncia activa requerendo tamb m a determina o de valores adequados para estes servi os Actualmente os sistemas el ctricos tendem a ser utilizados cada vez mais pr ximos dos seus limites de opera o Nestas condi es os sistemas encontram se cada vez mais vulner veis a problemas de qualidade e a fen menos de instabilidade de tens o Como se 1 Introdu o sabe estes problemas tornam se ainda mais importantes em sistemas possuindo extensas redes de transmiss o e electricamente fracos Assim o suporte de pot ncia reactiva assume um papel determinante na medida em que um problema de instabilidade de tens o poder resultar num incidente de elevado impacto econ mico devendo portanto ser considerado e analisado adequadamente Por outro lado os tr nsitos de pot ncia reactiva na rede de transmiss o afectam directamente o valor do m dulo das tens es influenciando desta forma tamb m o valor da pot ncia activa de perdas O problema associado ao suporte de pot ncia reactiva e controlo de tens o no curto prazo tem vindo a adquirir uma import ncia crescente nos mercados de energia el ctrica n o apenas pela sua influ ncia directa nos custos totais mas principalmente pela crescente necessidade de garantir requisitos de qualidade e de estabilidade dos sistemas el ctricos Em ambiente de mercado a import ncia da pot
272. a o do Mercado a 36 2 6 4 2 Suporte de Pot ncia Reactiva e Controlo de Tens amp o 37 xvii ndice 20 3 Lo ps m 39 2 6 5 1 Organiza o do Mercado sn esce ERU ia 39 2 6 5 2 Suporte de Pot ncia Reactiva e Controlo de Tensao 41 2 7 Ontario Canada asas eet oe eee aun a nqa u EE Pt epe E PON 42 2 7 1 Organiza o do Mercado 42 2 7 2 Suporte de Pot ncia Reactiva e Controlo de 44 2 8 Nova Zelandia aro ii dt 45 2 8 1 Organiza o do Mer ado escas Eee data asi 45 2 8 2 Suporte de Pot ncia Reactiva e Controlo de 47 2 0 Ponusale MBE eie tiat oce vet oad ien a Gne dde UN A 48 29 1 O caso Portugues seca daa tuas idas e haqayqa ici 48 292 nu MM 52 2 9 3 Servi os de Sistema do MIEL O eae 53 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o 55 Dal Aspectos CIBEAIS E uu kaa S RS un wa DS Aa OS a an Sai a a 55 3 2 Custos de Potencia Reactiva da 58 3 3 Determina o de Pre os Marginais de Pot ncia Reactiva 62 3 3 1 A DAS NON D ia 62 3 3 2 Pre os de Pot ncia Activa e Reactiva 64 3 333 Mer
273. a em especial aos meus pais ao meu irm o minha mulher aos meus filhos e aos meus sobrinhos pelo est mulo manifestado pela compreens o demonstrada e acima de tudo por tudo o que eles significam representam para mim bem haja De um modo geral agrade o a todos aqueles que atrav s das suas sugest es d vidas e cr ticas me ajudaram a melhorar a elabora o desta Tese Finalmente a todos a minha profunda e sincera gratid o Bem hajam Este trabalho foi desenvolvido com o apoio e co financiamento do Fundo Social Europeu atrav s do PRODEP III medida 5 Forma o de Docentes e Outros Agentes Ac o 5 3 Forma o Avan ada de Docentes do Ensino Superior e B E gt F F e Pu LLL SERENE Resumo Nos ltimos anos o sector el ctrico tem vindo a ser sujeito a um processo de reestrutura o que tem originado a implementa o de mecanismos de mercado para a compra e venda de energia el ctrica bem como de alguns servi os auxiliares tais como reservas e controlo de tens o e pot ncia reactiva Neste mbito as implementa es existentes em diversos pa ses permitem verificar que existe alguma separa o entre as actividades do Operador de Mercado e do Operador de Sistema no sentido em que as suas actividades se realizam de forma sequencial no tempo resultando em determinadas inefici ncias Isto significa que o Operador de Sistema utiliza os resultados disponibilizados pelo Opera
274. a evolu o do Modelo 2 na medida em que a vari vel de ajuste de pot ncia activa de cada gerador aqui decomposta em duas vari veis distintas Uma delas est associada pot ncia activa para compensar as perdas activas do sistema e a outra pot ncia activa de ajuste destinada a alterar o valor de pot ncia activa inicial determinado pelo Operador de Mercado no programa base inicial Deste modo obt m se separadamente os valores de pot ncia activa para cada gerador relativamente parcela de perdas por um lado e de ajuste por outro A Caso Base Na Tabela 8 14 apresentam se os resultados obtidos para o m dulo e para a fase das tens es Neste caso verifica se que os valores obtidos para o m dulo das tens es est o de um modo geral mais pr ximos de 1 pu do que os obtidos pelos Modelos 1 e 2 Por outro lado os valores obtidos para a fase das tens es apresentam se aqui tamb m de um modo geral mais afastados do valor de refer ncia de O graus do n 21 comparativamente com os que se obtiveram com os Modelos 1 e 2 Estas diferen as eram j esperadas uma vez que o Modelo 3 diferente dos modelos anteriores nomeadamente em rela o ao Modelo 2 quer ao n vel da fun o objectivo quer ao n vel das restri es do problema 210 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 8 14 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo
275. a em standards de desempenho e na atribui o da responsabilidade dos custos s cargas o OS efectua os pagamentos aos geradores com base nos custos da sua capacidade de pot ncia reactiva pagando as cargas o servi o de pot ncia reactiva como uma parte da tarifa do servi o de rede de transmiss o 3 4 1 Tarifas pelo Consumo Directo de Pot ncia Reactiva Para al m de analisar a estrutura de custos de fornecimento de pot ncia reactiva j referida em 3 1 e em 3 2 da Silva et al 2001 analisam igualmente a forma como estes custos devem ser recuperados ou alocados aos utilizadores das redes de transmiss o Em primeiro lugar estes autores referem que a constru o destas estruturas tarif rias deve considerar um n mero elevado de detalhes de forma a captar as especificidades deste servi o e induzir um n vel adequado de produ o de pot ncia reactiva Do ponto de vista da rede de transmiss o deve se optar por um modelo que considere o car cter local deste servi o bem como a volatilidade que poder existir ao longo do dia Por outro lado em muitos sistemas 79 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o pode ser importante haver uma elevada flexibilidade optando se por equipamentos que possam produzir e absorver pot ncia reactiva Do ponto de vista da estrutura de pagamentos estes autores consideram ser necess rio recuperar custos fixos e vari veis desejavelmente atrav s de uma tarifa
276. a literatura para o suporte de pot ncia reactiva e controlo de tens o em ambiente de mercado Nos Cap tulos 4 a 6 s o apresentadas de forma detalhada v rias formula es matem ticas desenvolvidas relativas ao problema de despacho integrado de pot ncia activa e reactiva baseando se em ofertas de ajuste bem como diversos aspectos considerados pertinentes Deste modo no Cap tulo 4 s o apresentados os modelos de tipo determin stico com natureza cont nua de programa o n o linear bem como de programa o linear No Cap tulo 5 s o apresentados os modelos relativos ao problema cont nuo de despacho integrado utilizando uma formula o difusa No Cap tulo 6 apresentam se quatro modelos referentes a problemas de despacho integrado do tipo inteiro misto utilizando dois deles elementos da Teoria dos Conjuntos Difusos No Cap tulo 7 s o apresentados os algoritmos de solu o desenvolvidos e implementados para a resolu o dos problemas de despacho integrado propostos e detalhados nos Cap tulos 4 a 6 Neste mbito destaca se a utiliza o de um algoritmo do tipo SLP isoladamente ou em conjunto com uma metaheur stica Evolutionary Particle Swarm Optimization EPSO Genetic Algorithm Optimization GAO ou Simulated Annealing 1 Introdu o Optimization SAO para a resolu o dos problemas propostos Juntamente com estes aspectos o Cap tulo 7 aborda tamb m o c lculo dos pre os marginais nodais de pot ncias activa
277. a melhor evidenciar o impacto que cada agente apresentaria em cada um desses valores Esta decomposi o poderia ser realizada por exemplo atrav s da implementa o de um modelo de programa o difusa sim trica em que a express o da fun o objectivo original seria convertida em tantas restri es difusas quantos os termos que originalmente a comp em incluir nos modelos melhoramentos que evitem a ocorr ncia de situa es em que dois ou mais geradores ligados ao mesmo n do sistema forne am suporte de pot ncia reactiva com sinais contr rios Uma forma de ultrapassar esta situa o consistiria em incorporar nos modelos por exemplo o custo associado pot ncia activa de perdas resultante da produ o absor o de pot ncia reactiva finalmente e de modo a obter um termo de comparabilidade com os algoritmos de resolu o desenvolvidos e implementados nomeadamente os utilizados nos modelos de programa o inteira mista os modelos desenvolvidos poder o ser resolvidos utilizando outros m todos de resolu o tais como os disponibilizados na plataforma 366 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos GAMS que inclui uma significativa diversidade de m todos num ricos para a resolu o de problemas de optimiza o de diversos tipos 367 10 Conclus es e Perspectivas de Desenvolvimento 368 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ct
278. a pot ncia reactiva tomada relativamente pot ncia reactiva contratada O termo residual destina se a recuperar os custos remanescentes e alocado a todas as cargas tendo em conta o consumo de energia activa respectivo Alvarado et al 2003 2 9 Portugal e MIBEL 2 9 1 caso Portugu s At Fevereiro de 2006 o Sistema El ctrico Nacional SEN estava organizado em termos do Sistema El ctrico de Servi o P blico SEP e do Sistema El ctrico Independente SEI considerando se que o SEP era respons vel por assegurar o fornecimento de energia el ctrica em Portugal As suas actividades eram exercidas no quadro de servi o p blico sendo obrigat rio o fornecimento de energia el ctrica com adequados padr es de qualidade de servi o de acordo com o princ pio da uniformidade tarif ria 48 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos o SEI era composto pelo Sistema El ctrico N o Vinculado SENV e pelos produtores em regime especial energias renov veis e cogeradores que ao abrigo de legisla o pr pria fornecem a sua produ o s redes do SEP O SENV funcionava de acordo com regras de mercado podendo cada cliente n o vinculado escolher o seu comercializador de electricidade Conforme o artigo 44 do Decreto Lei No 182 95 os agentes do SENV podiam aceder livremente s actividades de produ o e de distribui o em M dia Tens o e Alta Tens
279. activa reactiva utilizando Simulated Annealing O problema proposto formulado como um problema de optimiza o multiobjectivo considerando fun es objectivo representando os custos de opera o do sistema a curto prazo a efici ncia operacional do sistema traduzida pelas perdas na rede de transmiss o e a qualidade de servi o em fun o do perfil de tens o para o regime estacion rio O problema incorpora vari veis inteiras para representar bancos de condensadores e transformadores com tomadas de tens o As restri es de limites t rmicos das linhas da rede de transmiss o s o representadas atrav s da intensidade de corrente sendo ainda considerados os limites de pot ncia activa reactiva e aparente dos geradores Em Ongsakul e Chayakulkheeree 2006 proposto um algoritmo de despacho difuso coordenado para o mercado de contratos bilaterais para o mercado di rio de electricidade e para o mercado de servi os auxiliares Numa primeira fase o problema proposto maximiza de forma agregada o Benef cio Social associado aos tr s mercados sujeito a restri es de equil brio de pot ncias a restri es difusas relativas a requisitos de servi os auxiliares com base em ofertas submetidas pelos geradores em termos de AGC de reserva girante e de reserva de opera o e em fun o de percentagens requisitadas para cada um destes elementos e ainda a restri es difusas de limites dos tr nsitos de pot ncia nos ramos e nos transformad
280. ado desligado 109 ligado desligado ligado 115 ligado 352 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos A Tabela 9 50 apresenta o estado dos escal es das baterias de indut ncias Tabela 9 50 Estado de liga o dos escal es das baterias de indut ncias da rede teste de 118 n s do IEEE 10 38 65 Caso Cong utilizando o Modelo 11 B 1 2 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 escal o 6 escal o 7 B B B B tT 3 7 4 5 6 7 ligado ligado desligado ligado ligado desligado desligado ligado desisado ligado Por sua vez o m dulo e a fase das tens es s o apresentados na Tabela 9 51 desligado Tabela 9 51 M dulo e fase das tens es obtidos pelo Modelo 11 rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong n i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Vi 0 pu graus Vi aca V n i pu graus pu graus 7560 29500 29130 7520 25 730 106 4150 s6 1068 6750 6 440 3310 1065 13 10 9 1083 0 000 1042 15 840 90 1 062 6040 6 800 4 810 7 460 3 420 29320 ross 17 890 96 1 046 9 170 8 490 19870 98 1051 amp 990 1 046 aaro 99 1056 9 830 77
281. adores impostas pelas express es 4 5 a 4 7 Assim na Figura 4 3 a a gama de ajuste admitida pelo propriet rio do gerador i despachado no tol mercado est definida directa e unicamente pela m xima varia o por ele estipulada vg situando se dentro dos limites de pot ncia activa da m quina enquanto que na Figura 4 3 b o limite superior da gama de ajuste encontra se definido pelo limite m ximo de pot ncia activa que o gerador pode fornecer Finalmente para o caso em que o gerador i n o despachado no mercado di rio representado na Figura 4 3 c a gama de ajuste de pot ncia activa obt m se atrav s do produto da m xima varia o admitida pelo limite ajt m ximo de pot ncia activa do gerador O preco de ajuste Cg 1 corresponde ao valor em MW h pretendido pela entidade propriet ria do gerador i tol tol Apg min 28 pg lt APg lt 8i_ pg Apg i 4 5 g 100 Pg SAPs 00 Pg i vg APg lt 4 i p mas 4 6 Sum 100 APg lt APgP 4 7 114 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos P gra MW Figura 4 3 Limites de ajuste de pot ncia activa de um gerador i para as tr s situa es poss veis a Pg gt 0 e Pg APg Pg b Pg gt 0 e Pg e c Pg 0 e OcAPg c pg Neste tipo de enquadramento as cargas tamb m t m um papel preponderante na medida em que com as suas ofert
282. adores e 9000 Mvar em SVC Alguns dos equipamentos SVC podem ser deslocados de um local para outro sendo transferidos de modo a satisfazer as necessidades de determinadas reas alvo Os geradores fornecem cerca de 20 da pot ncia reactiva necess ria ao sistema Desde 1993 atrav s de uma combina o de contrata o com os geradores melhoramentos operacionais ferramentas de previs o melhoradas e investimentos na rede de transmiss o a NGC reduziu os custos de congestionamento em cerca de 90 FERC 2005 2 5 Pa ses N rdicos 2 5 1 Organiza o do Mercado O Mercado N rdico composto pelos pa ses escandinavos Finl ndia Su cia Noruega e Dinamarca e corresponde a um dos mercados de energia el ctrica mais desenvolvidos Este mercado caracterizado pela variedade dos recursos e pelo forte papel atribu do ao mercado organizado transnacional o Nordpool 22 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos O mercado n rdico agrega mais de 350 participantes entre os quais se contam produtores companhias distribuidoras comercializadores grandes consumidores e institui es financeiras As tr s maiores companhias de produ o da regi o det m uma quota de mercado de cerca de 40 Eurelectric 2005 e NZIER 2005b No mercado de electricidade n rdico existe um OM Nordpool e cinco OS Svenska Kraftniit Su cia Fingrid Finl ndia Stattnet Noruega El
283. adores ligados s redes de 220 kV e de 110 kV a reserva de pot ncia reactiva moment nea obrigat ria n o deve ser inferior a metade da capacidade de pot ncia reactiva calculada para o factor de pot ncia de 0 90 O restante pode ser utilizado como um servi o comercial os geradores ligados s redes com n veis de tens o inferiores a 110 kV est o obrigados a disponibilizar metade da sua capacidade de pot ncia reactiva 2 6 Estados Unidos da Am rica 2 6 1 Aspectos Gerais Os standards de opera o do NERC North American Electricity Reliability Council relativos ao suporte de pot ncia reactiva e ao controlo de tens o obrigam as empresas de rede de transmiss o a manterem as tens es dentro dos limites estabelecidos Neste sentido estas entidades ter o de garantir reservas de pot ncia reactiva necess rias ao controlo de tens o mantendo as tens es dentro dos limites aceit veis em situa es de conting ncia do tipo n l As empresas de transmiss o determinam o funcionamento dos equipamentos 26 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos necess rios para a regula o da tens o e do tr nsito de pot ncia reactiva nas suas redes Os standards imp em que os geradores mantenham as empresas de transmiss o informadas sobre a capacidade de pot ncia reactiva das suas m quinas bem como sobre o estado dos equipamentos de regula o de tens o das mesmas
284. ados ao n 8 S 153 39 MVA e O 1 30 Mvar 5 57 80 MVA e Q 9 44 Mvar 5 95 75 MVA e 15 05 Mvar constata se que o gerador ligado ao n 7 n o dever compensar este aumento Com efeito se este gerador aumentasse a sua produ o de pot ncia reactiva iria aumentar tamb m o tr nsito de pot ncia reactiva bem como o tr nsito de pot ncia aparente no ramo 7 8 impondo assim uma redu o no valor do grau de satisfa o obtido Nestas condi es a compensa o do aumento da carga reactiva no n 8 dever ser realizada por outro recurso do sistema nomeadamente o mais econ mico A utiliza o desse outro recurso n o dever originar qualquer redu o no grau de satisfa o apresentando no entanto um aumento no valor das perdas activas do sistema e portanto um aumento do valor da fun o objectivo referente ao problema determin stico Deste modo o pre o marginal de pot ncia reactiva neste n 8 corresponde ao valor positivo obtido atrav s deste Modelo 10 1 600 105 000 E 90 000 T1400 E S 75 000 7 1 200 2 1 000 Y 60 000 Lo 45 000 0600 30 000 0 400 15 000 0 200 0 000 amp 0 000 15 000 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0 200 30 000 J n mero de n s 45 000 0 600 60 000 il Es 75 000 gt MW h Modelo 10 MW h Modelo 8 500 90 000 1400 105 000 7 Mvar h Modelo
285. agregadas das ofertas de compra e de venda de energia el ctrica e determina o do pre o e da quantidade negociada rede teste de 24 n s do IEEE iu uquniq 195 Figura 8 3 Diagrama de capacidade e respectivo ponto de funcionamento 1 do gerador ligado ao n 232 ea oe equo acdsee xev ain 201 Figura 8 4 Diagrama de capacidade e respectivo ponto de funcionamento PF2 do gerador ligado ao n Dia 201 xxix Lista de Figuras Figura 8 5 Diagrama de capacidade e respectivo ponto de funcionamento a do gerador ligado ao n 15 e b do gerador ligado ao n 16 204 Figura 8 6 Diagrama de capacidade e ponto de funcionamento PF3 do gerador ligado ao n linia datado 214 Figura 8 7 Localiza o do ponto de funcionamento PF4 no diagrama de capacidade aproximado do gerador ligado ao n 15 217 Figura 8 8 Diagramas de capacidade e ponto de funcionamento de dois geradores associados a contratos bilaterais a do gerador ligado ao n 15 e b do gerador ligado ao n 16 220 Figura 8 9 Diagrama de capacidade limites de ajuste e ponto de funcionamento de dois geradores associados a contratos bilaterais a gerador ligado ao n 7 e b gerador ligado ao n 21 224 Figura 8 10 Perfis do m dulo das tens es obtidos atrav s d
286. ais se conhecem uma solu o inicial obtida no SLP primal do bloco E s o limitadas neste bloco F n o pelos seus limites t cnicos mas sim em torno dos valores obtidos na fase anterior bloco E Admitamos por exemplo que os limites t cnicos de V correspondem a 0 90 1 10 pu e que o valor obtido no bloco E foi 1 03 pu Assim os limites de V a utilizar no bloco F correspondem a max V 1 0 min 1 06 1 pu estando desde logo e em todo o caso salvaguardados os limites t cnicos de V Os valores de 1 0 pu e 1 06 pu correspondem ao resultado de V Av e V Av sendo Av a varia o admitida em torno de V aqui considerada igual a 0 03 pu A meta heur stica utilizada EPSO GAO ou SAO permite obter potenciais solu es de acordo com os crit rios e regras pr prios de cada uma delas atrav s do sorteio das vari veis cont nuas e discretas no espa o de solu es poss veis correspondendo no EPSO a um Enxame de Part culas que ser o sujeitas s regras de Coopera o In rcia e Movimento no GAO a uma Popula o de Indiv duos cuja evolu o depende dos operadores de Muta o Cruzamento e Selec o e no S O representa uma solu o identificada na vizinhan a da anterior e avaliada utilizando uma fun o de aceita o Estas potenciais solu es s o avaliadas utilizando uma fun o de avalia o que integra a fun o objectivo do problema qual s o somadas penalidad
287. ajuste permitindo remunerar adequadamente estes custos Deste modo os custos de oportunidade se existirem reflectem se nos pre os marginais de pot ncia activa e ou reactiva e portanto nas remunera es dos diversos agentes o acoplamento entre pot ncias activa e reactiva permitindo conferir maior realismo s formula es Assim os limites dos ramos da rede s o modelizados pela capacidade de pot ncia aparente a integra o das equa es de pot ncia reactiva injectada em cada n do sistema conjuntamente com as referentes pot ncia activa e finalmente o diagrama de capacidade dos geradores Este diagrama desempenha um papel importante uma vez que estes s o equipamentos essenciais no suporte de pot ncia reactiva e controlo de tens o finalmente a obten o de pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva poder contribuir para a constru o de sistemas tarif rios mais apropriados e tecnicamente mais s lidos nomeadamente no que se refere pot ncia reactiva em que se verifica alguma falta de justifica o t cnica para os valores por vezes utilizados 361 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE 362 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 10 Conclus es e Perspectivas de Desenvolvimento Nesta Tese foram apresentados onze modelos de despacho integrado de pot ncia activa e reactiva baseados em ofert
288. al o 4 escal o 5 nop 1 1 2 3 wo 4 w E desligado ligado finalmente a bateria de indut ncias tem os seus escal es ligados conforme apresentado Tabela 8 72 Tabela 8 72 Estado dos escal es da bateria de indut ncias presente no n 6 obtido pelo EPSO 7 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 no u 1 t 2 5 ES q 4 1 5 6 desligado ligado Estes resultados foram obtidos em f7 x ao fim de 46 itera es a que correspondeu o tempo de processamento de 3456 6 segundos 277 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE B Algoritmo de Solu o utilizando o GAO Para o GAO foram utilizadas popula es compostas por 20 indiv duos e o crit rio de paragem correspondeu tamb m realiza o de 40 itera es consecutivas sem melhoria do valor da fun o de avalia o A utiliza o de 20 indiv duos no GAO no EPSO utilizaram se 10 part culas deveu se ao facto de esta aplica o se ter revelado mais r pida do que o EPSO porventura devido ao facto de se ter utilizado uma toolbox espec fica do MATLAB Neste caso os resultados obtidos nas 8 simula es realizadas apresentam valores da fun o de avalia o compreendidos entre 1759 00 e 1746 00 obtidos em f1 x e f8 x tal como se ilustra na Figura 8 28 O n mero de itera es realizado corresponde a valores entre 44 e 89 itera es e os tempos de processamento variam entre 2
289. al associada restri o de igualdade da pot ncia activa injectada no n i representa a vari vel dual da restri o associada ao custo de opera o do sistema Como foi referido esta restri o resulta da transforma o da fun o objectivo original numa restri o considerando um n vel de aspira o no mbito da formula o de um problema difuso sim trico de optimiza o ES representa a vari vel dual referente restri o de equil brio da pot ncia reactiva injectada no n i do sistema 2 MS d z AP Deste modo a obten o dos pre os marginais nodais de pot ncia activa o e de AL AQ d d ic es d pot ncia reactiva o corresponde ao quociente das vari veis duais das restri es de equil brio das pot ncias activa e reactiva injectadas no n i e pela vari vel dual associada restri o correspondente ao custo total de opera o O valor de corresponde ao valor da vari vel dual da restri o 5 23 no Modelo 6 ao valor da vari vel dual da restri o 5 45 no Modelo 7 ou no caso do Modelo 10 ao valor da vari vel dual da restri o 6 51 7 5 5 Pre os Marginais Nodais Associados ao Modelo 11 O c lculo dos pre os marginais nodais associados ao ltimo modelo proposto nesta Tese apresentado no Cap tulo 6 modelo do tipo difuso sim trico segue o mesmo princ pio exposto nas subsec es precedentes Neste caso os pre os m
290. al dual fl x f3 x A 5 f6 x f7 x 8 x 9700 4 7100 4 5700 3700 Em 1700 1 5001 10001 15001 20001 25001 30001 n mero de itera es Figura 8 32 Converg ncia do Algoritmo de Solu o H brido 2 utilizando o SAO em 8 simula es Os tempos obtidos em cada uma das 8 simula es realizadas variam entre 480 e 540 segundos blocos E e F da Figura 7 4 apresentada na Subsec o 7 4 2 do Cap tulo 7 As solu es obtidas no final do algoritmo para estas 8 simula es correspondem a valores da fun o objectivo obtidos com o SLP primal dual compreendidos entre 1783 66 e 1750 96 referentes respectivamente s simula es f3 x e a f2 x A melhor solu o obtida na fase final corresponde a f2 x associada aos valores seguintes para os componentes discretos transformadores com regula o de tens o no transformador ligado entre os n s 3 e 24 a tomada de tens o do prim rio est ligada na posi o correspondente a 2 0 o transformador ligado entre os n s 9 e 11 apresenta a tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 5 0 284 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 0 transformador ligado entre os n s 9 e 12 tem a tomada do prim rio ligada na posi o referente a 2 5 96 o transformador ligado entre os n s 1
291. alente ao de aloca o da pot ncia activa de perdas podendo se adoptar uma formula o similar Neste estudo os autores compararam v rios m todos para a aloca o da pot ncia reactiva de perdas tais como um m todo de tipo pro rata um m todo de natureza incremental o m todo de Aumann Shapley e o m todo de fluxo nico Estes autores verificaram que com a utiliza o de cada um destes m todos se obt m pequenas diferen as na aloca o da pot ncia reactiva Deste modo conclu ram que a escolha da metodologia a utilizar na resolu o deste tipo de problemas de aloca o n o uma quest o cr tica na medida em que n o existe nenhum m todo que possa ser declarado como sendo o mais exacto apresentando por outro lado os resultados obtidos poucas diferen as 3 4 Aloca o de Custos de Pot ncia Reactiva Nesta sec o s o apresentadas v rias propostas formuladas por diversos autores para a aloca o de custos de pot ncia reactiva Assim come a se por referir as tarifas pelo consumo directo de pot ncia reactiva que corresponde a um m todo amplamente utilizado na pr tica S o ainda apresentados o problema de reconcilia o dos pre os resultantes de formula es de tipo marginal com os custos associados a este servi o a utiliza o de tarifas de pot ncia reactiva m ltiplas e o auto fornecimento de pot ncia reactiva Neste mbito Hao e Papalexopoulos 1997 referem que sendo a determina o de pre os basead
292. alidade das solu es dos problemas correspondentes aos Modelos 8 e 9 para as combina es de valores das vari veis discretas a analisar 181 7 Algoritmos de Solu o e C lculo dos Pre os Marginais Nodais Neste algoritmo de solu o foram consideradas duas meta heur sticas EPSO e GAO de modo a ser poss vel comparar os seus desempenhos Na Figura 7 3 apresenta se o Algoritmo de Solu o 3 que corresponde a esta implementa o Leitura de dados Ofertas de compra venda Ofertas de Ajuste Limites dos Geradores Dados da rede PL Operador de Mercado Primal Dual Pool Sim trico Contratos Bilaterais B Pontos Max Bem estar Social Injec es F sicas de P hora E Ofertas de Ajuste Interiores Programa Hor rio Base lt Limites dos Geradores B1 Meta heur stica EPSO GAO com N cleo SLP 1 Kterac o Part cula 1 Indiv duo 1 PI Tomadas em V e Comp shunt desligados Inteiro Construir novo E Enxame Popula o x n Part culas n Indiv duos Enxame Popula o In rcia Muta o Comp Discretos em Servi o gt Tomadas Cond e Bob lt 1 Algoritmo de Solu o H brido Para todas as Part culas Indiv duos C PL no Enxame Popula o Cont nuo Actualiza a matriz Y Pontos Resolve SLP Primal Dual Interiores Min Custos de Oper
293. alterando a produ o para satisfazer as varia es de consumo hor rio e di rio Categoria 2 servi os necess rios para minorar as consequ ncias de sa das de servi o em situa es de conting ncia reserva girante consistindo no fornecimento de capacidade de produ o dispon vel que se encontra sincronizada com a rede e que pode responder imediatamente para corrigir desequil brios de produ o consumo causados por sa das de servi o de geradores e ou ramos de transmiss o reservas suplementares correspondendo ao fornecimento de capacidade de produ o e de carga interrupt vel para corrigir desequil brios de produ o consumo causados por sa das de servi o de geradores e ou ramos de transmiss o e que se encontra completamente dispon vel ap s v rios minutos servi os de estabilidade da rede associados manuten o e utiliza o de equipamentos especiais de resposta r pida power system stabilizers e dynamic braking resistors por exemplo para manter o sistema de transmiss o em condi es de seguran a Adicionalmente a estes tr s servi os o servi o de controlo de tens o mal sucedido na Categoria 1 pode tamb m ser executado conjuntamente com os servi os 1 Introdu o relativos a esta segunda categoria prevenindo assim a diminui o de tens o de tal ordem que possa resultar numa situa o de colapso de tens o sendo necess rio a utiliza o do servi o de c
294. am definidos de forma un voca Isto significa que o mesmo termo lingu stico n o apresenta o mesmo significado para utentes diferentes da mesma l ngua pelo que poder dar origem a tradu es matem ticas diversas Esta incerteza intr nseca da linguagem humana encontra se presente em termos como aproximadamente cerca de alto baixo e est essencialmente associada experi ncia de cada ser humano que o tornam um utente diferente e nico de cada l ngua Trata se portanto de dois tipos diferentes de incerteza e que possuem campos de aplica o distintos Neste sentido Zadeh 1978 refere que a no o de conjunto difuso fornece um ponto de partida conveniente para a constru o de uma estrutura conceptual com paralelo em muitas das estruturas usadas no caso de conjuntos tradicionais mas mais geral do que estes ltimos possuindo potencialmente uma gama de aplica es muito mais alargada por exemplo em problemas de classifica o e identifica o de padr es e em processamento de informa o Essencialmente tal estrutura fornece um caminho natural para lidar com problemas nos quais a fonte de incerteza decorre da aus ncia de crit rios un vocos para definir o grau de perten a mais do que a presen a de vari veis aleat rias A incerteza toma aqui o significado daquilo que vago mais do que no sentido da falta de conhecimento sobre o valor do par metro como ocorre em an lise de toler
295. am voltar a integrar o servi o remunerado ter o de demonstrar ao NYISO as suas reais capacidades de fornecimento de pot ncia reactiva cumprindo os requisitos durante 30 dias sem apresentarem qualquer incumprimento n o recebendo qualquer compensa o econ mica durante este per odo As tarifas que os clientes ligados rede de transmiss o pagam pela pot ncia reactiva est o tamb m inclu das na regulamenta o do NYISO Assim quando um cliente da rede de transmiss o consome pot ncia reactiva lhe aplicada uma tarifa mensal A aloca o dos custos de pot ncia reactiva nos sistemas regionais realizada atrav s de uma tarifa anual de servi o de suporte de tens o Esta tarifa actualizada anualmente sendo obtida em fun o dos pagamentos anuais previstos para os geradores que fornecem o servi o de suporte de tens o sendo o valor global dividido pela energia activa prevista para esse ano O processo de determina o desta tarifa considera ainda um sistema de ajustamentos interanuais que permite compensar o facto de no ano anterior o valor global recolhido ter sido inferior ou superior ao esperado Os consumidores efectuam os 35 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o pagamentos correspondentes ao seu consumo de energia activa afectado pela referida tarifa em 2002 era de 0 34 MW h Alvarado et al 2003 Finalmente o NYISO tamb m utiliza um mecanismo de redu o das cargas em c
296. ama admiss vel considerando a toler ncia referida para o m dulo das tens es 237 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE Tabela 8 36 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 7 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE V T Vi 0 pu graus pu graus 5 330 8 390 3 320 3 270 1 320 0 920 2 420 0 000 0 0 3 770 0 590 7 880 A Figura 8 12 apresenta os perfis do m dulo das tens es obtidos pelos Modelos 3 e 7 Os U 1 680 valores obtidos pelo Modelo 7 s o significativamente superiores aos obtidos pelo Modelo 3 nos n s 6 a 24 Este aumento do m dulo das tens es est relacionado com a possibilidade de se admitirem agora viola es at 0 02 pu em rela o ao limite especificado de 1 06 pu Esta condi o permite que nos n s com capacidade de controlo de tens o as respectivas tens es assumam valores que em conjunto com os valores das tens es nos restantes n s do sistema maximize o grau de satisfa o do problema imposto pelas restri es difusas do problema Deste modo e atendendo a que neste caso n o existem congestionamentos o Modelo 7 identifica a solu o que maximizando o grau de satisfa o obt m as menores perdas activas do sistema e as menores viola es do limite de 1 06 pu poss veis Assim os valores do m dulo das tens es determinados por este modelo correspondem a valores na
297. amento aos geradores pelos seus custos de oportunidade isto pelo facto da produ o pot ncia reactiva poder originar uma redu o da pot ncia activa Em v rios pa ses em que o OS n o o propriet rio ou o concession rio dos equipamentos de produ o o OS compensa os geradores que fornecem pot ncia reactiva ao sistema Estes pa ses incluem a Inglaterra e Gales Austr lia Canad A Su cia segue uma politica diferente uma vez que a pot ncia reactiva fornecida pelos geradores corresponde a um requisito obrigat rio n o havendo lugar a qualquer compensa o Na prov ncia de Alberta Canad os geradores s o penalizados por n o cumprirem os n veis de produ o 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o de pot ncia reactiva indutiva ou capacitiva requerida pelo OS Na Argentina estas penalidades n o s o impostas apenas aos geradores mas tamb m aos operadores da rede de transmiss o aos operadores da rede de distribui o e a grandes consumidores Nos EUA a determina o de pre os para a pot ncia reactiva teve in cio com a publica o da Order No 888 contendo Regras de Livre Acesso publicada em Abril de 1996 Nesta Order referido que o fornecimento de pot ncia reactiva e o controlo de tens o pelas fontes de produ o corresponde a um dos seis servi os auxiliares que as empresas de rede de transmiss o devem incluir na tarifa de livre acesso s redes ainda menciona
298. ando o Modelo 10 E escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 escal o 6 escal o 7 noq q 1 q 2 3 1 4 u 5 u 6 u 9 desligado desligado ligado 10 desligado desligado ligado ligado 38 desligado desligado desligado desligado desligado 65 desligado desligado desligado desligado desligado EEN O m dulo e a fase das tens es s o apresentados na Tabela 9 44 O m dulo da tens o nos n s 10 26 65 68 89 e 116 apresenta valores superiores a 1 08 pu considerado o limite m ximo para o m dulo das tens es nos modelos anteriores Esta situa o resulta de ser agora permitida a toler ncia de 0 02 pu 344 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 9 44 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 10 utilizando o Caso Cong da rede teste de 118 n s do IEEE V PAS Vi 0 i Pa V 0 no1 no1 nol pu graus pu graus pu graus 7 570 9 550 9 170 7 540 5 720 1 026 30 580 46 1 049 14 300 86 1060 6 760 6 450 3 310 1 066 15 840 49 1054 13260 89 1082 0 000 10 1 082 9 45 1 031 16020 90 1 059 6 030 1 024 3024 1 004 6 730 12 1 026 30 70 1 001 4 770 13 1 001 31 55 1 005 7 490 14 1 013 31 65 54 1 035 8 480 15 1019 2821 5 1 034 9 360 16 1 009 31 240 56 1 03 18 020 96 1 039 9
299. anismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Atrav s dos resultados obtidos verifica se que v rios agentes produtores e consumidores n o foram despachados pelo Operador de Mercado A quantidade de pot ncia activa negociada no mercado di rio corresponde a 4270 0 MW e o pre o de mercado de 30 50 MW h A Figura 9 2 corresponde determina o gr fica do programa base inicial executado pelo Operador de Mercado atrav s das curvas agregadas das ofertas de venda e de compra respectivas O valor da fun o de Bem estar Social corresponde neste caso a 54227 0 cA a J Pre o MW h 40 4 Curva de Ofertas de Compra Pre o de mercado 324 30 50 MW h x 24 Curva de Ofertas de Venda Quantidade negociada 4270 0 MW T T T gt lt 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Quantidade MW Figura 9 2 Curvas agregadas de compra e de venda de energia el ctrica e determina o do pre o e da quantidade negociada para a rede teste de 118 n s do IEEE 9 3 Resultados do OS utilizando V rios Modelos Propostos Nesta sec o foram utilizados os Modelos 4 5 8 a 11 correspondendo a modelos de despacho integrado desenvolvidos para mercados de energia el ctrica do tipo misto Os dados da rede teste de 118 n s necess rios para o Operador de Sistema determinar o programa final correspondem a programa base i
300. ansformador ligado entre os n s 10 e 11 apresenta a tomada do prim rio ligada na posi o referente a 2 5 96 0o transformador ligado entre os n s 10 e 12 tem a tomada de tens o do prim rio na posi o 4 0 a bateria de condensadores tem os escal es ligados de acordo com o apresentado na Tabela 8 77 Tabela 8 77 Estado dos escal es da bateria de condensadores no n 14 obtido pelo GAO escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 mp ty 1 tp 2 tp 3 tp 4 y 5 Ii desigado ligado finalmente a bateria de indut ncias tem os seus escal es ligados conforme apresentado na Tabela 8 78 Tabela 8 78 Estado dos escal es da bateria de indut ncias existente no n 6 obtido pelo GAO escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 n q B _ B p _ B tT 1 2 3 4 E desligado desligado 283 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE C Algoritmo de Solu o utilizando o SAO No SAO a evolu o baseia se na identifica o de apenas uma solu o situada na vizinhan a de uma solu o anterior As curvas correspondentes evolu o da fun o de avalia o obtidas pelo S O est o representadas na Figura 8 32 Assinala se uma vez mais que o valor da fun o de avalia o aqui referida n o corresponde ao valor final deste algoritmo h brido na medida em que de seguida executado um SLP prim
301. ao despacho de pot ncia reactiva verifica se que o gerador ligado ao n 15 5 a N NININININI _ ABIojrn oj uwljo o u A5 uo apresenta um ponto de funcionamento que se situa sobre o limite do seu diagrama de capacidade aproximado ponto PF4 da Figura 8 7 Em todo o caso este gerador apresenta ainda uma determinada reserva de pot ncia reactiva apresentando deste modo uma situa o de opera o que lhe permite aumentar a produ o de pot ncia reactiva sem incorrer em qualquer perda de oportunidade 216 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 120 0 4 110 0 100 0 4 oO aa T O 80 0 4 215 00 MW 75 12 Mvar 70 0 4 60 0 4 50 0 4 40 0 4 30 0 4 Qg15 Mvar Pg15 min Pg15 20 0 4 10 0 4 123 00 MW 205 00 MW 0 0 i i 10 00 0 40 0 80 0 120p 160 0 200 20 0 4 Pg15 MW 30 0 4 40 0 4 50 0 60 0 Figura 8 7 Localiza o do ponto de funcionamento PF4 no diagrama de capacidade aproximado do gerador ligado ao n 15 Na Tabela 8 19 apresentam se os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva Tabela 8 19 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 3 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE dod p P p Q n i p P p Q MW h Mvar h MW
302. ar ajustes de pot ncia devido a n o haver viola es de restri es t cnicas do problema A nica diferen a neste caso reside nos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos dado que agora poss vel obter uma separa o ao n vel dos pre os marginais nodais de pot ncia activa para cada subsistema de transac o de energia el ctrica conforme apresentado na Tabela 8 26 De acordo com esta tabela verifica se que os pre os marginais nodais de pot ncia activa afectos aos agentes despachados pelo OM apresentam valores referenciados pela oferta de ajuste do gerador ligado ao n 15 100 00 MW h Em rela o ao subsistema de contratos bilaterais os pre os marginais de pot ncia activa apresentam valores em torno de 98 00 MW h que corresponde oferta de ajuste do gerador associado a este subsistema ligado ao n 21 Qualquer um destes pre os integra 225 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE duas componentes Por um lado consideram o impacto na fun o objectivo de ser necess rio produzir uma unidade adicional para compensar a varia o da pot ncia de carga no n i Por outro consideram ainda o impacto destas varia es de produ o e de carga na pot ncia activa de perdas Assinala se que a compensa o das perdas neste caso realizada na totalidade pelo gerador ligado ao n 2 tal como j ocorria no modelo anterior para a situa o em que n o hav
303. ara expor a regra de reprodu o utilizada pelo EPSO considere se uma dada part cula X a partir da qual se obt m uma nova part cula X utilizando as express es A 1 e A 2 x ee E x qr er A 1 wi V evi XP ew 0 2 A express o A 2 designada de regra de movimento de uma part cula e os seus termos s o designados por In rcia Mem ria e Coopera o Nesta express o as vari veis e par metros utilizados possuem o seguinte significado A 2 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos b representa o melhor desempenho posi o obtido pela part cula i at gera o 1 corrente b corresponde ao melhor desempenho global obtido pelo enxame de part culas at gera o corrente X m a localiza o da part cula i na gera o k vo consiste na velocidade da part cula i na gera o k e obt m se atrav s da diferen a entre XP e X4 o coeficiente de pondera o associado ao termo de in rcia ou seja representa a propens o para a part cula se mover na mesma direc o do movimento precedente w o coeficiente de pondera o associado ao termo de mem ria isto representa a maior ou menor atrac o da part cula para a sua melhor posi o antecedente Wa O coeficiente de pondera o relacionado com o termo de coopera o troca de informa
304. ara o n 7 Esta folga seria agora aproveitada no sentido de diminuir o mais poss vel o valor da fun o objectivo Assim a fun o objectivo iria diminuir de 120 00 MW h devido redu o de uma unidade no ajuste negativo de pot ncia activa do gerador despachado pelo OM ligado ao n 7 Adicionalmente com a varia o positiva de uma unidade do ajuste do gerador despachado pelo OM ligado ao n 7 ocorreria uma diminui o do ajuste positivo do gerador despachado pelo OM ligado ao n 22 que possui uma oferta de ajuste de 103 00 MW h Esta sequ ncia de altera es permite manter o equil brio de ajustes dentro deste subsistema apresentando um impacto no valor da fun o objectivo correspondente a 103 00 MW h Deste modo o valor da fun o objectivo sentiria o impacto global seguinte 98 00 120 00 103 00 125 00 MW h que corresponde afinal ao pre o marginal em an lise A segunda an lise correspondendo a um impacto no valor da fun o objectivo de 125 00 MW h apresenta um benef cio superior ao referido na primeira an lise e deste modo corresponde fundamenta o para o pre o marginal de pot ncia activa obtido no n 7 associado aos contratos bilaterais O valor final deste pre o inclui ainda o impacto na 229 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE fun o objectivo devido varia o das perdas activas no sistema Neste sentido verifica se q
305. ara o subsistema relativo aos contratos bilaterais f sicos Neste caso os geradores despachados pelo OM ligados aos n s 7 e 15 correspondem ambos a geradores marginais de ajuste do subsistema associado ao OM Em rela o ao subsistema associado aos contratos bilaterais f sicos o papel de gerador marginal de ajuste corresponde ao gerador ligado ao n 21 com a oferta de ajuste no valor de 98 00 MW h Tabela 8 70 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 11 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE pi P p P o Q MW h MW h Mvar h l 0 000 2 0 000 3 0 252 4 0 236 5 0 645 6 0 211 7 0 000 8 4 417 9 0 614 10 0 416 0 147 12 0 141 13 0 000 14 0 000 15 0 000 16 0 001 17 0 006 18 0 000 19 0 008 20 0 015 21 0 000 22 0 000 23 0 000 24 0 249 270 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos O valor da fun o objectivo referente ao modelo determin stico corresponde agora a 7748 60 sendo o grau de satisfa o obtido de 0 850 O tempo total de processamento foi de 783 3 segundos dos quais 770 8 segundos correspondem ao tempo gasto pelo SLP primal e pelo EPSO tendo o SLP primal dual despendido 12 5 segundos O n mero de itera es realizado pelo EPSO foi de 13817 n mero m ximo de itera es sem melhoria da fun o de avalia o de 2400 e o SLP primal dual reali
306. arginais nodais s o obtidos utilizando express es que envolvem vari veis duais de diversas restri es O custo de opera o do sistema corresponde neste Modelo 11 express o 6 51 apresentada no 191 7 Algoritmos de Solu o e C lculo dos Pre os Marginais Nodais Modelo 10 sendo aqui designada por CO Obt m se assim os pre os marginais nodais de pot ncia activa associados quer aos agentes do Pool express o 7 9 quer aos agentes dos contratos bilaterais f sicos atrav s da express o 7 10 AB OM _ 1 j 1 i y ECO 7 9 OCO 1 ajtCB 1 a an os CAR LEER OCO Os pre os marginais nodais de pot ncia reactiva s o determinados pela express o 7 11 1 AQ _ oFO OCO Eco 227 OFO 5 7 11 Nestas express es AP AO S DPA Rin Er ec Qi representam as vari veis duais das restri es de igualdade das pot ncias 1 activa e reactiva injectadas no n i do sistema respectivamente ajtOM 7 E p representa a vari vel dual da restri o de igualdade que imp e o equil brio de ajustes de pot ncia activa relativa aos ajustes das pot ncias despachadas pelo Operador de Mercado ajtCB ere d a vari vel dual da restri o de igualdade impondo o equil brio de ajustes de pot ncia activa relativa aos ajustes das pot ncias activas associadas a contratos bilaterais f
307. arginal de pot ncia activa inferior a 296 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 47 000 MW h indicando que o aumento de carga ligada a esses n s faria diminuir a pot ncia activa de perdas Em contrapartida noutros n s este pre o superior a 47 000 MW h revelando que um aumento da carga nesses n s contribuiria para aumentar a pot ncia activa de perdas Tabela 9 6 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base n i p P p Q n i p P p Q n d p P p Q MW h Mvar h MW h Mvar h MW h Mvar h l 0 024 2 0 307 3 0 324 4 0 249 5 0 000 6 86 47187 0 060 7 0 000 8 0 043 9 89 46454 0 000 10 90 47 885 0 000 0 000 12 0 000 13 0 210 14 0 225 15 0 368 16 96 47377 0261 17 0 171 18 98 46 840 0 087 19 99 47085 0 000 20 47963 0133 60 46088 0 000 0 000 21 0 000 22 0 035 23 0 000 24 0 000 25 0 000 26 45738 0000 66 45427 0 000 0 056 27 0 000 28 47906 0048 68 45755 0019 0 057 29 47944 0035 69 45475 0000 0 049 30 0 000 31 0 000 32 0 000 33 0 000 34 0 067 35 0 067 36 0 000 37 0 365 38 0 119 39 x 40 47 885 0 000 80 46318 0000 x 297 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Os pre os
308. ari veis de estado atrav s de uma matriz de sensibilidade Todas as vari veis de controlo do problema s o assumidas como sendo cont nuas e a fun o objectivo transformada numa fun o linearizada por segmentos Deste modo formulado um problema linearizado que resolvido de forma iterada Em cada itera o realizado um estudo de tr nsito de pot ncias para se actualizar a referida matriz de sensibilidade Yehia et al 1998 apresentam uma metodologia que incorpora o conceito de trade off para resolver o problema de compensa o de pot ncia reactiva A metodologia proposta integra aspectos econ micos e t cnicos que segundo os autores t m sido tratados separadamente ou ent o combinados numa fun o objectivo e nas respectivas restri es do problema O modelo econ mico assenta em dois objectivos principais O primeiro corresponde minimiza o de uma fun o que traduz o custo total para determinar a quantidade de pot ncia reactiva necess ria e a sua distribui o pelo sistema O segundo objectivo consiste na distribui o de uma quantidade de pot ncia reactiva pr definida de modo a obter a m nima pot ncia de perdas O modelo relativo ao problema t cnico corresponde minimiza o da pot ncia reactiva a alocar a cada n do sistema admitindo constante o custo de instala o de equipamentos de produ o de pot ncia reactiva Nestas condi es 73 3 Metodologias de Suporte de Pot
309. as de ajuste podem contribuir para eliminar a viola o de algumas restri es do problema ajudando assim a tornar o despacho vi vel do ponto de vista t cnico Este conceito n o novo dado que em alguns pa ses existe j a possibilidade de se efectuarem contratos de interruptibilidade As ofertas de ajuste ajt apresentadas pelas cargas incluem um pre o de ajuste Cc e a quantidade que se admite que possa ser cortada Nos modelos propostos admitiu se que o valor da carga que pode ser cortada corresponde carga definida no programa base di rio proveniente do Pool ou o valor associado aos contratos bilaterais apesar de com facilidade se poderem assumir valores diferentes Esta possibilidade de corte de carga traduz se em mais um recurso que o Operador de Sistema tem para viabilizar do ponto de vista t cnico a opera o do sistema el ctrico As ofertas de ajuste das cargas tamb m poderiam ser formadas por m ltiplos blocos com o objectivo de permitir definir parcelas de cargas priorit rias pre os de ajuste mais altos Poderiam ainda incluir uma limita o ao n vel da quantidade de carga sujeita a corte de modo a evitar a possibilidade de ocorrerem cortes de carga na sua globalidade Isto significaria admitir uma estrutura de ofertas de ajuste de modo que cada carga apresente patamares de corte associados a pre os de corte crescentes A informa o relativa s ofertas de ajuste dos agentes que participam
310. as de ajuste submetidas pelos diversos agentes qualificados tais como produtores distribuidores comercializadores e consumidores que ser o utilizadas pelo OS se o despacho econ mico determinado pelo OM conjuntamente com o programa de injec es f sicas dos CB violarem qualquer restri o de seguran a ou de opera o do sistema Neste mbito reconhece se que a separa o das actividades do OM e do OS bem como a utiliza o de procedimentos desacoplados de aloca o de pot ncia activa e reactiva como t pico na generalidade das implementa es de mercado podem originar inefici ncias ou causar redu es de receitas dos geradores atendendo ao diagrama de capacidade destas m quinas Esta redu o origina custos de oportunidade pelos quais os agentes produtores dever o ser compensados Os modelos apresentados ultrapassam estas dificuldades no sentido em que integram explicitamente diversos aspectos de ndole t cnica inerentes ao funcionamento real dos sistemas el ctricos bem como conceitos de mbito competitivo essenciais ao ambiente de mercado nomeadamente o diagrama PQ de capacidade de cada um dos geradores Deste modo a aloca o das produ es finais de pot ncia activa e reactiva a cada um dos geradores corresponder sempre a um ponto de funcionamento vi vel da respectiva m quina sendo determinante em situa es em que o sistema se encontra a operar com elevados n veis de consumo ou ent o em situa
311. as ou por exemplo por um dos geradores ligados ao n 56 com o respectivo custo de oportunidade O valor da fun o objectivo de 13216 24 e os tr nsitos de pot ncia activa e aparente nos ramos 9 10 e 68 116 correspondem a 399 97 MW e 400 00 MVA e a 199 93 MW 200 00 MVA respectivamente O n mero de itera es realizado pelo EPSO com 10 part culas correspondeu a 14597 despendendo 8983 7 segundos O SLP primal dual realizou 124 itera es em 508 8 segundos at atingir o crit rio de converg ncia especificado O tempo total de processamento correspondeu portanto a 9492 5 segundos 9 3 5 Modelo 10 O Modelo 10 corresponde como j foi referido anteriormente vers o difusa do Modelo 8 Como tamb m j foi referido este tipo de modelos apresenta especial interesse relativamente aos modelos de tipo determin stico nomeadamente porque a especifica o de toler ncias para diversos limites t cnicos uma situa o que ocorre na realidade e por outro lado aumentada a flexibilidade na explora o do sistema Este modelo foi utilizado considerando que o limite de pot ncia aparente nos ramos 9 10 e 68 116 de 400 0 MVA e de 200 0 MVA respectivamente Nestas condi es os par metros especificados para as restri es difusas correspondem a FO 12000 0 e 8 2700 0 vw 0 02 pu 215 0 Utilizando o segundo algoritmo h brido apresentado no Cap tulo 7 os resultados ob
312. as tens es obtidos pelo Modelo 6 em rela o aos valores obtidos com o Modelo 2 o que resulta da toler ncia de 0 02 pu referida anteriormente 1 080 yaa Via 1 060 4 g fe MIN eges l ai Y 1 040 4 Vi pu 1 020 4 1 000 _ 0 980 Modelo 6 e Modelo 2 0 960 4 OIM A dieta toten A Lada sara a i a a rere AN A IA A 0 920 2 3 4 S 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 n mero de n s Figura 8 10 Perfis do m dulo das tens es obtidos atrav s do Modelo 2 e do Modelo 6 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE A Tabela 8 31 apresenta o despacho final de pot ncia activa e reactiva determinado pelo Operador de Sistema Tamb m aqui do mesmo modo que no Modelo 2 se verificam desvios de pot ncia activa nos geradores ligados aos n s 1 e 15 de 26 07 MW e 10 00 MW respectivamente para compensarem as perdas activas verificadas no sistema que assumem o valor de 36 07 MW Comparando o valor das perdas activas do sistema verificadas neste caso com o valor obtido atrav s do Modelo 2 verifica se agora uma diminui o de 0 70 MW justific vel atrav s da obten o de um perfil de tens es diferente Relativamente aos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva apresentados na Tabela 8 32 n o se observam diferen as significativas em rela o aos que se obtiveram atrav s do Modelo 2 O gerador ligado ao n 1 corresponde tamb m neste caso
313. aseia se em transac es bilaterais de longo prazo O desenho do mercado compreende basicamente um mercado bilateral juntamente com os mercados de compensa o de desvios e de servi os auxiliares O ERCOT tem operado os mercados di rios de servi os auxiliares e o mercado de compensa o em tempo real desde 31 de Julho de 2001 Em Fevereiro de 2002 o ERCOT deu in cio a leil es mensais e anuais de Transmission Congestion Rights TCR Adicionalmente e em concord ncia com requisitos relativos ao sector el ctrico do estado t m sido realizados pelo ERCOT leil es mensais e anuais de capacidade de produ o O mercado bilateral consiste na contrata o de compra e venda de energia el ctrica directamente entre agentes compradores e vendedores e representa o grosso da energia produzida consumida no Texas Os pre os baseiam se nos acordos m tuos entre as partes e n o s o conhecidos pelo ERCOT As pot ncias associadas a estes contratos s o incorporadas nos programas base de funcionamento sendo submetidas diariamente no 39 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o ERCOT Em 2003 estes programas contabilizavam cerca de 95 a 97 dos requisitos de energia el ctrica dos consumidores finais Zhou et al 2003 O mercado di rio de servi os auxiliares do ERCOT inclui a regula o para subir e para descer a reserva girante e os servi os de reserva est tica O fornecimento destes servi os auxiliares rea
314. aso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 247 Tabela 8 47 Escal es ligados da bateria de condensadores Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 249 Tabela 8 48 Escal es ligados da bateria de indut ncias Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 249 Tabela 8 49 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 8 o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 249 Tabela 8 50 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 8 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 250 Tabela 8 51 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 8 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 251 Tabela 8 52 Escal es ligados da bateria de condensadores Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 9 254 Tabela 8 53 Escal es ligados da bateria de indut ncias Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 9 254 Tabela 8 54 M dulo e fase das tens es obtidos com o Modelo 9 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 254 Tabela 8 55 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva
315. assim identificadas o problema de optimiza o resultante tem natureza cont nua sendo resolvido pela aplica o SLP A utiliza o destes dois tipos de ferramentas de optimiza o para resolver os problemas inteiro mistos que se formularam nos Modelos 8 a 11 deu origem ao desenvolvimento e implementa o de dois algoritmos de solu o que s o apresentados nas duas subsec es seguintes Assinala se ainda que o Anexo A apresenta de forma resumida os algoritmos das tr s meta heur sticas referidas 7 4 1 Algoritmo de Solu o 3 Meta heur stica com Fun o de Avalia o Determin stica SLP Utilizado nos Modelos 8 e 9 Neste algoritmo de solu o empregam se dois m todos distintos para a resolu o dos problemas propostos nos Modelos 8 e 9 Os m todos referidos s o uma meta heur stica EPSO ou GAO e um m todo tradicional de optimiza o SLP Deste modo o Algoritmo de Solu o 3 consiste na utiliza o das solu es do algoritmo SLP para obter a fun o de avalia o do EPSO ou do GAO Em cada itera o relativa meta heur stica esta selecciona o estado dos componentes de natureza discreta para em seguida e ap s actualiza o da matriz das admit ncias nodais essa combina o ser avaliada atrav s do resultado obtido pelo SLP Este algoritmo de solu o corresponde portanto a uma meta heur stica que inclui na sua implementa o a solu o de problemas tradicionais de optimiza o de modo a avaliar a qu
316. aterais est o ligados aos n s 1 12 e 31 Por outro lado verifica se que os ajustes de pot ncia activa determinados pela viola o de restri es t cnicas s o nulos Tabela 9 3 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base Entidades despachadas pelo OM Entidades associadas a Contratos Bilaterais n i APg APg Pg Qg Qe APg APg pg MW MW MW Mvar MW MW MW Mvar di Hu 1 2500 0 2500 15 00 51 00 2753 1100 0 48 00 14 00 34 00 6 90 2 gt peepsur 3400 99 E A E EU EA e RS ES RS 4 o o o 7134 390011138 o 1800 216 4200 10 53 6 o o 0 47 53 52 00 2215 2100 426 lo 87 009 27 PA EEE ES ER os 10 o 451 00 9239 o o 3700 111 me ES E GO 2 E 12 9 87 o 9387 8586 4700 954 288 0 4188 1366 B 320 1S7 28 00 569 14 A A E 6 13 E 30 o o jJ3500 892 amam REUS TH ENSE ERES ESI E m pd Trio paa po p 2500 82 s o o o 393 6000 340 0 9 149 27 19 0 o 0 1394 45 00 2550 0 o 4100 1200 20 sc qose posee an 257 sc s st
317. aterais f sicos Tal como no Modelo 10 tamb m aqui se efectuou a aplica o deste modelo apenas na situa o em que necess rio ultrapassar a viola o de restri es de car cter meramente t cnico Em particular considerou se de novo que o limite do tr nsito de pot ncia aparente no ramo 7 8 foi reduzido de 200 0 MVA para 150 0 MVA Os par metros especificados para as toler ncias das restri es difusas s o os seguintes FO 7600 0 e 9 1000 0 o Po 0 02 pu 8 15 0 O algoritmo de resolu o deste problema permitiu obter os valores seguintes para as tomadas dos transformadores com regula o de tens o no transformador ligado entre os n s 3 e 24 a tomada est na posi o nominal o transformador ligado entre os n s 9 e 11 tem a tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 2 5 267 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE o transformador ligado entre os n s 9 e 12 tem a sua tomada ligada na posi o nominal 0 transformador ligado entre os n s 10 e 11 tem a sua tomada do prim rio ligada na posi o referente a 2 5 o transformador ligado entre os n s 10 e 12 tem a sua tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 2 0 A Tabela 8 66 apresenta os resultados obtidos para o estado dos escal es da bateria de condensadores ligada ao n 14 Apenas o escal o 5 se apresenta desligado
318. ativamente com a redu o de perdas nas linhas de transmiss o Este modelo minimiza uma fun o custo contendo a soma dos custos anuais de capital e de opera o Na segunda fase formulado um problema de ndole t cnica que corresponde aloca o de pot ncia reactiva de modo a satisfazer as restri es de limite do m dulo das tens es e de limite de pot ncia reactiva dos geradores ligados ao sistema A varia o do m dulo da tens o nos n s do sistema determinada em fun o dos elementos de uma matriz de sensibilidade obtida atrav s da inversa da sub matriz Jacobiana que integra os termos 0Q 0OV e da pot ncia reactiva alocada aos diferentes n s Finalmente na terceira fase formulado o problema econ mico de compensa o de pot ncia reactiva Este problema pretende minimizar as perdas nos ramos da rede de transmiss o A diferen a deste modelo comparativamente com o primeiro reside no facto de se admitir constante a capacidade total da pot ncia reactiva a distribuir Este problema deve ser executado para um conjunto de valores pr especificados de pot ncia reactiva considerando os resultados obtidos nas duas fases anteriores Em Sauer et al 2001 destacado o facto de que as quest es associadas ao suporte de tens o e aloca o da pot ncia reactiva de perdas correspondem a um problema 78 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos equiv
319. ativas aos custos vari veis de pot ncia reactiva associados aos geradores Estes custos vari veis de produ o assumem um car cter central nos m todos de determina o de pre os locais de pot ncia reactiva Em Gross et al 2002 analisada uma componente dominante na estrutura de custos do servi o de suporte de pot ncia reactiva e controlo de tens o que corresponde aos custos de oportunidade Estes custos s o avaliados em fun o dos proveitos que um gerador obteria ao vender energia nos mercados de pot ncia activa e do fornecimento de suporte de pot ncia reactiva que obriga eventualmente diminui o da produ o de pot ncia activa Para este efeito referido que a restri o correspondente ao diagrama de capacidade dos geradores determinante para avaliar o impacto dos respectivos custos de oportunidade A an lise do custo econ mico de pot ncia reactiva realizada por Lamont e Fu 1999 inclui os custos expl citos e os custos de oportunidade associados produ o de pot ncia reactiva pelos geradores e os custos da pot ncia de perdas na rede de transmiss o Os custos expl citos associados produ o de pot ncia reactiva pelos geradores correspondem por um lado a custos de opera o e de manuten o e por outro a custos de capital que representam a capacidade do gerador para produzir pot ncia reactiva e que constituem a 60 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxil
320. atrav s das tarifas aplicadas ao consumo de energia Um requisito b sico relativo ao fornecimento de energia est associado garantia de que o m dulo da tens o se mant m dentro dos limites pr especificados em cada um dos n s do sistema Consequentemente o controlo de tens o uma parte inerente opera o do sistema de energia el ctrica Devido ao forte acoplamento entre a pot ncia reactiva e o m dulo da tens o o suporte de pot ncia reactiva consiste no meio utilizado para manter o perfil de tens o desejado isto para manter o m dulo da tens o nos n s dentro dos respectivos limites em condi es de opera o normal ou de conting ncia O suporte de Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos pot ncia reactiva fornecido em diversos n s afecta directamente as tens es em todo o sistema apresentando desde logo um forte impacto na sua opera o e seguran a e assumindo ainda um papel importante nos mercados de energia el ctrica O uso mais intensivo das redes de transmiss o resulta numa maior frequ ncia com que o m dulo da tens o atinge valores reduzidos relativamente ao perfil de tens o pr definido pelo que o suporte de pot ncia reactiva tem assumido um papel cada vez mais importante Em diversos pa ses o suporte de pot ncia reactiva e o controlo de tens o tornou se nos anos mais recentes num dos servi os auxiliares sujeitos a regras
321. btida uma express o para a pot ncia de perdas nos ramos da rede de transmiss o em fun o da intensidade de corrente injectada nos respectivos n s Desde que as equa es de tr nsito de pot ncias sejam satisfeitas a metodologia proposta torna expl cita a separa o das perdas em cada ramo do sistema atribuindo a responsabilidade ao respectivo participante no mercado Isto significa que obtida uma aloca o de perdas de cada ramo a cada um dos geradores e a cada um dos consumidores Ou seja a pot ncia activa de perdas em cada um dos ramos do sistema separada atrav s de contribui es nodais utilizando as leis dos circuitos el ctricos e o princ pio da sobreposi o A efici ncia a transpar ncia e a obten o de sinais econ micos apropriados s o directamente influenciados pelo ponto de funcionamento do sistema e pelo impacto causado pela injec o de pot ncia num n particular do sistema a partir dos quais depende o n vel das perdas existentes Algumas injec es de pot ncia poder o originar fluxos dominantes isto no sentido do fluxo existente num ramo enquanto que outras poder o causar fluxos no sentido oposto ao fluxo existente nesse ramo Estas contribui es em sentido contr rio ajudam a reduzir as perdas no sistema Estas caracter sticas s o pr prias do estado do sistema topologia da rede e ponto de funcionamento podendo em determinadas situa es originar uma grande volatilidade na aloca o das
322. cado di rio e para o mercado de servi os auxiliares proposto em Ongsakul e Chayakulkheeree 2006 decomposto em dois subproblemas 77 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o um subproblema difuso de maximiza o da fun o de Benef cio Social integrando ofertas de corte de carga e resolvido atrav s da programa o linear inteira mista difusa um subproblema difuso de minimiza o combinando custos de pot ncia reactiva e custos de pot ncia activa de perdas o qual resolvido atrav s de programa o linear difusa Em Papadogiannis et al 2004 apresentado um algoritmo de resolu o de um problema de despacho de pot ncias activa reactiva Esta formula o integra fun es objectivo associadas ao custo de produ o ao valor das perdas e ao perfil de tens o O problema estruturado em duas fases correspondendo a primeira identifica o de uma solu o n o dominada Na segunda fase do algoritmo pretende se melhorar essa solu o atrav s da resolu o de problemas de optimiza o considerando apenas uma das fun es objectivo referidas sendo utilizado o amp constrained method para este efeito Yehia et al 1998 apresentam uma metodologia integrando aspectos econ micos e t cnicos de um problema de compensa o de pot ncia reactiva Numa primeira fase resolvido um problema em que s o avaliados os custos resultantes de adicionar novos compensadores compar
323. cados Locais de Potencia ReachVA a 70 3 3 4 Inclus o de Custos de Capital de Pot ncia Reactiva 71 3 3 5 Estrutura das Ofertas de Pot ncia Reactiva 74 3 3 6 Modifica es e Extens es dos M todos Propostos 76 3 4 Aloca o de Custos de Pot ncia Reactiva 79 3 4 1 Tarifas pelo Consumo Directo de Pot ncia Reactiva 79 3 4 2 Reconcilia o entre Pre os Marginais e Custos Totais 81 3 4 3 Tarifas M ltiplas e Auto Fornecimento eee 83 3 5 Outros M todos de Aloca o de Custos de Pot ncia Reactiva 83 3 5 1 Pre os Separados por Diferentes Custos Recursos 84 3 5 2 Contratos de Fornecimento de Longo Prazo eee 87 A Estrutura das Ofertas de Pot ncia Reactiva de Longo Prazo 91 B Modifica es Extens es dos M todos de Longo Prazo 93 3 5 3 Penalidades por N o Conformidade 95 3 5 4 Despacho de Pot ncia Reactiva e Gest o de Restri es T cnicas 96 xvili Novos Mecanismos de Mercado de Energia El
324. cho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 10 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 264 Tabela 8 65 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 10 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 265 Tabela 8 66 Escal es ligados da bateria de condensadores Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 11 268 Tabela 8 67 Escal es ligados da bateria de indut ncias Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 11 268 Tabela 8 68 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 11 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 269 Tabela 8 69 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 11 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 269 Tabela 8 70 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 11 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 270 Tabela 8 71 Estado dos escal es da bateria de condensadores existente no n 14 obtido pelo EPSO 277 Tabela 8 72 Estado dos escal es da bateria de indut ncias presente no n 6 obtido pelo BPSQ setas ecu Sete er eue diu casei Roa ee dE e 277 Tabela 8 73 Estado do
325. cia reactiva no gerador ligado ao n 15 para compensar o aumento referido de pot ncia activa 120 0 4 110 0 205 00 MW 90 93 Mvar 100 0 4 PF3 NN 80 0 4 70 0 4 60 0 4 50 0 4 40 0 4 30 0 4 20 0 4 Pg15 10 0 7 205 00 MW 0 0 10 0 jo 40 0 80 0 120 0 160 0 200 0 20 0 4 30 0 4 dA CO DO OH SA a AE sas 50 0 60 0 0215 Mvar OM Figura 8 6 Diagrama de capacidade e ponto de funcionamento PF3 do gerador ligado ao n 15 Os pre os marginais de pot ncia reactiva apresentam uma diminui o significativa resultante do facto de a pot ncia reactiva envolvida na opera o do sistema el ctrico apresentar uma influ ncia indirecta no custo de opera o atrav s das perdas activas Estas perdas activas aparecem neste modelo afectadas apenas pelo pre o de mercado isto n o s o directamente afectadas pelos pre os das ofertas de ajuste submetidas pelos agentes envolvidos O valor final da fun o objectivo corresponde a 1324 86 e o tr nsito de pot ncia aparente no ramo 7 8 corresponde a 160 28 MVA sendo novamente desprez vel a componente de pot ncia reactiva Finalmente o n mero de itera es realizado pelo SLP foi de 32 e o tempo de processamento correspondeu a 8 4 segundos 214 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos B Caso Cong De uma forma an loga ao realizado em rela o aos Modelos 1 e 2
326. co necess rio resolver ainda diversas quest es pendentes Estas incluem basicamente a coordena o da gest o do sistema de transmiss o incluindo o aumento da capacidade de interliga o e a adop o de formas efectivas de tratamento dos congestionamentos a harmoniza o das formas regulat rias incluindo solu es para aspectos que poder o distorcer o desempenho do mercado integrado CMEC em Portugal e Costes de Transici n para la Competencia CTC em Espanha e finalmente a exist ncia de liquidez e competi o para criar um mercado efectivo Eurelectric 2005 2 9 3 Servi os de Sistema do MIBEL Segundo o documento conjunto CNE e ERSE 2002 os servi os de sistema ser o divididos em obrigat rios e volunt rios utilizando se mecanismos de contrata o compat veis em ambos os sistemas el ctricos Assim adoptada a seguinte formula o a reserva prim ria constituir no MIBEL um servi o obrigat rio n o remunerado o fornecimento de reserva secund ria deve ser volunt rio e a sua contrata o ser sujeito a mecanismos de mercado Ap s os OS identificarem o n vel de reserva secund ria necess ria para cada hora dever proceder se selec o dos 53 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o fornecedores desse servi o para satisfazer as necessidades de reserva a subir e a descer o fornecimento de reserva terci ria dever tamb m ser sujeito a mecanismos de
327. conjuntos um elemento do universo ou pertence ou n o pertence a um conjunto e em problemas de optimiza o a solu o ou admiss vel ou n o O car cter determin stico assume que os par metros de um modelo representam exactamente ou a nossa percep o do fen meno modelizado ou as caracter sticas do sistema real que se pretende modelizar Geralmente esta caracter stica significa que o modelo tem um car cter inequ voco ou seja que n o cont m ambiguidades Neste mbito assume se que os modelos de estruturas e par metros se encontram bem definidos e que n o existem d vidas acerca dos seus valores ou das suas ocorr ncias Se o modelo em considera o um modelo formal isto se n o pretende modelizar a realidade adequadamente ent o as considera es inerentes a esse modelo s o de sentido arbitr rio ou seja o criador do modelo pode decidir livremente quais as caracter sticas que prefere Se contudo o modelo possuir um car cter factual isto se pretende modelizar adequadamente a realidade ent o a linguagem de modeliza o deve ser ajustada para modelizar apropriadamente as caracter sticas da situa o sob estudo Como se pretende que a linguagem de modeliza o seja inequ voca e n o redundante por um lado e ao mesmo tempo incorpore tudo o que importante e relevante para o modelo 141 5 Modelos de Despacho Considerando Elementos da Teoria dos Conjuntos Difusos em termos sem nticos
328. considerar para o funcionamento de um alternador de p los lisos s o os seguintes II limite de intensidade de corrente nominal do induzido arco limite da m xima excita o arco E max aa limite de funcionamento em vazio eixo Qg Mvar limite de estabilidade din mica curva Ly Estes limites determinam se com o conhecimento dos seguintes dados caracter sticos react ncia s ncrona 117 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva m xima excita o i max Adicionalmente o valor da pot ncia m xima da turbina pode ser importante na medida em que poder representar uma das limita es dos grupos turbo alternadores e assim este valor dever ser considerado no tra ado do diagrama de capacidade Assim a Figura 4 4 apresenta o diagrama de capacidade de um alternador de p los lisos obtido a partir do diagrama de Behn Eschenburg Neste caso considerou se que a pot ncia m xima da turbina igual pot ncia activa nominal do alternador Pg Og Indutivo Og C Capacitivo i Lo Og Man Figura 4 4 Diagrama de funcionamento de um gerador s ncrono de p los lisos e respectivas curvas limite Atendendo a esta figura as curvas limite de funcionamento de um alternador de p los lisos correspondem aos seguintes limites curva 1 entre Q e 5 representa o limite de campo ou de intensidade de corrente de exc
329. corridos aos utilizadores A vers o final do relat rio Sauer et al 2001 realizado para o PSERC Power Systems Engineering Research Center relativo determina o de custos e pre os dos servi os auxiliares evidencia diversos aspectos relacionados com os servi os de suporte de pot ncia reactiva Neste relat rio a investiga o realizada baseou se em diversos aspectos tais como a localiza o de equipamentos de produ o de pot ncia reactiva a determina o de pre os nodais de pot ncia reactiva o suporte de pot ncia reactiva por entidades terceiras a aloca o da pot ncia reactiva de perdas a valoriza o da energia reactiva e ainda o poder de mercado associado pot ncia reactiva De entre v rios equipamentos de pot ncia reactiva analisados em Stanilius 2001 os geradores e os compensadores s ncronos s o os que apresentam custos de instala o e de produ o de pot ncia reactiva mais elevados Contudo tamb m referido que s o as fontes mais adequadas para realizar o suporte de pot ncia reactiva nomeadamente os geradores situados perto de cargas relativamente elevadas Na literatura da especialidade frequente encontrarem se propostas de pre os de pot ncia reactiva baseadas nos respectivos custos de produ o Consequentemente existe uma parcela significativa de publica es dedicadas a identificar e a classificar estes custos Muitas das publica es dedicadas determina o de pre os
330. cos O tempo total de processamento correspondeu a 9115 6 segundos O EPSO considerando 10 part culas demorou 8632 9 segundos realizando 13921 itera es e o SLP primal dual realizado no final do segundo algoritmo h brido detalhado no Cap tulo 7 realizou 108 itera es em 482 7 segundos B Caso Cong O limite de pot ncia aparente nos ramos 9 10 e 68 116 foi reduzido de 500 0 MVA para 400 0 MVA e 200 0 MVA respectivamente Na solu o final os transformadores com regula o de tens o apresentam a respectiva tomada ligada na seguinte posi o o transformador ligado entre os n s 5 e 8 apresenta a tomada do secund rio ligada na posi o nominal transformador ligado entre os n s 17 e 30 tem a tomada do prim rio ligada na posi o nominal o transformador ligado entre os n s 25 e 26 apresenta uma regula o de 5 0 no secund rio o transformador ligado entre os n s 59 e 63 tem a tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 2 5 o transformador ligado entre os n s 65 e 66 com tomada de tens o no secund rio ligada na posi o correspondente a 2 5 A Tabela 9 25 apresenta o estado dos escal es das baterias de condensadores enquanto que o estado dos escal es das baterias de indut ncias indicado na Tabela 9 26 Tabela 9 25 Estado dos escal es das baterias de condensadores da rede teste de 118 n s do IEEE para o Caso Cong utilizando o Modelo 8
331. cos Tabela 8 45 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 8 para o Caso Base da COPA S RS O rS rede teste de 24 n s do IEEE Agentes associados ao Pool Agentes com Contratos Bilaterais ndi APg po Pg Og Pc Pg Qs Pc Qc MW MW Mvar MW Mvar MW Mvar MW Mvar O 9400 1728 10800 2193 10 00 4884 4884 1815 9700 1970 20 00 THEO OO EEG RECS GERE a RR ET eee eee e pec qe oe ER e RE Es RESI E EE EEE 0 28500 4674 VERRE ES PEE TEN A ez CA OA spe sciam E EE 22 AGO s Jp Cri Soo NE TR ES RR ee O RR RR ERA Espe qr owe A ee ES 46000 11806 265 00 53 81 6100 22 47 4500 194 00 3939 1000 o 20500 89 67 31700 6437 2600 6181 0 15500 3799 10000 2031 5100 4 70 10 00 EEE ericsson ete decer er d O 25000 6628 33300 6762 6000 3 37 3800 qure dp be A ee E les C S o O12900 rage o pog 0 130000 2434 5900 2205 0 120500 2721 5200 1350 0 470004 Er xi al m oed 3 qox qq SA 2 03 4 06 3 76 14 62 7 52 3 25 2 28 13 13 2 51 2 03 9 52 10 21 8 94 Tabela 8 46 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 8 para o Caso Base da
332. cta OQg limite de estabilidade din mica curva La Uma vez mais estes limites s o determinados atrav s do tra ado de diagramas de funcionamento com o conhecimento das caracter sticas destes alternadores isto os valores da react ncia s ncrona longitudinal X a react ncia s ncrona transversal X gol da m xima excita o que a excitatriz pode fornecer i assim como a m xima pot ncia max turbin vel considerada igual a Pg 119 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva C Capacitivo Ly CSS Indutivo JKA Og Mvar Sl E Figura 4 5 Diagrama de funcionamento de um gerador s ncrono de p los salientes e curvas limite Atendendo a esta figura as curvas limite de funcionamento de um alternador de p los salientes correspondem portanto aos seguintes limites curva 1 entre Q e 5 representa o limite de intensidade de corrente de excita o curva 2 de S a S o limite da armadura ou de intensidade de corrente de induzido curva 3 arco entre S e 5 representa o limite de estabilidade din mica curva 4 arco de S a S representa o limite de intensidade de corrente de excita o curva 5 de S a Q traduz o limite de funcionamento sem excita o segmento de recta 1 de a Q corresponde ao limite de funcionamento em vazio segmento de recta 2 limitada pelos pontos S e S corresponde m
333. ctiva de perdas no sistema As segundas representam os ajustes da pot ncia activa produzida pelo gerador i face ao valor determinado pelo Operador de Mercado necess rios elimina o de congestionamentos de ramos ou por exemplo decorrentes da necessidade do gerador i diminuir a sua produ o de pot ncia activa para lhe ser poss vel atingir um determinado n vel de pot ncia reactiva requerida pelo Operador de Sistema Esta separa o permite por exemplo atribuir a produ o de pot ncia necess ria ao equil brio das perdas a cada gerador de modo que este servi o possa ser remunerado de um modo mais directo e transparente Ng Ng Nc 1 Min Z APs A D 1 amp 7 1 amp 1APc 1 4 69 i l i l j l sujeito a AV lt AV lt Aym 4 70 A07 lt AQ lt 4 71 0 x APg lt APg 4 72 YES po lt APg lt p 4 73 100 9 igor vei O lt APg lt BL Pg 4 74 ET APg lt APg APg lt APg 4 75 Pc lt APc lt 0 4 76 Og lt Qg Pg APg APg 4 77 be min 2 Pg App 4 78 NI Ng gt APperd AV AQ gt APg 4 79 k 1 i l 133 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva AP AV A0 amp APg APc 4 80 AQ AV A AQg 4 81 AST AS AV A8 lt ASP 4 82 A fun o objectivo acima referida encontra se sujei
334. ctiva de perdas ser valorizada ao pre o de fecho de mercado 36 0 MW h Os ajustes de pot ncia activa verificados correspondem a 30 44 MW 4 42 MW e 10 00 MW alocados aos geradores ligados aos n s 1 7 e 15 Os ajustes das pot ncias produzidas pelos geradores ligados aos n s 1 e 7 apresentam valor absoluto inferior aos obtidos com o Modelo 2 Por seu lado o gerador ligado ao n 15 apresenta o mesmo valor de ajuste a que corresponde uma pot ncia activa produzida no seu limite m ximo Com as redu es de ajuste de pot ncia activa verificados nos dois geradores ligados aos n s 1 e 7 em rela o ao Modelo 2 o valor da restri o referente fun o objectivo do modelo determin stico consideravelmente reduzido n o sendo deste modo determinante o aumento das perdas activas Neste caso o valor da restri o referente fun o objectivo do modelo determin stico obtido corresponde a 6175 21 a que est associado um grau de satisfa o de 0 683 enquanto que o valor da fun o objectivo obtido com o Modelo 2 foi de 7389 71 Em rela o ao despacho de pot ncia reactiva verificam se pequenas altera es em compara o com os resultados obtidos com o Modelo 2 correspondendo aloca o de 235 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE pot ncia reactiva pelos geradores do sistema para o controlo de tens o e o respectivo P suporte de pot ncia reactiva necess rios
335. ctiva para al m de uma margem especificada que os geradores est o obrigados a fornecer e ainda aos custos de oportunidade Os custos de opera o incluem os custos da pot ncia de perdas no estado normal e os custos de controlo nos estados de emerg ncia Neste esquema de mercado de pot ncia reactiva s o considerados os geradores e os compensadores s ncronos como sendo os nicos equipamentos eleg veis para o fornecimento deste servi o auxiliar Esta formula o inclui uma restri o respeitante limita o dos geradores ao produzirem simultaneamente pot ncia activa e pot ncia reactiva correspondente ao diagrama de capacidade de cada um dos geradores Zhong e Bhattacharya 2002b apresentam um modelo de mercado de pot ncia reactiva baseado num leil o de pre o uniforme Os autores tiveram em conta as quest es de poder 89 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o de mercado procurando identificar os locais onde as vantagens estrat gicas decorrentes do car cter local deste servi o originam poder de mercado necessitando ser removidas atrav s da instala o de novos equipamentos Assim o mercado de pot ncia reactiva proposto pelos autores apoia se essencialmente em dois aspectos O primeiro corresponde a uma fun o de pagamento esperado aos geradores que fornecem o servi o de pot ncia reactiva Esta fun o engloba os v rios custos em que os geradores podem incorrer tendo em conta o regime
336. ctivas do sistema Deste modo obt m se um pre o marginal nodal inferior oferta de ajuste de qualquer um dos geradores referidos com ofertas de 51 00 MW h Em rela o ao pre o marginal obtido para o n 56 no valor de 51 000 MW h verifica se que o gerador ligado a este n possui uma oferta de ajuste de 51 00 MW h e por outro lado ainda apresenta a capacidade de ajuste de pot ncia activa dispon vel no valor de 307 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE 5 72 MW isto 22 0 de Pg Assim este gerador acompanha o aumento da pot ncia activa de carga ligada ao n 56 n o resultando daqui qualquer impacto na parcela da fun o objectivo referente a perdas activas Deste modo este gerador corresponde tamb m ao gerador que aumentaria a sua produ o para compensar aumentos isolados da pot ncia activa de cada uma das cargas ligadas aos outros n s correspondendo assim ao gerador marginal do subsistema de mercado centralizado Tabela 9 12 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 5 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base MW h MW h Mvar h MW h MW h Mvar h MW h MW h Mvar h I 70019 2 0 307 3 0 323 4 0 250 5 0 000 6 86 50350 47218 0 060 7 0 000 8 0 047 9 89 49 608 46 476 0 000 10 90 51 000 47 868 0 000 11 0 000 12 0 000 13 0 202 14
337. cturaci n y C lculo de Precios para el Servicio de Control de Tensi n e Potencia Reactiva Tesis Doctoral Universidad Nacional de San Juan Facultad de Ingenieria Instituto de Energia El ctrica San Juan Argentina Diciembre 2003 Mensah Bonsu C 2006 Third Generation California Electricity Market Design IEEE Power Engineering Society San Francisco Chapter Meeting San Francisco California USA November 2006 www caiso com Migu lez E L Rodr guez L R Rom n G S Cerezo F M E Fern ndez M I N Lafarga R C Camino G L 2004 A Practical Approach to Solve Power System Constraints With Application to the Spanish Electricity Market IEEE Transactions on Power Systems Vol 19 No 4 November 2004 377 Refer ncias e Bibliografia Milano F Ca izares C A Invernizzi M 2003 Multiobjective Optimization for Pricing System Security in Electricity Markets IEEE Transactions on Power Systems Vol 18 No 2 May 2003 Miranda V Fonseca N 20024 EPSO Best Of Two Worlds Meta Heuristic Applied To Power System Problems Proceedings of WCCI2002 CEC World Congress on Computational Intelligence Conference on Evolutionary Computing Honolulu Hawaii USA May 2002 Miranda V Fonseca N 2002b New Evolutionary Particle Swarm Algorithm EPSO Applied to Voltage Var Control Proceedings of PSCC 02 1 4 Power Systems Computation
338. culas ou Indiv duos s o gerados pela respectiva meta heur stica Este bloco inclui ainda todas as particularidades a considerar em cada uma das duas meta heur sticas empregadas Por exemplo no algoritmo EPSO s o consideradas as regras de Coopera o In rcia e Movimento das Part culas e no algoritmo GAO s o definidos par metros associados aos operadores de Selec o Muta o e Cruzamento de Indiv duos Isto significa que s o definidos todos os par metros e crit rios que permitem a evolu o da pesquisa no espa o de solu es poss veis espec ficos a cada uma das meta heur stica em causa o bloco F representa a aplica o em que se efectua a actualiza o da matriz das admit ncias nodais da rede e a correspondente avalia o pelo SLP descrito no Algoritmo de Solu o 2 dos diversos elementos do Enxame Popula o A actualiza o referida permite incluir informa o relativa aos elementos da matriz das admit ncias nodais que sofrem a influ ncia dos componentes discretos seleccionados no bloco E para cada elemento do Enxame Popula o Estas actualiza es s o necess rias para construir as express es de tr nsitos de pot ncias utilizadas para formular o problema tradicional de optimiza o a resolver pelo SLP para cada elemento do Enxame Popula o de solu es o bloco G refere se aos crit rios de selec o e armazenamento das melhores solu es encontradas durante o processo iterativo em cada u
339. d quality of system operation while considering transparent and competitive mechanisms R sum Dans les ann es r centes les syst mes de puissance ont travers un proc d restructurant qu a provenu de l impl mentation de m canismes du march pour acheter et vendre d lectricit de m me que quelques services subordonn s quelques r serves savoir et quelque puissance r actif et le contr le de tension Dans cette tendue les impl mentations dans plusieurs pays indiquent qu existe l bas quelque s paration entre les activit s de l Op rateur du March et l Op rateur de Syst me dans le sens que leurs activit s sont ex cut es dans une fa on s quentielle travers du temps Ceci signifie que l Op rateur de Syst me utilise les r sultats communiqu s par l Op rateur du March pour faire des tudes techniques et localiser les services subordonn s exig s Cette d s gr gation et certains gards le s parer entre les puissances actifs et r actifs peut mener quelques inefficacit s et n est pas dans la ligne avec la vraie op ration de syst mes de puissance savoir donn le diagramme de capacit de g n rateur synchrone l accouplement entre les puissances actifs et r actifs appos s dans les quations de flux de charge AC les limites thermiques des les branches de r seau Avoir ca dans des objections de ces inqui tudes dans ce travail ils ont t d velopp s plusieurs mod les de d
340. da pot ncia activa associada a uma entidade despachada no Pool possa ser compensado por um ajuste da pot ncia activa associada a uma entidade que estabeleceu um contrato bilateral Esta possibilidade de ajustes cruzados corresponde por exemplo a uma situa o em que uma diminui o da pot ncia activa produzida por um gerador despachado no Pool seja compensada por uma redu o da pot ncia activa de carga associada a um contrato bilateral f sico Esta formula o admitindo ajustes cruzados mais flex vel evoluir na subsec o seguinte para uma formula o em que este tipo de ajustes cruzados n o admitido Neste modelo pretende se minimizar a fun o objectivo 4 83 composta por v rias parcelas a primeira est relacionada com a pot ncia activa de perdas que ser atribu da a cada um dos geradores de modo a compensar as perdas activas nos ramos do sistema Nesta formula o existem vari veis espec ficas de ajuste afectas aos geradores perdOM despachados pelo Pool associadas compensa o de perdas APg ea ajustes devido a restri es t cnicas e de seguran a Apg atm y associados a contratos bilaterais f sicos correspondentes compensa o de perdas e a ajustes devido restri es t cnicas e de seguran a Apg 1 135 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva Uma vez mais na fun o objectivo considerado o pre
341. dade de pot ncia reactiva contribuindo no entanto para a fiabilidade do sistema Por outro lado muitas vezes os recursos de produ o independentes n o s o compensados pelo fornecimento deste servi o rede em reas onde outros geradores propriedade de empresas que tamb m possuem activos em redes de transmiss o recebem pagamentos pelos custos de fornecimento do mesmo servi o Assim necess rio tornar estes procedimentos mais justos e equilibrados discriminando positivamente se necess rio alguns destes recursos standards de interliga o r gidos mas inadequados e insens veis s necessidades locais Os requisitos de interliga o requerem geralmente a especifica o do factor de pot ncia dos produtores Contudo em muitas situa es as necessidades locais s o diferentes dos requisitos fixados Alguns locais poder o ter necessidades de pot ncia reactiva superiores s especificadas pelos standards enquanto que em outros poder o ser inferiores Por outro lado e com alguma frequ ncia estes requisitos n o 107 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o especificam claramente em que lado do transformador elevador deve ser medido o factor de pot ncia falta de transpar ncia e consist ncia no planeamento e na procura deste servi o incentivos financeiros reduzidos para produzir ou consumir pot ncia reactiva incentivos reduzidos para o OS contratar a produ o e reservas d
342. de capacidade e de uma tarifa de utiliza o que os fornecedores deste servi o obtenham uma remunera o adequada o que poder levar a optar pela adop o de uma taxa de remunera o dos activos associados a esta actividade A remunera o referida dever ser paga pelos consumidores e empresas distribuidoras pretendendo se igualmente incentivar a participa o de alguma produ o embebida nas redes de distribui o no fornecimento deste servi o Segundo estes autores uma das alternativas mais atractivas consiste em tarifar o consumo de pot ncia reactiva pelas empresas distribuidoras ou pelos consumidores directamente ligados s redes de transmiss o Desta forma as empresas distribuidoras seriam incentivadas a contratarem ainda que parcialmente o fornecimento de pot ncia reactiva a alguma produ o embebida de modo a evitar o pagamento destas tarifas ao operador da rede Chu et al 2004 prop em um m todo directo para a aloca o dos custos de pot ncia reactiva adquirida atrav s de contratos ou atrav s de mercados de ofertas Este m todo utiliza a teoria b sica dos circuitos efectuando uma parti o da matriz das admit ncias nodais de modo a calcular a reparti o de pot ncia reactiva e alocar os respectivos custos Assim atrav s da Teoria dos Circuitos deduzida uma express o para a tens o nos n s de consumo em fun o de todas as fontes de tens o existentes no circuito Ou seja obtida uma fun
343. de 118 n s do IEFE e eene 320 xxxvii Lista de Tabelas Tabela 9 21 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base 321 Tabela 9 22 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base continua o 322 Tabela 9 23 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base continua o 323 Tabela 9 24 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base 324 Tabela 9 25 Estado dos escal es das baterias de condensadores da rede teste de 118 n s do IEEE para o Caso Cong utilizando o Modelo 8 325 Tabela 9 26 Estado dos escal es das baterias de indut ncias da rede teste de 118 n s do IEEE para o Caso Cong utilizando o Modelo 8 326 Tabela 9 27 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong 326 Tabela 9 28 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong 3277 Tabela 9 29 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 8 uti
344. de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 1 Introdu o 1 1 Enquadramento O processo de reestrutura o a que o sector el ctrico de diversos pa ses tem vindo a ser submetido nos ltimos anos originou a implementa o de mecanismos de mercado para a compra venda de energia el ctrica bem como de alguns servi os auxiliares Esta reestrutura o originou o desmembramento das companhias verticalmente integradas em companhias dedicadas produ o de energia el ctrica aos servi os de rede transporte distribui o e em entidades comercializadoras Para al m destes agentes existem ainda clientes eleg veis que podem aceder directamente ao mercado entidades coordenadoras correspondendo aos Operadores de Mercado e de Sistema OM e OS e entidades reguladoras que superintendem o funcionamento do sistema preparam sistemas tarif rios e zelam pelo funcionamento adequado das companhias que continuam a actuar em regime de monop lio Assim este processo introduziu um novo paradigma no funcionamento do sector el ctrico nomeadamente ao n vel da produ o e da comercializa o que passaram a desenrolar se em ambiente concorrencial Deste modo a energia el ctrica passou a ser encarada como um produto comercializ vel originando um conjunto de transac es entre agentes que tem apresentado um impacto elevado sobre as redes de transmiss o distribui o existentes Contudo a energia el ctrica tem ca
345. de acordo com o suporte de pot ncia reactiva necess rio para manter os n veis de tens o na rede de transmiss o dentro dos limites que s o estabelecidos na regi o O NYISO e os propriet rios da rede de transmiss o s o os respons veis pela programa o do servi o de pot ncia reactiva O NYISO controla a tens o nos n s da sua rea de controlo enquanto que os propriet rios da rede de transmiss o s o respons veis pelo controlo local dos recursos de pot ncia reactiva que est o ligados s suas redes 33 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o semelhan a do CAISO e de acordo com a Order No 2003 FERC 2003 o NYISO tamb m estabelece requisitos relativos ao factor de pot ncia para os geradores sendo especificada a gama correspondente a 0 90 indutivo e 0 95 capacitivo No entanto o NYISO requer que os geradores realizem um teste de capacidade de pot ncia reactiva uma vez por ano para determinar a quantidade que poder o fornecer FERC 2005 Segundo Alvarado et al 2003 NYISO 2003 e FERC 2005 os recursos de pot ncia reactiva recebem pagamentos por capacidade de pot ncia reactiva e por custos de oportunidade Os pagamentos por capacidade e por custos de oportunidade s o realizados tendo em conta os aspectos seguintes pagamentos por capacidade o pagamento anual a cada gerador e a cada compensador s ncrono qualificado e eleg vel para fornecer o servi o de suporte de te
346. de decis o um problema de decis o est associado a um conjunto de alternativas denominado espa o de decis o a um conjunto de estados denominado espa o de estados a uma rela o entre cada estado e cada decis o e finalmente a uma fun o que pretende ordenar as decis es de acordo com uma medida da utilidade que o decisor atribui a cada uma delas Os modelos de Programa o Linear PL podem ser considerados como uma classe especial de modelos de decis o o espa o de decis o definido por restri es lineares o objectivo fun o de utilidade definido por uma fun o objectivo tamb m linear e a decis o tomada num ambiente de certeza no sentido em que os diversos par metros coeficientes e operadores t m car cter determin stico O modelo cl ssico deste tipo pode ser escrito por 5 1 a 5 3 em que c Ae R be NR Nesta formula o n representa o n mero de var veis de decis o e m o n mero de restri es do problema f x c x 5 1 sujeito a A x lt b 5 2 x gt 0 5 3 De uma forma tradicional a matriz A e os vectores e s o constitu dos por n meros reais o sinal lt toma um significado estrito e o operador Max estritamente imperativo Nestas condi es o modelo que representa o problema possui natureza determin stica Se assumirmos agora que este problema de decis o dever ser concebido em ambiente difuso existem algumas modifica es que poss vel
347. de do sistema Este programa inclui o programa base do mercado di rio bem como as injec es associadas contrata o bilateral os mercados intradi rios geridos pelo OM s o mercados de ajustes nos quais podem participar os agentes produtores consumidores qualificados distribuidores agentes externos Os consumidores poder o participar nas sess es destes mercados desde que tenham participado na correspondente sess o do mercado di rio 14 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos ou ent o se tiverem celebrado um contrato bilateral f sico Assim os agentes t m a oportunidade de ajustar os resultados determinados no mercado di rio contratos bilaterais face a altera es de produ o consumo OS servi os complementares e o processo de gest o de desvios gerido pelo OS e ap s realizada cada uma das sess es do mercado intradi rio possibilita o tratamento dos desvios entre a produ o e o consumo que ocorrem em tempo real no sentido de garantir o fornecimento de energia el ctrica em condi es de qualidade fiabilidade e seguran a 2 3 2 Resolu o de Restri es T cnicas Segundo a Resoluci n de 24 de Junio de 2005 os procedimentos a ter em conta para a resolu o de restri es t cnicas que poder o afectar a execu o do programa di rio base de funcionamento consistem em duas fases diferenciadas na primeira
348. de extra de pot ncia reactiva pode ser o mesmo para todos os geradores enquanto que o pre o associado ao custo de oportunidade espec fico de cada um dos geradores Nesta formula o utilizada uma fun o de custo de oportunidade que depende do pre o da oferta de pot ncia activa do desvio de pot ncia activa face ao despacho do mercado di rio e do respectivo pre o de mercado Neste mbito e tal como j foi referido em 3 3 4 Ahmed e Strbac 2000 prop em uma formula o de tipo OPF denominada SCROPF Security Constrained Optimal Power Flow em que se admite existirem ofertas de capacidade e de fornecimento de energia reactiva sendo a selec o das ofertas determinada pela minimiza o do custo global envolvido Este custo avaliado numa base anual sendo considerados diversos estados de resid ncia do sistema e as respectivas dura es Nesta publica o indica se ainda que ap s a reestrutura o do sistema el ctrico em Inglaterra e Gales a National Grid Company NGC realizou acordos anuais com as empresas produtoras para o fornecimento de pot ncia reactiva em que se especificava o montante global anual a pagar As tarifas inclu am dois termos verificando se que os pagamentos por capacidade correspondiam a 80 do total sendo os restantes 20 pagamentos por utiliza o efectiva Ap s 1998 a NGC passou a organizar leil es bianuais para aloca o deste servi o integrando as ofertas termos de capacidade e de utiliza
349. de ofertas proposta por Ongsakul e Chayakulkheeree 2006 para o mercado de servi os auxiliares consiste em ofertas submetidas pelos geradores em termos de percentagens requisitadas de AGC de reserva girante e de reserva de opera o Por seu lado Papadogiannis et al 2004 utiliza ofertas de pot ncia activa e ofertas de pot ncia reactiva no problema de despacho conjunto de pot ncias activa e reactiva Estas ofertas integram pre os e quantidades a disponibilizar Em Moreno et al 2005 proposta uma fun o custo de pot ncia reactiva para os geradores Esta fun o corresponde ao pre o por Mvar h pretendido pelo gerador para produzir ou para absorver pot ncia reactiva dentro da gama de valores definida para a produ o ou para a absor o em que os limites destas gamas correspondem respectivamente ao limite m ximo e ao limite m nimo de pot ncia reactiva do gerador Entre estas duas gamas de pot ncia reactiva produ o absor o existe uma terceira gama em que o suporte de pot ncia reactiva n o remunerado Em Zammit et al 2000 os participantes no mercado de servi os auxiliares devem estruturar as suas ofertas de modo a poderem fornecer dois tipos de servi os auxiliares nomeadamente os servi os de utiliza o e os servi os de suporte de seguran a O servi o de utiliza o decorre do funcionamento do gerador em regime estacion rio tal que o seu ponto de funcionamento est associado a um par de valores de pot nc
350. de transac o Operador de Mercado po P e contratos bilaterais P O valor da fun o objectivo corresponde neste caso a 1754 42 O tempo total de processamento foi de 824 4 segundos Deste tempo 802 5 segundos correspondem ao SLP primal e EPSO blocos E e F da Figura 7 4 apresentada em 7 4 2 do Cap tulo 7 e 21 9 segundos est o associados ao SLP primal dual bloco H da Figura 7 4 apresentada em 7 4 2 do Cap tulo 7 O n mero de itera es realizado pelo EPSO foi de 12937 correspondendo ao crit rio de paragem referente ao m ximo n mero de itera es sem melhoria da fun o 255 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE de avalia o fixado em 2400 itera es Por sua vez o SLP primal dual realizou 68 itera es Tabela 8 55 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 9 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE pi P o P pi MW h MW h Mvar h 0 000 0 000 0 518 0 252 0 340 0 113 0 000 0 297 0 301 0 062 12 0 092 13 0 000 14 0 000 15 0 018 16 0 000 17 0 004 18 0 000 19 0 038 20 0 031 21 0 000 22 0 000 23 0 000 24 0 396 Os pre os marginais nodais de pot ncia activa apresentam ligeiras diferen as 15 comparativamente com os obtidos pelo Modelo 5 No entanto em rela o aos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva verificam se diferen as significa
351. de um sistema real necessita frequentemente de muito mais detalhe em termos de dados e de rela es entre vari veis do que aquilo que um ser humano pode alguma vez reconhecer simultaneamente Para al m dos modelos ou conhecimentos de natureza determin stica podemos considerar incerteza de natureza probabil stica ou incerteza modelizada por conjuntos difusos Os conceitos e modelos probabil sticos t m larga aplica o em muitas reas cient ficas nomeadamente quando em rela o a um fen meno ou experi ncia n o existe qualquer incerteza em rela o aos poss veis eventos A incerteza decorre de n o ser poss vel prever qual ser o pr ximo evento que ir ocorrer devido complexidade da situa o em an lise Os modelos e fen menos de tipo probabil stico possuem ent o uma natureza aleat ria e repetitiva no sentido em que dever ser poss vel reproduzir a experi ncia em causa nas mesmas condi es A exist ncia de dados hist ricos em quantidade suficiente ou a exist ncia de modelos matem ticos adequados permite ent o obter probabilidades de 142 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos ocorr ncia ou fun es densidade de probabilidade que se assumem como formas de ultrapassar ou de lidar com a complexidade referida de in cio Para al m deste tipo de incerteza h muitas situa es da nossa vida em que os pr prios conceitos n o se encontr
352. delo 11 MW h CB Modelo 11 7 3 000 3 600 110 000 X M W h OM Modelo 9 MW h CB Modelo9 o 130 000 i e M var h Modelo 11 Mvar h Modelo 9 4 800 Figura 8 22 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos pelos Modelos 9 e 11 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 271 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE 8 5 Converg ncia SQP versus SLP Nesta sec o s o apresentadas informa es relativas ao processo de converg ncia dos dois m todos de resolu o dos problemas propostos utilizando a rede teste de 24 n s do IEEE Os m todos considerados s o o SQP adoptado para resolver o Modelo 1 e o SLP adoptado para resolver os restantes problemas possuindo natureza cont nua Assim a Figura 8 23 apresenta a evolu o do valor da fun o objectivo obtida na resolu o do Caso Base da rede teste de 24 n s pelo Modelo 1 atrav s do m todo SQP pelo Modelo 2 atrav s do SLP e ainda pelo Modelo 6 atrav s do SLP Assinala se que o Modelo 2 corresponde a uma vers o linearizada do Modelo 1 e o Modelo 6 corresponde sua vers o difusa 65 x10 60 4 55 4 Modelo 1 SQP 50 4 e ys Modelo 2 SLP 40 35 Modelo 6 SLP Difuso 30 4 25 20 4 15 10 4 5 p SPA ED DE NA 0 11 21 31 41 51 61 71 81 91 n mero de itera es Figura 8
353. delo 9 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong 337 Tabela 9 39 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 9 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o 338 Tabela 9 40 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 9 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o 339 xxxviii Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 9 41 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 9 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong 341 Tabela 9 42 Estado dos escal es das baterias de condensadores da rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong utilizando o Modelo 10 344 Tabela 9 43 Estado dos escal es das baterias de indut ncias da rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong utilizando o Modelo 10 344 Tabela 9 44 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 10 utilizando o Caso Cong da rede teste de 118 n s do IEEE 345 Tabela 9 45 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 10 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong 347 Tabela 9 46 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 10 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Co
354. desenvolvido para mercados de energia el ctrica do tipo misto mantendo os subsistemas associados ao OM e aos contratos bilaterais f sicos Estes subsistemas encontram se no entanto separados em termos de ajustes de pot ncia activa eventualmente necess rios para ultrapassar viola es de restri es t cnicas Portanto neste modelo n o s o permitidas transfer ncias de ajustes de pot ncia activa entre agentes despachados pelo OM e agentes associados aos contratos bilaterais f sicos Assim este modelo corresponde a uma evolu o do Modelo 8 e tamb m vers o inteira mista do Modelo 5 A Caso Base Na solu o obtida para este caso os transformadores com regula o de tens o apresentam a sua tomada ligada na posi o no transformador ligado aos n s 3 e 24 a tomada do prim rio est na posi o correspondente a 2 0 o transformador ligado entre os n s 9 e 11 tem a tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 5 09 o transformador ligado entre os n s 9 e 12 tem a sua tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 5 0 o transformador ligado entre os n s 10 e 11 tem a sua tomada do prim rio ligada na posi o nominal o transformador ligado entre os n s 10 e 12 tem a sua tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 4 0 A Tabela 8 52 indica os escal es da bateria de condensadores ligada ao n 14 que est o ligados e os que est o desli
355. do a esse mesmo n podendo corresponder a um gerador despachado pelo OM ou a um gerador associado aos contratos bilaterais f sicos dependendo do beneficio medido atrav s da fun o objectivo Finalmente assinala se tamb m que o pre o marginal nodal da pot ncia reactiva em diversos n s nulo Em concreto verifica se que todos os n s em que esse pre o nulo possuem geradores a eles ligados Assim um aumento da pot ncia reactiva de carga num desses n s directamente compensado pelo gerador ligado a esse n n o ocorrendo qualquer custo de oportunidade nem qualquer impacto sobre as perdas activas Nestas condi es um aumento da pot ncia reactiva de carga n o tem qualquer impacto na fun o objectivo 303 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 11 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong h Mvar h MW h Mvar h MW h Mvar h 52 417 0 016 52 571 0 308 52248 0215 0 325 51 127 0 000 44 0 279 84 49 416 0 240 51 003 0 015 45 0 073 85 48 647 0 000 51 896 0 000 6 0 000 48 958 0 030 2 E EN 5217 52571 52248 0215 51127 090 44 0279 sa 25416 51003 0015 45 oom ss 48647 51 896 0009 46 0 000 s6 48958 0 000 0 053 50440 0215 49 49 650 0000 so
356. do ao n 118 produz 16 95 Mvar Os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos s o apresentados na Tabela 9 24 323 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 24 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base n i p P p Q n i p P p Q n i piP p Q MW h Mvar h MW h Mvar h MW h Mvar h l 0 008 2 0 216 3 0 257 4 0 226 5 0 000 6 86 46 595 0 058 7 0 000 8 0 018 9 89 45 686 0 000 10 90 47 153 0 000 n 0 000 12 0 000 13 0 082 14 0 020 15 0 000 16 96 47 104 0 003 17 0 085 18 98 46717 0 067 20 60 46238 0 000 0 000 22 0 027 23 0 000 24 0 000 25 0 000 26 66 45 569 0 000 0 058 27 0 000 28 68 45 805 0 013 0 007 29 69 45513 0 000 0 048 30 0 000 31 0 000 32 0 000 33 0 000 34 0 250 35 0 302 36 0 000 37 0 352 38 0 000 39 x 40 80 46219 0 000 x O valor da fun o objectivo de 3597 40 e os tr nsitos de pot ncia activa e aparente nos ramos 9 10 e 68 116 s o respectivamente de 492 36 MW e 498 04 MVA e de 221 22 MW e 236 30 MVA isto os tr nsitos de pot ncia n o atingem o limite especificado inicialmente de 500 0 MVA 324 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctri
357. do aos contratos bilaterais f sicos id ntico Qg para um gerador despachado pelo Operador de Mercado pot ncia reactiva final do gerador ligado ao n i Mvar xliii Simbologia Os Qg limite m ximo m nimo de pot ncia reactiva de um gerador ligado t ao n i Mvar Og limite m ximo m nimo de pot ncia reactiva de um gerador 1 1 ligado ao n i associado aos contratos bilaterais f sicos Mvar Qg Qg _ limite m ximo m nimo de pot ncia reactiva de um gerador 1 1 ligado ao n i despachado pelo Operador de Mercado Mvar Og pot ncia reactiva associada ao regime de carga nominal de um gerador Mvar R _ resist ncia da armadura de um gerador s ncrono Q j resist ncia do ramo ij pu mom pot ncia aparente de base MVA 5 pot ncia aparente de um gerador MVA S V 0 express o AC do tr nsito de pot ncia aparente no ramo k MVA eur limite m ximo de pot ncia aparente do ramo k MVA 08 pot ncia aparente complexa associada um ponto de funcionamento limite de um gerador MVA Ss pot ncia aparente nominal complexa MVA m xima varia o percentual de pot ncia activa do gerador ligado ao n i m xima varia o percentual de pot ncia activa do gerador ligado n i associado aos contratos bilaterais f sicos vg oM m xima varia o percentual de pot
358. do local de pot ncia reactiva proposto por Zhong et al 2004 os fornecedores do servi o de pot ncia reactiva comunicam as suas ofertas ao OS com base em quatro componentes uma componente fixa disponibilidade duas ofertas para a opera o indutivo capacitivo e uma oferta relativa a custos de oportunidade Em Lamont e Fu 1999 o despacho de pot ncia reactiva proposto traduz se por um problema de optimiza o para determinar os requisitos de pot ncia reactiva As vari veis de controlo correspondem ao m dulo da tens o nos terminais dos geradores pot ncia reactiva dos bancos de condensadores e s tomadas de tens o dos transformadores As vari veis de estado s o a pot ncia reactiva dos geradores e a tens o nos n s de consumo A fun o objectivo corresponde minimiza o do custo total associado ao suporte de pot ncia reactiva Este servi o pode ser fornecido por v rias fontes incorporando a fun o objectivo termos relativos ao custo dos geradores ao custo dos compensadores ao custo dos transformadores e ao custo de perdas activas do sistema O problema integra as seguintes restri es limites inferior e superior de pot ncia reactiva limites do m dulo da tens o tanto para os n s de produ o como para os n s de consumo limites dos bancos de condensadores limites das tomadas de tens o dos transformadores e finalmente restri es de igualdade correspondentes s rela es entre as vari veis de controlo e as v
359. do na Sec o 7 3 e nos Modelos 8 a 11 utilizou se o Algoritmo de Solu o 4 apresentado na Subsec o 7 4 2 detalhados no Cap tulo 7 9 3 1 Modelo 4 Este modelo corresponde a uma formula o cont nua e linear para resolver o problema de despacho integrado para mercados de energia el ctrica do tipo misto baseado em ofertas de ajuste admitindo a possibilidade de se efectuarem ajustes de pot ncia activa cruzados entre todos os agentes envolvidos A Caso Base Nesta primeira situa o os limites de tr nsito de pot ncia aparente nos ramos do sistema s o tais que se verifica que a rede n o apresenta congestionamentos Na Tabela 9 2 apresentam se os valores obtidos para o m dulo e fase das tens es Diversos n s com capacidade de controlo de tens o apresentam o m dulo da tens o no limite m ximo especificado 1 08 pu 292 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 9 2 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base V 0i nn V 0i nn Vi 0i 01 nol nol graus l 10 060 2 10 910 3 10 340 4 8 350 5 6 310 6 1054 32710 46 1 065 17250 86 1038 7 400 7 7 070 8 3 600 9 1080 16 000 49 1 072 15 980 89 1054 0000 10 1077 8210 50 1051 18 70 90 1032 6 140 6 890 12 5 070 13 7 980 14 9 090 1
360. do que existem duas formas para fornecer o servi o de pot ncia reactiva e controlo de tens o 1 a instala o de equipamentos como parte do sistema de transmiss o e ii a utiliza o de equipamentos de produ o Assim os custos do primeiro dever o ser recuperados como uma parte do custo do servi o b sico da rede de transmiss o pelo que n o dever ser considerado um servi o auxiliar separado O segundo dever ser considerado como um servi o auxiliar separado devendo ser desintegrado do servi o b sico da rede de transmiss o Neste contexto e no caso de redu o de produ o de pot ncia activa vendida no mercado devido ao fornecimento de pot ncia reactiva as taxas relativas a este servi o auxiliar dever o basear se nos custos de oportunidade e ser estabelecidos pre os m ximos FERC 2005 Assinala se ainda que nos EUA o PJM Interconnection o ISO de Nova Iorque NYISO o ISO da Calif rnia CAISO bem como em outros estados utilizam uma diversidade de m todos para compensar os geradores e para tarifar os consumidores pelo fornecimento de pot ncia reactiva Em FERC 2005 assinalado que com a excep o do CAISO os respectivos RTO ISO compensam os geradores pelo fornecimento de pot ncia reactiva com base em tarifas definidas num sistema tarif rio de livre acesso rede de transmiss o espec fico As tarifas que os clientes ligados rede de transmiss o pagam pelo consumo de pot ncia reactiva tamb m est
361. dor de Mercado para proceder a diversos estudos de natureza t cnica e para alocar os servi os de sistema que considerar necess rios Esta desagrega o e em certa medida o desacoplamento entre as pot ncias activa e reactiva n o reflectem a realidade tendo em conta o diagrama PQ de capacidade dos geradores s ncronos o acoplamento entre pot ncias activa e reactiva inerente s equa es AC de tr nsito de pot ncias e aos limites t rmicos dos ramos Tendo em conta estas preocupa es neste trabalho foram desenvolvidos diversos modelos de despacho integrado de pot ncia activa e reactiva baseados no despacho econ mico determinado pelo Operador de Mercado no programa de injec es f sicas associado aos contratos bilaterais e em ofertas de ajuste submetidas pelos diversos agentes produtores e consumidores intervenientes Alguns dos modelos desenvolvidos s o formulados de acordo com elementos da Teoria dos Conjuntos Difusos nomeadamente atrav s da utiliza o de toler ncias para relaxar as restri es de limites de tens o e de pot ncia aparente dos ramos e da especifica o de graus de aspira o para a correspondente fun o objectivo determin stica A utiliza o destes modelos permite ao Operador de Sistema executar estudos de optimiza o no sentido de validar tecnicamente os programas iniciais relativos ao pr despacho de pot ncia activa e alocar alguns servi os auxiliares necess rios opera o do sistema nom
362. dores se encontram dispostos a ajustar a sua produ o de pot ncia activa O segundo termo da fun o objectivo corresponde a custos de oportunidade a que os geradores est o sujeitos Estes custos s o calculados atrav s do produto do ajuste de pot ncia reactiva pelo respectivo pre o de pot ncia reactiva Este pre o de pot ncia reactiva calculado em fun o de uma express o quadr tica que traduz o custo de produ o de pot ncia activa e das pot ncias aparente m xima e reactiva 65 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o produzida por cada um dos geradores O terceiro termo reflecte o custo de retorno do capital investido em condensadores e obtido atrav s de uma taxa de deprecia o aplicada ao custo dos condensadores O problema inclui ainda restri es de limites de ajuste de pot ncia activa dos geradores e de pot ncia reactiva dos condensadores sendo ainda referido que o modelo pode ser modificado no sentido de incluir os agentes envolvidos em contratos bilaterais Em Verma e Gupta 2006 apresentada uma formula o n o linear do problema de despacho considerando a localiza o de UPFC Unified Power Flow Controller para avaliar o impacto nos pre os marginais nodais originados pelos tr nsitos de pot ncias activa e reactiva Ap s seleccionar as localiza es mais adequadas para os UPFC realizado um estudo de optimiza o dependente dos par metros de controlo dos UPF
363. dos com o Modelo 7 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE MW h Mvar h MW h Mvar h l 0 000 2 0 050 3 0 027 4 0 001 5 0 003 6 7 8 9 0 000 0 003 0 009 0 000 10 0 000 n 0 000 12 0 294 O grau de satisfa o obtido neste caso corresponde a 0 518 correspondendo ao valor da restri o referente fun o objectivo do modelo determin stico de 1281 58 Os tr nsitos de pot ncia activa e aparente no ramo 7 8 t m o valor de 160 08 MW e 160 08 MVA respectivamente Finalmente o SLP convergiu ao fim de 36 itera es demorando 25 8 segundos B Caso Cong Neste estudo considerou se o limite do ramo 7 8 igual a 150 0 MVA correspondendo portanto a uma redu o de 50 0 MVA em rela o ao Caso Base Os par metros referentes s restri es difusas correspondem a 240 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos FO 2600 0 e 6 2600 0 min 6V max 0 02 pu 5 15 0 Na Tabela 8 39 apresentam se os valores obtidos para o m dulo e fase das tens es Tabela 8 39 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 7 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE V i 0 i nod Vi graus pu graus 5 630 8 670 3 390 3 350 1 320 0 890 2 520 1 790 0 000 3 820 0 680 8 970 8 110 Na Figura 8 13 s o apresentados os perfis do m dul
364. dr o de pre o consumo em cada regi o Zhou et al 2003 Lee 2004 e NZIER 2005a A programa o e o despacho s o realizados pela empresa estatal Transpower que a entidade detentora da rede de transmiss o da Nova Zel ndia e o respectivo OS A Transpower executa programas de pr despacho de 2 em 2 horas determinando os planos para o pr ximo dia relativos produ o dos geradores necess ria para satisfazer a carga estimada Estes programas s o estabelecidos com base nas ofertas de compra e venda de energia submetidas ao mercado em tempo real bem como atrav s da previs o dos consumos e de perfis de produ o dos agentes que n o participam no mercado NZEM Uma vez publicada a informa o relativa a este processo de pr despacho os agentes poder o analisar os pre os estimados e assim efectuar as altera es que considerarem necess rias s suas ofertas de compra venda at duas horas antes do despacho real A Transpower a entidade respons vel pela coordena o em tempo real da transmiss o de energia el ctrica e pelo equil brio entre o consumo e a produ o Assim a Transpower tem em conta os agentes produtores e consumidores que actuam no NZEM bem como os que n o participam nesse mercado e que utilizam a rede de transmiss o nacional Qualquer desvio no programa de despacho ser corrigido atrav s de instru es de opera o fornecidas aos produtores de modo a satisfazer os consumos e garantir a seguran a do
365. dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 4 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 2 9 Tabela 8 21 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 4 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 2 9 Tabela 8 22 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 4 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 221 Tabela 8 23 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 4 o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 221 Tabela 8 24 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 4 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 223 Tabela 8 25 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 4 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 224 Tabela 8 26 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 5 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 226 Tabela 8 27 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 5 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 227 Tabela 8 28 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 5 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 227 Tabela 8 29 Pre os marginais nodais de p
366. e em ambos os casos uma acentuada irregularidade de pre os em toda a extens o do sistema indicando a natureza local associada pot ncia reactiva indispens vel para o controlo de tens o e para o suporte z de pot ncia reactiva do sistema Este aspecto de certo modo percept vel atrav s da observa o do perfil do m dulo das tens es e do perfil dos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva apresentando ambos os perfis varia es com algum grau de correla o 9 3 2 Modelo 5 Este modelo corresponde a um problema cont nuo em que n o s o permitidos ajustes cruzados entre agentes despachados pelo OM e agentes associados aos contratos bilaterais f sicos 306 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos A Caso Base O Caso Base relativo a este Modelo 5 id ntico ao obtido pelo Modelo 4 na medida em que n o s o necess rios ajustes de pot ncia activa a efectuar ao programa base determinado pelo Operador de Mercado nem no conjunto de produ es e cargas associados aos contratos bilaterais f sicos Deste modo apresentam se na Tabela 9 12 os pre os marginais nodais de pot ncia activa associados ao subsistema gerido pelo OM e ao subsistema de contratos bilaterais bem como os pre os marginais nodais de pot ncia reactiva obtidos pelo Modelo 5 Observando os valores dos pre os marginais nodais de pot ncia activa para o subsistema gerido pelo
367. e em cada ciclo do SLP o somat rio dos desvios da pot ncia activa de perdas em cada ramo do sistema seja igual ao somat rio das vari veis de ajuste da produ o de pot ncia activa de perdas dos geradores do sistema Por sua vez os desvios de pot ncia activa de perdas em cada ramo do sistema s o obtidos utilizando a express o linearizada 4 39 em que os valores das derivadas parciais 4 40 a 4 43 s o obtidos para o ponto de funcionamento identificado pela resolu o de um estudo AC de tr nsito de pot ncias 134 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos as restri es 4 80 e 4 81 referem se s equa es linearizadas das pot ncias activas e reactivas injectadas no n i Estas restri es utilizam as express es linearizadas das pot ncias injectadas referidas em 4 6 1 finalmente as restri es 4 82 imp em os limites m nimos e m ximos da pot ncia aparente no ramo ij 4 6 4 Modelo 4 DIOS Linearizado com Aloca o de Perdas e Ofertas de Ajuste Pool e Contratos Bilaterais Admitindo Ajustes Cruzados Nesta subsec o apresenta se um modelo de despacho integrado de pot ncias activa e reactiva em que o ambiente de mercado considerado admite a coexist ncia do Pool e de contratos bilaterais f sicos isto considerando a exist ncia de um modelo de mercado misto O Modelo 4 83 a 4 102 admite por outro lado que um ajuste
368. e os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 6 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE DAA a MW h Mvar h MW h Mvar h i 0 000 2 0 249 3 0 144 4 0 068 5 0 013 6 0 000 7 0 022 8 0 043 9 0 000 10 0 000 0 000 12 1211 O grau de perten a ou grau de satisfa o associado a esta solu o foi de 0 278 correspondendo a um valor da restri o adicional referente fun o objectivo do Modelo 2 de 5165 90 Assinala se que o valor obtido com o Modelo 2 foi de 5268 26 O n mero 233 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE de itera es realizado foi de 43 e o tempo de processamento correspondente foi 14 3 segundos Finalmente os tr nsitos de pot ncia activa e aparente no ramo 7 8 correspondem a 160 08 MW e 160 09 MVA B Caso Cong Nesta simula o o limite do tr nsito de pot ncia aparente no ramo 7 8 foi reduzido de 200 0 MVA para 150 0 MVA e foram ainda considerados os seguintes par metros FO 5700 0 e 6 1500 0 0 02 pu 15 0 Na Tabela 8 33 apresentam se os valores obtidos para o m dulo e a fase das tens es Tamb m neste caso se verifica que os n s 6 7 e 22 apresentam valor do m dulo da tens o superior a 1 06 pu Tabela 8 33 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 6 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Vi 0
369. e reactiva de perdas e alivia ramos congestionados diminuindo geralmente os pre os marginais ou pelo menos reduzindo a sua diferencia o nodal Em El Keib e Ma 1997 os pre os de pot ncia reactiva incluem tr s componentes As duas primeiras correspondem ao impacto de um incremento de pot ncia reactiva da carga na pot ncia activa de perdas e nas tens es nodais respectivamente A terceira componente mede o impacto que o incremento de 1 Mvar da pot ncia de carga origina na capacidade de pot ncia reactiva dos geradores servindo de indicador para avaliar as necessidades do sistema em termos de pot ncia reactiva a pre os mais baixos 3 3 2 Pre os de Pot ncia Activa e Reactiva Em ambiente de livre acesso rede de transmiss o e com o aumento de novos utilizadores a determina o dos pre os de pot ncia activa e reactiva assume um papel importante para os sistemas de energia el ctrica n o s ao n vel econ mico como tamb m no que diz respeito explora o em condi es de seguran a Assim e dado que a seguran a do sistema varia com o n vel de carga com a configura o da rede de transmiss o e com o grau de utiliza o da rede por terceiros necess rio determinar de um modo flex vel e atempado os pre os de pot ncia activa e reactiva Segundo Moreno et al 2005 a combina o de um OPF com o c lculo da quantidade m nima de pot ncia reactiva requerida a cada gerador para manter o n vel de seguran a
370. e 276 B Algoritmo de Solu o utilizando GAO 278 C Compara o de Resultados is rrt tenete to Ree eh masai avisa anidan 279 8 7 2 Algoritmo de Solu o H brido 2 eee 280 A Algoritmo de Solu o utilizando o EPSO eee 280 xxi ndice B Algoritmo de Solu o utilizando o GAO seen 282 Algoritmo de Solu o utilizando o S O eese 284 D Compara o de Resultados a Eh Ue Iesus 285 8 9 COMPRAS ts 286 9 Exemplo de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE 289 9 1 Dados do Problema uou eee beali ede dee eto Rea fe SET eus 289 9 2 Resultados do OM L bt dd a Do do 290 9 3 Resultados do OS utilizando V rios Modelos Propostos 291 Modelo sunaha aa a nq Ri dl 292 A Caso a S ed A a 292 B Caso COND cosa anda dah 298 93 2 Modelo SO su maias iei iet RD 306 Ac CASO BASE du e aie e i da 307 B O ON a C P RR MR EM 309 9 3 3 Modelo escala oy aes sca pado dra bet 318 As Caso n me eee 318 Bo CASO AS Ong o secede edi i ai ede dle eas essa LU EL d I Ede ELE 325 Modelo ceo testas n 332 A Caso Das aun die med dai ose a raias tg 332 B AZ ASO COND us m a L
371. e Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o Em muitos pa ses a pot ncia reactiva era considerada como um servi o obrigat rio n o remunerado o que significava que todos os produtores participantes no mercado eram solicitados a fornecer este servi o n o recebendo em troca qualquer compensa o econ mica Posteriormente os regulamentos come aram a ser modificados no sentido de introduzir novos mecanismos competitivos designadamente no mbito dos servi os auxiliares atrav s de esquemas de compensa o relacionados com o n vel do suporte de pot ncia reactiva Neste sentido t m sido explorados diversos aspectos t cnicos e econ micos com o prop sito de se desenvolverem estruturas para determina o dos requisitos necess rios de pot ncia reactiva e de fixa o dos respectivos pre os em ambiente de livre acesso No seguimento da proposta da NGC National Grid Company para a cria o de um mercado de pot ncia reactiva Dandachi et al 1996 descrevem o problema de suporte de pot ncia reactiva e de determina o dos respectivos pre os apresentando os requisitos e as extens es a realizar na formula o de OPF Optimal Power Flow sustentados nos requisitos da NGC Nestas condi es foram incu dos novos requisitos para o despacho econ mico de pot ncia reactiva integrando restri es da rede de transmiss o e restri es de seguran a ainda referido pelos autores a necessidade de coordena o entre os d
372. e ajustes cruzados entre os dois subsistemas de contrata o de energia el ctrica Tabela 8 24 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 4 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Entidades associadas ao Pool Entidades associadas a Contratos Bilaterais APg 4 APg Pg Pe Qc APg Pg Pc Qc MW MW MW Mvar MW Mvar MW MW Mvar MW Mvar I 0 o 94 00 69 90 10800 2193 1000 2 03 2 15003 0 50 03 4737 9700 1970 2000 406 acp sede n mec sspe ipr180007 3655 am irent r P dece rt ajl J J o o J Gols 5 76 1462 5 e O EC EA eo RE r s EE 7 0 1131 27369 5046 125 00 2538 20 80 3120 15 03 3000 7 52 amp RS is E RS RE RE RE RE of J J J iso essc 1600 325 o 119500 36 1600 228 Pieces lalo ACESSE 2 A 13 0 o 46000 4409 26500 5381 o 6100 3368 4500 13 13 RE E ES se IEA ES ESSES EE I5 0 851 213 52 9014 31700 6437 o 2600 6322 16 o o 15500 7000 10000 2031 5100 2073 1000 203 DES ETE PA SCOPE ESA kuspa is o o 250 00 93 63 33300 6762 o 6000 866 3800 9 52 CE EE A ES RE s e r T e ERR less 39800
373. e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 7 5 2 Pre os Marginais Nodais Associados aos Modelos 1 a4e 8 Os pre os marginais nodais PMNs das pot ncias activa e reactiva calculados de acordo com os Modelos 1 a 4 8 correspondem respectivamente aos E ux x coeficientes de Lagrange ou s vari veis duais amp e Ea Obtidos a partir das restri es de igualdade das pot ncias activa e reactiva injectadas no n i da rede Deste modo os pre os marginais nodais de pot ncia activa e de pot ncia reactiva resultam de 7 2 e 7 3 AP oFO AP NER EC 72 Pi OAPc si he FO AQ AQ rn gh 7 3 Qc 7 3 Os pre os marginais nodais obt m se assim directamente dos coeficientes de Lagrange no Modelo 1 e das vari veis duais nos restantes modelos referentes s restri es de equil brio de pot ncias activas e reactivas injectadas obtidos na solu o do problema em quest o Uma vez que o algoritmo de solu o do problema SLP tem inerente a solu o dos problemas primal e dual estes pre os correspondem igualmente s vari veis do problema dual dos Modelos 2 a 4 e 8 associadas s restri es de igualdade das pot ncias activa e reactiva injectadas do problema primal 7 5 3 Pre os Marginais Nodais Associados aos Modelos 5 e 9 A formula o matem tica destes modelos de despacho integrado proposto para o Operador de Sistema integra equa
374. e de carga associadas a contratos bilaterais bem como de restri es adicionais que impedem a exist ncia de ajustes cruzados entre os geradores despachados pelo OM e os associados a contratos bilaterais por outro lado diversos destes modelos desdobram as vari veis de ajuste dos geradores em ajustes para contribuir para compensar perdas activas e ajustes para ultrapassar viola es de restri es t cnicas Este desdobramento em conjunto com 286 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos os aspectos referidos no ponto anterior permitem tornar estes modelos progressivamente mais realistas por sua vez os Modelos 7 e 8 t m natureza difusa admitindo se toler ncias em diversas restri es relativas por exemplo a limites de tens o e do tr nsito de pot ncia aparente Estas caracter sticas permitem tamb m aumentar o realismo destes modelos finalmente os Modelos 8 a 11 t m natureza inteira mista e permitem tratar de forma adequada diversos componentes discretos Este tratamento tem como contrapartida o aumento do tempo de c lculo Este tempo de c lculo em todo o caso mais reduzido se se utilizar o 2 Algoritmo H brido descrito no Cap tulo 7 sem se notar uma degrada o acentuada face aos resultados obtidos com o 1 Algoritmo H brido Em particular em rela o aos Modelos 8 a 11 verifica se pelos resultados apresentados que as solu
375. e dos ramos s o modeladas utilizando conceitos da Teoria dos Conjuntos Difusos de modo a traduzir a sua natureza imprecisa Nestas condi es as respectivas formula es do problema de despacho integrado baseiam se em programa o linear difusa sim trica admitindo toler ncias para os limites das restri es referidas e um n vel de aspira o para a restri o adicional relativa fun o objectivo da correspondente formula o determin stica Deste modo estes modelos 364 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos tornam se ainda mais realistas e permitem uma maior flexibilidade na obten o do ponto de opera o dos sistemas de energia el ctrica Destaca se ainda que todos estes modelos propostos permitem obter de uma forma f cil e r pida os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva reflectindo o impacto de altera es nodais dos ajustes de pot ncia activa bem como no custo da pot ncia activa de perdas existente no sistema Estes pre os poder o representar um contributo importante para a elabora o de sistemas tarif rios mais consistentes Estes modelos foram aplicados a diversas redes teste das quais se apresentam nesta Tese os resultados obtidos para as redes de teste de 24 e de 118 n s do IEEE considerando duas situa es de estudo diferentes Na primeira situa o referida como Caso Base n o necess rio efectuar ajustes dad
376. e gone through a restructuring process that originated the implementation of market mechanisms to buy and sell electricity as well as some ancillary services namely reserves and reactive power and voltage control In this scope the implementations in force in several countries indicate that there exists some separation between the activities of the Market Operator and System Operator in the sense that their activities are performed in a sequential way along time This means that the System Operator uses the results communicated by Market Operator to run technical studies and to allocate the required ancillary services This desegregation and in some way the decoupling between active and reactive powers can lead to some inefficiencies and is not in line with real power systems operation namely given the synchronous generator capability diagram the coupling between active and reactive powers displayed in the AC power flow equations and the branch thermal limits Having in mind these concerns in this work they were developed several integrated dispatch models for active and reactive powers based both in the Market Operator and bilateral contracts initial schedules and in adjustment offers submitted by all intervenient agents generators and loads in the each trading period Some of these developed models are formulated using Fuzzy Sets Theory concepts namely incorporating soft constraints to represent voltage and branch limits modelled through
377. e pagamento dos recursos que fornecem o servi o de pot ncia reactiva Existe um consenso crescente de que os geradores devem ser pagos pelos seus custos de oportunidade associados produ o de pot ncia reactiva respons vel pela perda de receitas com a venda de pot ncia activa Contudo n o existe um consenso alargado sobre como devem ser fixados os pre os relativos aos custos vari veis ou ainda associados capacidade de pot ncia reactiva o pagamento dos custos de pot ncia reactiva pelos consumidores realizado algumas vezes de acordo com os custos incorridos pelos recursos de pot ncia reactiva e outras vezes de acordo com n veis determinados administrativamente Os custos de longo prazo associados capacidade s o recuperados em alguns casos separadamente dos custos de curto prazo associados aos custos vari veis Diversos custos relativos pot ncia reactiva tendem a ser recuperados atrav s da sua incorpora o em tarifas de energia activa aplicadas a todas as cargas mas tamb m podem ser recuperadas atrav s de tarifas de pot ncia ou ainda atrav s de tarifas de energia reactiva fornecida ou absorvida Algumas destas tarifas s o aplicadas apenas ao consumo de pot ncia reactiva acima de um n vel base O principal benef cio resultante da separa o do servi o de pot ncia reactiva consiste em tornar mais transparente a identifica o dos custos e deste modo encorajar o aumento da capacidade de pot
378. e pot ncia reactiva ao menor custo dificuldade do OS em ajustar as instru es de produ o de pot ncia reactiva de modo a optimizar o despacho Nestas condi es s o apresentadas quatro recomenda es relativas a estes problemas e preocupa es os requisitos de fiabilidade e de pot ncia reactiva devem ser estabelecidos localmente baseado em standards claros estas necessidades devem ser atendidas de uma maneira eficiente e fi vel as entidades que beneficiem da disponibiliza o de pot ncia reactiva devem pagar este servi o todos os fornecedores de pot ncia reactiva devem ser remunerados numa base n o discriminat ria Para finalizar ainda referido que actualmente o planeamento dos sistemas el ctricos do ponto de vista de pot ncia reactiva e de procura de energia reactiva para melhorar a fiabilidade do sistema menos transparente do que deveria ser Assim s o necess rias uma maior transpar ncia e uma melhor documenta o do planeamento do sistema de modo a desmistificar este processo no que se refere capacidade de pot ncia reactiva devendo ser publicados os n veis de fornecimento e de consumo de pot ncia reactiva bem como os respectivos pre os 108 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva 4 1 Aspectos Gerais Neste cap tulo apresentam se di
379. e se determinar um ponto de opera o do sistema que garanta a maior 97 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o estabilidade poss vel se ocorrerem problemas de instabilidade de tens o Esta quest o pode em casos cr ticos originar o colapso de tens o do sistema com os correspondentes efeitos econ micos Para a resolu o deste problema de optimiza o foi formulado um problema de programa o quadr tica integrando numa fun o objectivo os dois aspectos referidos Assim as parcelas relativas minimiza o das perdas activas do sistema e maximiza o da reserva de pot ncia reactiva s o afectadas por um factor de pondera o permitindo a sua agrega o e a obten o de uma solu o adequada do ponto de vista econ mico e de seguran a Em Migu lez et al 2004 detalhada a gest o de restri es t cnicas do sistema el ctrico espanhol contendo igualmente uma revis o sobre m todos de solu o das restri es dos sistemas el ctricos Estes autores prop em uma metodologia para resolver restri es do sistema el ctrico espanhol tratando separadamente as restri es referentes a ramos congestionados e as restri es relativas a limites de tens o para cada um dos per odos de comercializa o do mercado di rio Assim a metodologia proposta por Migu lez et al 2004 integra um problema de tipo OPF executado ap s a resolu o das restri es de congestionamento do sistema
380. e solu o os transformadores com regula o de tens o apresentam a sua tomada ligada na posi o no transformador ligado entre os n s 5 e 8 a tomada do secund rio est ligada na posi o nominal o transformador ligado entre os n s 17 e 30 tem a tomada do prim rio ligada na posi o referente a 2 5 o transformador ligado entre os n s 25 e 26 encontra se na posi o nominal o transformador ligado entre os n s 59 e 63 tem a tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 2 5 o transformador ligado entre os n s 65 e 66 tem a tomada de tens o no secund rio ligada na posi o nominal As baterias de condensadores consideradas nesta rede teste apresentam neste caso os seus escal es ligados conforme apresentado na Tabela 9 32 332 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 9 32 Estado dos escal es das baterias de condensadores da rede teste de 118 n s do IEEE para o Caso Base utilizando o Modelo 9 y escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 n t 1 1 2 2 3 1 4 to 5 94 desligado desligado 109 destigado ligado ligado 115 desligado Na Tabela 9 33 apresenta se o estado obtido para os escal es das baterias de indut ncias Tabela 9 33 Estado dos escal es das baterias de indut ncias da rede teste de 118 n s do IEEE para o Caso Base utili
381. e teste de 24 n s do IEEE Entidades associadas ao Pool Entidades associadas a Contratos Bilaterais n i APg po APg Pg Qc APg Pg Pc Qc MW MW MW Mvar MW Mvar MW MW Mvar MW Mvar 1 0 o 9400 7266 10800 21 93 71000 2 5030 o 5030 47 26 9700 1970 2000 RE ox E Bea i e iw DE E RE Sp E a pesso iu 6 190 272 7 0 1136 273 64 51 14 125 00 25 38 20 80 3120 14 06 30 00 ke pe gafe e dia iss 18 3556 s rp 6007 lo d po 19509 3960 36002 M arre tw cto ow qnc RES 1 les recede E IRC sx I3 0 o 46000 3646 265 00 5381 o 6100 40 10 45 00 E RE ipee ES E E E EEE ENE is O 1000 21500 9000 317 00 6437 0 2600 6322 16 o o 15500 6293 100 00 2031 0 5100 14 39 10 00 TERI LE SN AMA e r el Sl ERES I8 o o 125000 49 52 333 00 6762 0 6000 104 38 00 suis sr 20 12800 29 4400 21 o o 30000 31 74 2080 7980 127 22 0 136 20636 2179 o 52 00 1002 29 410 001 10569 gt gt os p pose 24 se ESA ESSES 2 03 4 06 3 76 14 62 7 52 3 25 2 28 13 13 2 51 2 03 9
382. e teste de 24 n s do IEEE US associados ao Pool SS com Contratos alaras n i a APg Pg APg Pg Qg MW MW Mvar M huh MW MW Mvar AN sj F CO 2 5 2 4137 o 4 1929 970 1930 20 406 Exo Cp ss se IE apum RE je RE a RE aj 22 jes RR 6 ESP REO IEA ET 0 pus T 7 9 mas 27322 4195 12500 2538 2080 3120 1688 3000 732 cpm up y uou diesen essay c J 05 901 36 1 1600 22 06 de nmm E38 SS EST EUST UNS DESI E o 0 46000 s amp i0 26500 3381 o 61 00 025 4500 13 13 PE Is o ose pra fon amo esr s am ez 7 16 o O 5500 6079 10000 2031 O 5100 1418 1000 205 S S P Sk S gt is o o 25000 7440 33300 6562 0 6000 526 3800 9 52 Becr edis 3590 171921 E ESE O E SSES EE C INE 2 o o 30000 3083 1 23 00 so 33 CTI 1 ps sas E panau i Se cce Dp ipse ER E RES E OS RR RS RS E E 250 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Os ajustes de pot ncia activa dos geradores associados aos contratos bilaterais mant m se inalterados relativamente aos valores obtidos pelo Modelo 4 Contudo
383. eadamente compensa o de pot ncia activa de perdas e suporte de pot ncia reactiva minimizando os custos globais associados pot ncia activa de perdas do sistema e aos ajustes de produ o consumo Como subproduto estes modelos permitem ainda calcular pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva associados s vari veis duais de diversas restri es dos problemas A utiliza o das ofertas de ajuste nos modelos desenvolvidos relaciona se com o facto de permitir 1 assegurar a compensa o da pot ncia activa de perdas e a sua aloca o pelos respectivos agentes 11 eliminar congestionamentos de ramos efectuando ajustes aos programas iniciais e iii garantir a produ o de pot ncia reactiva atendendo s restri es de tens o bem como as associadas ao diagrama de capacidade dos geradores Os modelos desenvolvidos foram testados utilizando diversas redes sendo apresentados nesta Tese os resultados relativos utiliza o das redes teste de 24 e 118 n s do IEEE Assim os resultados obtidos demonstram a import ncia da utiliza o deste tipo de ferramentas em ambiente de mercado na medida em que permitem determinar n o s o despacho final de pot ncia activa mas tamb m e em simult neo alguns servi os auxiliares necess rios opera o do sistema em boas condi es de fiabilidade seguran a e qualidade considerando mecanismos competitivos e transparentes Abstract In recent years power systems hav
384. eadamente ao n vel da aloca o das perdas activas e do suporte de pot ncia reactiva controlo de tens o pelos v rios agentes produtores bem como resolver viola es de restri es t cnicas que eventualmente possam resultar do programa base determinado pelo OM A utiliza o dos modelos propostos apresenta a vantagem de estes estudos se basearem em problemas de optimiza o que consideram de forma acoplada as pot ncias activa e reactiva contribuindo assim para conferir maior realismo aos resultados obtidos Para al m deste aspecto pretendeu se tamb m obter pre os marginais nodais nomeadamente para a pot ncia reactiva assinalando se em todo o caso que o c lculo de pre os marginais de pot ncia activa se encontra mais vulgarizado 195 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE As simula es efectuadas com esta rede teste incidiram sobre duas situa es distintas na primeira referida por Caso Base pretende se determinar o despacho final admitindo que n o s o alterados os valores de pot ncia activa relativos ao despacho inicial realizado pelo OM e ao programa inicial de injec es associado aos contratos bilaterais f sicos na segunda designada por Caso Cong pretende se determinar o despacho final considerando agora que o programa base obtido pelo OM n o vi vel do ponto de vista t cnico na medida em que pelo menos um limite t cnico violado Nestas condi es torna se
385. egativa correspondendo assim a um aumento ou a uma diminui o das perdas activas no sistema Nestas condi es na Tabela 8 4 observam se valores positivos e negativos de pP Q que representam o impacto que um aumento de pot ncia reactiva da carga em cada um dos n s tem no valor da fun o objectivo O pre o marginal de pot ncia reactiva no n 6 apresenta um valor absoluto consideravelmente superior ao dos restantes n s do sistema reflectindo o facto de neste n o valor da tens o coincidir com o limite m ximo 1 06 pu Recorde se que o valor da admit ncia shunt do ramo 6 10 elevado pelo que existe a injec o de pot ncia reactiva nos n s 6 e 10 afectando consideravelmente os seus n veis de tens o Deste modo um aumento da pot ncia reactiva da carga no n 6 revela se ben fico para o controlo de tens o neste n diminuindo ligeiramente o valor da fun o objectivo pela diminui o das perdas activas Em rela o ao n 10 verifica se uma situa o an loga mas de menor amplitude dado o impacto ser inferior ao referido para o n 6 na medida em que o valor da tens o no n 10 n o se encontra no seu limite Por outro lado assinala se que o pre o marginal da pot ncia reactiva no n 22 0 000 Mvar h Isto significa que um aumento da pot ncia reactiva da carga no n 22 directamente compensado pelo gerador ligado ao n 22 visto que o ponto de funcionamento deste gerador se encontra estritamente no interior
386. egativo 54 000 MW h pelo facto de ocorrer um ajuste negativo alocado ao gerador despachado pelo OM ligado a este n Tamb m ligado a este n existe um gerador associado aos contratos bilaterais que possui uma oferta de ajuste mais barata 48 00 MW h No entanto este gerador apresenta um ajuste de pot ncia activa que se encontra no limite m nimo n o sendo por si s suficiente para ultrapassar o congestionamento existente no ramo 9 10 Esta situa o imp e a redu o de produ o no outro gerador ligado ao n 10 que possui uma oferta de ajuste de 54 00 MW h Esta nova redu o determina o pre o marginal de pot ncia activa neste n Assim se admitirmos a exist ncia de um aumento do valor da pot ncia activa da carga no n 10 o gerador ligado este n despachado pelo OM compensaria esse aumento na medida em que apresentaria um impacto mais elevado no valor da fun o objectivo dado que iria reduzir o valor dessa fun o em 54 00 Este valor corresponde diminui o de uma unidade do valor do ajuste negativo alocado a este gerador Assinala se ainda que n o haveria qualquer altera o do valor da pot ncia activa de perdas dado que o aumento da pot ncia de carga do n 10 seria compensado por um gerador ligado a este mesmo n Observando a Tabela 9 11 constata se ainda que existem v rios n s da rede que apresentam pre os marginais de pot ncia activa coincidentes com a oferta de ajuste de um gerador liga
387. el As restri es 5 30 e 5 31 correspondem aos limites de pot ncia reactiva dos geradores segundo os respectivos diagramas de funcionamento linearizados enquanto que 5 32 imp e os limites de ajuste das cargas A restri o 5 33 representa a diminui o admiss vel da pot ncia aparente no ramo ij imposta pela diferen a do valor de Si e do seu limite m nimo zero MVA e a restri o 5 34 representa a vers o relaxada do limite m ximo para o aumento admiss vel da pot ncia aparente nesse ramo ij admitindo a folga conforme apresentado na Figura 5 3 Sy Sj 59 Sy MVA Figura 5 3 Limites admiss veis de varia o da pot ncia aparente no ramo ij admitindo uma toler ncia no valor da sua capacidade As restri es 5 35 e 5 36 est o associadas s equa es linearizadas das pot ncias activa e reactiva injectadas no n i e a restri o 5 37 especifica a gama de varia o do grau de perten a em 0 1 5 4 2 Modelo 7 DIOS Linearizado com Ofertas de Ajuste do Pool e Aloca o de Perdas O Modelo 7 pode ser interpretado como um desenvolvimento do Modelo 6 se se admitirem os pressupostos j referidos aquando da apresenta o do Modelo 3 Pode ser tamb m considerado como a vers o difusa do Modelo 3 apresentado na Subsec o 4 6 3 do cap tulo anterior 154 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Admitindo a
388. el z i us e sere res 73 O fo fo bo Loo 2400 4 87 o o o 371 6800 2858 9 roan 75 NT AREA E RS E E s 76 o o o 1968 6800 3670 o 3000 1611 7 o o o S579 61 00 27 79 o o 3700 1806 E DES E ES A CC gt esee E ee er E ESI ESSERE E j ENT DER E s o o 450 359 130 00 26 40 o Sx cs ies 0 5400 mol IL _ NES ERES E E E RE Es mw ERES 2600 528 85 A E ES ap 86 L 200 1017 EE 87 pa T 1 ed EA el a pe As 148001 o Es mm ER TOR MT ETE RS maa aT E MEI o o o 49 87 163 00 4085 NUN continua na p gina seguinte 328 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 9 30 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o Entidades mE pelo OM Entidades associadas a Contratos mn gan o Pg Pe p zd Og Po MW MW Mvar MW Mvar Ls ew eo ao Ms E SCREEN 10 00 0 00 3800 542 Eee pas pe pen 65 00 ME eer 38 00 24 86 aa ope po 2800 7 02 E E EEES BEEN E A p 95 po L EC ue LL cd esc si omoes se 3 3800 ERA pusa e E 97 ee
389. ela ainda que n o h qualquer altera o dos valores de pot ncia activa dos geradores e das cargas determinados pelo Operador de Mercado como se apresenta nas colunas 3 e 6 referentes a APg ea APc Relativamente ao despacho de pot ncia reactiva verificam se neste caso diversas altera es em rela o aos valores obtidos com os Modelos 1 e 2 Em alguns geradores verifica se mesmo uma mudan a de sinal face aos resultados obtidos com os modelos 211 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE anteriores que acompanham as j referidas diferen as nos valores da tens o bem como dos ajustes de pot ncia activa Estas altera es decorrem nomeadamente de a fun o objectivo adoptada no Modelo 3 ser como j foi referido diferente da associada aos Modelos 1 e 2 Por exemplo o gerador ligado ao n 15 encontra se neste caso num ponto de funcionamento limite de acordo com o seu diagrama de capacidade aproximado Este ponto no entanto diferente do que se obteve com os Modelos 1 e 2 conforme representado na Figura 8 4 referida em 8 3 1 4 Tabela 8 15 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 3 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE agi Abe Tu MW MW Mvar id ns o 1 0 o 9400 1823 o 10800 2193 2 3680 o 3680 2631 o 9700 1970 SRA Ee PO EEE re necp See a ee SEE ar NS RI REM PREIS
390. elativa 85 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o da pot ncia reactiva fornecida por estas fontes O conceito de curvas de valor decorre da contribui o que uma fonte de pot ncia reactiva tem no valor da margem de seguran a do sistema atrav s da sua produ o de pot ncia reactiva reflectindo tamb m o valor da pot ncia reactiva de reserva da respectiva fonte Assim as curvas de valor medem a import ncia relativa de cada uma das fontes de pot ncia reactiva n o tendo uma rela o directa com os custos das respectivas fontes custos de investimento ou de oportunidade Deste modo uma fonte de pot ncia reactiva pode ter elevados custos e ainda assim apresentar uma curva de valor reduzida Neste caso pode n o ser economicamente vantajoso para a fonte fornecer o servi o de suporte de pot ncia reactiva Contudo referido que a curva de valor corresponde ao factor principal que dever ser utilizado para determinar o n vel de compensa o a atribuir a uma fonte de pot ncia reactiva Atrav s destas curvas o OS pode implementar esquemas de compensa o robustos na medida em que estas curvas podem ser convertidas em curvas de pre o dos diferentes fornecedores de pot ncia reactiva A constru o das curvas de valor referidas baseia se na necessidade de manter o grau de seguran a do sistema e na compensa o equivalente de pot ncia reactiva Quando se reduz a produ o de pot ncia reactiva de u
391. elo 4 para o Caso Base e Caso Cong para a rede teste de 118 n s do IEEE 305 Figura 9 4 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos pelo Modelo 4 para o Caso Base e Caso Cong para a fede teste de LIS nosdo IEEE LG na anan oi 306 Figura 9 5 Perfis do m dulo das tens es obtidos pelos Modelos 4 e 5 para o Caso Cong utilizando a rede teste de 118 n s do IEEBE 311 Figura 9 6 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos pelo Modelo 5 para o Caso Base e para o Caso Cong da rede teste de 118 n s do IEEE tet dli gest 317 Figura 9 7 Perfis dos pre os marginais nodais obtidos pelos Modelos 4 e 8 no Caso Cong da rede teste de 118 n s do 331 XXXI Lista de Figuras Figura 9 8 Diagrama de capacidade e ponto de funcionamento dos geradores despachados pelo OM a gerador ligado ao n 1 e b gerador ligado ao n Mi sai Figura 9 9 Diagrama de capacidade e ponto de funcionamento dos geradores associados aos contratos bilaterais a gerador ligado ao n 1 b gerador ligado ao 4 e c gerador ligado ao n 56 Figura 9 10 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva obtidos pelos Modelos 5 e 9 para o Caso Cong da rede teste de 118 n s do IEEE F
392. em a estes mercados NZIER 2005b Adicionalmente estes mercados forward n o s o organizados oficialmente e est o sujeitos regula o geral dos mercados e n o a uma regula o espec fica estabelecida para os mercados de energia el ctrica centralizados um mecanismo de compensa o de desvios f sicos em que o OS recebe ofertas de compra e de venda para manter o equil brio do sistema e gerir as restri es de rede Este mercado operado para cada hora seguinte sendo proibida a comercializa o de outros contratos durante este per odo Os restantes 2 das transac es do 19 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o mercado BETTA s o realizados atrav s deste mecanismo de compensa o de desvios NZIER 2005b um processo de correc o de diferen as designado de imbalance settlement Este processo utilizado para corrigir diferen as que ocorram entre a quantidade de pot ncia produzida ou consumida que uma entidade tenha contratado bilateralmente nos mercados forward ou atrav s das ofertas de compra e venda aceites pelo OS no mecanismo de balancing e a quantidade que na realidade lhes foi alocada S o ent o determinados dois pre os conhecidos como pre os de desequil brio de energia Energy Imbalance Prices para cada meia hora Estes pre os s o designados de pre o de compra de sistema System Buy Price SBP e de pre o de venda de sistema System Sell Price SSP Por ex
393. em seguida A tomada de tens o dos transformadores com regula o est ligada na seguinte posi o no transformador ligado aos n s 3 e 24 a tomada est na posi o nominal no transformador ligado aos n s 9 e 11 a tomada do prim rio est ligada na posi o correspondente a 5 09 o transformador ligado entre os n s 9 e 12 tem a sua tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 2 5 o transformador ligado entre os n s 10 e 11 tem a tomada do prim rio ligada na posi o referente a 2 5 no transformador ligado entre os n s 10 e 12 a tomada do prim rio est ligada na posi o correspondente a 4 0 A bateria de condensadores ligada ao n 14 apresenta todos os escal es ligados conforme apresentado na Tabela 8 56 257 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE Tabela 8 56 Escal es ligados da bateria de condensadores Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 9 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 nop C c c c c t l v 2 3 1t 4 E ligado Tamb m a bateria de indut ncias ligada ao n 6 apresenta todos os seus escal es ligados de acordo com os resultados apresentados na Tabela 8 57 Tabela 8 57 Escal es ligados da bateria de indut ncias Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 9 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 no q
394. ema de despacho integrado que o Operador de Sistema pode utilizar para determinar o programa final considerando mercados de energia el ctrica organizados em torno de sistemas mistos Para este efeito e para al m do programa base determinado pelo Operador de Mercado s o tamb m considerados os contratos bilaterais f sicos realizados pelos agentes envolvidos neste tipo de transac o Os dados referentes aos contratos bilaterais f sicos bem como outros dados referentes aos agentes envolvidos est o dispon veis na Tabela B 4 e na Tabela B 5 do Anexo B A pot ncia activa total transaccionada considerada nos estudos de mbito t cnico realizado pelo Operador de Sistema de 2785 0 MW dos quais 361 0 MW corresponde a contratos bilaterais f sicos e 2424 0 MW corresponde pot ncia despachada pelo OM A Caso Base O m dulo e a fase das tens es do sistema obtidos com este modelo s o apresentados na Tabela 8 20 Devido ao aumento de pot ncia activa no sistema obt m se valores para a fase das tens es mais elevados em valor absoluto A Tabela 8 21 apresenta o despacho final determinado pelo Operador de Sistema Considerando os valores iniciais de pot ncia activa quer dos agentes despachados pelo OM quer dos agentes associados aos contratos bilaterais verifica se que n o ocorrem altera es a esses valores contratados Verifica se apenas um ajuste de pot ncia activa referente ao valor de perdas activas do sistema que s o totalmente
395. emplo o pre o SBP pago pelos agentes produtores que apresentam um d fice de energia ou seja se a produ o de um gerador for inferior ao valor estabelecido em contrato este agente incorre no pagamento correspondente diferen a de energia afectada pelo pre o SBP Por outro lado o pre o SSP pago aos agentes produtores que apresentam um excesso de energia A utiliza o destes pre os procura desencorajar a ocorr ncia de situa es de desequil brio No modelo anterior ao BETTA existiam tr s sistemas de transmiss o separados 1 o sistema de Inglaterra e Gales operado pela National Grid Company NGC ii no Sul da Esc cia pela Scottish Power e 111 no Norte da Esc cia pela Scottish Hydro Cada uma das referidas companhias correspondia tamb m ao OS da respectiva rea de influ ncia O modelo actual BETTA apresenta um nico OS que a NGC e inclui tr s concession rios separados possuindo licen as de transmiss o nomeadamente a National Grid a Scottish Power e a Scottish Hydro Assim a National Grid para al m de ser um concession rio de parte da rede de transmiss o igualmente o OS pelo que o Regulador ter de assegurar que n o existir discrimina o em rela o aos restantes concession rios As interliga es entre a Esc cia e Inglaterra e Gales fazem agora parte do sistema de transmiss o da Gr Bretanha pelo que j n o s o tratadas separadamente Estas condi es vieram simplificar o acess
396. en o e altera es de topologia o pre o marginal da pot ncia activa no n k no instante t pode ser definido por exemplo por 7 1 em que FO representa a fun o objectivo do problema de optimiza o _ FO PO p 7 1 De uma forma geral os pre os marginais referidos correspondem a pre os marginais de curto prazo no sentido em que resultam de problemas de optimiza o da opera o de sistemas el ctricos que n o incluem portanto o custo de investimento Em qualquer caso o interesse destas grandezas muito elevado e bem conhecido dada a interpreta o econ mica que lhes est associada dados os sinais que permitem transmitir aos utilizadores das redes el ctricas no sentido de haver uma maior efici ncia na explora o dos sistemas el ctricos e dado ainda o facto de serem utilizados nos sistemas tarif rios em vigor em muitos pa ses Todos estes aspectos justificam ent o a aten o que lhes conferida na parte final deste cap tulo Ser o assim apresentadas as express es dos pre os marginais de pot ncia activa e reactiva associados aos diversos modelos propostos e disponibilizados de forma directa em alguns casos a partir das vari veis duais obtidas na ltima itera o do algoritmo SLP no Modelo 1 correspondem aos multiplicadores de Lagrange obtidos ou atrav s de combina es de diversas destas vari veis duais noutros casos 188 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica
397. ens o dos geradores devem ser distribu dos de acordo com o custo das perdas reactivas atribu do a cada carga Este m todo baseia se na realiza o de estudos de tr nsito de pot ncias de modo a calcular a contribui o de cada gerador para alimentar as perdas reactivas determinadas pela alimenta o das cargas Neste m todo atribu da a cada carga uma parcela dos custos totais de controlo de tens o correspondente a uma frac o das perdas reactivas totais 3 3 Determina o de Pre os Marginais de Pot ncia Reactiva 3 3 1 Considera es Gerais A maior parte da literatura relacionada com a determina o de pre os de pot ncia reactiva prop e que estes pre os sejam estabelecidos considerando pre os marginais nodais ou zonais A ideia b sica associada determina o de pre os nodais resulta do facto do valor da pot ncia reactiva ser mais elevado nalguns locais do que noutros por exemplo perto ou 62 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos longe dos centros de consumo El Keib e Ma 1997 e Alvarado et al 2003 referem que os pre os marginais nodais da pot ncia reactiva podem fornecer incentivos para as cargas consumirem pot ncia reactiva de um modo eficiente e para os geradores produzirem pot ncia reactiva eficientemente A determina o dos pre os nodais bem como o despacho de pot ncia reactiva dependem do modelo adoptado para a resolu
398. enta o recorre a programa o inteira mista Neste modelo s o integradas as perdas activas a compensar e os congestionamentos da rede de transmiss o bem como restri es de opera o de natureza inter temporal tais como os custos de arranque os valores das rampas e os tempos m nimos de arranque e de paragem dos geradores As restri es incorporadas no modelo proposto correspondem s equa es de pot ncia activa injectada em cada um dos n s do sistema para cada per odo de comercializa o aos limites m nimo e m ximo do tr nsito de pot ncia activa nos ramos da rede de transmiss o para cada per odo 99 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o s restri es de opera o dos geradores No caso dos geradores despachados a sua produ o dever estar dentro dos limites m nimo e m ximo especificados s restri es relativas a tempos de arranque e de paragem e s rampas associadas a varia es de produ o de pot ncia activa dos geradores finalmente s restri es que imp em as condi es l gicas de arranque e de paragem dos geradores Tao e Gross 2000 prop em um conceito de compensa o equivalente de perdas Assim referem que poss vel construir procedimentos eficientes e flex veis para compensar as perdas num sistema em que existem m ltiplas transac es Os procedimentos desenvolvidos utilizam uma estrutura de m ltiplas tran
399. entam uma metodologia para determina o das remunera es a atribuir aos geradores que fornecem o servi o de pot ncia reactiva de acordo com os referidos custos evitados Esta metodologia consiste na resolu o de um problema de OPF para calcular os menores custos de instala o de novas fontes de pot ncia reactiva sendo aplicado em seguida o m todo de Aumann Shapley para distribuir esses custos pelos geradores com capacidade de fornecer esse servi o evitando a instala o de novos equipamentos e os respectivos custos associados Finalmente estes autores referem que esta metodologia pode ser utilizada pelo OS para estimar o pre o m ximo a ser pago aos geradores que fornecem este servi o por um lado e permitir ao OS adquirir os servi os auxiliares com a m xima efici ncia e ao menor custo poss vel evitando poder de mercado que pode ser exercido por alguns geradores situados em localiza es privilegiadas Em Xu et al 2001 s o propostos conceitos e esquemas para a avalia o equitativa do suporte de pot ncia reactiva sendo real ado que a avalia o dos servi os de suporte de pot ncia reactiva deve basear se na contribui o de cada agente para a seguran a e estabilidade do sistema O problema de avalia o de pot ncia reactiva foca essencialmente os aspectos relacionados com as fontes din micas de pot ncia reactiva Neste sentido os autores introduziram o conceito de curvas de valor para quantificar a import ncia r
400. ente utilizadas para fins comerciais Contudo prev se que essa quota de mercado diminua com a integra o dos sistemas portugu s e espanhol num nico mercado de energia el ctrica o Mercado Ib rico de Electricidade MIBEL e com o seu funcionamento efectivo Grande parte das unidades de produ o ainda detentora de Contratos de Aquisi o de Energia CAE pelo que ser necess rio proceder sua resolu o de modo que esses produtores possam participar no mercado em condi es de igualdade com os demais agentes Neste mbito encontra se j publicada legisla o espec fica Decreto Lei n 240 2004 de 27 de Dezembro estipulando as regras a adoptar para compensar os produtores vinculados pela resolu o de contratos Estas compensa es s o denominadas de Custos para a Manuten o do Equil brio Contratual CMEC e de uma forma breve est o associados diferen a entre a remunera o que seria obtida ao abrigo dos CAE e a que as entidades produtoras ir o obter em cada ano em regime de mercado 51 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o Finalmente os servi os auxiliares incluindo reservas e o controlo de tens o e pot ncia reactiva eram geridos de forma centralizada pelo OS e as entidades produtoras vinculadas eram remuneradas de acordo com as regras estabelecidas nos CAE Com a resolu o destes contratos e com o in cio de actividade mais efectivo do MIBEL j v rias vezes adiada
401. entre 2609 8 e 4546 9 segundos relativos respectivamente s simula es f8 x e f2 x fl x DG B x fA x f5 x f6 x 51 56 61 66 n mero de itera es Figura 8 27 Converg ncia do Algoritmo de Solu o H brido 1 utilizando o EPSO em 8 simula es 276 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos A melhor solu o obtida atrav s deste algoritmo utilizando o EPSO f7 x corresponde aos seguintes resultados dos componentes discretos transformadores com regula o de tens o no transformador ligado aos n s 3 e 24 a tomada de tens o do prim rio est ligada na posi o correspondente a 6 0 9 no transformador ligado entre os n s 9 e 11 a tomada do prim rio est ligada na posi o referente a 5 0 96 no transformador ligado entre os n s 9 e 12 a tomada do prim rio est ligada na posi o associada a 5 0 o transformador ligado entre os n s 10 e 11 apresenta a tomada ligada na posi o nominal o transformador ligado entre os n s 10 e 12 apresenta a tomada de tens o do prim rio na posi o 2 0 a bateria de condensadores tem os escal es ligados conforme apresentado na Tabela 8 71 Tabela 8 71 Estado dos escal es da bateria de condensadores existente no n 14 obtido pelo EPSO escal o 1 escal o 2 escal o 3 esc
402. entro de consumo localizado na parte inferior do sistema e por outro lado verifica se a exist ncia de um centro de produ o localizado na parte superior Deste modo dada a diferen a de localiza o do centro de consumo e do centro de produ o obt m se tr nsitos de pot ncias no sentido das cargas ou seja da parte superior do sistema para a parte inferior Nestas condi es e de acordo com o problema de optimiza o de despacho integrado considerado verifica se que a solu o que minimiza o valor da fun o objectivo corresponde a compensar a pot ncia activa de perdas em geradores ligados zona em que h excesso de carga Contribui se assim para se obter uma situa o de explora o menos desequilibrada associada portanto a menores tr nsitos de pot ncia Os ajustes de pot ncia activa determinados pela viola o de restri es t cnicas correspondem a 11 31 MW ea 8 51 MW nos geradores despachados pelo OM ligados aos nos 7 e 15 e a 20 80 MW e a 23 60 MW nos geradores associados aos contratos bilaterais ligados aos n s 7 e 21 Deste modo a soma dos ajustes de pot ncia activa referente aos geradores despachados pelo OM negativa sendo compensada pela soma dos ajustes de pot ncia activa correspondentes aos geradores com contratos bilaterais no valor de 2 80 222 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos MW Verifica se assim a ocorr ncia d
403. eos Be TON ENM ESSES 100 203 212 100 380 952 13 130 18 250 CEIA ESSE 0 8 995 Te 200 91 240 oo Compensadores S ncronos O compensador s ncrono ligado no n 14 do sistema tem as caracter sticas apresentadas na Tabela B 6 Tabela B 6 Limites de pot ncia reactiva do compensador s ncrono ligado ao n 14 da rede teste de 24 n s do IEEE P CS max Q CS MW Mvar B 3 Anexo B Dados da Rede Teste de 24 N s do IEEE B 4 Dados da Rede de Transmiss o As caracter sticas dos ramos da rede de 24 n s do IEEE correspondem aos dados apresentados na Tabela B 7 Tabela B 7 Caracter sticas dos ramos da rede teste de 24 n s do IEEE R X _sh max Lk n i n j i j Y S pu pu pu MVA 175 0 175 0 175 0 175 0 2 6 004970 0 19200 0 05200 175 0 3 9 0 3080 0 11900 0 03220 175 0 4 9 002680 0 10370 0 02810 1750 175 0 6 10 001390 0 06050 245900 200 0 10 7 8 0 1590 006140 0 01660 200 0 l 8 9 004270 0 16510 0 04470 175 0 2 8 10 0 4270 0 16510 0 04470 175 0 13 500 0 14 500 0 15 500 0 16 500 0 17 500 0 18 500 0 19 500 0 20 500 0 21 500 0 22 500 0 23 500 0 24 500 0 25 500 0 26 500 0 27 500 0 28 500 0 29 500 0 30 500 0 31 500 0 32 500 0 33 500 0 SNIA Mv SIN m B 4 Novos Mecanismos de Mercado de
404. erando par metros objectivo e par metros estrat gicos Os par metros objectivo fornecem uma descri o fenot pica da solu o relativa s vari veis naturais do problema Os par metros estrat gicos condicionam a avalia o de uma solu o ou do algoritmo A regra de muta o b sica dos par metros estrat gicos definida pelas express es A 3 e A 5 Wi wi log N 0 D A 3 Nesta express o log N 0 1 corresponde a uma vari vel aleat ria com distribui o lognormal resultante da distribui o Gaussiana N 0 1 de m dia 0 e vari ncia 1 representa um par metro de aprendizagem especificado externamente que permite controlar a amplitude das muta es Valores reduzidos de originam uma elevada probabilidade de existirem valores de muta o pr ximos de 1 A adop o da distribui o log N para esta forma de muta o relaciona se com o facto de a probabilidade de ter um novo valor multiplicado por m ser a mesma que a de um valor multiplicado por 1 m Contudo poder o admitir se outras regras de muta o sendo usual considerarem se aproxima es ao esquema referido como por exemplo a dada pela express o A 4 w 1 e N 0 1 A 4 L Assim as express es A 3 e A 4 s o equivalentes atendendo a que lt assume pequenos valores e o resultado controlado pelo que coeficientes de pondera o negativos s o rejeitados Por outro lado este esquema de par metros
405. ergia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos foram despachadas no mercado di rio para produzir pot ncia activa podem agora ser chamadas a apoiar o fornecimento de pot ncia reactiva Segundo os autores a metodologia proposta apresenta duas vantagens principais a decomposi o do problema completo em diferentes subproblemas que s o resolvidos de uma forma hierarquizada e garantindo a verifica o das diversas restri es a considerar apesar de n o se poder garantir a obten o de um ptimo global para o problema completo a metodologia proposta permite identificar que restri o inicialmente violada resolvida por cada gerador redespachado aumentando assim a transpar ncia da opera o do sistema 3 6 Compensa o de Perdas Contratos de Interruptibilidade 3 6 1 Compensa o de Perdas Motto et al 2002 apresentam uma formula o de tipo OPF para determinar pre os marginais nodais tendo em conta as perdas activas assim como eventuais congestionamentos da rede de transmiss o Neste problema de optimiza o pretende se maximizar uma fun o de Benef cio Social incorporando diversos per odos associados aos mercados de electricidade Segundo os autores este despacho permite obter uma efici ncia acrescida em termos da utiliza o da produ o e dos recursos da rede de transmiss o Assim proposto um modelo de despacho baseado num mercado de electricidade multiper odo cuja implem
406. ervi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 8 68 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 11 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Vi 0 n i V 0 pu graus pu graus 9 450 11 300 4 460 4 660 1 780 1 060 5 080 5 070 0 000 4 740 4 130 10 250 Tabela 8 69 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 11 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Agentes associados ao Pool Agentes associados aos Contratos n APg Pei Ogi Pei APe Pg Og MW MW MW Mvar MW Mvar MW MW Mvar am M 001 0 9401 6144 10800 2193 j 1000 203 4758 0 4758 4372 9700 1970 2000 406 ws sss EEN o 50 3 6 E NIE 1 EE RE sof aef T J 0 796 277 04 4619 12500 2538 20 80 3120 1746 3000 7 52 Esa ESSA RR PE pg CWI S ERE OE a RE ON ETE RE ER RE 1800 3505 as RR RE 35 J RC 366 1600 228 10 ee i si a E P O A E 13 o 0 460 00 8593 26500 5381 o 6100 408 4500 13 13 14 skkk 2 51 is o 756 21296 8552 31700 6437 o 260 5830 16 o o 15500 6864 10000 2031 51 00 2 03 17 BERE EE s O 18 o o 2
407. ervi os Auxiliares em Sistemas El ctricos selecciona os geradores possuindo as ofertas mais baratas inclu das numa ordem de m rito para produzirem o suporte de tens o adicional em cada uma das respectivas reas Em conformidade com a Order No 2003 FERC 2003 o CAISO utiliza requisitos pr prios relativos ao factor de pot ncia para os geradores que n o operam segundo contratos de tipo Reliability Must Run RMR Deste modo a gama especificada para o factor de pot ncia corresponde a 0 90 indutivo e 0 95 capacitivo Todos os geradores participantes no CAISO que operam sob tais contratos est o obrigados a fornecer o servi o de pot ncia reactiva de acordo com a gama do factor de pot ncia a especificado Contudo os geradores despachados tamb m ter o de fornecer o servi o de pot ncia reactiva fora da sua gama standard contratada quando solicitados pelo CAISO Nestas condi es os geradores receber o uma compensa o adicional pelo servi o prestado As cargas e as companhias distribuidoras directamente ligadas rede controlada pelo CAISO devem manter os tr nsitos de pot ncia reactiva nos pontos de interface dentro de uma banda de factores de pot ncia de 0 97 indutivo a 0 99 capacitivo FERC 2005 As cargas n o s o compensadas por manterem o factor de pot ncia dentro da banda especificada O CAISO aplica penalidades aos geradores s cargas e s companhias de distribui o que n o cumpram os requisitos fixados para o
408. es correspondentes s restri es violadas bloco G actualiza o da matriz das admit ncias nodais Y considerando os resultados obtidos para as vari veis discretas obtidos no bloco F atrav s da solu o do problema inteiro misto pela meta heur stica seleccionada por ltimo o bloco H correspondente fase final do algoritmo Inclu da a influ ncia dos componentes discretos da rede reflectidos na matriz Y o problema primal dual resolvido atrav s do m todo SLP A solu o obtida nesta fase corresponde 187 7 Algoritmos de Solu o e C lculo dos Pre os Marginais Nodais solu o do problema proposto isto ao programa final hor rio com a resolu o de restri es t cnicas se necess rio e a aloca o de servi os auxiliares bem como os pre os marginais nodais de pot ncia activa e de pot ncia reactiva 7 5 C lculo dos Pre os Marginais Nodais 7 5 1 Aspectos Gerais O pre o marginal da energia el ctrica pode ser definido como o impacto sentido pela fun o objectivo representando um custo de opera o do problema de optimiza o associado se ocorrer uma varia o da pot ncia de carga Dada a exist ncia de uma rede el ctrica interligando os geradores e as cargas possuindo caracter sticas t cnicas bem definidas bem como varia es do estado do sistema em an lise ao longo do tempo devido s varia es de carga sa das de servi o de componentes por avaria ou manut
409. es existente no n 14 obtido pelo GAO E escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 nop t 1 to 2 o 3 1 4 1 5 E ligado finalmente a bateria de indut ncias tem os seus escal es ligados conforme apresentado na Tabela 8 74 Tabela 8 74 Estado dos escal es da bateria de indut ncias presente no n 6 obtido pelo GAO escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 n B B B B B d 1 1 7 2 3 2 7 4 5 6 ligado C Compara o de Resultados Na Figura 8 29 apresentam se os valores obtidos para a fun o de avalia o utilizando o EPSO e o GAO nas 8 simula es realizadas 1762 4 A EPSO GAO 1760 1758 1756 1754 1752 4 A 1750 A A 1748 4 4 1746 u A E 1744 0 1 2 3 4 5 6 n mero de simulac es Figura 8 29 Resultados obtidos pelo EPSO e pelo GAO nas 8 simula es realizadas 279 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE Para as 8 simula es realizadas com cada uma das duas meta heur sticas verifica se que as solu es obtidas com o EPSO variam menos apresentando assim solu es mais homog neas apesar da melhor solu o de todas ter sido obtida com algoritmo utilizando o GAO 8 7 2 Algoritmo de Solu o H brido 2 O segundo algoritmo h brido desenvolvido corresponde ao Algoritmo de Solu o 4 apresentado na Subsec o 7 4 2 do Cap tulo 7 Este algo
410. es para compensar as perdas activas do sistema de 36 77 MW valor este que tamb m corresponde ao valor de perdas activas do sistema obtido atrav s do tr nsito de pot ncia AC inserido no algoritmo SLP Os pre os marginais nodais apresentados na Tabela 8 10 revelam tamb m uma boa aproxima o em rela o aos valores obtidos com o Modelo 1 como se pode comprovar atrav s dos resultados obtidos apresentados nas respectivas tabelas Tabela 8 10 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 2 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE n i piP p Q n i p P p Q MW h Mvar h MW h Mvar h l 0 000 2 0 314 3 0 178 4 0 094 5 0 023 6 0 000 7 8 9 0 050 99 680 0 038 10 0 000 12 1 307 Finalmente o tr nsito de pot ncia aparente no ramo 7 8 corresponde a 160 08 MVA sendo 98 299 0 000 95 991 0 000 que o tr nsito de pot ncia reactiva neste ramo praticamente nulo B Caso Cong Neste caso e do mesmo modo que no Modelo 1 o limite do ramo 7 8 foi reduzido para 150 MVA O valor da fun o objectivo corresponde agora a 7389 707 Comparando este valor com o valor obtido pelo Modelo 1 para o mesmo caso verifica se uma diferen a de 16 19 que se deve ao facto de o tr nsito de pot ncia aparente no ramo 7 8 obtido no caso base atrav s deste modelo ser de 160 08 MVA o que implica que o gerador ligado ao n 7 ter de diminuir a
411. espachos de pot ncia activa e de pot ncia reactiva Conforme Hao e Papalexopoulos 1997 a gest o e a fixa o de pre os para a pot ncia reactiva em ambiente de mercado dependem de dois desenvolvimentos importantes O primeiro relaciona se com a separa o funcional das empresas que fornecem o servi o de suporte de pot ncia reactiva e controlo de tens o e o segundo corresponde regulamenta o de explora o das redes de modo a facilitar a coordena o entre os sistemas de produ o e de transmiss o para a opera o fi vel do sistema Segundo da Silva et al 2001 existem essencialmente duas metodologias alternativas que podem ser adoptadas de modo que os servi os auxiliares sejam disponibilizados ao Operador de Sistema OS em quantidade suficiente A primeira corresponde a introduzir regulamentos t cnicos que imponham que os agentes do sector forne am os servi os auxiliares enquanto que a segunda metodologia consiste na cria o de um ambiente competitivo que encoraje o fornecimento destes servi os atrav s de pagamentos adequados bem como a recupera o das correspondentes receitas dos utilizadores do sistema de transmiss o Estes autores referem ainda que se deve prestar aten o aos dois 56 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos lados do problema atrav s de 1 como pagar o suporte de tens o aos fornecedores e ii como alocar os custos in
412. espondente ao limite t rmico considerado nesta simula o Finalmente a solu o do problema foi obtida ao fim de 587 itera es envolvendo um tempo de c lculo de 649 2 segundos 8 3 2 Modelo 2 Esta subsec o apresenta resultados relativos aplica o do Modelo 2 aos mesmos casos considerados na subsec o anterior O Modelo 2 corresponde a um modelo de optimiza o linearizado em torno de um ponto de funcionamento obtido pelo tr nsito de pot ncias AC Newton Raphson cujo algoritmo de solu o foi apresentado no Cap tulo 7 e se baseia em Sequential Linear Programming SLP A Caso Base O valor da fun o objectivo obtido com este modelo de 5268 26 correspondendo a uma diferen a de 0 033 em compara o com o valor obtido por aplica o do Modelo 1 modelo n o linear O algoritmo SLP necessitou de 35 itera es para obter a solu o do problema despendendo 6 8 segundos em processamento Os resultados obtidos s o id nticos aos obtidos pelo Modelo 1 como comprovam as tabelas de resultados apresentadas em seguida Assim a Tabela 8 8 apresenta o m dulo e fase das tens es obtidos 205 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE Tabela 8 8 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 2 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE V 0 i n i V 0 pu graus pu graus 5 600 8 640 3 360 3 330 1 330 0 920 2 500
413. estionamentos intra zonais n o eram frequentes Contudo situa es de congestionamentos de linhas de transmiss o interligando uma zona com outra ocorriam com alguma frequ ncia sendo utilizado pelo CAISO uma ferramenta espec fica para lidar com este tipo de situa es O mercado di rio implementado ap s a reestrutura o do sector el ctrico da Calif rnia era operado pela California Power Exchange PX criada em simult neo com o CAISO e realizava a maior parte das transac es de energia el ctrica neste estado Assim grande parte da energia necess ria para o dia seguinte era comercializada na PX que em seguida submetia os respectivos programas para o dia seguinte ao CAISO Contudo a crise de 2000 2001 determinou o encerramento desta entidade bem como a extin o das actividades que administrava tendo sido em seguida declarada a sua fal ncia Desde ent o e at aos dias de hoje as empresas de produ o efectuam contratos de longo prazo para fornecerem a maior parte dos consumos dos seus clientes n o existindo um mercado organizado para as 24 horas do dia seguinte que satisfa a as altera es dos potenciais consumos de energia para esse mesmo per odo Assim o vazio originado pela fal ncia do PX resultou numa tarefa extremamente complexa inclu da nas fun es do CAISO ao ter de operar apenas o mercado em tempo real De acordo com CAISO 2006 a resolu o de restri es t cnicas dentro de uma das tr s grandes zona
414. eurs ii d liminer les congestions de branche introduisant les changements exig s dans les programmations initiaux et iii garantir la puissance r actif comme support ou soutien les restrictions de tension aussi les restrictions de diagramme de capacit de g n rateur qui le correspond Les mod les d velopp s ont t essay s par l utilisation de plusieurs exemples des r seaux Dans cette These son pr sent s les r sultats des exemples testes de 1 IEEE un de 24 noeud et un autre 118 n ud Ces r sultats montrent l importance de l usage de ce genre d outils dans les march s d lectricit puisque ils permettent la d termination non seulement de la dispatch active finale mais aussi l allocation de quelques services subordonn s qui sont cruciaux pour assurer la fiabilit la s curit et la qualit d op ration du syst me tell que consid rant des m canismes transparents et comp titifs Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos ndice Lista de ABFOVIATUTAS mem Ad XXV Lista de Fig ra S s asraon u ri ne e xxix Lista de Tabelas ME E diiniita eiii airada xxxiii SIimbologia usupa TT I I IM xli T Introdu o e M 1 Td Enquadramento A O aha A ua eat ONS qu 1 1 2 Motra es VOS dida asss 5 1 3 MER enin pes oncMIS T 7 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de
415. exas apresentam valores do ndice HHI Herfindahl Hirschman Index elevados devido elevada concentra o da propriedade de geradores em apenas algumas companhias Zhou et al 2003 2 6 5 2 Suporte de Pot ncia Reactiva e Controlo de Tens o O ERCOT apresenta duas perspectivas diferentes para definir o suporte de tens o Na primeira este servi o consiste no fornecimento por parte das QSE dos recursos de produ o cujo factor de pot ncia e n vel de tens o nos seus terminais podem ser programados pelo ERCOT para manter as tens es na rede de transmiss o dentro de limites aceit veis A segunda perspectiva corresponde ao servi o de fornecimento do ERCOT s QSE atrav s da programa o coordenada dos perfis de tens o no sentido de manter as tens es na rede de transmiss o ao longo do sistema Alvarado et al 2003 e ERCOT 2003 Neste contexto o ERCOT efectua estudos para determinar as necessidades de pot ncia reactiva de modo a obter os perfis de tens o pretendidos em todos os n s com produ o Contudo poder modificar temporariamente os requisitos de tens o em fun o das condi es reais de explora o do sistema O ERCOT determina as necessidades de suporte de tens o para cada local informando as QSE das tens es pretendidas nos pontos de interliga o dos seus geradores Deste modo as QSE ficam obrigados a responder s varia es desses perfis de tens o O ERCOT pode tamb m instalar recursos est ticos de pot
416. fase o OS determina as restri es t cnicas que podem afectar o programa base di rio de funcionamento estabelecendo as modifica es do programa necess rias para resolver as restric es detectadas na segunda fase o OS realizar as modifica es do programa necess rias para obter um programa equilibrado de produ o e de consumo O OM receber do OS a informa o sobre as modifica es hor rias de energia da primeira e da segunda fases bem como a receita correspondente sua liquida o separando por cada unidade de produ o e por cada unidade de compra os aumentos e as diminui es de energia assim como os direitos de remunera o e as obriga es de pagamento No final deste processo a soma da energia vendida igual soma da energia comprada de modo que o programa de restri es ser equilibrado O Real Decreto 1454 2005 de 2 de Diciembre de 2005 assinala que com base no programa di rio base de funcionamento informa o do Pool juntamente com a dos contratos bilaterais o OS determinar as restri es t cnicas que poder o afectar a sua execu o bem como as necessidades de servi os auxiliares servicios complementarios a que d o lugar Para a resolu o de restri es t cnicas o OS poder retirar ofertas contempladas nos programas base assim como poder modificar o programa utilizando outras ofertas O programa resultante da resolu o de restri es t cnicas e do mercado de 15
417. feitamente definidas A sequ ncia das solu es que se obt m define uma traject ria no espa o de solu es do problema A estrutura de vizinhan a para um espa o de solu es X definida considerando que a cada solu o xe X est associado a um subconjunto V x cX chamado de vizinhan a de x que inclui as solu es que podem ser obtidas a partir de x atrav s de um movimento elementar tal que x V x VxeX A constru o de uma boa estrutura de vizinhan a constitui um elemento essencial do SAO contribuindo para a efici ncia do algoritmo Assim considere se o espa o de solu es X x X2 x Xn do qual se extrai uma solu o inicial x que avaliada pela fun o F x No in cio do processo iterativo s o considerados muitos movimentos para actualizar a solu o sendo constru da a sua vizinhan a V x Considere se que x corresponde solu o seleccionada tal que xe V x Se se verificar que F x lt F x ent o x passar a ser a nova solu o corrente Caso contr rio seleccionada uma das seguintes alternativas x ser a solu o corrente com uma probabilidade p n x permanecer como solu o corrente com a probabilidade complementar 1 p n sendo x eliminada A 10 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos A probabilidade p n poder decrescer ao longo do processo iterativo de acordo com uma regra espec fica
418. ferta de ajuste de menor valor apresentada pelas entidades produtoras O pre o marginal de pot ncia activa no n 15 100 005 MW h obtido admitindo um aumento unit rio de pot ncia activa da carga ligada ao n 15 Este aumento dever ser compensado por um ajuste positivo de igual valor no gerador ligado ao mesmo n neste caso concreto pelo que o valor das perdas activas do sistema n o sofre qualquer varia o Assim o impacto na fun o objectivo corresponde a 100 00 MW h Todavia atendendo ao facto do gerador 213 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE ligado ao n 15 apresentar um ponto de funcionamento que se encontra sobre o limite superior do seu diagrama de capacidade ponto PF3 da Figura 8 6 verifica se que o aumento da sua produ o de pot ncia activa para acompanhar o aumento unit rio da carga ligada ao n 15 determina uma diminui o na sua produ o de pot ncia reactiva Esta situa o origina uma ligeira varia o no valor da tens o que se reflectir no valor das perdas activas do sistema e assim no valor da fun o objectivo Por esta raz o o pre o marginal de pot ncia activa no n 15 n o corresponde exactamente ao valor de 100 00 MW h mas sim ao valor de 100 005 MW h Deste modo o valor 100 005 MW h corresponde ao impacto sentido pela fun o objectivo causado por um aumento unit rio de pot ncia activa e pela correspondente diminui o de pot n
419. ffect of Loading on Reactive Market Power Proceedings of the 34 Hawaii International Conference on System Sciences Maui Hawaii January 2001 Dingley C E 2002 A Preliminary Investigation into the Cost of Reactive Power and Methods of Charging for it University of Cape Town South Africa December 2002 Directiva 96 92 CE sobre o mercado interno da electricidade do Parlamento e do Conselho Europeu 19 de Dezembro 1996 Directiva 2003 54 CE sobre as normas comuns para o mercado interno de electricidade e revoga a Directiva 96 92 CE do Parlamento e do Conselho Europeu 26 de Junho 2003 Do a V M Paredes A N 2001 Reactive Power Pricing in Competitive Electric Markets Using the Transmission Losses Function 2001 IEEE Porto Power Tech Conference Porto Portugal 105 135 September 2001 Dorigo M Di Caro G Gambardella L M 1999 Ant Algorithms for Discrete Optimization Artificial Life MIT Press 1999 Elangovan S 1983 New Approach for Real Power Loss Minimisation IEE Proceedings Vol 130 Pt C No 6 November 1983 El Araby E E Yorino N Zoka Y 2005 Optimal Procurement of VAR Ancillary Service in the Electricity Market Considering Voltage Security ISCAS 2005 International Symposium on Circuits and Systems Kobe Japan May 2005 El Keib A A Ma X 1997 Calculating Short Run Marginal Costs of Active and Reactive Power Production IEEE Transac
420. foram ainda considerados os seguintes par metros limites do m dulo das tens es V 0 94 pue V 21 06 pu S 100 MVA base n 21 como refer ncia das fases 8 2 Resultados do OM O programa base determinado pelo Operador de Mercado OM apresentado na Tabela 8 1 foi obtido utilizando o modelo 4 1 a 4 4 apresentado no Cap tulo 4 considerando as ofertas de venda e de compra de energia el ctrica dos v rios agentes apresentadas nas Tabelas B 1 e B 3 do Anexo B Neste programa base encontram se os valores de pot ncia activa dos agentes vendedores Pg e compradores Pc despachados pelo Operador de Mercado e identificados atrav s do n ao qual est o ligados ao sistema As ofertas de venda do gerador ligado ao n 2 e as ofertas de compra das cargas ligadas aos n s 4 8 e 19 foram rejeitadas pelo que a Tabela 8 1 apresenta um valor nulo de pot ncia activa nas posi es correspondentes Tabela 8 1 Programa base determinado pelo Operador de Mercado para um per odo de comercializa o utilizando a rede teste de 24 n s do IEEE Pg Pe 2 Pg Pe noi MW MW MW MW 265 00 0 0100 AM 180 00 317 00 Pa eer 100 00 710 333 00 13600 19 O 20 12800 e 0 175 00 195 00 O pre o de mercado e a pot ncia activa total transaccionada no mercado di rio correspondem a 36 0 MW h e 2424 0 MW respectivamente
421. gados Os escal es 1 e 2 correspondem a escal es ligados e os restantes escal es apresentam se desligados 253 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE Tabela 8 52 Escal es ligados da bateria de condensadores Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 9 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 C C C C C Y l v 2 3 4 Ss 14 desligado desligado desligado Na Tabela 8 53 apresentado o estado dos escal es da bateria de indut ncias ligada ao n 6 Os escal es 1 a 4 est o ligados e o escal o 5 apresenta se desligado Tabela 8 53 Escal es ligados da bateria de indut ncias Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 9 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 n Td 1 i 2 To 3 4 6 desligado O m dulo e a fase das tens es obtidos s o apresentados na Tabela 8 54 Tabela 8 54 M dulo e fase das tens es obtidos com o Modelo 9 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 0i m Vi 0i 8 960 10 910 4 330 4 510 1 710 1 020 4 840 4 770 0 000 4 800 DET Mais uma vez se verifica que os componentes discretos que se encontram ligados apresentam uma influ ncia significativa no m dulo das tens es nomeadamente nos n s onde se encontram conectados Assim a Figura 8 17 permite observar que o perfil do m dulo das tens es obtido
422. gement in Deregulated Electricity Markets A Review IEEE Power Engineering Society Winter Meeting Vol 2 January 2002 Zhong J Bhattacharya K 2002b Toward a Competitive Market for Reactive Power IEEE Transactions on Power Systems Vol 17 No 4 November 2002 Zhong J 2003 On Some Aspects of Design of Electric Power Ancillary Service Markets Ph D Thesis Chalmers University of Technology Department of Electric Power Engineering G teborg Sweden 2003 Zhong J Nobile E Bose A Bhattacharya K 2004 Localized Reactive Power Markets Using the Concept of Voltage Control Areas IEEE Transactions on Power Systems Vol 19 No 3 August 2004 Zhou S Grasso T Niu G Schubert E S 2003 Comparison of Market Designs Market Oversight Division Report Project 26376 Rulemaking Proceeding on 383 Refer ncias e Bibliografia Wholesale Market Design Issues in the Electric Reliability Council of Texas Market Oversight Division Public Utility Commission of Texas January 2003 Zimmermann H J 1991 Fuzzy Sets Decision Making and Expert Systems Kluwer Academic Publishers 2 d Printing Boston 1991 Zimmermann H J 1992 Fuzzy Set Theory and Its Applications Kluwer Academic Publishers 2 Revised Edition 4 n Printing Boston 1992 Zobian A M D 19972 Unbundling of Transmission and Ancillary Services Part I Technical Issues
423. generalidade superiores aos obtidos pelo Modelo 3 e que associados aos valores da fase das tens es obtidos permitem minimizar as perdas activas do sistema Nestas condi es e verificando que o valor das perdas activas obtido atrav s deste modelo inferior ao valor das perdas obtido com o Modelo 3 conclui se que o perfil das tens es e o valor das fases obtidos atrav s deste modelo permitem reduzir o valor das perdas activas 238 1 080 Vi pu 1 040 4 1 020 4 1 000 0 980 0 960 0 940 0 920 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 1 060 4 Modelo 7 Modelo 3 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 n mero de n s Figura 8 12 Perfis do m dulo das tens es obtidos pelos Modelos 3 e 7 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE Na Tabela 8 37 apresentado o despacho final de pot ncia activa e reactiva determinado pelo Operador de Sistema atrav s deste modelo Tabela 8 37 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 7 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE n i APg APg Pg APc Pc oO os o I rN Ft2 ro ro ro r2 i i o oo S I ro po 0 940 2109 0 10800 3561 o 3561 4815 o 9700 pss Dn ode 3 0 18000
424. gentes come aram a preferir participar no mercado em tempo real No mercado em tempo real da Nova Zel ndia os participantes submetem as suas ofertas de compra venda com um dia de anteced ncia em rela o ao dia de opera o As ofertas s o formadas por blocos de pre o quantidade para cada 1 2 hora do dia de opera o Contudo as ofertas submetidas poder o ser alteradas at 2 horas antes do tempo de opera o do sistema O despacho e o pre o de mercado s o determinados atrav s do equil brio entre o 45 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o consumo e a produ o O pre o final determinado no momento da opera o e disponibilizado no dia seguinte ex post n o sendo geralmente necess rio utilizar contratos adicionais para efectuar correc es Neste mercado em tempo real estabelecido um pre o para cada um dos 48 per odos de comercializa o e para cada um dos 244 n s da rede nacional O pre o em cada um desses n s determinado de acordo com o custo de fornecimento de energia el ctrica incorporando varia es nodais e o custo de fornecimento de reserva Essas varia es nodais ocorrem devido sa da de servi o de equipamentos pot ncia activa de perdas e situa es de congestionamento na rede de transmiss o Atrav s do modelo utilizado a determina o do equil brio entre o consumo e a produ o realizado considerando os 244 n s do sistema dando origem a um pa
425. gerador ligado ao n i MW pot ncia activa m xima de um gerador ligado ao n i associado aos contratos bilaterais f sicos MW pot ncia activa m xima de um gerador ligado ao n i associado ao Operador de Mercado MW oferta de venda de pot ncia activa do gerador i MW oferta de venda de pot ncia activa do gerador i associada ao bloco x MW pot ncia activa de perdas no ramo n s extremos ij obtida atrav s da express o AC de acordo com Dj MW pot ncia reactiva final da carga ligada ao n j Mvar express o AC da pot ncia reactiva injectada no n i Mvar express o AC do tr nsito de pot ncia reactiva no ramo ij Mvar pot ncia reactiva alocada ao compensador s ncrono ligado ao n i Mvar pot ncia reactiva m xima m nima de um compensador s ncrono ligado ao n i do sistema Mvar pot ncia reactiva produzida por um gerador ligado ao n i Mvar capacidade de produ o de pot ncia reactiva correspondente produ o de pot ncia activa em regime nominal para um gerador ligado ao n i Mvar id ntico a Qg para um gerador ligado ao n i associado aos contratos bilaterais f sicos id ntico a Qg para um gerador despachado pelo Operador de Mercado capacidade de absor o de pot ncia reactiva correspondente produ o de pot ncia activa em regime nominal para um gerador ligado ao n i Mvar CAR b Los id ntico a Qg para um gerador ligado ao n i associa
426. geradores s ncronos na sua generalidade Por sua vez para cada m quina em particular estes diagramas dependem das suas caracter sticas pr prias pelo que as magnitudes de cada um destes limites n o ser o iguais em m quinas com caracter sticas diferentes Deste modo as curvas limite de funcionamento poder o assumir formas ligeiramente diferentes das apresentadas porquanto um ou mais limites poder o n o coincidir de forma exacta com os apresentados nas figuras utilizadas nesta sec o Estes diagramas correspondem como ja foi referido a pares de pontos Pg Qgi vi veis para o funcionamento de um alternador e traduzem um efectivo acoplamento entre Pg e Com efeito n o suficiente conhecer e uma vez que existem outras condicionantes que imp em restri es ao conjunto de pontos admiss veis Isto significa que uma vez definido o programa base isto o valor de Pg a gama de valores admiss veis de Qg fica igualmente determinada Repare se que a exist ncia de problemas de controlo de tens o pot ncia reactiva poderia exigir um valor de pot ncia reactiva que n o se enquadre na gama de valores admiss veis de Qg que se referiu Esta quest o tanto mais relevante se atendendo ao car cter local da pot ncia reactiva os geradores que dever o providenciar esse suporte forem em n mero limitado Por esta raz o o valor de Pg de um gerador tal como determinado no programa base poder ter de ser reduzido
427. gian Journal of Operations Research Statistics and Computer Science Vol 32 No 1 2 1992 PJM Interconnection 2000 Report to the Federal Energy Regulatory commission Ancillary Services Markets Market Monitoring Unit April 2000 www pjm com PJM Interconnection 2002 Reactive Supply and Voltage Control from Generation Sources Service Schedule 2 FERC Electric Tariff Vol 1 December 2002 WWW pjm com PMAPS RIMAPS Tutorial Reliability and Risk Assessment in the New Electric Power Utility Market Environment PMAPS 2000 6 International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems RIMAPS 2000 1 EuroConference on Risk Management in Power Systems Planning and Operation in a Market Environment Funchal Madeira Portugal September 2000 379 Refer ncias e Bibliografia Real Decreto 2019 1997 de 26 de Diciembre por el que se organiza y regula el mercado de producci n de energ a el ctrica Desarrollo Normativo de la Ley del Sector El ctrico Ministerio de Industria y Energ a Espa a Diciembre 1997 Real Decreto 2351 2004 de 23 de Diciembre por el que se modifica el procedimiento de resoluci n de restricciones t cnicas y otras normas reglamentarias del mercado el ctrico Ministerio de Industria Turismo y Comercio Espa a Diciembre 2004 Real Decreto 1454 2005 de 2 de Diciembre por el que se modifican determinadas disposiciones relativas al sector el ctrico M
428. gura 8 24 Modelo 1 SQP Modelo 2 SLP Modelo 6 SLP Difuso 1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 n mero de itera es Figura 8 24 Evolu o do processo iterativo dos m todos SQP e SLP utilizados nos Modelos 1 2 e 6 com a rede teste de 24 n s do IEEE para o caso com congestionamento A converg ncia do Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE correspondeu a no Modelo 1 SQP foram realizadas 587 itera es com o tempo de c lculo de 649 2 segundos O valor da fun o objectivo corresponde a 7373 52 e o valor das perdas activas do sistema foi de 35 43 MW no Modelo 2 SLP foram realizadas 36 itera es com o tempo de c lculo de 8 2 segundos O valor da fun o objectivo corresponde a 7389 72 e o valor das perdas activas do sistema foi de 35 42 MW 273 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE no Modelo 6 SLP foram realizadas 46 itera es e o tempo de c lculo correspondeu a 17 1 segundos O valor da fun o objectivo reflectindo o grau de satisfa o atingido foi de 0 750 apresentando a restri o adicional referente express o da fun o objectivo do Modelo 2 o valor 6175 34 As perdas activas do sistema correspondem a 36 02 MW Neste caso os par metros de relaxa o das restri es difusas utilizados foram os seguintes FO 6000 0 5 700 0 min 6 max 0 02
429. ia aparente no ramo 7 8 assume o valor de 182 09 MVA sendo o tr nsito de pot ncia 220 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos reactiva desprez vel O tr nsito de pot ncia aparente no ramo 6 10 corresponde a 173 76 MVA sendo o tr nsito de pot ncia activa neste mesmo ramo de 155 97 MW Tabela 8 22 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 4 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE idi p P p Q n i p P pi Q MW h Mvar h MW h Mvar h l 0 000 2 0 179 3 0 030 4 0 029 5 0 013 6 0 000 7 0 025 8 0 024 9 0 000 10 0 000 11 0 000 12 0 407 Finalmente o n mero de itera es realizado at se atingirem os crit rios de converg ncia especificados foi de 42 O tempo de c lculo correspondeu a 39 6 segundos B Caso Cong Tal como em situa es anteriores o limite de pot ncia aparente no ramo 7 8 foi reduzido de 200 0 MVA para 150 0 MVA Considerou se ainda uma redu o do limite de pot ncia aparente do ramo 6 10 de 200 0 MVA para 175 0 MVA Nestas condi es a Tabela 8 23 apresenta os valores do m dulo e da fase das tens es Tabela 8 23 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 4 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE e 9 n i 0 graus pu graus 9 520 11 460 4 490 4 700 1 790 1 080
430. ia congestionamento Relativamente aos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva estes apresentam um perfil id ntico em rela o aos obtidos no Caso Base atrav s do Modelo 4 Tabela 8 26 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 5 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE p P pi MW h MW h Mvar h l 0 000 2 0 000 3 0 489 4 0 186 5 0 134 6 1 650 7 0 000 8 0 167 9 0 175 10 0 383 1 0 051 12 0 031 13 0 000 14 0 161 15 0 038 16 0 036 17 0 017 18 0 000 19 0 027 20 0 022 21 0 000 22 0 000 23 0 000 24 0 404 B Caso Cong Em seguida os limites dos tr nsitos de pot ncia aparente nos ramos 6 10 e 7 8 foram reduzidos de 200 0 MVA para 175 0 MVA e para 150 0 MVA respectivamente Nestas condi es o m dulo e fase das tens es obtidos s o apresentados na Tabela 8 27 226 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 8 27 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 5 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE pu graus pu graus 9 520 11 490 4 490 4 690 1 760 1 040 5 170 5 220 0 000 4 800 4 290 10 390 A Tabela 8 28 apresenta o despacho final obtido para este caso de estudo Tabela 8 28 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 5 para o Caso Cong da red
431. iares em Sistemas El ctricos parcela dominante Os custos de oportunidade em que incorrem os geradores s o determinados em fun o do diagrama de capacidade de cada m quina Hao 2003 refere dois elementos a considerar na avalia o dos custos dos geradores O primeiro corresponde ao custo de uma capacidade extra de pot ncia reactiva fora de um limite obrigat rio fixado para os geradores e o segundo ao custo de oportunidade incorrido pelos geradores O primeiro custo utilizado como compensa o dos geradores que fornecem uma capacidade extra de pot ncia reactiva O segundo serve como compensa o para os geradores que incorrem em custos de oportunidade por fornecerem o servi o de pot ncia reactiva Enquanto que o pre o associado ao custo da capacidade extra de pot ncia reactiva pode ser o mesmo para todos os geradores o segundo espec fico a cada um dos geradores Assim o custo de oportunidade utilizado pelos autores obtido em fun o do pre o da oferta de pot ncia activa do desvio de pot ncia activa face ao despacho do mercado di rio e do respectivo pre o de mercado Entretanto em Sauer et al 2001 referido que o elemento que apresenta maior relev ncia no custo da pot ncia reactiva dos geradores corresponde perda de oportunidade tanto no que se refere produ o de pot ncia activa como a associada s transac es realizadas Contudo ainda mencionado que a determina o dos custos de pot ncia
432. ias activa e reactiva O servi o de suporte de seguran a permite acomodar varia es de pot ncia reactiva e est conceptualmente relacionado com a reserva girante Os participantes devem submeter as suas ofertas de pot ncia reactiva formadas por uma quantidade de Mvar associada a um pre o pretendido Os participantes poder o fornecer um ou ambos os servi os ao mercado de servi os auxiliares 75 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o 3 3 6 Modifica es e Extens es dos M todos Propostos Diversos autores prop em modifica es e extens es relativamente s estruturas descritas anteriormente A import ncia destas estruturas deve se principalmente ao facto de ser poss vel obter pre os locais tanto para a pot ncia activa como para a pot ncia reactiva e por outro lado fornecer uma base para determinar os pre os de fornecimento e de consumo de pot ncia reactiva Assim El Keib e Ma 1997 decomp em o problema OPF em duas partes A primeira corresponde a um problema de optimiza o de pot ncia activa minimizando o custo de produ o sujeito a restri es de equil brio de limites de tr nsitos de pot ncia nos ramos da rede e a restri es de limites de funcionamento dos geradores A segunda parte do problema de optimiza o est relacionada com a pot ncia reactiva sendo minimizada a pot ncia activa de perdas do sistema sujeita a restri es de limites de pot ncia reactiva em
433. igado ao n 10 agora 74 14 MW contra 81 10 MW no Modelo 8 Esta redu o deve se toler ncia admitida para a capacidade dos ramos do sistema Os tr nsitos de pot ncia activa e aparente nos ramos 9 10 e 68 116 correspondem agora a 407 02 MW e 407 02 MVA e a 203 47 MW e 203 52 MVA respectivamente Verificam se ainda altera es nos ajustes de pot ncia activa alocados a v rios geradores de ambos os subsistemas de transac o de energia el ctrica 346 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos A transfer ncia de pot ncia activa entre geradores despachados pelo OM e geradores associados a contratos bilaterais corresponde a 41 74 MW verificando se tamb m aqui uma redu o face ao valor de 43 71 MW obtido com o Modelo 8 para o Caso Cong Tabela 9 45 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 10 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong oo PT ov Entidades Associadas a Contratos Ao Ar gan APg Pg Qc APg Pm APg po MW MW Mvar Bed ne MW MW MW Mvar RM o 6 90 ERR ioo ror E cae RE anoo Eee em 3 85 0 o o 1538 3900 1138 o 396 2196 203 42 00 10 53 o o 20 87 52 00 2215 12100 426 wq qoe 1000 1 ipm P e U 8090 927 a a RT ES Z E PE CRI 0 7414 137686 2211 o 11 1
434. igado ao n i associado aos contratos bilaterais f sicos MW xlvi Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Apg 90M ajuste de pot ncia activa de produ o de um gerador ligado ao n i despachado pelo Operador de Mercado MW _ limite m ximo m nimo do ajuste de pot ncia activa admitido pelo gerador ligado ao n i MW APg APg limite m ximo m nimo admiss vel para a varia o de pot ncia activa do gerador ligado ao n i MW APg limite m ximo m nimo admiss vel para a varia o de 1 pot ncia activa do gerador ligado ao n i associado aos contratos bilaterais f sicos MW Apgmao0M limite m ximo m nimo admiss vel para a varia o de pot ncia activa do gerador ligado ao n i despachado pelo Operador de Mercado MW APg contribui o do gerador ligado ao n i para compensar a pot ncia activa de perdas MW APg pot ncia activa de perdas alocada ao gerador ligado ao n i 1 associado aos contratos bilaterais f sicos MW APg pot ncia activa de perdas alocada ao gerador ligado ao n i despachado pelo Operador de Mercado MW APperd AV AO pot ncia activa de perdas no ramo k n s extremos ij determinada pela express o AC linearizada referente a Ap MW AQC desvio de pot ncia reac
435. igura 9 11 Perfis do m dulo das tens es obtidos pelos Modelos 8 e 10 Caso Cong da rede teste de 118 n s do Figura 9 12 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva obtidos pelos Modelos 8 e 10 para o Caso Cong da rede teste de 118 n s do IEEE Figura 9 13 Perfis do m dulo das tens es obtidos pelos Modelos 9 e 11 no Caso Cong da rede teste de 118 n s do IEEE Figura 9 14 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva obtidos pelos Modelos 9 e 11 no Caso Cong da rede teste de 118 n s do IEEE Figura A 1 Ilustra o da reprodu o de uma part cula do EPSO comandada pela regra de movimento Figura A 2 Algoritmo simplificado da meta heur stica EPSO Figura A 4 Algoritmo da meta heur stica SAO para aplica o a um problema de minimiza o delimitado pelo espa o de solu es X Figura A 3 Algoritmo simplificado do eee 340 340 n A S s AD xxxli Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Lista de Tabelas Tabela 8 1 Programa base determinado pelo Operador de Mercado para um per odo de comercializa o utilizando a rede teste de 24 n s do IEEE 194 Tabela 8 2 M dulo e fase das tens
436. ilidade relativos tens o em cada n relativamente a cada n em que esteja ligado um equipamento de produ o de pot ncia reactiva Obt m se assim para cada n do sistema um ndice que avalia o grau de concentra o do fornecimento deste servi o Se se verificar que um dado n possui um valor muito elevado deste ndice o OS poder realizar novas simula es procurando identificar novas localiza es de equipamentos de produ o de pot ncia reactiva que reduzam o valor assumido por esse ndice nesse n 90 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos A Estrutura das Ofertas de Pot ncia Reactiva de Longo Prazo A estrutura de ofertas de pot ncia reactiva proposta por Bhattacharya e Zhong 2001 constitu da por tr s termos Estes termos s o definidos em fun o da capacidade de pot ncia reactiva do gerador correspondente a uma fun o de compensa o esperada por cada fornecedor A estrutura de ofertas apresentada por estes autores integra ent o os seguintes termos se a pot ncia reactiva requerida pelo OS a um gerador for inferior a um valor base especificado de pot ncia reactiva indutiva e superior a um valor m nimo de pot ncia reactiva capacitiva correspondente ao valor de pot ncia reactiva necess ria aos requisitos da pr pria m quina ent o o gerador n o receber qualquer pagamento pela produ o de pot ncia reactiva neste inter
437. inear difusa Considera se que o ambiente de mercado em que se desenvolve o modelo do tipo Pool Este modelo corresponde portanto a uma vers o difusa do Modelo 2 apresentado na Subsec o 4 6 2 do cap tulo anterior Conhecido o programa base inicial resultante do mercado di rio executado pelo Operador de Mercado o Operador de Sistema resolve neste caso o problema 5 22 a 5 37 com o objectivo de maximizar o grau de satisfa o y relacionado com a fun o de perten a das restri es relaxadas e da fun o objectivo do problema determin stico original dada por 5 21 1 i l j l NI Ng Nc gt APperd AV A0 1 5 V APg l Cgi 1 5 21 k 1 Tal como foi referido em 4 6 2 a express o 5 21 inclui dois conjuntos de termos O primeiro somat rio corresponde pot ncia de perdas activas nas N linhas do sistema expressa em termos de varia es do m dulo e da fase das tens es A pot ncia necess ria para compensar estas perdas admite se ser remunerada ao pre o de mercado resultante do mercado di rio o segundo e terceiro termos referem se aos custos de ajuste dos geradores e das cargas e incluem as vari veis de ajuste e os pre os oferecidos pelos agentes respectivos 152 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Utilizando uma formula o id ntica descrita para as restri es relaxadas a fun
438. inisterio de Industria Turismo y Comercio Espa a Diciembre 2005 Resoluci n de 30 de Julio de 1998 de la Secretar a de Estado de Energ a y Recursos Minerales por la que se aprueba un conjunto de procedimientos de car cter t cnico e instrumental necesarios para realizar la adequada gesti n del sistema el ctrico Ministerio de Industria y Energ a Espa a Julio 1998 Resoluci n de 24 de Junio de 2005 de la Secretar a General de Energ a por la que se modifican determinadas reglas de Funcionamiento del Mercado de Producci n de Energ a El ctrica y se a aden nuevas reglas Ministerio de Industria Turismo y Comercio Espa a Junio 2005 Ribeiro P M Marzano L G B Soto J R O Melo A C G 2004 Methodology for Pricing the Generation Reserve and the Reactive Power Supply as Ancillary Services when Provided by Generators IX SEPOPE IX Simp sio de Especialistas em Planejamento da Opera o e Expans o El trica SP 061 Brasil 23 27 de Maio 2004 Rothwell G G mez T 2003 Electricity Economics Regulation and Deregulation IEEE Press Power Engineering Series Wiley Interscience 2003 S A F R 2003 Simulador dos Operadores de Mercado e de Sistema em Mercados de Electricidade Adoptando um Modelo AC Disserta o de Mestrado Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Departamento de Engenharia Electrot cnica e de Computadores Porto Setembro 2003 Saraiva J
439. intes limites linearizados da m quina segmento de recta 1 entre Qg e S representa os limites de intensidade corrente de excita o e de armadura segmento de recta 2 de S a S corresponde ao limite de pot ncia da turbina e ou ao limite da armadura corrente de induzido n segmento de recta 3 definido pelos pontos Qg e 5 representa os limites de estabilidade din mica e ou de corrente de campo em ambos tipos de alternadores e ainda o limite de funcionamento sem excita o no caso do alternador de p los salientes segmento de recta 4 de Qg a Og traduz o limite de funcionamento em vazio ou de mudan a de sinal da pot ncia activa dos alternadores Os limites associados aos segmentos de recta 1 e 3 s o representados matematicamente pelas inequa es 4 8 e 4 9 max _ Qs Og Os lt Os pg E 4 8 bo min 2 E Pr 4 9 Se tal se revelar necess rio a lineariza o das curvas limite presentes nestes diagramas pode ser realizada de modo a incluir um maior n mero de segmentos com o objectivo de 122 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos aproximar ainda mais a rea aproximada em rela o rea real de funcionamento admiss vel dos alternadores minimizando assim o erro de lineariza o inerente Por outro lado os diagramas aqui apresentados representam os limites de funcionamento dos
440. ionado ao sistema A metodologia proposta baseia se no m todo de Shapley para resolver o problema de aloca o de custos de novas fontes de pot ncia reactiva necess rias quando o sistema sofre desvios de tens o devido a conting ncias na rede de transmiss o e ou na produ o Este m todo baseia se na identifica o de todas as coliga es em que cada utilizador poder participar calculando se o custo associado a essa coliga o com e sem a presen a desse utilizador A soma destas varia es de custos pesadas pela probabilidade de ocorr ncia de cada coliga o corresponde ent o ao custo atribu do a esse utilizador Para cada estado do sistema a reparti o do m nimo custo de instala o de nova capacidade de produ o de pot ncia reactiva obtido atrav s do fraccionamento dos desvios de tens o causados pela conting ncia considerada Finalmente os custos unit rios obtidos pelo m todo de Shapley s o multiplicados pelos respectivos desvios de tens o resultando assim nos custos alocados a cada um dos consumidores pelo servi o de pot ncia reactiva prestado no estado considerado Nestas condi es o custo total do fornecimento de pot ncia reactiva repartido por todos os consumidores considerando os autores que se obt m assim uma reparti o mais eficiente e justa Nesta formula o e para cada estado considerado resolvido um problema de optimiza o em que a fun o objectivo corresponde minimiza o
441. ions on Power Systems Vol 12 No 1 February 1997 Hatziargyriou N D Karakatsanis T S 2000 Probabilistic Constrained Load Flow for Optimizing Generator Reactive Power Resources IEEE Transactions on Power Systems Vol 15 No 2 May 2000 He R Taylor G A Song Y 2005 Multi objective Optimization of Reactive Power Flow Using Demand Profile Classification JEEE Power Engineering Society General Meeting Vol 1 June 2005 Hillier F S Lieberman G J 2005 Introduction to Operations Research McGraw Hill International Edition gu Edition 2005 Hirst E Kirby B 1998 Unbundling Generation and Transmission Services for Competitive Electricity Markets Examining Ancillary Services Oak Ridge National Laboratory for the National Regulatory Research Institute Oak Ridge Tennessee January 1998 375 Refer ncias e Bibliografia Hsiao Y T Chiang H D Liu C C Chen Y L 1994 A Computer Package for Optimal Multi objective VAR Planning in Large Scale Power Systems IEEE Transactions on Power Systems Vol 9 No 2 May 1994 Huang G M Zhang 2000 Pricing of Generators Reactive Power Delivery and Voltage Control in the Unbundled Environment IEEE Power Engineering Society Summer Meeting Vol 4 16 20 July 2000 IESO 2006 Market Manual 9 Day Ahead Commitment Process Operations and Settlement
442. is est o afectadas pelos pre os de ajuste pretendidos pelos respectivos geradores Deste modo e ao contr rio do que acontece com os Modelos 1 e 2 o gerador ou os geradores que melhor se prestam para contribuir para compensar as perdas activas do sistema poder o n o corresponder ao gerador ou geradores que melhor se apresentam para ajustar a sua produ o de pot ncia activa no sentido de compensar um aumento de carga no n i do sistema De facto neste caso verifica se que o gerador ligado ao n 2 sofre um ajuste de pot ncia activa para compensar as perdas activas do sistema mas n o corresponde ao gerador que determina na ntegra o pre o marginal de pot ncia activa nem neste n nem nos restantes Contudo respons vel por uma frac o do pre o marginal nodal de pot ncia activa verificado no sistema na medida em que estes pre os marginais incluem uma componente referente a perdas activas estando assim dependentes do seu contributo Tabela 8 16 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 3 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE MW h Mvar h MW h Mvar h i 0 000 2 0 160 3 0 060 4 0 049 5 0 014 6 7 8 9 0 000 0 026 0 020 0 000 10 0 000 1 0 000 12 0 376 Neste caso os pre os marginais nodais de pot ncia activa reflectem o pre o da oferta de ajuste pretendido pelo gerador ligado ao n 15 100 00 MW h uma vez que corresponde o
443. ispatch int gr s pour les puissances actifs et r actifs ont bas dans les programmations initiales de l Op rateur du March de contrats bilat raux et dans les offres d ajustement soumises par tous agents qui les interviennent les g n rateurs et les charges dans chaque p riode d change Certains de ces mod les d velopp s sont formul s par l utilisation des concepts de la Th orie de Fuzzy Sets incorporant des restrictions pour repr senter les limites de tension et de branche model es par les d viations et sp cifier les niveaux d aspiration de la fonction objective du probl me original L usage de ces mod les permet l Op rateur de Systeme de diriger les tudes d optimisation visant valider d un point de vue technique les plans d initiale r f r s et apparent s avec la puissance actif et simultan ment attribuer quelques services subordonn s comme les pertes et le support du puissance r actif contr le du tension minimisant les co ts globaux associ s aux pertes de puissance du syst me et les ajustements du g n ration charge Comme un sous produit ces mod les permettent aussi les calculs les prix marginaux nodal de puissance actifs et r actifs associ s aux variables duales de plusieurs restrictions du probl me L usage d offres d ajustement dans les mod les d velopp s l un permet 1 de garantir que les pertes de puissance actives sont quilibr es tan que son les attribuant par les g n rat
444. ita o curva 2 de S a S o limite da armadura ou de intensidade de corrente de induzido curva 3 o arco entre Q S representa o limite de estabilidade din mica 118 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos segmento de recta 1 de O a Q imp e o limite de funcionamento em vazio segmento de recta 2 de S a S O limite de pot ncia m xima turbin vel O funcionamento do alternador de p los lisos admiss vel sem reservas desde que o ponto de funcionamento se encontre dentro da rea definida pela linha fechada 0 0 5 5 5 0 caso de um alternador de p los salientes as considera es a fazer s o id nticas mas o tra ado do diagrama mais complexo uma vez que os topogramas de f e m s o representados por circunfer ncias de anisotropia X X e a linha limite de estabilidade est tica L n o corresponde a uma recta como acontece nos alternadores de p los lisos Na Figura 4 5 apresenta se o diagrama de funcionamento dos alternadores de p los salientes constru do a partir do diagrama de Blondel Os limites de funcionamento dos alternadores de p los salientes correspondem a limite de intensidade de corrente nominal do alternador arco X RE limite de intensidade de corrente de m xima excita o arco E nax imax 3 limite da mudan a de sinal da pot ncia activa Pg 0 re
445. iva de perdas ou ent o criando custos de oportunidade se for compensado por um gerador ligado ao mesmo n da carga Se o impacto for no sentido do aumento da pot ncia de perdas o pre o marginal nodal de pot ncia reactiva ser positivo caso dos n s 82 83 e 84 em que s existem cargas ligadas Se for no sentido da redu o da pot ncia activa de perdas o pre o marginal nodal respectivo ser negativo caso dos n s 114 e 115 0 500 4 Modelo10 Modelo 8 0 400 4 Mvar h 0 300 0 200 0100 4 ih 0 000 Ap TT TTT PN MA fu TET ORT TTT TT TVA TTT T TINA TT o m 28 46 ss Ms o 100 109 fs 0 100 n mero de n s 0 200 0 300 4 0 400 Figura 9 12 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva obtidos pelos Modelos 8 e 10 para o Caso Cong da rede teste de 118 n s do IEEE O valor da restri o referente fun o objectivo do modelo determin stico corresponde neste caso a 12319 89 e o grau de satisfa o obtido de 0 882 O tempo total de processamento correspondeu a 8826 7 segundos em que o EPSO considerando 10 part culas realizou 13587 itera es e demorou 8473 9 segundos Por sua vez o SLP primal dual despendeu 352 8 segundos realizando 83 itera es 351 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE 9 3 6 Modelo 11 Este modelo corresponde vers o difusa do Modelo 9 e foi utilizado apenas na si
446. ivo de outro gerador e ou por um ajuste negativo de pot ncias de carga um ajuste negativo de carga ter de ser compensado por um ajuste negativo de produ o 4 4 Modeliza o do Diagrama de Funcionamento dos Alternadores Na literatura da especialidade relativa ao funcionamento de geradores s ncronos Adkins e Harley 1975 Carvalho 1983 e na an lise de sistemas el ctricos em Andersson 2004 Grainger e Stevenson 1994 conferida especial import ncia s condi es particulares de funcionamento dos alternadores ligados em paralelo com uma rede de pot ncia infinita sendo inclu dos invariavelmente os limites de funcionamento dos geradores diagramas de capacidade Os alternadores funcionando em regime equilibrado n o saturado e em paralelo com uma rede de pot ncia infinita de modo a manter as condi es em que a frequ ncia e a tens o aos terminais das m quinas permanecem constantes apresentam um dom nio de pontos de funcionamento admiss veis delimitado por curvas limite Os dom nios de funcionamento das m quinas s ncronas podem ser representados atrav s de diagramas de capacidade ou de pot ncias onde se representam todos os seus limites e se definem as regi es que determinam a sua capacidade de funcionamento admiss vel 116 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos A capacidade de funcionamento admiss vel dos alternadores re
447. ivo de garantir a continuidade e a seguran a do abastecimento e o funcionamento integrado e eficiente do sistema A gest o t cnica global do SEN da responsabilidade da entidade concession ria da RNT ou seja cabe REN S A desempenhar entre outras as seguintes fun es assegurar a explora o e a manuten o da RNT em condi es de seguran a fiabilidade e qualidade de servi o gerir os fluxos de electricidade na rede assegurando a sua interoperabilidade com as redes a que esteja ligada disponibilizar os servi os de sistema aos utilizadores da Rede El ctrica de Servi o P blico RESP atrav s de mecanismos de compensa o de desvios de energia assegurando as respectivas liquida es assegurar a capacidade a longo prazo da RNT contribuindo para a seguran a do abastecimento assegurar o planeamento constru o e gest o t cnica da RNT permitindo o acesso de terceiros e gerir de forma eficiente as instala es e os meios t cnicos dispon veis prever o n vel de reservas necess rio garantia de seguran a do abastecimento no curto e m dio prazos prever a utiliza o dos equipamentos de produ o e do uso das reservas hidroel ctricas receber dos OM e de todos os agentes directamente interessados toda a informa o necess ria gest o t cnica global do sistema 50 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxi
448. l ctricos restri es 6 47 e 6 48 que permitiam construir o Modelo 9 a partir do Modelo 8 apresentados tamb m neste cap tulo Ng OM NcOM gt Apod A APO 6 79 i l j l Na CB NCC gt Apa X Apos 6 80 p 4 1 171 6 Modelos de Despacho Considerando Componentes Discretos 172 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 7 Algoritmos de Solu o e C lculo dos Pre os Marginais Nodais 7 1 Aspectos Gerais Os problemas apresentados nos Cap tulos 4 5 e 6 foram resolvidos atrav s de algoritmos de solu o adequados a cada um deles tendo em conta a necessidade de os algoritmos serem eficientes do ponto de vista computacional Neste sentido na Sec o 7 2 apresenta se o algoritmo de solu o implementado para resolver o problema n o linear de despacho integrado correspondente ao Modelo 1 na Sec o 7 3 o algoritmo de solu o desenvolvido baseia se no m todo de programa o linear sequencial SLP Sequential Linear Programming em literarura de l ngua inglesa Este algoritmo foi aplicado aos problemas propostos nos Modelos 2 a 7 permitindo a sua implementa o em redes el ctricas de dimens o realista por um lado e exigindo menor esfor o computacional por outro Os problemas correspondentes aos Modelos 8 a 11 t m natureza inteira mista na medida em que se consideram componentes de rede de tipo discreto Assim nos Modelos 8 a 11 foram ado
449. l puna ERES E Os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos s o apresentados na Tabela 9 55 Os pre os de pot ncia activa dos subsistemas OM e contratos bilaterais n o apresentam varia es significativas relativamente aos pre os obtidos pelo Modelo 9 Uma vez mais se verifica que em diversos n s o pre o marginal de pot ncia reactiva corresponde a 0 000 Mvar h Este facto deve se como se tem vindo a referir ao longo deste cap tulo a n o ocorrer qualquer varia o no valor da restri o referente fun o objectivo do modelo determin stico pelo aumento da carga reactiva ligada a esses n s dado que esse aumento directamente compensado pelo recurso de pot ncia reactiva ligado ao pr prio n 357 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 55 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 11 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong MW h MW h Mvar h MW h MW h Mvar h MW h MW h Mvar h l 0 053 2 49 368 0 226 3 0 258 4 48 000 0 209 5 0 000 6 51 891 48 734 0 009 46 50 157 47 000 0 000 86 49010 45 853 004 7 0 000 8 0 050 9 50458 47 302 0 242 49 49 825 46 669 0 000 89 47 919 44 762 0 000 10 54 000 57 157 0 000 so 50 753 47 597 0 148 oo 49311 46154 0000 0 000 12 0 024 13 0 157 14
450. la 8 49 apresenta os valores obtidos para o m dulo e para a fase das tens es Tabela 8 49 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 8 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE nol pu graus pu graus 9 610 11 400 4 510 4 730 1 820 1 080 5 190 5 220 0 000 4 760 4 310 10 280 Na Figura 8 15 podem observar se os perfis do m dulo das tens es obtidos atrav s dos Modelos 4 e 8 Verifica se que os componentes discretos ligados ao sistema e o compensador s ncrono ligado ao n 14 apresentam uma forte influ ncia no m dulo das tens es 249 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE E Modelo 8 Modelo 4 0 960 4 0 940 0 920 2 3 4 S 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 n mero de n s Figura 8 15 Perfis do m dulo das tens es obtidos atrav s dos Modelos 4 e 8 para este Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE O despacho final de pot ncia activa e reactiva apresentado na Tabela 8 50 mostra tamb m aqui que as perdas activas do sistema diminu ram em 2 66 MW face ao valor obtido pelo Modelo 4 50 03 MW O gerador despachado pelo OM ligado ao n 2 apresenta uma produ o de pot ncia activa de 47 37 MW referente compensa o das perdas activas verificadas no sistema Tabela 8 50 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 8 para o Caso Cong da red
451. lada excedent ria para fazer face a varia es inesperadas de consumo ou a conting ncias tais como indisponibilidades de equipamentos por avaria ou manuten o e ainda para compensar centrais dependentes de recursos n o armazen veis e de volatilidade elevada como s o por exemplo as centrais h dricas ou a energia e lica A transi o de um sistema de monop lio para uma filosofia de mercado exigiu naturalmente a desintegra o das v rias actividades da cadeia de valor da energia el ctrica que passaram a ser executadas por operadores e empresas diferentes bem como a garantia de elevados n veis de fiabilidade que os clientes exigem cada vez mais Por outro lado a opera o segura do sistema n o se resume produ o e ao consumo de energia activa sendo necess rios diversos outros elementos usualmente conhecidos como servi os auxiliares Estes servi os eram inicialmente considerados como obrigat rios isto como condi o para as empresas poderem transaccionar a sua energia Mais recentemente t m vindo a tornar se em servi os separados fornecidos por agentes qualificados Alguns dos servi os auxiliares podem ser contratados directamente entre agentes intervenientes no sistema e os agentes fornecedores qualificados enquanto que outros s o da compet ncia do OS Nestas condi es o OS em geral a entidade respons vel pela contrata o dos servi os auxiliares aos respectivos fornecedores bem como pela recupera
452. laterais Admitindo Ajustes Cruzados A express o matem tica da fun o objectivo original 6 49 dos Modelos 8 e 9 convertida numa restri o adicional de acordo com o exposto em 5 2 Ng Ng OM f f FO APg 9 A pgpertCP D Apg 0M Cp 0M 6 49 NcOM Ng NCC AP CHO CoO LAP GM Cg Y APC Coat j l 1 q 1 O Modelo 10 ent o dado por 6 50 a 6 78 correspondendo a uma vers o difusa do Modelo 8 adoptando elementos da Teoria dos Conjuntos Difusos apresentada no Cap tulo 5 168 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Max u sujeito a FO u lt 6F0 y 1 a efa e G BAB ahaa 8 e lie r e 0 1 r2 os min lt oss lt os max AV min gt Ay min gV min AVA SAV DIS 0 x APgP 0M CDA a 0 x Apg lt Apgmax CB 1 tolOM VE OM atom _ V8 OM Pa Po lt APg lt Pg 100 A oo olCB tolCB vg lt Apg CB lt i 100 100 tolOM 0 x Apg tom JB p TOM 100 APg OM lt Apg 90M TA Apg Peraom lt Apert APg Pin CB lt APg 4 d APg lt APg CB Pc lt Apc lt 0 6 50 6 51 6 52 6 53 6 54 6 55 6 56 6 57 6 58 6 59 6 60 6 61 6 62 6 63 6 64 6 65 6 66 6 67 169 6 Modelos de Despacho Considerando Compone
453. liares adicionais durante o per odo de ajustes anunciando a necessidade desses servi os e abrindo mercados subsequentes No per odo de opera o o ERCOT recebe ofertas para incremento ou decremento dos recursos para o servi o de compensa o de forma a resolver congestionamentos locais Se necess rio o ERCOT utiliza ofertas de energia de recursos espec ficos para resolver esses congestionamentos locais podendo mesmo seleccionar recursos mais caros para os resolver ou para garantir o suporte de tens o O mercado de compensa o referido encerra 20 minutos antes de se iniciar o per odo de opera o e baseia se em previs es de curto prazo As ofertas submetidas a este mercado permanecem inalteradas nos per odos hor rios mas o pre o de mercado ajustado de 15 40 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos em 15 minutos e disponibilizado com a anteced ncia de 15 minutos em rela o ao intervalo de opera o As ofertas s o aceites por ordem crescente do seu pre o at se atingir a quantidade necess ria O pre o da ltima oferta aceite determina o pre o do mercado de compensa o para cada intervalo de 15 minutos A rea do ERCOT apresenta uma grande concentra o da propriedade de equipamentos de produ o pelo que poder existir um elevado potencial para o exerc cio de poder de mercado Particularmente as zonas Norte e Sul do estado do T
454. liares em Sistemas El ctricos De acordo com o artigo 24 do Decreto Lei 29 2006 de 15 de Fevereiro a gest o dos tr nsitos de pot ncia na rede e a disponibiliza o dos servi os de sistema devem basear se em mecanismos transparentes e competitivos definidos no Regulamento de Opera o das Redes Ainda em conformidade com o Decreto Lei 29 2006 de 15 de Fevereiro a DGGE e a Entidade Reguladora dos Servi os Energ ticos ERSE bem como outras entidades competentes no dom nio espec fico das suas atribui es s o as entidades respons veis pela regula o do sector el ctrico em Portugal Em 2004 foi publicada legisla o relativa completa abertura do mercado portugu s de energia el ctrica estendendo a elegibilidade aos clientes em BTE Decreto Lei n 36 2004 de 26 de Fevereiro e de BTN Decreto Lei n 192 2004 de 17 de Agosto No entanto o exerc cio efectivo de escolha de fornecedor para os clientes em BTN teve in cio em Setembro de 2006 Assim e em termos gerais o mercado de produ o portugu s tem se baseado na transac o de energia el ctrica atrav s de contratos bilaterais Os tr s principais agentes do mercado portugu s det m uma quota de mercado da ordem de 97 Eurelectric 2005 O grupo EDP ainda o nico propriet rio de unidades de produ o de energia el ctrica actuando no mercado existindo como se sabe diversas interliga es com o sistema el ctrico espanhol que t m sido crescentem
455. literatura da especialidade reconhecido que a topologia da estrutura de comunica o entre part culas poder desempenhar um papel determinante para a efici ncia do algoritmo No EPSO definido um esquema estoc stico que oscila entre o arranjo de estrelas e uma vers o ego sta designada de modelo cognitivo Esta vers o ego sta n o permite a troca de comunica o pelo que um descendente de um indiv duo obtido apenas atrav s da contribui o fornecida pela linha dos seus antecessores Nestas condi es n o se obt m um esquema adaptativo mas antes uma forma alternativa de lidar com a topologia de comunica o sendo esta uma estrutura estoc stica em vez de AS Anexo A Algoritmos das Meta heur sticas EPSO GAO e SAO determin stica De acordo com resultados experimentais os autores Miranda e Fonseca 2002a 2002b 2002c sugerem que a probabilidade de comunica o especificada corresponda a p 0 20 originando frequentemente melhores resultados que os obtidos atrav s do modelo determin stico cl ssico de estrelas p 1 no condicionamento dos valores da matriz P na replica o ou na equa o associada regra de movimento Estes autores referem que este impedimento de troca de informa o livre acerca da melhor solu o global permite uma maior pesquisa local por cada part cula evitando a converg ncia prematura Contudo estes autores tamb m referem que este t pico permanece ainda em investiga o
456. lizada em per odos hor rios Os participantes no mercado podem fornecer eles pr prios os seus requisitos de servi os auxiliares ou ent o permitir que o ERCOT contrate o seu fornecimento Este mercado procura minimizar o custo mantendo a fiabilidade do sistema em conformidade com protocolos do ERCOT O ERCOT atribui o fornecimento dos servi os auxiliares a entidades qualificadas Qualified Schedule Entities QSE atrav s de um processo de ofertas de compra resultando num mercado de capacidade para cada servi o Este mercado di rio funciona desde as 6 horas at s 18 horas do dia anterior ao dia da opera o O ERCOT requer que as entidades qualificadas QSE submetam os programas das suas transac es bilaterais de modo a executar uma an lise de restri es de seguran a e finalmente proceder publica o da informa o relativa aos congestionamentos tamb m realizada uma an lise de capacidade para o dia seguinte servindo de base para a determina o do valor de capacidade de reserva Ap s o encerramento do per odo di rio de contrata o bilateral iniciado o per odo de ajustes que terminar no instante em que se inicia o per odo de opera o O per odo de opera o compreende a hora de opera o e a hora anterior hora de opera o Em fun o da an lise das altera es do programa de planos de recursos de previs es de carga e de outras condi es do sistema o ERCOT poder contratar servi os auxi
457. lizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o 328 Tabela 9 30 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o 329 Tabela 9 31 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong 330 Tabela 9 32 Estado dos escal es das baterias de condensadores da rede teste de 118 n s do IEEE para o Caso Base utilizando o Modelo 9 333 Tabela 9 33 Estado dos escal es das baterias de indut ncias da rede teste de 118 n s do IEEE para o Caso Base utilizando o Modelo 9 333 Tabela 9 34 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 9 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base 334 Tabela 9 35 Estado dos escal es das baterias de condensadores da rede teste de 118 n s do IEEE para o Caso Cong utilizando o Modelo 9 335 Tabela 9 36 Estado dos escal es das baterias de indut ncias da rede teste de 118 n s do IEEE para o Caso Cong utilizando o Modelo 9 335 Tabela 9 37 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 9 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong 336 Tabela 9 38 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Mo
458. lmente devidas a baixas tens es pelo que em geral essencial a liga o de unidades de produ o n o despachadas para eliminar essas viola es Estes geradores fornecem o suporte de pot ncia reactiva nas reas de importa o e tamb m injectam pot ncia activa no sistema de modo a reduzir a transfer ncia de pot ncia entre as reas de exporta o e de importa o Miguelez et al 2004 e Ugedo et al 2005 As unidades de produ o em servi o n o s o desligadas de modo a manter o suporte de pot ncia reactiva que fornecem ao sistema As unidades que aumentam a sua produ o s o remuneradas ao seu pre o de oferta enquanto que os geradores que diminuem a sua produ o n o s o compensados pela sua redu o de receitas conforme Ugedo et al 2005 O custo total do sistema calculado considerando a produ o das novas unidades ligadas e subtraindo a energia que teria sido produzida pelas unidades cuja produ o foi reduzida multiplicada pelo pre o marginal do sistema O OS deve resolver as restri es do sistema el ctrico obtendo o redespacho de produ o que minimiza o custo total do sistema 18 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 2 4 Inglaterra Gales e Esc cia 2 4 1 Organiza o do Mercado O mercado de produ o de energia el ctrica de Inglaterra e Gales foi submetido a uma reforma importante em Mar o de 2001 A comercializa o da e
459. lo 8 Este modelo corresponde como j foi referido anteriormente a uma evolu o do Modelo 4 no sentido em que considera os componentes de rede de natureza discreta e ainda os compensadores s ncronos O algoritmo de solu o adoptado para resolver o problema inteiro misto resultante corresponde ao segundo algoritmo de solu o h brido apresentado na Subsec o 7 4 2 do Cap tulo 7 A Caso Base Na solu o final os transformadores com regula o de tens o apresentam a respectiva tomada ligada na seguinte posi o o transformador ligado entre os n s 5 e 8 apresenta a tomada do secund rio ligada na posi o correspondente a 2 5 O transformador ligado entre os n s 17 e 30 tem a tomada do prim rio ligada na posi o 42 596 o transformador ligado entre os n s 25 e 26 tem a tomada na posi o nominal o transformador ligado entre os n s 59 e 63 tem a tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 2 5 o transformador ligado entre os n s 65 e 66 tem a tomada de tens o do secund rio ligada na posi o nominal A Tabela 9 18 apresenta o estado dos escal es das baterias de condensadores existentes no sistema A bateria de condensadores ligada ao n 94 apresenta os escal es 1 e 3 ligados e os escal es 2 e 4 desligados A bateria ligada ao n 109 tem os escal es 1 e 3 ligados e a bateria de condensadores ligada ao n 115 apresenta todos os escal es ligados com
460. lores muito elevados Deste modo atendendo ao diferente comportamento dessas duas componentes Gil et al 2000 defendem a cria o de dois mercados um para a energia reactiva relacionado com a minimiza o dos custos da pot ncia activa de perdas e outro de capacidade de pot ncia reactiva relacionado com os aspectos de seguran a Nestas condi es os agentes cujas ofertas s o aceites t m a obriga o de fornecer os servi os de pot ncia reactiva e de regula o controlo de tens o devendo ser remunerados atrav s do produto da respectiva quantidade por um pre o marginal nodal correspondente minimiza o de perdas do sistema Quanto aos agentes seleccionados no mercado de capacidade os autores Gil et al 2000 consideram que deveriam receber um pagamento por capacidade pelo servi o associado seguran a de tens o do sistema de modo a evitar efeitos indesejados resultantes da elevada volatilidade dos pre os marginais associados a este servi o de regula o Estes autores referem ainda que no mercado de energia reactiva o OS deveria pagar as perdas activas adicionais nesses equipamentos resultantes do fornecimento do servi o prestado com base no pre o spot hor rio da energia activa Fr as et al 2005 prop em um mecanismo competitivo para o aprovisionamento de pot ncia reactiva baseado em mercados de capacidade de longo prazo estabelecidos em cada rea de controlo de tens o atrav s de um leil o anual Neste trabalho s
461. lutionary Particle Swarm Optimization Electric Reliability Council of Texas Entidade Reguladora dos Servi os Energ ticos Evolution Strategies Evolutionary Programming Flexible AC Transmission Systems for a electromotriz Federal Electricity Reliability Council Fun o Objectivo Financial Firm Transmission Rights General Algebraic Modeling System Genetic Algorithm Optimization Herfindahl Hirschman Index Installed Capacity Market Institute of Electrical and Electronic Engineers XXV Lista de Abreviaturas IESO Independent Electricity System Operator OS de Ont rio IMO Independent Market Operator o mesmo que OM ISO Independent System Operator o mesmo que OS MATLAB MATrix LABoratory MIBEL Mercado Ib rico de Electricidade Market Redesign and Technology Upgrade NERC North American Electricity Reliability Council NETA New Electricity Trading Arrangements NGC National Grid Company NYISO New York Independent System Operator NZEM New Zealand Electricity Market New Zealand Institute of Economic Research OFGEM OFfice of Gas and Electricity Markets OM Operador de Mercado IMO em literatura de l ngua inglesa OMIE Operador del Mercado Ib rico de Energ a p lo Espanhol OMEL Compa ia Operadora del Mercado Espa
462. m Vi 0i nol nol nol pu graus pu graus pu graus 81 8 750 2 10 100 3 0971 43 9 640 4 1 00 44 21 620 7 850 5 1 000 45 19 300 5 930 6 098 4 15 810 86 1 048 6 990 7 098 47 14 620 6 660 8 102 48 15 34 3 410 9 1 05 9 14 770 89 1074 0 000 10 1 07 50 17 500 90 1 048 6 100 11 098 20 68 6 840 12 098 2 21 42 4 790 13 0 96 21 89 7 520 14 0 97 19 39 8 500 15 1 00 19 47 9 590 16 0 976 19 510 96 1028 9 640 17 1 014 5 19 63 9 140 18 1 001 58 21 450 98 1 033 9 430 19 1 001 59 15 980 99 1 036 9 890 20 0 994 12 650 7 620 0 993 29 93 11 980 6 980 22 0 987 62 11 970 6 390 23 1 010 63 13 110 103 9 480 24 1 014 6 11 700 11 160 25 1 03 26 1 05 27 0 992 28 0 98 29 0 98 A Y ON ON anton Du aje SIN nn BR ON 0 0 0 0 0 14 640 9 210 105 12 160 13 080 8 450 106 12 750 0 67 10 810 107 14 790 0 9 200 108 13 650 0 0 0 0 1 062 6 270 109 1 010 13 550 27 21 28 85 29 79 30 1026 23 74 0 1 026 13 350 1 014 12 800 31 0 990 29 64 1 018 14 540 111 1 022 11 340 32 0 992 27 890 72 1 005 17 850 1 004 14 420 33 1 004 34 1 027 35 1 02 29 66 26 77 27 10 1 014 15 290 113 1 003 29 430 1 027 12 95 114 0 999 29 110 1 028 12 33 115 1 002 29 050 E
463. m conformidade com a sua capacidade para o garantir Sendo impratic vel para os clientes da rede de transmiss o o fornecimento de pot ncia reactiva ao longo de extensos corredores estes autores prop em que seja encorajada a cria o de mercados locais de pot ncia reactiva utilizando pre os zonais No caso dos clientes da rede optarem pelo auto fornecimento de pot ncia reactiva o servi o deve ser coordenado com o operador da rede sendo necess rio a transac o de capacidade de pot ncia reactiva entre diferentes zonas Em Alvarado et al 2003 referido que este tipo de mercados bem como o auto fornecimento de pot ncia reactiva irrealista na medida em que as propriedades f sicas da pot ncia reactiva particularmente as dificuldades de transporte n o permitem a cria o de mercados competitivos a n vel global 3 5 Outros M todos de Aloca o de Custos de Pot ncia Reactiva Diversos autores prop em outros m todos para a determina o de pre os de pot ncia reactiva alguns dos quais podem ser implementados conjuntamente com os pre os marginais nodais Choi et al 1998 Verma e Gupta 2006 Nestas formula es pretende se maximizar uma fun o de Benef cio Social considerando se restri es de pot ncia activa e reactiva do sistema restri es relativas capacidade de produ o dos geradores e ao factor de pot ncia das cargas de forma a determinar conjuntamente os despachos das pot ncias activa e reactiva
464. m este modelo apresentam valores id nticos aos obtidos com o Modelo 5 para este mesmo caso de estudo Em rela o aos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva verificam se algumas altera es em rela o ao Modelo 5 nomeadamente nos n s onde existem equipamentos de compensa o de pot ncia reactiva ou na vizinhan a destes Nestes pontos do sistema verifica se 333 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE frequentemente uma mudan a de sinal nos pre os marginais de pot ncia reactiva associada na generalidade a uma diminui o em valor absoluto O tempo total de processamento foi de 9074 1 segundos tendo o EPSO com 10 part culas realizado 13907 itera es em 8612 3 segundos e o SLP primal dual realizado 92 itera es em 461 8 segundos Tabela 9 34 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 9 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base ABD pi P O AB AA AO oi pi MW h MW h Mvar h MW h MW h Mvar h MW h MW h Mvar h L 31037 4856 0201 ar 51234 48360 005 0 009 2 0 000 0223 3 0 060 0267 4 0 124 0 232 s 0 229 0 000 6 0000 86 49 018 46344 0 061 7 0 014 0 000 s 0 058 0 052 9 0 000 89 48 045 45372 0 000 10 0 154 90 49466 46 792 0 000 n 0 380 0000 12 0 375 0 000 13 0 278 0055 14 0 000 0 018 15 0 000 0 000 16 0 005 96
465. ma das meta heur sticas servindo por um lado para melhorar a evolu o do processo de pesquisa no bloco E e desde logo tamb m a converg ncia do m todo e por outro lado para disponibilizar no final a melhor solu o alcan ada 183 7 Algoritmos de Solu o e C lculo dos Pre os Marginais Nodais no bloco H verificado o crit rio de converg ncia do algoritmo dependendo das condi es de paragem especificadas De acordo com a meta heur stica utilizada as condi es de paragem podem corresponder por exemplo a ter sido atingido o n mero m ximo de itera es o n mero m ximo de itera es consecutivas sem melhoria da fun o de avalia o o tempo m ximo de processamento ou ao n mero m ximo de gera es finalmente o bloco D corresponde sa da de resultados Para al m dos resultados referidos para o mesmo bloco do Algoritmo de Solu o 2 agora tamb m apresentada a solu o obtida para os componentes discretos ou seja a posi o das tomadas dos transformadores com regula o de tens o e o n mero de escal es ligados tanto de baterias de condensadores como de indut ncias existentes na rede el ctrica 7 4 2 Algoritmo de Solu o 4 Combina o Sucessiva de M todos Determin sticos e Meta heur sticos Adoptado nos Modelos 8 a 11 O desenvolvimento deste algoritmo de solu o deveu se ao facto de o Algoritmo de Solu o 3 ter revelado elevados tempos de c lculo para problemas
466. ma fonte o perfil de tens o e a margem de seguran a ir o alterar se pelo que necess rio adicionar outras fontes de produ o de pot ncia reactiva ao sistema A nova produ o de pot ncia reactiva adicionada reflecte o valor da fonte cuja produ o foi decrementada Segundo estes autores a constru o da curva de valor de pot ncia reactiva de uma fonte envolve usualmente a realiza o de 10 a 20 estudos de tr nsito de pot ncias de modo que o esfor o computacional global elevado Huang e Zhang 2000 prop em a realiza o de investimentos em equipamento de pot ncia reactiva dividindo o suporte de pot ncia reactiva dos geradores em duas fun es fornecimento de pot ncia reactiva e controlo de tens o Estes autores defendem uma estrutura de pagamentos de modo a alocar o custo do suporte de pot ncia reactiva dos geradores s ofertas das cargas e aos contratos bilaterais numa base de opera o em tempo real ainda referido que a matriz de sensibilidade de pot ncia reactiva derivada do algoritmo de tr nsito de pot ncias utilizando o m todo do desacoplamento r pido utilizada para determinar o padr o de aloca o do custo de fornecimento de pot ncia reactiva Por outro lado estes autores desenvolveram uma formula o que considera as perdas reactivas para tarifar os custos de controlo de tens o dos geradores 86 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistema
467. ma linha decorrente da varia o da pot ncia activa injectada em qualquer n do sistema Este problema incorpora ainda uma restri o de equil brio de produ o e de consumo de pot ncia activa no sistema O problema de despacho de pot ncia reactiva consiste na minimiza o do custo total de suporte de pot ncia reactiva e controlo de tens o com base numa fun o que procura reflectir o custo de pot ncia reactiva Esta fun o corresponde basicamente aos custos de produ o absor o de pot ncia reactiva incorridos pelos geradores e ao custo dos bancos de condensadores admitido constante e igual ao seu custo marginal Este problema considera a quantidade m nima de pot ncia reactiva requerida por cada gerador para fornecer a sua pr pria pot ncia activa bem como restri es correspondentes aos limites m nimo e m ximo do m dulo das tens es Cada uma destas restri es formulada em fun o da soma de um valor inicial do m dulo da tens o no n i e de um termo relativo varia o da tens o neste n imposta pela varia o da pot ncia reactiva produzida em cada um dos n s do sistema O problema inclui ainda uma restri o relacionando a pot ncia activa e a pot ncia reactiva de cada um dos geradores Nesta restri o considerada a quantidade m nima de pot ncia reactiva requerida a cada um dos respectivos geradores para manter o controlo de tens o Este problema de optimiza o formulado como um problema de pr
468. mais homog neos com o Modelo 8 em compara o com o que se verificava com os valores obtidos com o Modelo 4 Por exemplo os picos de valores de pre os de pot ncia reactiva registados nos n s 13 20 a 23 43 e 44 82 a 84 e 91 a 98 com o Modelo 4 s o suavizados ao utilizar o Modelo 8 como se pode verificar na Figura 9 7 O valor da fun o objectivo corresponde neste caso a 13149 88 e os tr nsitos de pot ncia activa e aparente nos ramos 9 10 e 68 116 t m o valor de 399 93 MW e 400 00 MVA e 199 77 MW e 200 00 MVA respectivamente Verifica se portanto que estes dois ramos se encontram congestionados 331 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE O tempo total de c lculo correspondeu a 9751 6 segundos dos quais 9217 5 segundos correspondem fase de pesquisa realizada pelo EPSO considerando 10 part culas e os restantes 534 1 segundos corresponderam ao SLP primal dual O EPSO realizou 14867 itera es e o SLP primal dual 118 itera es 9 3 4 Modelo 9 Tamb m neste caso o algoritmo de solu o adoptado corresponde ao segundo algoritmo de solu o h brido apresentado no Cap tulo 7 Como referido anteriormente e ao contr rio do Modelo 8 o Modelo 9 n o permite a troca de ajustes de pot ncia activa entre agentes do subsistema associado ao OM e os agentes do subsistema dos contratos bilaterais A Caso Base De acordo com os resultados obtidos utilizando o referido algoritmo d
469. maticamente para alterar as condi es de produ o aumentando ou diminuindo a produ o de pot ncia reactiva necess ria para manter o valor da tens o dentro da gama pr especificada PJM Interconnection 2000 e Alvarado et al 2003 A empresa concession ria da rede de transmiss o efectua pagamentos mensais aos propriet rios dos geradores pelos seus servi os de pot ncia reactiva no valor correspondente aos custos submetidos por cada gerador para aprecia o e que ter o de ser sujeitos a aprova o por uma entidade competente FERC 2005 O PJM tamb m efectua pagamentos por custos de perda de oportunidade quando h redu o de produ o de pot ncia activa Os custos apresentados por um gerador s o divididos em duas componentes Uma refere se a custos fixos relativos capacidade de produ o de pot ncia reactiva do gerador e outra correspondente ao aumento da pot ncia de perdas no gerador e nos transformadores elevadores resultante da produ o de pot ncia reactiva Os custos fixos correspondem aos custos de investimento realizados pelo propriet rio da central em equipamentos necess rios para fornecer o servi o ao sistema A rela o entre a produ o de pot ncia activa e reactiva utilizada para determinar a parcela dos custos da central que dever ser atribu da ao fornecimento de pot ncia reactiva As perdas a considerar nos custos vari veis correspondem s perdas adicionais nos enrolamentos da armadura e
470. mber 2001 Yehia M Ramadan R El Tawil Z Tarhini K 1998 An Integrated Technico Economical Methodology for Solving Reactive Power Compensation Problem IEEE Transactions on Power Systems Vol 13 No 12 February 1998 Yoshida H Kawata K Fukuyama Y Takayama S Nakanishi Y 2000 A Particle Swarm Optimization for Reactive Power and Voltage Control Considering Voltage Security Assessment IEEE Transactions on Power Systems Vol 15 No 4 November 2000 Yu C N Yoon Y T Ili M D Catelli A 1999 On Line Voltage Regulation The Case of New England IEEE Transactions on Power Systems Vol 14 No 4 November 1999 Zadeh L A 1978 Fuzzy Sets as a Basis for a Theory of Possibility Fuzzy Sets and Systems No 1 pgs 3 28 1978 Zammit M A B Hill D J Kaye R J 2000 Design Ancillary Services Markets for Power System Security IEEE Transactions on Power Systems Vol 15 No 2 May 2000 Zhang Y J Ren Z 2005 Optimal Reactive Power Considering Costs of Adjusting the Control Devices IEEE Transactions on Power Systems Vol 20 No 3 August 2005 Zhao B Jiang Q Guo C Cao Y 2005 A Novel Particle Swarm Optimization Approach for Optimal Reactive Power Dispatch Proceedings of PSCC 2005 15 Power System Computation Conference Liege Belgium 2950 26 August 2005 Zhong J Bhattacharya K 2002a Reactive Power Mana
471. mbiente difuso Por ltimo deveremos decidir que elementos das restri es s o representados por conceitos difusos Alguns autores tais como Tanaka e Asai 1984 consideram os coeficientes de 4 b e c como sendo n meros difusos e as restri es como fun es de natureza difusa Nesta apresenta o adoptamos outro modelo que parece ser mais eficiente do ponto de vista computacional e que mais pr ximo do modelo de Bellman Zadeh Em primeiro lugar o objectivo e as restri es s o representadas atrav s de conjuntos difusos e em seguida agregam se as diversas fun es de perten a em ordem a obter uma decis o de maximiza o Em ambas as situa es dever optar se pelo tipo de fun o de perten a que caracteriza tanto os n meros difusos como os conjuntos difusos que representam o objectivo e as restri es Antes de se desenvolver o modelo espec fico de programa o linear em ambiente difuso deve estar bem claro que ao contr rio da programa o linear cl ssica a programa o linear difusa n o tem um nico tipo de modelo definido mas diversas formula es s o poss veis dependendo por exemplo das caracter sticas da situa o a modelizar Em Zimmerman 1991 a defini o proposta por Bellman e Zadeh 1970 ocupa uma posi o importante no que diz respeito a uma poss vel formula o de modelos de decis o difusos Nos par grafos seguintes apresentada de forma resumida o Modelo de Bellman e Zadeh 197
472. mento entre a pot ncia activa e a pot ncia reactiva por diversas raz es nomeadamente a opera o dos geradores s ncronos determinada pelo respectivo diagrama PQ de capacidade Deste modo poss vel avaliar adequadamente os custos de Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos oportunidade em que poder o incorrer os geradores garantindo igualmente um maior realismo dos resultados obtidos as pot ncias activa e reactiva est o acopladas em termos das equa es AC de tr nsito de pot ncias bem como em termos dos tr nsitos de pot ncia aparente utilizadas para avaliar os limites t rmicos dos ramos de transmiss o por ltimo a forte correla o existente entre a pot ncia reactiva e o m dulo da tens o 1 3 Organiza o da Tese Esta Tese encontra se organizada em dez cap tulos e tr s anexos incluindo este cap tulo introdut rio e o cap tulo final referente s conclus es Assim no Cap tulo 2 s o apresentados diversos aspectos relativos organiza o e ao funcionamento de mercados de energia el ctrica implementados em diversos pa ses regi es Ainda neste segundo cap tulo realizada uma abordagem ao problema do suporte de pot ncia reactiva e controlo de tens o de acordo com as metodologias adoptadas em cada um dos mercados focados No Cap tulo 3 apresentada uma revis o bibliogr fica sobre diversas metodologias propostas n
473. mentos de 125 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva pot ncia produzida para compensar as perdas activas nos ramos da rede garantindo assim a explora o do sistema el ctrico em boas condi es de opera o e de seguran a 4 6 Modelos Linearizados Os modelos que se apresentam nas sec es seguintes correspondem a formula es cujo algoritmo de solu o se baseia em SLP Sequential Linear Programming em literatura de l ngua inglesa Assim as formula es matem ticas destes modelos s o lineares uma vez que o algoritmo SLP consiste em sucessivas lineariza es das express es de tr nsito de pot ncias AC estabelecidas para o ponto de funcionamento obtido atrav s de sucessivos estudos de tr nsito de pot ncias AC utilizando o m todo de Newton Raphson A implementa o destes modelos permite tratar problemas de maior dimens o do que os associados ao Modelo n o linear anterior sem comprometer o tempo de c lculo Cada um dos problemas resolvido atrav s da fun o linprog disponibilizada na Toolbox do MATLAB Esta fun o utiliza o m todo de Pontos Interiores para resolver os problemas implementados 4 6 1 Linearizac o das Express es de Tr nsito de Pot ncias e da Pot ncia Activa de Perdas Nesta subsec o s o apresentadas as express es linearizadas dos tr nsitos de pot ncia activa reactiva e aparente e das perdas activas nas linhas de transmiss o e nos transformadores bem c
474. mit ncias dos ramos da rede ligados ao n i 4 25 e o elemento Y representa o sim trico da admit ncia dos ramos da rede ligados entre os n s i e j 4 26 admitindo se que Nn representa o n mero de n s do sistema 2 kzi kzi lik Xi ke 2 Y G j B Y 1 B EIN ES 1 sh 425 i Oj J Di ik J 3 3 ato yk 425 A pus 0 4 26 p rm UI aD 4 26 E fij Tij Nestas express es G Bj G e B representam elementos das partes real e imagin ria G e da matriz das admit ncias Y e r Xu x e yy representam a resist ncia a ij ij gt react ncia e o valor total da admit ncia shunt dos ramos do sistema As express es gerais das pot ncias activa e reactiva injectadas em cada um dos n s do sistema P Q correspondem a 4 27 e 4 28 em que Nn representa o n mero de n s do sistema Nn P V gt V Gy 0080 By sin O 4 27 k 1 Nn Q V gt V Gy sin By cos 4 28 k 1 As express es 4 22 e 4 23 dos tr nsitos de pot ncia activa e reactiva podem ser linearizadas considerando os termos de 1 ordem do seu desenvolvimento em s rie de Taylor obtendo se assim 4 29 e 4 30 127 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva OP P AP L AV 4 L AV 0 0 4 29 T OV ov 00 00 AQ y y AV y Aga Q AO 4 30 7 02 00 00 OP P Na exp
475. modelos matem ticos como o apresentado na Sec o 4 2 do Cap tulo 4 referentes ao mercado di rio A aplica o utilizada para resolver este problema de maximiza o da fun o de Bem estar Social atrav s de propostas de compra e venda de energia el ctrica consiste no m todo de Pontos Interiores para problemas lineares PL atrav s da fun o linprog dispon vel na Toolbox do MATLAB Coleman et al 1999 Os resultados obtidos nesta primeira fase resultam da solu o do problema primal correspondente formula o matem tica do modelo do Operador de Mercado bem como solu o do correspondente problema dual ou em alternativa ao c lculo da vari vel dual da restri o de equil brio correspondente ao pre o hor rio de mercado o bloco C est directamente associado s fun es do Operador de Sistema quanto resolu o de restri es t cnicas e aloca o de servi os auxiliares nomeadamente ao n vel do controlo de tens o suporte de pot ncia reactiva fazendo uso do primeiro modelo proposto nesta Tese Modelo 1 Ao Operador de Sistema comunicada toda a informa o necess ria pelo Operador de Mercado e pelos demais agentes de modo a minimizar a soma de custo das perdas e dos ajustes necess rios opera o do sistema A informa o necess ria diz respeito ao despacho econ mico em termos dos valores de pot ncia activa e pontos de liga o rede dos respectivos agentes ao pre o de mercado aos limi
476. mpleta e realista do Modelo 8 apresentado na subsec o anterior A diferen a deste modelo em rela o ao anterior consiste no facto de os ajustes de pot ncia activa necess rios para a resolu o deste problema terem tamb m de obedecer s restri es de igualdade 6 47 e 6 48 Estas duas restri es imp em o equil brio dos ajustes de 167 6 Modelos de Despacho Considerando Componentes Discretos pot ncia activa dos geradores e das cargas no seio do Pool por um lado e dos contratos bilaterais f sicos por outro garantindo que os ajustes sejam separados quanto sua origem Esta formula o pode ser encarada como um modelo de resolu o de restri es t cnicas executado pelo Operador de Sistema com uma estrutura de ajustes bin ria mantendo deste modo uma filosofia semelhante com o funcionamento dos mercados mistos O Pool e os contratos bilaterais coexistem partilhando a mesma rede mas correspondem a dois tipos distintos de negocia o pelo que n o se admitem os ajustes cruzados viabilizados pelo Modelo 8 Ng OM NcOM A APg y 6 47 i l j l Ng CP Nc gt APTES Apa ra 6 48 p 1 4 1 O Modelo 9 inclui portanto a fun o objectivo 6 22 e as restri es 6 23 6 46 que comp em o Modelo 8 a que se juntam agora as restri es 6 47 e 6 48 6 4 Modelos de Natureza Difusa 6 4 1 Modelo 10 DIOS Fuzzy Linearizado com Aloca o de Perdas e Ofertas de Ajuste Pool e Contratos Bi
477. n IEEE Transactions on Power Systems Vol 11 No 3 August 1996 Chu W C Chen B K Liao C H 2004 Allocating the Costs of Reactive Power Purchased in an Ancillary Service Market by Modified Y Bus Matrix Method IEEE Transactions on Power Systems Vol 19 No 1 February 2004 CNE ERSE 2002 Modelo de Organiza o do Mercado Ib rico de Electricidade Comisi n Nacional de Energ a CNE Entidade Reguladora do Sector El ctrico ERSE Mar o 2002 Coleman T Branch M A Grace A 1999 Optimization Toolbox for Use with MATLAP The MathWorks Inc User s Guide version 2 1999 Conejo A J Galiana F D Kochar I 2001 Z Bus Loss Allocation IEEE Transactions on Power Systems Vol 16 No 1 February 2001 Costa W U 2002 Modelagem de Efeitos Intertemporais no Fluxo de Pot ncia Otimo Abordagem do Gerenciamento Pelo Lado da Demanda Tese de Doutoramento Universidade Federal de Santa Catarina Florian polis Maio 2002 Dai Y Ni Y X Wen F S Han Z X 2000 Analysis of Reactive Power Pricing Under Deregulation IEEE Power Engineering Society Summer Meeting 2000 Dandachi N H Rawlins M J Alsac O Prais M Stott B 1996 OPF for Reactive Pricing Studies on the NGC System IEEE Transactions on Power Systems Vol 11 No 1 February 1996 da Silva E L Hedgecock J J Mello J C O Luz J C
478. n mero ramos e que Ng representa o n mero de geradores do Pool e os envolvidos em contratos bilaterais as restri es 4 100 e 4 101 representam as vers es linearizadas das equa es de pot ncias activas e reactivas injectadas dos tr nsitos de pot ncias AC para cada n do sistema Ambas as restri es est o formuladas em termos das express es linerizadas em fun o das varia es do m dulo e da fase das tens es estabelecidas na Subsec o 4 6 1 finalmente a restri o 4 102 determina a varia o m nima e m xima dos limites t rmicos dos ramos em fun o da sua pot ncia aparente A express o AS AV AO corresponde express o linearizada da pot ncia aparente no ramo ij 4 56 em fun o das varia es do m dulo e da fase das tens es 138 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 4 6 5 Modelo 5 DIOS Linearizado com Aloca o de Perdas e Ofertas de Ajuste Pool e Contratos Bilaterais Considerando Ajustes Separados O quinto e ltimo modelo deste cap tulo pode ser interpretado como uma evolu o do Modelo 4 no sentido em que tamb m aqui se reconhece a coexist ncia de dois tipos de subsistemas comerciais respons veis pela obten o de dois programas base independentes o mercado di rio gerido pelo Operador de Mercado e os contractos bilaterais f sicos estabelecidos entre agentes compradores e vendedores Considerando
479. n s implica um aumento do valor da fun o objectivo referente ao modelo determin stico nomeadamente ao n vel da parcela das perdas activas O pre o marginal de pot ncia activa obtido no n 7 120 000 MW h tem a mesma interpreta o que a referida em 8 4 1 B Tabela 8 65 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 10 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE p Q 50 pio p P n i n i MW h Mvar h MW h Mvar h 1 103 530 0 000 100 681 0 000 2 103 553 0 000 100 982 0 000 3 101 444 0 585 100 002 0 022 4 102 472 0 276 100 053 0 000 5 103 770 0 152 99 625 0 005 6 103 137 0 277 99 515 0 000 7 120 000 0 000 100 101 0 026 8 99 511 0 377 100 079 0 010 9 101 284 0 329 99 359 0 000 10 101 790 0 061 98 693 0 000 11 101 346 0 121 99 932 0 000 12 101 283 0 172 101 065 0 435 O valor da fun o objectivo referente ao modelo determin stico corresponde a 7719 84 e o grau de satisfa o obtido de 0 850 Os tr nsitos de pot ncia activa e aparente no ramo 7 8 correspondem agora a 153 39 MW e 153 39 MVA Assim como o limite de pot ncia aparente era de 150 0 MVA verifica se que foi utilizado 3 39 MVA da toler ncia especificada para a capacidade deste ramo O tempo total de processamento despendido foi de 693 9 segundos dos quais 663 6 segundos corresponderam ao SLP primal e ao EPSO tendo os restantes 30 3 segundo
480. n s terem o seu ponto de funcionamento sobre uma curva do respectivo diagrama de capacidade caso dos geradores ligados ao n 1 ou terem j esgotado toda a sua oferta de ajuste caso do gerador associado a contratos bilaterais ligado ao n 4 Assim um aumento da carga reactiva nestes n s ter de ser compensado por outro gerador com o consequente impacto nas perdas activas do sistema em alguns n s o sinal do pre o marginal alterado de positivo para negativo por exemplo nos n s 114 e 115 e de negativo para positivo no n 53 Em rela o primeira situa o assinala se que passam agora a existir baterias de condensadores ligadas ao n 115 pelo que um aumento da carga reactiva nos n s 114 e 115 directamente alimentado por esta bateria com a consequente redu o do valor das perdas activas Em rela o ao n 53 verifica se que o novo ponto de funcionamento do sistema tal que um aumento da carga reactiva no n 53 passa agora a originar 342 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos um aumento das perdas activas nomeadamente porque alguns geradores que se encontram pr ximos por exemplo ligados ao n 56 t m o seu ponto de funcionamento sobre uma das curvas limite do respectivo diagrama de capacidade Assim um aumento da carga reactiva no n 53 ter de ser compensado por um gerador mais afastado com o consequente aumento da pot ncia activa de perd
481. nal da fun o objectivo de cada uma das tr s implementa es utilizadas neste algoritmo o EPSO o GAO e o SAO para cada uma das 8 simula es realizadas 285 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE 1798 4 AEPSO GAO B SAO 2 1793 x 1788 4 1783 4 a a 1778 4 m 1773 1768 4 1763 4 1758 4 A 1753 4 5 a A 1748 A b 1743 0 1 2 3 4 5 8 n mero de simula es Figura 8 33 Valores da fun o objectivo obtidos no final do Algoritmo de Solu o H brido 2 para as 8 simula es realizadas utilizando o EPSO GAO ou SAO 8 8 Coment rios Neste cap tulo apresentam se resultados obtidos com a rede teste de 24 n s do IEEE com modelos cont nuos tradicionais Modelos 1 a 5 modelos de programa o linear difusa Modelos 6 e 7 e modelos de programa o inteira mista Modelos 8 a 11 Os resultados obtidos permitem formular as seguintes conclus es gen ricas o Modelo 2 utiliza SLP e corresponde vers o linearizada do Modelo 1 que utiliza SQP Os resultados obtidos utilizando SLP coincidem com os obtidos com o Modelo 1 utilizando SQP Estes e outros testes realizados permitiram comprovar a robustez do algoritmo SLP aliada a uma redu o muito acentuada do tempo de c lculo quando comparado com o associado ao SQP os Modelos 4 e 5 apresentam complexidade acrescida que passa pela integra o de pot ncias produzidas
482. nando o programa base e o pre o de mercado de acordo com um crit rio essencialmente de natureza econ mica Finalmente o OS a entidade respons vel pela seguran a e gest o t cnica da rede de transmiss o Nestas condi es e na posse do programa base comunicado pelo OM e dos programas de produ o consumo associados aos CB o OS deve detectar e eliminar eventuais viola es de restri es t cnicas do sistema no sentido de garantir a explora o do sistema em condi es de seguran a e de fiabilidade 2 3 Espanha 2 3 1 Organiza o do Mercado Segundo a Ley 54 1997 del Sector El ctrico o modelo do sector el ctrico em Espanha compreende a exist ncia de dois sistemas o sistema regulado ou tarifa e o sistema liberalizado No sistema regulado os consumidores adquirem electricidade aos distribuidores sob o regime de tarifas reguladas As empresas de distribui o adquirem electricidade no mercado grossista sendo as actividades de transporte e de distribui o exercidas em regime regulado No sistema liberalizado os consumidores qualificados e os comercializadores estabelecem bilateralmente as condi es para a transac o de electricidade entre si O mercado grossista espanhol Pool iniciou o seu funcionamento em 1 de Janeiro de 1998 e engloba um conjunto de transac es decorrente da participa o dos agentes nas sess es 12 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliare
483. nce and Exhibition on Power Generation Transmission Distribution and Energy Conversion Athens Greece November 2002 Bridenbaugh C J DiMascio D A D Aquila R 1994 Voltage Control Improvement through Capacitor and Transformer Tap Optimization IEEE Transactions on Power Systems Vol 7 No 1 February 1994 CAISO 20002 FERC Electric Tariff California Independent System Operator First Replacement Vol 1 October 2000 www caiso com CAISO 2000b FERC Electric Tariff California Independent System Operator First Replacement Vol 2 October 2000 www caiso com CAISO 2006c Why Does California Need a New Market Design California Independent System Operator Your Link to Power December 2006 www caiso com Cameron L Cramton P 1999 The Role of the ISO in U S Electricity Markets A Review of Restructuring in California and PJM Electricity Journal pgs 71 81 April 1999 Canazza V Gelmini A Marracci M Poli D 2004 Simple or Complex Bids in the Day Ahead Electricity Market Proceedings of MedPower 2004 4 Mediterranean Conference and Exhibition on Power Generation Transmission Distribution and Energy Conversion Chipre November 2004 370 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Caramanis M C Bohn R E Schweppe F C 1982 Optimal Spot Pricing Practice and Theory
484. ncia A Teoria dos Conjuntos Difusos fornece uma estrutura matem tica estrita n o havendo nada de impreciso sobre a teoria dos conjuntos difusos na qual os fen menos conceptuais vagos podem ser precisa e rigorosamente estudados Tamb m deve ser considerada como uma linguagem de modeliza o adequada para situa es em que existem rela es crit rios e fen menos imprecisos Os conjuntos difusos t m se desenvolvido nas ltimas d cadas como uma linguagem de modeliza o muito poderosa no sentido em que o n mero de aplica es se tem vindo a alargar de forma progressiva Na Sec o 5 2 realizado o enquadramento de um problema geral de programa o linear cuja formula o pode ser expandida para se obter um problema de programa o linear difuso Na Sec o 5 3 apresentam se diversas considera es relativas aos modelos 143 5 Modelos de Despacho Considerando Elementos da Teoria dos Conjuntos Difusos apresentados no Cap tulo 4 de modo a descrever novas formula es difusas nas Subsec es 5 4 1 e 5 4 2 5 2 Enquadramento da Programa o Linear Difusa O termo decis o pode ter significados diversos dependendo da rea de actividade em que utilizado Nalguns casos pode assumir um car cter legal noutros pode estar associado constru o de um modelo matem tico em algumas situa es pode estar associado a problemas formais e noutros podem descrever situa es da vida real Na teoria cl ssica
485. ndo a sua fiabilidade Este processo produzir pre os marginais para a energia el ctrica em cada n da rede de transmiss o permitindo ao CAISO eliminar a distin o entre congestionamentos inter e intra zonais O CAISO poder avaliar se o 29 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o programa di rio inclui suficientes recursos de produ o ligados para satisfazer a previs o do consumo para o pr ximo dia e se forem insuficientes poder despachar outras unidades O mercado em tempo real ser executado de 5 em 5 minutos durante cada hora de opera o atrav s de um programa de despacho econ mico incluindo restri es de seguran a Este processo determinar o despacho dos recursos necess rios para satisfazer as necessidades de opera o em tempo real Neste mercado ser o determinados pre os marginais nodais de energia os quais ser o pagos aos recursos de produ o Estes pre os poder o ser utilizados para calcular pre os zonais relativos a grandes reas geogr ficas e ser o pagos pelas entidades consumidoras abrangidas Os mercados de servi os auxiliares ser o executados simultaneamente com o processo de gest o de congestionamentos e o mercado di rio para se obterem as reservas de opera o e a regula o da opera o necess rias No mbito destas altera es est igualmente prevista a utiliza o de instrumentos do tipo Firm Transmission Rights FTR permitindo aos participante
486. nergia el ctrica para o dia seguinte era realizada obrigatoriamente no Pool introduzido na primeira fase de reformas ocorridas em 1990 tendo sido substitu do pelo New Electricity Trading Arrangements NETA Esta altera o reduziu o mbito do mercado organizado at ent o em vigor dando origem a um mecanismo de compensa o de desvios em tempo real No dia 1 de Abril de 2005 foi criado um mercado grossista de energia el ctrica nico para a Gr Bretanha com a inclus o da Esc cia atrav s da implementa o do British Trading and Transmission Arrangements BETTA As principais caracter sticas do mercado grossista de energia el ctrica da Gr Bretanha consistem no elevado n mero de participantes e na elevada liquidez do mercado de contratos bilaterais Os mercados organizados contabilizam uma reduzida quota de comercializa o de energia el ctrica comparativamente com as transac es efectuadas bilateralmente ou atrav s dos brokers existentes Ao abrigo do BETTA o mercado grossista de energia el ctrica apresenta as seguintes caracter sticas b sicas mercados forward em que os agentes vendedores e compradores comercializam energia el ctrica bilateralmente Estes acordos s o realizados bilateralmente entre produtores e retalhistas ou consumidores ou ent o por interm dio de um broker celebrando contratos OTC ou ainda atrav s de mercados centralizados No mbito do BETTA 98 das transac es realizadas correspond
487. ng continua o 348 Tabela 9 47 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 10 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o 349 Tabela 9 48 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 10 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong 350 Tabela 9 49 Estado de liga o dos escal es das baterias de condensadores da rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong utilizando o Modelo 11 352 Tabela 9 50 Estado de liga o dos escal es das baterias de indut ncias da rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong utilizando o Modelo 11 353 Tabela 9 51 M dulo e fase das tens es obtidos pelo Modelo 11 rede teste de 118 n s do IEEE Caso 353 Tabela 9 52 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 11 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong 355 Tabela 9 53 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 11 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o 356 Tabela 9 54 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 11 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o 357 Tabela 9 55 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 11 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong
488. nicial determinado pelo Operador de Mercado Tabela 9 1 e pot ncia activa referente aos contratos bilaterais f sicos dispon vel na Tabela C 5 do Anexo C 291 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE diagrama de capacidade aproximado e ofertas de ajuste dos geradores despachados pelo OM Tabela C 2 e dos geradores associados aos contratos bilaterais f sicos Tabela C 4 As Tabelas C 2 e C 4 encontram se dispon veis no Anexo C ofertas de ajuste das cargas despachadas pelo OM e das cargas associadas aos contratos bilaterais f sicos Tabela C 3 e Tabela C 5 dispon veis no Anexo C dados da rede de transmiss o e dos v rios equipamentos existentes Tabelas C 6 a C 13 dispon veis no Anexo C A soma da pot ncia activa correspondente ao programa inicial dos contratos bilaterais f sicos corresponde a 988 0 MW Foram realizados dois estudos com esta rede teste considerando um primeiro caso em que n o h restri es de ndole t cnica activas designado por Caso Base e um outro caso em que necess rio utilizar as ofertas de ajuste dos agentes para a resolu o de restri es t cnicas originadas pelos programas iniciais do OM e dos contratos bilaterais f sicos referido por Caso Cong Neste caso reduziu se a capacidade dos ramos 9 10 e 68 116 de 500 00 MVA para 400 00 MVA e 200 00 MVA respectivamente Nos Modelos 4 e 5 utilizou se o Algoritmo de Solu o 2 apresenta
489. nicial identificado pelo Operador de Mercado a que se junta nas implementa es mistas o conjunto de pot ncias produzidas e de carga associadas a contratos bilaterais 7 2 Algoritmo de Solu o 1 Adoptado no Modelo 1 O Modelo 1 apresentado no Cap tulo 4 corresponde a um modelo de despacho integrado de pot ncia activa e de pot ncia reactiva com base num programa inicial obtido pelo Operador de Mercado Este modelo recorre s express es n o lineares AC de tr nsitos de pot ncia resultando num problema de optimiza o de programa o n o linear PNL Assim o algoritmo de solu o adoptado pode decompor se em duas etapas em que s o resolvidos dois problemas distintos O primeiro problema relativo primeira etapa 174 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos corresponde a um problema de despacho de car cter meramente econ mico executado pelo Operador de Mercado Pool de modo a definir o programa base inicial O segundo problema segunda etapa do algoritmo corresponde resolu o de restri es t cnicas e afecta o de servi os auxiliares relativo ao exerc cio de fun es do Operador de Sistema resultando no programa final A Figura 7 1 apresenta o fluxograma do algoritmo de solu o implementado para resolver o problema proposto no Modelo 1 Leitura de dados Ofertas de compra venda Ofertas de Ajuste Limites dos Geradore
490. no mercado deve ser comunicada ao Operador de Sistema em simult neo com as ofertas que determinam o programa base di rio Deste modo o Operador de Sistema poder avaliar a viabilidade do programa base obtido pelo Operador de Mercado e a necessidade de proceder a altera es do mesmo recorrendo para o efeito s ofertas de ajuste Os ajustes de pot ncia activa requeridos a determinados agentes estar o associados viola o de restri es de opera o 115 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva e de seguran a do sistema como por exemplo as decorrentes de congestionamento de ramos do suporte de pot ncia reactiva e do controlo de tens o do sistema Como se compreende a activa o de ofertas de ajuste dever ser realizada de forma equilibrada e tendo em conta que este recurso est associado a um pre o de ajuste Assim na presen a de viola es de restri es t cnicas ou de seguran a dever procurar se identificar uma solu o que viabilizando a opera o do sistema do ponto de vista t cnico esteja associado a um custo de ajuste m nimo Por outro lado a utiliza o das propostas de ajuste apresenta interdepend ncias visto que um ajuste positivo de um gerador ter de ser compensado por um ajuste negativo de outro gerador uma vez que n o se consideraram ajustes positivos de pot ncias de carga um ajuste negativo de um gerador ter de ser acompanhado por um ajuste posit
491. ns es obtidos no despacho final com o Modelo 2 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 208 Tabela 8 12 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 2 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 209 Tabela 8 13 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 2 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 209 Tabela 8 14 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 3 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 211 Tabela 8 15 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 3 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 212 Tabela 8 16 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 3 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 213 Tabela 8 17 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 3 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 215 Tabela 8 18 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 3 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 216 Tabela 8 19 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 3 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 217 xxxili Lista de Tabelas Tabela 8 20 M
492. ns o corresponde ao produto da capacidade de pot ncia reactiva da m quina pela tarifa anual de pot ncia reactiva ou ent o por uma taxa com base no custo espec fico do gerador A tarifa anual obtida atrav s do custo de pot ncia reactiva estimado no ano anterior dividido pela capacidade de pot ncia reactiva estimada com base no factor de pot ncia m dio dos geradores ligados ao sistema utilizando uma rela o entre as pot ncias activa e reactiva O pagamento de acordo com o custo espec fico de cada gerador requer a indica o dos custos de investimento e das despesas de opera o e manuten o necess rios para o fornecimento de pot ncia reactiva custos de oportunidade o NYISO paga aos geradores por qualquer custo de oportunidade em que incorram quando s o solicitados a reduzirem a sua produ o de pot ncia activa de modo a aumentarem a sua produ o absor o de pot ncia reactiva Os custos de oportunidade s o obtidos atrav s do produto da redu o de pot ncia activa pelo tempo de dura o dessa redu o e pelo pre o marginal local de pot ncia activa ao qual subtra do o pre o da oferta de energia activa apresentada pelo gerador Os recursos que fornecem o servi o de suporte de tens o ter o de cumprir com determinados requisitos de performance de modo a serem qualificados como fornecedores deste servi o Esses requisitos correspondem inclus o dos equipamentos de AVR Automatic Voltage Regula
493. nta o em termos de formula o corresponde ao problema inteiro misto original mas considerando agora que as gamas de varia o admitidas para as vari veis cont nuas do problema est o limitadas pelos valores obtidos na solu o da primeira fase afectados por uma varia o especificada para o m dulo e fase das tens es para as pot ncias activa e reactiva dos geradores e para a pot ncia activas das cargas AV AQ E APg E AQg E APc Estas gamas de varia o correspondem portanto especifica o de limites inferior e superior das vari veis cont nuas do problema em torno da solu o obtida na primeira fase pelo SLP Os valores poss veis das vari veis discretas correspondem aos valores discretos especificados nos dados do problema Deste modo atrav s da utiliza o da meta heur stica poss vel resolver o problema com tempos de c lculo significativamente inferiores relativamente ao algoritmo de solu o anterior obtida a solu o da segunda fase nomeadamente a solu o referente s vari veis discretas necess ria actualiza o da matriz das admit ncias nodais segue se a terceira e ltima fase de resolu o do problema original correspondente a um dos Modelos 8 a 11 Nesta terceira fase o problema a resolver corresponde a um problema cont nuo na medida em que a influ ncia da posi o das tomadas dos transformadores com regula o de tens o e dos componentes shunt ligados rede est j
494. nteriores gt Programa Hor rio Base lt i UJ Programac o Linear Sequencial SLP Tr nsito de Pot ncias TP AC completo Newton Raphson Lineariza o das Express es AC TP em torno do Ponto de Funcionamento do TP Actualiza o S ries de Fourier 1 ordem de Vari veis V 0 pasasaq Pg Og Pc Qc PL Problema Linearizado de Optimiza o Primal Duab se crisp Min Custos de Opera o Ajustes Pontos se fuzzy Max Grau de Satisfa o Interiores gt Afecta o de AP e Q PMNs lt Operador de Sistema Resolu o de Restri es T cnicas gt Programa Hor rio Final lt E a a Sa af a yaa Aqa aI p Sa da de Resultados Despacho P Q Final Hor rio Servi os Auxiliares V Q Pre os Marginais Nodais P Q Figura 7 2 Fluxograma do Algoritmo de Solu o 2 aplicado aos Modelos 2 a 7 baseado em SLP Os blocos A B C e D deste fluxograma possuem o mesmo significado que o referido na sec o anterior uma vez que as fun es e os objectivos inerentes a cada um destes blocos e por consequ ncia das entidades envolvidas s o exactamente os mesmos O bloco C difere do inclu do na Figura 7 1 no que se refere aos m todos utilizados agora associados implementa o do SLP Aos restantes blocos deste fluxograma correspondem as seguintes funcionalidades o bloco Bl representa os contratos bilaterais f sicos efectuados e comunicad
495. ntes Discretos lt AP lt 0 6 68 _ aOM Pg min Og Qg rin 0M Og d gt Qg i ie Pg max OM perdOM 6 70 1 Pg APg MOY 1 CB _ aCB Qg lt Ogre E max CB Pg APg CB A pg PerdCB 6 71 bCB min CB CB Og Q8g CB ajtCB perdCB Qs 208 Pg mas CB Pg APg 6 72 NI Ng Y APperd AV A0 amp 6 73 k l 1 1 APg HOM Apg perdom Apg S CB APg 6 74 APC A pcaiCB AQ AV A0 AQg AQ 0 AQc 6 75 AS AV A8 gt 5 6 76 AS AV A0 1 9 lt ASIA 5 6 77 0 lt u lt l 6 78 6 4 2 Modelo 11 DIOS Fuzzy Linearizado com Aloca o de Perdas e Ofertas de Ajuste Pool e Contratos Bilaterais Considerando Ajustes Separados Finalmente o Modelo 11 corresponde ao ltimo modelo proposto nesta Tese e representa uma vers o difusa do Modelo 9 apresentado na Subsec o 6 3 2 deste cap tulo ou se se pretender ao Modelo 10 apresentado em 6 4 1 n o admitindo agora ajustes cruzados Neste sentido o Modelo 11 integra a fun o objectivo e todas as restri es do Modelo 10 6 50 a 6 78 bem como as restri es 6 79 e 6 80 Estas restri es s o an logas s 170 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas E
496. ntinua o Entidades despachadas pelo OM Entidades associadas a Contratos Bilaterais MW MW MW Mvar MW MW MW MW Mvar MW Mvar 9 o o o 5 42 ioo oo 3800 5 42 92 o o o 900 6500 926 o o 3800 2764 llos r E E E RES 1280011 7 02 lisas MEE PERI REED E ECT ED ERE EUER Gesa SEN ERE ed ne ERE NUR SET DEN SCR RN ERES DRE E RSEN RESI DER ER ST REESE ERSTE CU ER E ERE J o JS E CRT 390 o o e 4200 ooo 100 o o fso 2756 3700 1782 L c L _ if 0 0 1535 jJ LE i o o 2300 1605 w o o o 190 sso 2455 o o aaa ws o o o 17 67 310 2569 o o 2909 1126 E S s 107 0 0 14 65 soo 1255 p eS ED e A e e T ES CRI RE CC O E EN ME s no o o o uus seo 3027 0 o 3300 44 TE PERO E nje o E Jr ESTEE ms 0 748 a7 8899 1381 m o o o 1450 600 ooo 2899 10 16 TET ERES RS RESET DERE ER j RES wo sa YE apa pp ne 1127 sss 1720 025 184 00 000 3700 1 i REO CEE TES Be Se o C o
497. o 47 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o Na Nova Zel ndia a necessidade de suporte de tens o fora dos requisitos m nimos est limitada praticamente regi o de Auckland A Transpower realiza um reduzido n mero de contratos de longo prazo com os geradores para o fornecimento de pot ncia reactiva de modo a permitir o suporte adicional de tens o em determinadas circunst ncias espec ficas A determina o dos pre os relativos a este fornecimento adicional depende da fonte que fornece o servi o No caso dos geradores s o inclu dos normalmente os custos de oportunidade por redu o da pot ncia activa vendida Os pagamentos relativos a estes contratos realizados pela Transpower fazem parte dos custos de fornecimento do servi o auxiliar de suporte de tens o inclu dos nos custos regulados aceites pela Entidade Reguladora Local GSCASWG 2000b e Alvarado et al 2003 A Transpower actualiza anualmente as tarifas de suporte de tens o a aplicar aos consumidores A maioria dos consumidores paga uma tarifa baseada no consumo de energia activa As empresas distribuidoras pagam tr s tarifas relativas ao suporte de tens o uma tarifa relacionada com a pot ncia reactiva contratada uma outra tarifa mensal relativa pot ncia reactiva tomada e uma ltima com car cter residual O termo mensal relativo pot ncia reactiva tomada pode ser interpretado como uma penalidade que multiplicada pelo excesso d
498. o se ocorrer uma conting ncia que determine um aumento de pot ncia reactiva de um destes dois geradores dever verificar se uma diminui o de pot ncia activa produzida Nestas condi es os geradores incorrem em 203 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE custos de oportunidade que se pretende evitar atrav s da utiliza o dos modelos desenvolvidos baseados em ofertas de ajuste 120 0 4 90 0 4 155 0 MW 100 215 0 MW g 800 70 0 Mvar 8 100 0 4 90 0M var 700 eem n E ans E 60 04 8004 amp 7004 50 0 4 60 0 4 40 0 4 50 0 4 30 0 4 40 0 4 20 0 4 30 0 4 ios 20 0 4 10 0 0 0 0 0 10 000 200 400 600 800 1000 1200 1400 60 0 104 20 0 4 2009 poe 2001 16 C DRE 40 0 4 EU NR RP T SC ha Rm AT 50 0 50 0 60 0 60 0 a b Figura 8 5 Diagrama de capacidade e respectivo ponto de funcionamento a do gerador ligado ao n 15 e b do gerador ligado ao n 16 A Tabela 8 7 apresenta os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva para esta situa o Tabela 8 7 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 1 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE nei pi p Q n i p P p Q MW h Mvar h MW h Mvar h l 0 004 2 0 306 3 0 172 4 0 088 5 0 024 6 0 006 7 0 033 8 0 046 9 0 001
499. o o 4200 1064 aa o DOES A e MA sumi e E E E E ARE E s gt continua na p gina seguinte 355 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 53 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 11 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o Entidades T gt eum Entidades s ciadas a Contratos ana iP APg Pg APg p MW MW Mvar n Mvar ps MW pro ES 40 ER 78 2 14 32 18 66 00 23 96 41 ES bee je 42 5045 9600 2406 L L aisla ao s ASAS AAA O sp DES sa RE i cse EA PR E CTN wee REM ces 4610 o 1800 17 04 2800 10 16 o 714 39 14 193 ESAS AE A E EA A la lr es Os as 49 SO ES asss mesmo se aja ps serao as 17 00 8 23 260 528 oke ee e pra OS AA esas Es lojas eso i 2800 23 28 s o o mo 4852 1130 3296 o 9 500 05 55 o o o 1006 630 2287 0 350 1507 56 o Ai 5272 MES ECO BU E e s s e paon gt 2040129 seo cp d 2 100 sor gt poe 0 05 8 001 26584 39 0 9 _ 157 00 149 92 277 00 10948 E REESE E 7 28 ERE SER ESE E ANS TA E ESET ERU SERE
500. o Caso Cong Tanto num caso como no outro n o se verificam diferen as significativas nas ltimas itera es 274 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos f x OPF Modelo 3 c TP AC Modelo 3 e OPF Modelo 7 TP AC Modelo 7 A tte 150 T TT TT TT TT 12345267289 10111213 14 15 16 17 18 19202 1 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 n mero de itera es Figura 8 25 Compara o das curvas f x obtidas no SLP atrav s do tr nsito de pot ncias AC e do OPF linearizado adoptado nos Modelos 3 e 7 e utilizando a rede teste de 24 n s do IEEE para o Caso Base 5000 4 Modelo 3 TP Modelo 3 OPF Modelo 7 TP AC Modelo 7 4000 3000 4 2000 1000 1234567 8 9 1011 12 I3 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 n mero de itera es Figura 8 26 Compara o das curvas f x obtidas no SLP atrav s do tr nsito de pot ncias AC e do OPF linearizado adoptado nos Modelos 3 e 7 e utilizando a rede teste de 24 n s do IEEE para o Caso Cong 8 7 Desempenho dos Algoritmos de Solu o H bridos 1 e 2 Nesta sec o apresentam se resultados que permitem apreciar o desempenho dos dois algoritmos desenvolvidos para resolver os Modelos 8 a 11 referentes aos Algoritmos de Solu o 3 e 4 detalhados no
501. o Modelo 2 e do Modelo 6 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 232 Figura 8 11 Perfis do m dulo das tens es obtidos pelo Modelo 2 e pelo Modelo o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 235 Figura 8 12 Perfis do m dulo das tens es obtidos pelos Modelos 3 e 7 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do 239 Figura 8 13 Perfis do m dulo das tens es obtidos pelo Modelo 3 e pelo Modelo 7 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 241 Figura 8 14 Perfis do m dulo das tens es obtidos pelos Modelos 4 e 8 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do 246 Figura 8 15 Perfis do m dulo das tens es obtidos atrav s dos Modelos 4 e 8 para este Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 250 Figura 8 16 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 8 para o Caso Base e para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do JEEE isidro 252 Figura 8 17 Perfis do m dulo da tens o obtidos com os Modelos 5 e 9 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do 235 Figura 8 18 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva obtidos pelos Modelos 5 e 9 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 257
502. o das tens es obtidos pelos Modelos 3 e 7 1 080 max Vmax 8 Vi pu 1 060 4 1 040 4 1 020 4 1 000 4 0 980 Modelo 7 Modelo 3 0 960 OZO Vmin yin s 0 920 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 n mero de n s Figura 8 13 Perfis do m dulo das tens es obtidos pelo Modelo 3 e pelo Modelo 7 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE As diferen as dos valores do m dulo das tens es obtidos por estes dois modelos apresentam maior evid ncia nos n s 1 a 5 e 14 a 24 verificando se que os valores obtidos 241 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE pelo Modelo 7 s o superiores aos obtidos pelo Modelo 3 Este aumento dos valores do m dulo das tens es corresponde possibilidade de se admitirem viola es ao limite de 1 06 pu conjuntamente com a possibilidade de se admitirem tr nsitos de pot ncia aparente superiores a 150 0 MVA no ramo 7 8 associados a um grau de perten a que se pretende maximizar O despacho integrado final obtido atrav s do Modelo 77 apresentado na Tabela 8 40 Esta tabela permite verificar que existem ajustes de pot ncia activa alocados aos geradores ligados aos n s 7 e 15 de valor inferior aos obtidos pelo Modelo 3 para o Caso Cong Neste caso os ajustes correspondem 6 45 MW e 6 45 MW nos geradores ligados aos n s 7 e 15 respectivamente Tabela 8 40 Des
503. o de tens o adoptado nesses pa ses regi es No relat rio final realizado na sequ ncia do apag o ocorrido nos EUA e no Canad em 14 de Agosto de 2003 USA Canada PSOTF 2004 referido que a falha no sistema n o se deveu a um problema de colapso de tens o mas antes a insuficiente suporte de pot ncia reactiva Este relat rio refere ainda que ocorreram dificuldades na modeliza o da produ o de pot ncia dos geradores pelo que a produ o de pot ncia reactiva foi inferior ao esperado agravando os problemas de tens o e as consequentes sa das de servi o de equipamentos tendo esta sido uma das principais causas para as sa das de servi o de equipamentos nos EUA O servi o de pot ncia reactiva n o apresenta uma defini o standard nos diversos pa ses em que o sector el ctrico se encontra reestruturado As necessidades e o despacho de pot ncia reactiva do sistema s o determinados pelo Operador de Sistema OS que realiza normalmente an lises de tr nsito de pot ncias Em todos os mercados de energia el ctrica existem regras que indicam os limites m nimos para o factor de pot ncia que os geradores devem fornecer como condi o de interliga o ou de participa o no mercado bem como instru es do OS relativas ao despacho de pot ncia reactiva que os geradores devem respeitar Tamb m n o existe uma metodologia standard para os OS remunerarem o fornecimento de pot ncia reactiva No entanto consensual o pag
504. o dos produtores de energia el ctrica escoceses ao mercado de Inglaterra e Gales 20 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 2 4 2 Suporte de Pot ncia Reactiva e Controlo de Tens o Na Gr Bretanha os requisitos de capacidade de controlo de tens o s o especificados pelo Grid Code estabelecendo as condi es de liga o dos geradores rede Estas condi es correspondem a limites do factor de pot ncia entre 0 85 indutivo e 0 95 capacitivo aos terminais de cada gerador Os geradores ter o de ter capacidade de fornecer o factor de pot ncia em qualquer ponto dentro desses limites Os servi os adicionais fora das condi es obrigat rias incluem servi os comerciais como a compensa o s ncrona e a capacidade de alargar o factor de pot ncia OFGEM 2000 Zhong 2003 e FERC 2005 A contrata o dos servi os auxiliares realizada pela NGC consiste tipicamente em contratos bilaterais A extens o destes contratos varia entre um ano e o tempo de vida do equipamento e a sua remunera o baseia se no valor ou no custo associado ao servi o prestado A remunera o com base no custo foi considerada inicialmente apropriada para os servi os obrigat rios No entanto com a evolu o dos mercados foram introduzidos mecanismos de tipo competitivo para a remunera o destes servi os A NGC envia aos geradores um sinal de despacho consistindo nas quantidades de
505. o limite de pot ncia aparente no ramo 7 8 foi reduzido de 200 0 MVA para 150 0 MVA A Tabela 8 17 apresenta os valores obtidos para o m dulo e para a fase das tens es Neste caso n o s o verificados valores do m dulo das tens es nos limites especificados correspondendo ao n 7 o valor mais elevado 1 059 pu e ao n 2 o menor valor obtido 0 974 pu Tabela 8 17 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 3 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE V 0 E Vi pu graus pu graus 6 350 9 220 3 610 3 600 1 450 0 990 2 850 2 190 0 000 4 040 1 110 8 570 O despacho final de pot ncia activa e de pot ncia reactiva obtido apresentado na Tabela 8 18 N o existem cortes de carga verificando se ajustes de pot ncia activa em diversos geradores As perdas activas do sistema no valor de 36 21 MW s o totalmente compensadas pelo gerador ligado ao n 2 tal como ocorria na situa o anterior em que n o havia congestionamento Relativamente a ajustes de pot ncia activa que imp em altera es ao programa base inicial determinado pelo Operador de Mercado verifica se neste caso a exist ncia de tr s geradores envolvidos O gerador ligado ao n 7 apresenta um ajuste negativo de 10 11 MW passando a produzir 274 89 MW Este ajuste compensado pelos ajustes positivos de 10 00 MW e de 0 11 MW dos geradores ligados aos n s 15 e 22 que passam a produzir 215 0
506. o n i Tens es compreendidas entre e y apresentam o m ximo grau de perten a Tens es I i DU m inferiores ou superiores a V ainda podem ser admitidas mas o seu valor de perten a 1 1 diminui desde 1 at 0 express o 5 20 representa esta fun o de perten a uv Figura 5 2 Representa o da fun o de perten a dos limites dos m dulos das tens es 1 se V lt V lt V uV 4 0 se VP V V ou V lt V 5 20 O seV W ou V gt VP 1 151 5 Modelos de Despacho Considerando Elementos da Teoria dos Conjuntos Difusos Finalmente para obter um modelo sim trico tal como foi detalhado na sec o anterior a fun o objectivo dos problemas determin sticos apresentados no Cap tulo 4 dever ser convertida numa restri o adicional do problema de decis o atrav s da especifica o de um n vel de aspira o Nestas condi es obt m se uma fun o de perten a an loga representada na Figura 5 1 que ser modelizada por uma fun o id ntica a 5 19 5 4 Modelos de DIOS Utilizando Conjuntos Difusos 5 4 1 Modelo 6 DIOS Linearizado com Ofertas de Ajuste Associadas aos Agentes do Pool De acordo com o exposto nas sec es anteriores este modelo corresponde a uma formula o de despacho integrado de P e Q com a inclus o de v rias restri es de car cter difuso soft constraints em literatura de l ngua inglesa resultando num modelo de programa o l
507. o n o existirem viola es de restri es t cnicas Na segunda referida como Caso Cong s o efectuados ajustes a diversos agentes de modo a ultrapassar situa es de congestionamento Deste modo os resultados obtidos permitem concluir que os despachos finais de pot ncia activa e reactiva garantem a explora o do sistema em ambas as situa es analisadas em boas condi es de fiabilidade seguran a e qualidade Finalmente os aspectos referidos contribuem para aumentar o realismo dos modelos apresentados sendo este um elemento essencial para serem utilizados nos sistemas de energia el ctrica existentes O reacoplamento da pot ncia activa e reactiva pode ser muito til ao OS na medida em que permite tratar adequadamente os aspectos t cnicos e ao mesmo tempo preservar processos competitivos relacionados com o fornecimento de diveros servi os auxiliares Ao longo do trabalho realizado foi poss vel identificar um conjunto de aspectos que n o foram considerados nas formula es apresentadas nesta Tese constituindo desde logo elementos a incluir em desenvolvimentos futuros Assim s o apresentados os seguintes aspectos extens o dos modelos de mercado para o dia completo utilizando ofertas complexas Neste mbito considera se necess rio conferir um tratamento mais adequado aos m nimos t cnicos de geradores incluir as rampas de aumento e diminui o de produ o associadas aos diversos regimes de funcionamento dos
508. o nas respectivas reas estando obrigadas a manter a capacidade de injectar pot ncia reactiva na rede nacional 25 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o correspondente a 1 3 da pot ncia activa absorvida N o existem requisitos para a absor o de pot ncia reactiva da rede nacional Zhong 2003 Na Finl ndia a Fingrid TSO finland s a entidade respons vel por manter a tens o nos n s do sistema de acordo com os n veis especificados Os n veis de tens o da rede principal s o controlados utilizando geradores bancos de condensadores e de indut ncias e por transformadores com regula o de tens o O TSO tamb m respons vel por manter uma reserva de pot ncia reactiva adequada no sistema el ctrico finland s Esta reserva garantida atrav s do emprego dos seus pr prios recursos e tamb m pela sua aquisi o a entidades independentes O fornecimento de reserva de pot ncia reactiva um servi o com car cter obrigat rio Zhong 2003 Assim os geradores com mais de 10 MVA est o obrigados a manter reservas de pot ncia reactiva durante as condi es normais de opera o do sistema el ctrico tendo em conta os aspectos seguintes os geradores ligados rede a 400 kV dever o ter uma capacidade de pot ncia reactiva dispon vel como uma reserva moment nea e obrigat ria com a excep o da quantidade consumida pelos transformadores e pela pr pria central para os ger
509. o objectivo de 8471 65 e os tr nsitos de pot ncia activa e aparente no ramo 7 8 correspondem neste caso a 149 959 MW ea 150 00 MVA 260 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos O tempo total de processamento foi de 918 8 segundos correspondendo ao SLP primal e ao EPSO o tempo de 898 3 segundos blocos E e F da Figura 7 4 e ao SLP primal dual o tempo de 20 5 segundos bloco H da Figura 7 4 O n mero de itera es realizado pelo EPSO foi de 15862 atingindo o crit rio relativo ao n mero m ximo de itera es sem melhoria da fun o de avalia o especificado em 2400 Por sua vez o SLP primal dual foi executado em 60 itera es A Figura 8 20 apresenta os perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos atrav s do Modelo 9 para as duas situa es analisadas Os perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa obtidos para os subsistemas OM e contratos bilaterais f sicos s o semelhantes em ambos os casos Tamb m neste caso os pre os marginais nodais de pot ncia reactiva obtidos apresentam um perfil vari vel entre os n s 2 a 13 Esta varia o de pre os marginais da pot ncia reactiva relaciona se com a influ ncia dos componentes discretos ligados ao sistema associados exist ncia ou n o de congestionamento do ramo 7 8 110 000 a 3 ue 0 700
510. o processo iterativo Se o crit rio de paragem adoptado n o for ainda verificado o algoritmo A 8 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos prossegue retornando ao processo de Selec o O crit rio de paragem pode corresponder execu o de um n mero pr especificado de itera es sem que a fun o de adapta o dos indiv duos de uma dada popula o seja melhorada ou especifica o de um n mero m ximo de itera es a realizar N Algoritmo Simplificado do GAO Na Figura A 3 apresenta se o algoritmo simplificado da meta heur stica GAO admitindo que se pretende minimizar uma fun o F sendo X o espa o de solu es IN CIO 1 seleccionar uma popula o inicial com N indiv duos RA E 2 avaliar os N indiv duos de X atrav s de uma fun o de adapta o F F X para i 1 2 N 3 guardar x e F como solu o corrente e x e F como solu o ptima lt min FX i2 1 2 x x lt arg SAXO i 1 2 N 4 na itera o n obter uma nova popula o X aplicando popula o corrente X os operadores de Selec o Cruzamento Muta o 5 para cada um dos i 1 2 N indiv duos da nova popula o xen se lt F guardar em x e F x xe F FX 6 se crit rio de converg ncia for verificado FIM 7 se n 1 lt N
511. o tri ngulo O custo de pot ncia reactiva obtido com o m todo do tri ngulo consiste numa parcela do custo total do gerador e respectiva excita o por unidade de pot ncia reactiva Assim esta parcela obtida atrav s da express o 3 1 59 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o s2_p2 0_ rs 8 8 ES 3 1 8 Nesta express o C e c correspondem ao custo de pot ncia reactiva Mvar e ao custo de pot ncia aparente do gerador MVA S P representam a capacidade de pot ncia aparente MVA e a capacidade de pot ncia activa do gerador MW Relativamente aos custos vari veis de pot ncia reactiva s o vagamente mencionados os equipamentos que fornecem apenas o servigo de pot ncia reactiva Lamont e Fu 1999 e da Silva et al 2001 referem que os custos vari veis dos compensadores shunt condensadores ou indut ncias se relacionam com n veis de deprecia o mec nica associados ao n mero limitado de opera es de comuta o que poder o ser realizadas durante a sua vida til e energia de perdas na rede de transmiss o dado que o suporte de pot ncia reactiva ir influenciar o perfil de tens o que por sua vez ir influenciar o n vel de perdas Para os transformadores com regula o de tens o o procedimento semelhante sendo considerado o n mero m ximo de manobras da respectiva tomada A literatura apresenta um n mero mais elevado de refer ncias rel
512. o uniforme de mercado 4 para remunerar os geradores por compensa o de perdas a segunda e a terceira parcelas representam os custos de ajuste dos geradores e das erie DEL Ael M M x cargas que participaram no mercado di rio Nestes somat rios Ng e Nc s o o n mero de geradores e o n mero de cargas que ofertaram no mercado di rio a quarta e a quinta parcelas est o relacionadas com as injec es de pot ncia activa dos contratos bilaterais efectuados e representam os correspondentes custos de ajustes de produ o e de carga Nestas parcelas Ng e Nc s o o n mero de geradores e o n mero de cargas que celebraram contratos bilaterais Ng Ng f f Min Z APg P109 APM Og isl i l 4 83 NcOM Ng GB Nc JIAP Co SAP GH Cot A pedi Cot j l p l 4 1 sujeito AV lt AV lt AV 4 84 AGU lt AQ lt AQ 4 85 0 lt APR lt APg M 4 86 USAR 4 87 tolOM tolOM VE OM V8 OM Si lt lt O Pg 4 88 00 E 100 9 tolCB tolCB VE CB VE CB lt sAPgY lt 4 89 TUE o Co ud vg M XAPSVOM lt 01 pg OM 4 90 8 ime 4 90 APg OM lt APRE Apg Pto lt Apa x 4 91 APg lt APg 7 lt APg 4 92 Pc lt lt 0 4 93 136 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El
513. oblema ser do tipo difuso as perdas activas do sistema poderiam aparecer ainda mais afectadas na medida em que este Modelo 10 considera tamb m os componentes discretos existentes na rede Considerando ent o a redu o do limite do tr nsito de pot ncia aparente no ramo 7 8 de 200 0 MVA para 150 0 MVA foram ainda especificados os seguintes par metros correspondentes ao modelo difuso FO 7600 0 e 800 0 vn gr9 0 02 pu 6 15 0 A resolu o do problema permitiu obter os resultados seguintes para a tomada de tens o dos transformadores no transformador ligado aos n s 3 e 24 a tomada do prim rio est na posi o nominal o transformador ligado entre os n s 9 e 11 tem a tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 5 0 o transformador ligado entre os n s 9 e 12 tem a sua tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 5 0 o transformador ligado entre os n s 10 e 11 tem a sua tomada do prim rio ligada na posi o referente a 5 0 transformador ligado entre os n s 10 e 12 tem a sua tomada do prim rio ligada na posi o correspondente 4 0 A Tabela 8 61 apresenta os escal es da bateria de condensadores ligada ao n 14 que se encontram em servi o Os escal es 2 e 4 est o ligados e os escal es 1 3 e 5 est o desligados 262 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em
514. obtidos com o Modelo 9 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 256 Tabela 8 56 Escal es ligados da bateria de condensadores Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 9 258 Tabela 8 57 Escal es ligados da bateria de indut ncias Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 9 258 Tabela 8 58 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 9 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 258 Tabela 8 59 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 9 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 259 XXXV Lista de Tabelas Tabela 8 60 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 9 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 260 Tabela 8 61 Escal es ligados da bateria de condensadores Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 10 263 Tabela 8 62 Escal es ligados da bateria de indut ncias Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 10 263 Tabela 8 63 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 10 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 263 Tabela 8 64 Despa
515. ociado a ofertas de ajuste mais elevadas de geradores que sofreram ajustes de modo a permitir ultrapassar o congestionamento naqueles ramos Os pre os marginais nodais de pot ncia activa obtidos pelo Modelo 9 n o apresentam diferen as significativas em rela o aos obtidos pelo Modelo 5 para o mesmo caso de 340 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos estudo Quanto aos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva obtidos pelos dois modelos referidos verificam se diferen as significativas dada a introdu o dos equipamentos de suporte de pot ncia reactiva e controlo de tens o transformadores com regula o de tens o baterias de condensadores baterias de indut ncias e os compensadores s ncronos conforme se pode observar nos perfis destes pre os representados na Figura 9 10 Tabela 9 41 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 9 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong n i 20 o P AO pi P O AB e MW h MW h Mvar h MW h MW h Mvar h MW h MW h Mvar h 1 52 423 0 262 0 029 2 52 576 0 243 0 225 3 52 254 0 236 51 419 0 053 0 264 4 51 141 0 000 51 455 0 000 84 0 219 5 51 013 0 044 51 278 0 179 46 218 0 000 6 51 892 0 000 50 360 0 000 46 533 0 055 7 52 038 0 024 50 171 0 012 46 481 0 000 8
516. ociado aos sistemas el ctricos reestruturados O contrato de transmiss o proposto neste artigo corresponde a um produto negociado entre companhias produtoras o TSO companhias de distribui o e grandes consumidores Estes contratos resultam num determinado rendimento para as companhias produtoras fornecendo lhes incentivos para realizarem novos investimentos no sentido de acompanhar os aumentos futuros da carga Por outro lado estes contratos podem ajudar as companhias distribuidoras e os grandes consumidores a reduzir o risco devido volatilidade dos pre os determinados no mercado di rio de energia el ctrica Para os grandes consumidores cujas cargas necessitam de elevados ndices de fiabilidade os contratos propostos fornecem uma garantia de que as suas cargas ser o abastecidas ou ent o receber o uma compensa o pela interrup o do servi o Neste artigo este tipo de contrato foi aplicado a modelos de mercado do tipo Pool e do tipo mistos isto associando Pool e contratos bilaterais 3 7 Considera es Finais Nesta sec o s o apresentadas algumas observa es e recomenda es referidas em Alvarado et al 2003 e em FERC 2005 relativas a diversos aspectos t cnico econ micos referentes ao suporte de pot ncia reactiva O relat rio Alvarado et al 2003 considera o fornecimento de pot ncia reactiva como um servi o auxiliar com a sua pr pria compensa o e tarifas sendo referido que a separa o vertical da
517. ograma o linear em que diversas express es utilizadas s o linearizadas recorrendo a uma matriz de sensibilidade Finalmente a metodologia proposta por Zammit et al 2000 baseia se num mercado de servi os auxiliares de pot ncia reactiva para assegurar a seguran a de um sistema de 68 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos energia el ctrica O mercado de servi os auxiliares desenhado de modo a integrar o despacho determinado no mercado di rio bem como um mercado de pot ncia reactiva Este mercado assenta num conjunto de regras que fornecem a base anal tica do algoritmo proposto para determinar as ofertas deste servi o auxiliar que devem ser aceites de modo a garantir a seguran a do sistema ao menor custo global A estrutura utilizada para realizar o despacho do mercado de servi os auxiliares consiste na compara o do desempenho das v rias ofertas submetidas Este estudo considera um n mero de poss veis cen rios de ocorr ncia no per odo de uma semana sendo cada cen rio caracterizado pela probabilidade da sua ocorr ncia e por ndices que traduzem o seu n vel de estabilidade e o respectivo custo de instabilidade O gestor deste mercado deve definir explicitamente as margens de seguran a e os n veis de qualidade que pretende atingir com o fornecimento deste servi o Assim o modelo de mercado di rio proposto em Zammit et al 2000 corresponde a um
518. olu o do problema foi obtida ao fim de 46 itera es e o tempo de processamento correspondente foi de 17 1 segundos 236 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 8 35 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 6 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE p Q MW h Mvar h MW h Mvar h l 0 000 2 0 411 3 0 198 4 0 133 5 0 036 6 0 000 7 0 063 8 0 061 9 0 000 10 0 000 1 0 000 12 1 377 8 3 7 Modelo 7 O Modelo 7 corresponde vers o difusa do Modelo 3 correspondendo a um ambiente de mercado centralizado organizado portanto em torno do Operador de Mercado Adicionalmente este modelo corresponde a um modelo de tipo difuso em que se considera a separa o dos ajustes de pot ncia activa por um lado para contribuir para compensar as perdas activas do sistema e por outro para alterar o despacho inicial de pot ncia activa identificado pelo OM A Caso Base Nesta simula o foram considerados os seguintes par metros para as restri es difusas FO 800 0 e 6 1000 0 zog M E 0 02 pu 5 15 0 Na Tabela 8 36 s o apresentados os valores obtidos para o m dulo e para a fase das tens es Alguns dos n s do sistema com capacidade de controlo de tens o apresentam m dulo de tens o superior a 1 06 pu encontrando se no entanto dentro da g
519. om o Modelo 10 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong n i p P p Q n i p P p Q n i p P p Q MW h Mvar h MW h Mvar h MW h Mvar h 8 52 166 0 208 4 0 026 1 48 515 0 019 52 327 0 210 2 0 000 49 435 0 208 52 003 0 177 3 0 089 49 349 0 251 50 956 0 000 0 157 48 861 0 216 50 834 0 014 5 0 251 48 075 0 000 51 675 0 000 0 000 48 370 0 052 51 823 0 022 0 009 48 323 0 000 PN 8 8 a 4 87 88 S A o ro N gt oO oO jun E anje WIN 50 759 0 000 0 059 47 755 0 054 9 50 235 0 132 0 000 7 227 0 000 10 54 000 0 000 48 607 0 000 11 51 718 0 091 48 767 0 000 12 51810 0 000 48 136 0 000 13 52 304 0 288 48 878 0 078 14 52 243 0 045 49 076 0 031 15 51 407 0 000 49 315 0 000 16 52 054 0 156 49 256 0 091 17 50 835 0 019 49 018 0 083 18 51241 0 000 49 076 0 050 oo 50 354 0 156 9 9 0 378 2 0 374 3 0 278 4 0 000 Nin No CA 4 5 co Win A S rS 5 0 000 5 0 006 57 0 192 58 0 304 a 97 19 51 327 0 000 59 49 444 0 000 49 266 0 000 51 541 0 000 48 997 0 000 100 48 885 0 000 21 51 505 0 000 48 878 0 000 101 48 683 0 000 a 22 51 287 23 50 092 24 49 935 0 122 0 053 0 000 0 000 102 48 504 0 034 0 069 0 49 563 0 000 4 48 924 0 035 104 50 000 0 000 a 25 49 024 0 000 65 0 107 50
520. omo as equa es AC do problema de tr nsito de pot ncias considerando apenas os termos de primeira ordem das S ries de Taylor Estas express es s o utilizadas nos modelos referenciados como Modelos 2 a 11 a apresentar neste cap tulo bem como nos Cap tulos 5 e 6 As express es que traduzem as condi es de funcionamento dos sistemas el ctricos utilizadas nos modelos desenvolvidos e implementados computacionalmente correspondem s express es AC de tr nsito de pot ncias amplamente referenciadas na literatura da especialidade Grainger e Stevenson 1994 Andersson 2004 As express es gerais dos tr nsitos de pot ncia activa P e reactiva Q nas linhas e nos transformadores bem como das respectivas perdas activas p s o dadas por 4 22 a 4 24 126 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos B G V V V G 050 B sin6 4 22 2 Q V V V B cos0 G sin0 4 23 Py 7 G V V 2 G V V cos6 4 24 Nestas express es 0 representa a diferen a de fases nos n s i e j 0 e Por outro lado V e V s o os m dulos das tens es nos nos e j e as grandezas G e B correspondem s 1 componentes real e imagin ria do elemento ij da matriz das admit ncias nodais da rede Y Esta matriz constru da da forma usual considerando que o elemento da diagonal principal Y representa o somat rio das ad
521. ondi es de emerg ncia Nestas condi es as entidades que aceitem disponibilizar este servi o s o solicitados a reduzir o seu consumo de energia el ctrica durante um determinado per odo de tempo sendo remunerados atrav s de um pagamento fixo ou atrav s do produto do pre o de mercado pelo valor da redu o do consumo 2 6 4 PJM Pennsylvania New Jersey Maryland 2 6 4 1 Organiza o do Mercado O mercado operado pelo PJM integra dois processos fundamentais relativos ao mercado di rio e ao mercado em tempo real para a compensa o de ajustes O mercado di rio um mercado de tipo forward baseado em ofertas de compra e venda para cada hora do dia seguinte e no qual s o determinados pre os marginais para cada um desses per odos As ofertas de compra e venda para o dia seguinte s o submetidas at s 12 horas e os programas de produ o e pre os s o publicados at s 16 horas O mercado em tempo real baseia se em ofertas de incrementos e decrementos e podem ser submetidas por qualquer agente que participe no mercado di rio permitindo realizar correc es ao pr despacho de cada per odo obtido no dia anterior Neste mercado s o determinados pre os marginais nodais para intervalos de 5 minutos considerando um modelo de despacho que inclui restri es relativas capacidade dos ramos da rede de transmiss o mas em que as perdas activas s o desprezadas Por outro lado as entidades envolvidas em contrat
522. onsumo de energia a reserva necess ria para a opera o e os requisitos de regula o com base em ofertas submetidas pelos participantes no mercado O mercado di rio um mercado forward no qual s o calculados pre os marginais em cada n de produ o e para cada zona de consumo para cada hora de opera o do dia seguinte sendo realizada simultaneamente a determina o das necessidades de servi os auxiliares de um modo optimizado Os programas associados aos contratos bilaterais tamb m poder o ser integrados no processo de execu o do programa de SCUC desde que sejam acompanhados de ofertas de incremento decremento de energia Todos os produtores do estado de Nova Iorque possuindo recursos com capacidade instalada ter o de vender a sua energia ou no mercado di rio ou ent o atrav s da 32 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos realiza o de contratos bilaterais f sicos com consumidores pertencentes rea de controlo do NYISO No mercado em tempo real s o comercializados energia el ctrica capacidade e servi os auxiliares para per odos de uma hora Este mercado encerra 75 minutos antes da hora relativa opera o do sistema Neste mercado estabelecido o despacho final de produ o necess rio para satisfazer o consumo em intervalos de 5 minutos sendo determinados pre os marginais nodais que reflectem as restri es da rede de transmiss o
523. ontrolo do sistema nestas situa es Categoria 3 servi os necess rios para repor o sistema em funcionamento ap s um apag o capacidade de blackstart do sistema consistindo na capacidade de uma unidade de produ o passar do estado de desligado para uma situa o de opera o sem necessitar de qualquer assist ncia da rede el ctrica e assim energizar a rede no sentido de apoiar a liga o de outras unidades de produ o ap s a ocorr ncia de um apag o Adicionalmente a estes servi os auxiliares a FERC na Order No 868 considera mais dois servi os correspondentes compensa o da pot ncia activa de perdas correspondendo utiliza o de produ o para compensar as perdas existentes no sistema de transmiss o programa o din mica relativa utiliza o de meios de medi o em tempo real de telemedi o de telecontrolo e de hardware software necess rios para transferir electronicamente parte ou toda a produ o de um gerador ou a carga de um consumidor de uma rea de controlo para outra Na estrutura tradicional o custo destes servi os encontravam se integrados no fornecimento de energia aos clientes finais pelo que n o existia a necessidade de identificar o custo a eles associados Nestas condi es n o era equacionada a separa o destes servi os para a determina o dos respectivos custos dado que as empresas monopolistas asseguravam a recupera o desses custos
524. ora o poss vel minimizando a fun o objectivo do problema em quest o A Tabela 9 8 a Tabela 9 9 e a Tabela 9 10 apresentam o despacho integrado determinado pelo Operador de Sistema utilizando o Modelo 4 Tamb m nestas tabelas se exclu ram as linhas referentes aos n s 5 9 30 37 63 64 68 71 e 81 dado n o existir consumo nem produ o N o existem ajustes de pot ncia alocados s cargas n o havendo portanto necessidade de se efectuar corte de carga Como estas tabelas indicam verificam se ajustes de pot ncia activa alocados a v rios geradores despachados pelo OM e associados a contratos bilaterais f sicos Os resultados obtidos revelam a exist ncia de uma transfer ncia de pot ncia activa entre agentes dos dois subsistemas no valor de 43 09 MW Isto significa que os ajustes de pot ncia activa associados a geradores despachados pelo OM totalizam 43 09 MW que s o compensados na totalidade por ajustes de pot ncia activa alocados aos geradores associados aos contratos bilaterais f sicos 298 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 9 7 Valores do M dulo e da fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong Vi zu Vi 2 Vi 01 no1 nol pu graus pu graus pu CA OS rS 86 1065 89 1080
525. oratory Oak Ridge Tennessee draft November 2004 Kumar J Shebl G 1996 Framework for Energy Brokerage System with Reserve Margin and Transmission Losses IEEE Transactions on Power Systems Vol 11 No 4 November 1996 Kumar A Srivastava S C Singh S N 2004 A Zonal Congestion Management Approach Using Real and Reactive Power Rescheduling IEEE Transactions on Power Systems Vol 19 No 1 February 2004 Lamont J W Fu J 1999 Cost Analysis of Reactive Power Support IEEE Transactions on Power Systems Vol 14 No 3 August 1999 e Lee D W 2004 Intermediary Report on Comparative Analysis of Electricity Reform in OECD Pacific Countries Energy Diversification Division of IEA 2004 376 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Ley 54 1997 de 27 de Noviembre Ley del Sector El ctrico Publicada en el Bolet n Oficial del Estado n 285 28 de Noviembre de 1997 www cne es cne doc legislacion e Li Y Z David A K 1994 Wheeling Rates of Reactive Power Flow Under Marginal Cost Pricing IEEE Transactions on Power Systems Vol 9 No 3 August 1994 Lipowski J S Charalambous C 1981 Solution of Optimal Load Flow Problem by Modified Recursive Quadratic Programming Method Proceedings Vol 128 Pt C No 5 September 1981 Liu W H E Guan X 1996 F
526. ores do sistema de transmiss o Na fase seguinte formulado um problema difuso em que se pretende minimizar os custos associados pot ncia reactiva e pot ncia activa de perdas incorporando as restri es referentes s equa es de equil brio de pot ncias a limites difusos do m dulo das tens es a limites das tomadas dos 67 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o transformadores com regula o de tens o e a restri es de limites de pot ncia reactiva dos geradores Em cada uma destas duas fases a fun o objectivo dos respectivos subproblemas difusos corresponde maximiza o do menor dos graus de perten a associados s restri es difusas integradas em cada um dos subproblemas incluindo a restri o difusa referente fun o objectivo determin stica relativa a cada um deles Moreno et al 2005 prop em uma metodologia consistindo na formula o de dois problemas de despacho um de pot ncia activa e outro de pot ncia reactiva O problema relativo pot ncia activa utiliza uma fun o objectivo em que se pretende minimizar o custo de produ o Este problema integra as restri es de limites dos tr nsitos de pot ncia activa nos ramos da rede de transmiss o modelizados em fun o de factores de distribui o da transfer ncia de pot ncia activa PTDF Power Transfer Distribution Factors Estes factores correspondem varia o do tr nsito de pot ncia activa nu
527. originando uma diminui o da remunera o que esse gerador iria obter no mercado di rio Esta perda de remunera o corresponde ao que se designou por custo de oportunidade nos Cap tulos 2 e 3 4 5 Modelo 1 DIOS N o Linear com Ofertas de Ajuste Pool Neste primeiro modelo utilizam se as equa es exactas de tr nsitos de pot ncia AC obtendo se um problema de optimiza o n o linear Para resolver este problema foi adoptado um algoritmo baseado em Programa o Quadr tica Sequencial SQP Sequential Quadratic Programming em literatura de l ngua inglesa disponibilizado na Toolbox de Optimiza o do MATLAB atrav s da fun o fmincon Este problema representa um modelo de despacho integrado do Operador de Sistema DIOS que tem por base um ambiente de mercado do tipo Pool 123 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva Uma vez executado o mercado di rio e comunicado o programa base pelo Operador de Mercado ao Operador de Sistema este procede a estudos de avalia o da viabilidade t cnica do respectivo programa inicial O problema a resolver pelo Operador de Sistema corresponde a um problema de despacho integrado associado formula o matem tica 4 10 a 4 21 adoptando o modelo AC para traduzir as condi es de funcionamento do sistema NI Ng Nc Min Z Pperd V 0 2 IAPg Cg 1 4 10 k l i l j l sujeito a Ve lt V lt ym 4 11 OP egg 4 1
528. orma sint tica os algoritmos das tr s meta heur sticas utilizadas neste trabalho Al Anexo A Algoritmos das Meta heur sticas EPSO GAO e SAO A 2 Evolutionary Particle Swarm Optimization EPSO A meta heur stica EPSO pode ser considerada como um m todo h brido desenvolvido a partir da Estrat gia de Evolu o Programa o Evolucion ria ES EP Evolution Strategies Evolutionary Programming e de t cnicas resultantes da Optimiza o de Enxame de Part culas PSO Particle Swarm Optimization Miranda e Fonseca 2002a 2002b 2002c Considere se numa determinada itera o um conjunto de solu es ou alternativas designadas por part culas O esquema geral do EPSO apresenta ent o os seguintes procedimentos Replica o cada part cula replicada r vezes Muta o cada part cula sofre muta o nos seus par metros estrat gicos w Reprodu o Movimento cada part cula mutada gera um descendente atrav s de recombina o de acordo com uma regra de movimento da part cula Avalia o cada descendente avaliado utilizando uma fun o de adapta o Selec o Evolu o utilizando um processo de selec o Torneio Estoc stico ou Elitismo por exemplo a melhor part cula sobrevive para integrar uma nova y F gera o Esta gera o ent o constituida por descendentes de cada indiv duo da gera o anterior Recombina o e regra de movimento P
529. ornecida sendo obtido pelo produto da energia n o fornecida por um pre o elevado interpretado como uma penalidade O custo associado qualidade de tens o em cada rea de controlo est relacionado com os desvios do m dulo da tens o em cada n de uma rea de controlo em rela o aos valores de refer ncia O custo da energia activa de perdas calculado atrav s do produto da energia activa de perdas do sistema pelo pre o da energia activa Adicionalmente o custo de redespacho determinado atrav s do produto do desvio de pot ncia activa de cada gerador pelo respectivo pre o inclu do na sua oferta de pot ncia activa 3 5 3 Penalidades por N o Conformidade Hao e Papalexopoulos 1997 Hao 2003 El Araby et al 2005 Moreno et al 2005 prop em a isen o de qualquer pagamento pelo servi o de pot ncia reactiva se esse servi o se encontrar dentro de faixas pr especificadas devendo por outro lado haver o pagamento de uma tarifa fora dessas faixas Neste mbito estes autores defendem ainda a aplica o de penalidades pelo incumprimento do despacho Em Hao e Papalexopoulos 1997 prop e se a utiliza o de tarifas baseadas no desempenho estabelecendo standards para o consumo produ o de pot ncia reactiva para todas as cargas e geradores ligados a uma rea de controlo Assim se o consumo de pot ncia reactiva de uma carga ou a produ o de pot ncia reactiva de um gerador se encontrar dentro da gama permitida n
530. os mercados que incluam mercados bilaterais relativamente livres de regula o Para alcan ar esta meta os autores referem que necess rio realizar investiga o nesta rea desenvolver programas apropriados no sentido de se adquirir um maior conhecimento sobre este problema de modo a permitir realizar a avalia o de diversas propostas e a sua implementa o num prazo de 5 a 10 anos Neste relat rio referido que a pot ncia reactiva importante para que a opera o global do sistema seja realizada em condi es fi veis Assim o valor da pot ncia reactiva est em primeiro lugar associado fiabilidade do sistema mas decorre tamb m do facto de permitir transfer ncias adicionais de pot ncia activa A pot ncia reactiva assume um valor local elevado n o estando este aspecto completamente reflectido nas tarifas existentes ou no desenho actual dos mercados Assim o desenho de mercados de pot ncia reactiva e de fiabilidade envolve e relaciona os geradores a rede de transmiss o e as cargas Neste relat rio est o identificados seis problemas e preocupa es relacionadas com as pr ticas existentes e as pol ticas seguidas para a determina o de pre os para a pot ncia reactiva correspondentes a compensa o discriminat ria Os fornecedores de pot ncia reactiva associados a equipamentos de rede s o remunerados enquanto que diversos geradores fornecedores deste servi o n o s o compensados pela capaci
531. os Na Sec o 4 5 exp e se o primeiro modelo matem tico a partir do qual se desenvolveram todos os outros Este modelo corresponde a uma formula o n o linear integrando as equa es AC de tr nsito de pot ncias Nas Subsec es 4 6 1 a 4 6 5 da Sec o 4 6 apresenta se a lineariza o das express es AC de tr nsito de pot ncias considerando o seu desenvolvimento em s rie de Taylor bem como os restantes quatro modelos matem ticos apresentados neste cap tulo os quais correspondem a um primeiro conjunto de modelos linearizados Os v rios modelos propostos de Despacho Integrado para o Operador de Sistema apresentados neste cap tulo e nos seguintes s o identificados pela sigla DIOS 109 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva 4 2 Mercado Organizado de Energia El ctrica o Pool Os modelos desenvolvidos utilizam como ponto de partida o programa base determinado pelo Operador de Mercado com base nas ofertas de energia el ctrica Este mercado formalizado pelo modelo matem tico 4 1 a 4 4 correspondendo a um problema linear no qual Cc e s o os pre os de compra e de venda de energia el ctrica Pc e Pg s o as pot ncias activas negociadas de carga e de produ o para um per odo de ofer comercializa o e correspondem portanto ao programa base inicial Por seu lado Pc ofer A e Pg representam as ofertas de pot ncia activa de carga e de produ o enquanto que N
532. os Para tanto deveriam ser consideradas restri es an logas a 4 103 e a 4 104 157 5 Modelos de Despacho Considerando Elementos da Teoria dos Conjuntos Difusos 158 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 6 Modelos de Despacho Considerando Componentes Discretos 6 1 Aspectos Gerais Neste cap tulo apresentam se os ltimos quatro modelos desenvolvidos e implementados computacionalmente Os dois primeiros correspondem a modelos do tipo determin stico e os restantes dois modelos s o do tipo difuso Estes modelos incluem a possibilidade de representar os componentes do sistema de natureza discreta como s o os casos dos transformadores com tomadas no prim rio e ou secund rio das baterias de condensadores e de indut ncias com v rios escal es Nas implementa es computacionais dos modelos que se apresentam neste cap tulo poss vel especificar o tipo de liga o das baterias de condensadores e de indut ncias estrela ou tri ngulo Apesar de n o terem car cter discreto nestes modelos h ainda a possibilidade de se considerar a informa o de compensadores s ncronos de modo expl cito e independente dos restantes geradores 6 2 Componentes de Rede de Natureza Discreta Nas sec es subsequentes s o apresentados os modelos matem ticos de componentes de rede de natureza discreta mais comuns em estudos de tr nsito de pot ncias 6 2 1 Tran
533. os Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos B Dados da Rede Teste de 24 N s do IEEE B 1 Dados dos Agentes que Participam no Mercado Diario Centralizado Na Tabela B 1 na Tabela B 2 e na Tabela B 3 apresentam se os dados correspondentes aos agentes associados ao mercado gerido pelo OM Tabela B 1 Ofertas de venda de energia el ctrica submetidas ao OM por parte dos geradores 3 blocos utilizadas na rede teste de 24 n s do IEEE Pg oferl Cg oferl Pg ofer2 Cg ofer2 Pg ofer3 Cg ofer3 MW MW h MW MW h MW MW h 47 0 48 0 38 5 37 5 36 0 1100 200 1550 345 46 0 45 0 37 0 39 0 Tabela B 2 Valores referentes ao diagrama de capacidade aproximado e s ofertas de ajuste dos geradores associados ao mercado centralizado utilizados na rede teste de 24 n s do IEEE Pg Og Og vg Cg MW Mvar Mvar Mvar Mvar 96 MW h 110 0 115 0 3000 1800 1500 00 00 400 1200 5910 2400 160 0 00 o0 400 1050 2150 1100 900 350 500 400 100 0 112 0 130 0 160 0 3000 960 700 400 600 400 1030 118 0 B l Anexo B Dados da Rede Teste de 24 N s do IEEE Tabela B 3 Ofertas de compra submetidas ao OM e ofertas de ajuste das cargas utilizadas na rede teste de 24 n s do IEEE i Pc ofer Cc ofer Qc Cc ajt
534. os ao Operador de Sistema para o per odo de comercializa o em an lise Este bloco s 178 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos utilizado nos Modelos 4 e 5 que admitem uma estrutura de funcionamento de mercado di rio de energia el ctrica coexistindo com contratos bilaterais f sicos o bloco E corresponde aplica o de Tr nsito de Pot ncias AC completo TP AC utilizando o m todo de Newton Raphson Neste bloco determinado o ponto de funcionamento do sistema el ctrico para cada ciclo do SLP O primeiro estudo de tr nsito de pot ncias ciclo inicial do SLP fornece o ponto de funcionamento do sistema para o programa base inicial permitindo desde logo avaliar a sua viabilidade t cnica no bloco F efectuada a lineariza o das express es de tr nsitos de pot ncias AC considerando os termos de 1 ordem das suas s ries de Fourier Estas lineariza es s o calculadas para o ponto de funcionamento obtido no TP AC bloco E e limitadas para a amplitude m xima de varia o admitida para as vari veis do problema AV A Esta amplitude m xima admitida em cada ciclo do SLP dever resultar de um compromisso considerando valores n o excessivamente elevados para evitar oscila es em torno da solu o durante o processo iterativo n o permitindo assim alcan ar os crit rios de converg ncia exceptuando o n mero m ximo de iter
535. os bilaterais devem igualmente submeter os seus programas ao ISO podendo especificar o pre o que admitem pagar se ocorrerem congestionamentos na rede Se tal n o acontecer poder ser reduzida a pot ncia programada para esse contrato bilateral no mercado de compensa o de ajustes tendo em conta os congestionamentos da rede Finalmente assinala se que o PJM tamb m disponibiliza contratos de tipo FTR para gerir o risco associado ocorr ncia de congestionamentos na rede de transmiss o Aos clientes da rede de transmiss o s o aplicadas tarifas por congestionamento baseadas nos pre os marginais obtidos no mercado de compensa o e nos desvios obtidos 36 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos relativamente aos respectivos programas para o dia seguinte Todas as transac es determinadas neste mercado ser o afectadas pelo pre o marginal de tempo real Os pre os das ofertas de compra e de venda submetidas aos mercados di rio e de compensa o de desvios em tempo real s o limitados por um pre o cap que assumiu em 2005 o valor de US1000 MW h NZIER 2005b O mercado de servi os auxiliares corresponde a um mercado de regula o operado pelo PJM permitindo aos participantes adquirirem reserva neste mercado conjuntamente com a auto programa o dos seus pr prios recursos ou adquirindo reserva atrav s de procedimentos bilaterais Ao mercado de regula
536. os geradores despachados pelo OM apresentam uma ligeira diminui o em valor absoluto nos ajustes de pot ncia activa obtidos comparativamente com os obtidos pelo Modelo 4 para este Caso Cong O gerador despachado pelo OM ligado no n 15 e o gerador associado aos contratos bilaterais ligado tamb m ao n 15 apresentam pontos de funcionamento que se encontram sobre uma das curvas limite do respectivo diagrama de capacidade No primeiro caso o ponto de funcionamento encontra se sobre o limite da armadura e no segundo encontra se sobre o limite de campo Por sua vez o compensador s ncrono ligado ao n 14 injecta na rede uma pot ncia reactiva de 34 40 Mvar Na Tabela 8 51 apresentam se os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos Tamb m aqui se verificam algumas diferen as ao n vel dos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva Por exemplo o pre o marginal de pot ncia reactiva no n 6 agora de 0 217 Mvar h enquanto que no Modelo 4 correspondia a 2 205 Mvar h No n 8 verifica se uma invers o de sinal do pre o marginal da pot ncia reactiva correspondendo ao impacto no valor da fun o objectivo principalmente ao n vel das perdas activas do sistema contr rio se ocorresse um aumento unit rio da pot ncia reactiva de uma carga ligada ao n 8 Em rela o aos pre os marginais de pot ncia activa verifica se uma ligeira varia o face aos obtidos pelo Modelo 4 Tabela 8 51 Pre
537. os n s se encontrem dentro dos seus limites n o apenas em condi es de opera o normal mas tamb m se ocorrer uma poss vel conting ncia Resoluci n de 30 de Julio de 1998 As conting ncias a considerar correspondem perda de qualquer um dos geradores linhas de transmiss o ou transformadores bem como perda combinada de geradores importantes e de linhas de transmiss o No caso de conting ncias n 1 e n 2 os limites dos tr nsitos de pot ncia nos ramos e das tens es nos n s s o diferentes dos limites considerados em condi es normais de opera o A regulamenta o espanhola imp e uma opera o preventiva do sistema el ctrico isto para cada conting ncia especificada todas as vari veis do sistema dever o encontrar se dentro dos limites sem a necessidade de se realizar qualquer ac o de correc o As restri es do sistema el ctrico espanhol s o classificadas em sobrecargas de ramos do sistema de transmiss o e em viola o da tens o nos n s do sistema As sobrecargas nos ramos s o resolvidas atrav s do aumento e ou da diminui o de pot ncia de unidades de produ o despachadas e em alguns casos atrav s da liga o de unidades n o despachadas no mercado di rio As restri es de tens o s o resolvidas atrav s da liga o de geradores n o despachados reduzindo a mesma quantidade de pot ncia aos geradores despachados mais caros Assinala se que em Espanha as restri es de tens o s o norma
538. os n s 1 7 e 15 para contribu rem para compensarem as perdas activas do sistema e para permitir ultrapassar o congestionamento no ramo 7 8 Surgem ainda duas ligeiras diferen as relativamente ao Modelo 1 nomeadamente o ajuste de 10 08 MW na produ o do gerador ligado ao n 7 e o ajuste de 35 50 MW alocado ao gerador ligado no n 1 O despacho de pot ncia reactiva apresenta ligeiras diferen as em alguns dos geradores do sistema em rela o ao obtido pelo Modelo 1 O valor da pot ncia activa de perdas do sistema de 35 42 MW e a soma das contribui es dos geradores para compensar as perdas activas do sistema tamb m de 35 42 MW 208 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 8 12 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 2 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE APg 1 Pg i i MW MW Mvar ies DU 35 50 129 50 108 00 0 500 Ea E 00 RR 1 RE 71 00 EMEN 136 00 10 08 125 00 75 00 95 00 a be 265 00 194 00 317 00 100 00 46000 27 79 10 00 oes 250 00 7132 L 333 00 128 00 F Qc Mvar 21 93 19 70 36 55 0 14 42 27 62 25 38 0 35 54 39 60 Os pre os marginais nodais de pot ncia activa e de pot ncia reactiva obtidos s o apresentados na Tabela 8 13 Mais uma vez se verifica que os resultados
539. os n s 15 e 22 s o inferiores ao pre o de ajuste no n 1 No entanto estas ofertas de ajuste n o s o utilizadas para compensar o aumento de carga no n 15 porque o gerador ligado ao n 15 encontra se j a produzir o valor m ximo de pot ncia activa 215 00 MW o pre o marginal obtido para o n 22 compensando se as varia es de carga por ajuste de produ o no n 1 de 95 998 MW h Ora este valor inferior oferta de ajuste do gerador ligado ao pr prio n 22 103 00 MW h Assim conclui se que 199 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE uma varia o da carga no n 22 compensada de forma mais econ mica por ajuste da produ o no n 1 Os pre os marginais nodais de pot ncia reactiva o O t m a mesma interpreta o que o referido para os de pot ncia activa mas admitindo agora a varia o de pot ncia reactiva da carga em cada um dos n s e o correspondente impacto no valor da fun o objectivo O impacto que esta varia o de carga reactiva tem na fun o objectivo est essencialmente relacionado com as perdas activas do sistema Assim se o aumento de Qc em uma unidade determinar uma varia o das perdas activas no sistema ent o o pre o marginal no n i reflecte a varia o do custo das perdas devido ao aumento unit rio de Qc Para diferentes n s a varia o do custo das perdas activas no sistema pode ser positiva ou n
540. os necess rios para satisfazer os requisitos do sistema O pre o de cada um destes mercados determinado de 5 em 5 minutos para a prov ncia de Ont rio bem como para as zonas de interliga o com os sistemas vizinhos O IESO tamb m realiza contratos de RMR com recursos dispon veis espec ficos para satisfazerem restri es locais de congestionamento da rede de transmiss o e requisitos de tens o Outros tipos de servi os auxiliares por exemplo black start s o obtidos atrav s de contratos O processo de pr despacho referido permite ao IESO obter antecipadamente a informa o e as projec es necess rias ao planeamento da opera o f sica do sistema el ctrico que ocorre com o mercado em tempo real Em cada hora anterior hora de opera o o IESO realiza uma pr programa o baseada nas ofertas de compra venda dos agentes participantes no mercado obtendo uma previs o dos programas hor rios e dos respectivos pre os As ofertas de compra venda poder o ser modificadas at quatro horas antes do despacho em tempo real Nestas condi es o IESO imp e um limite de 10 na amplitude das altera es de pre o quantidade Zhou et al 2003 Se os programas de pr despacho 43 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o indicarem que necess rio mais energia ou reservas de opera o para manter a fiabilidade da rede o IESO pode aceitar ofertas de compra venda adicionais durante um per odo de
541. os valores passam agora a ser positivos ocorre um aumento do valor da restri o referente fun o objectivo do modelo determin stico pelo aumento de 1 Mvar da carga ligada aos respectivos n s Este aumento deve se ao facto de o novo Mvar de carga ser compensado por equipamentos de pot ncia reactiva ligados em outros n s da rede originando assim um aumento das perdas activas ou ent o por recursos existentes no pr prio n mas estando a operar num ponto de funcionamento tal que se incorre em custos de oportunidade em diversos n s ocorre um aumento do valor absoluto do pre o marginal de pot ncia reactiva por exemplo nos n s 51 a 53 Este facto decorre de o ponto de funcionamento do sistema estar associado a um conjunto menos homog neo de valores do m dulo da tens o nesta zona do sistema em compara o com o obtido com o Modelo 9 Este aspecto origina um aumento mais acentuado do valor das perdas activas no Modelo 11 do que no Modelo 9 quando ocorre um aumento de 1 Mvar da carga ligada a estes n s compensado por geradores ligados em n s vizinhos 359 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE finalmente noutros n s verifica se uma diminui o em valor absoluto do pre o marginal relativamente ao obtido com o Modelo 9 sendo este por exemplo o caso dos n s 114 115 e 117 A explica o deste facto relaciona se uma vez mais com o impacto causado no valor do custo de opera o do
542. ot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 5 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 230 Tabela 8 30 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 6 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 231 Tabela 8 31 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 6 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 233 Tabela 8 32 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 233 Tabela 8 33 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 6 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 234 Tabela 8 34 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 6 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 236 Tabela 8 35 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 237 Tabela 8 36 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 7 o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 238 Tabela 8 37 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 7 o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 239 Tabela 8 38 Pre os marginais nodais de pot ncia acti
543. ot ncia reactiva oferecida pelos geradores fora da regi o obrigat ria dividida em duas partes a primeira refere se ao servi o de injec o absor o de pot ncia reactiva que o gerador fornece para al m da regi o obrigat ria sem altera o da produ o de pot ncia activa e a segunda parte corresponde aos custos de oportunidade em que os geradores podem incorrer se ocorrer uma redu o da produ o de pot ncia activa Esta estrutura de ofertas de pot ncia reactiva corresponde subdivis o do diagrama de capacidade dos geradores em tr s regi es A primeira corresponde regi o obrigat ria a segunda regi o refere se produ o de pot ncia reactiva sem alterar a produ o de pot ncia activa e finalmente a terceira regi o est associada aos custos de oportunidade Nestas duas ltimas regi es os geradores apresentam ofertas de pre os para cada uma das duas situa es Finalmente em Fr as et al 2005 qualquer equipamento de pot ncia reactiva possuindo capacidade de controlo de tens o e localizado numa rea de controlo pode submeter ofertas ao mercado de capacidade de produ o absor o de pot ncia reactiva estabelecido nessa zona Estas ofertas dever o incluir um par de valores referentes ao pre o pretendido e quantidade disponibilizada O pre o a oferecer est associado receita m nima anual que o gerador pretende receber pela quantidade de pot ncia reactiva oferecida ao mercado 92 Novos
544. pacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 7 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE gP Pg Qg ae MW Mvar nur Fo o o o 9400 88 o 10800 2193 3550 o 3550 4815 0 9700 1970 o 0 18000 3655 EEE AO LEO Es fes 4 47 S C 0 136 00 2762 o 645 278 55 2614 0 12500 2538 a EMI ss pc wass waar o 46000 3729 26500 5381 des pe ESOS quo o 645 21145 9033 31700 6437 o 0 1550 7000 10000 2031 sip eroe Ae a o 0 250 00 2259 o 33500 6762 au aa Lo 128 00 2599 o 0 3000 3057 EE 9 1 208 00 5 615 m is oes EE RN EE Nenas see pt e E O despacho de pot ncia reactiva apresenta algumas diferen as em termos de valores 5 S N NINININI NI AJ o elon I A S alocados aos respectivos geradores relativamente ao obtido pelo Modelo 3 permitindo como compreens vel efectuar o controlo de tens o e garantir o suporte de pot ncia reactiva necess rio ao sistema de modo que o valor da fun o objectivo seja m ximo e 242 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos diminuir ainda o valor da restri o adicional correspondente express o relaxada da fun o
545. pado no mercado di rio e n o ter sido despachado o limite de pot ncia activa com o qual pode ser despachado pelo 137 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva Operador de Sistema quantidade m xima da oferta de ajuste corresponde a uma percentagem da sua pot ncia activa instalada de acordo com a restri o 4 90 as restri es 4 91 e 4 92 estabelecem que o ajuste total de um gerador i relacionado com as parcelas de compensa o de perdas activas e a de varia o de pot ncia activa para verificar as restri es de opera o ou de seguran a devem obedecer a valores limite m nimo e m ximo as restri es 4 93 e 4 94 exprimem os limites de ajuste das pot ncias de carga que ofertaram no mercado di rio e das cargas que estabeleceram contratos bilaterais f sicos atendendo ao diagrama de capacidade dos alternadores as restri es 4 95 e 4 96 correspondem s express es linearizadas das curvas limite referidas na Sec o 4 4 para os geradores do Pool As restri es 4 97 e 4 98 modelizam as curvas correspondentes para os geradores associados a contratos bilaterais f sicos a restri o 4 99 estabelece que a soma dos desvios das perdas activas verificadas em todos os ramos do sistema corresponde soma dos desvios para compensar perdas activas verificados nos geradores do Pool e nos geradores associados a contratos bilaterais Nesta restri o considerou se que NI o
546. pelo Modelo 9 mais regular do que o obtido pelo Modelo 5 254 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 1 080 4 1 060 Vi pu 1 040 4 1 020 4 1 000 4 0 980 4 Modelo 9 Modelo 5 0 960 4 0 940 0 920 T T T T T T T T T T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 n mero de n s Figura 8 17 Perfis do m dulo da tens o obtidos com os Modelos 5 e 9 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE O despacho integrado final obtido com o Modelo 9 id ntico ao obtido com o Modelo 8 apresentado na Tabela 8 45 Existem pequenas diferen as determinadas sobretudo pelos componentes discretos ligados em um e em outro modelo Tamb m aqui n o se verificam altera es de pot ncia activa referentes aos contratos iniciais dos agentes despachados pelo OM e dos que est o associados a contratos bilaterais f sicos Deste modo apenas se referem em seguida os aspectos mais pertinentes neste caso a pot ncia reactiva injectada no n 14 pelo compensador s ncrono corresponde a 83 99 Mvar as perdas activas verificadas no sistema s o tamb m neste caso compensadas na ntegra pelo gerador despachado pelo OM ligado ao n 2 no valor de 48 76 MW Na Tabela 8 55 s o apresentados os pre os marginais nodais de pot ncia reactiva e os de pot ncia activa correspondentes aos dois subsistemas
547. perdas e elevados valores de subs dios cruzados resultando em desequil brios consider veis na 102 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos aloca o de perdas entre os geradores e os consumidores De modo a evitar estes efeitos foram consideradas estrat gias de n o subsidia o na aloca o de perdas considerando as n o linearidades da express o de aloca o de perdas activas de modo a procurar evitar redu es de pot ncias de alguns geradores e incrementos da de outros correspondendo a situa es de subsidia o cruzada Outro aspecto relativo ao problema de aloca o de perdas corresponde propor o pela qual as perdas devem ser alocadas entre produtores e consumidores Em alguns casos devido a aspectos t cnico econ micos ou devido a decis es regulamentares ou legais a aloca o total de perdas envolve apenas geradores ou alternativamente as cargas ou algumas vezes ainda estabelecida uma propor o entre consumidores e produtores 3 6 2 Formulacoes Integrando Contratos de Interruptibilidade Os contratos de interruptibilidade s o utilizados em diversos pa ses nos respectivos mercados de reservas por exemplo em Alberta Canad em Nova Iorque e no PJM EUA e no Reino Unido Estes contratos envolvem normalmente consumidores comerciais e industriais contribuindo para flexibilizar a opera o do sistema el ctrico Assim Bai et al
548. permitida para a fun o objectivo original valor percentual da tol rancia permitida para a capacidade de pot ncia aparente do ramo ij 46 valor da toler ncia permitida para o limite m nimo da tens o pu valor da toler ncia permitida para o limite m ximo da tens o pu vari vel dual da restri o adicional associada ao custo de opera o do sistema referente aos modelos difusos vari vel dual referente equa o de equil brio de ajustes de pot ncia activa formulada para os ajustes das pot ncias activas associadas a contratos bilaterais f sicos vari vel dual referente equa o de equil brio de ajustes de pot ncia activa formulada para os ajustes das pot ncias despachadas pelo Operador de Mercado P vari vel dual coeficiente de Lagrange associado restri o de pot ncia activa injectada no n i vari vel dual coeficiente de Lagrange associado restri o de pot ncia reactiva injectada no n i pre o marginal de mercado Market Clearing Price C MW h grau de perten a de um conjunto difuso 0 1 preco marginal de pot ncia activa no n i C MW h xlv Simbologia fy 2 UE p P pre o marginal de pot ncia activa no n i para o subsistema associado aos contratos bilaterais f sicos MW h oe UM per P pre o marginal de pot ncia activa no n i para o subsistema associado ao Operador de Mercado MW h par p
549. plicar aos utilizadores do sistema de transmiss o relativa ao fornecimento de pot ncia reactiva proposta pelos autores corresponde aos seguintes custos aos custos fixos corresponderia um pagamento por capacidade baseado na disponibilidade de uma parcela da capacidade total de produ o de pot ncia reactiva Os custos vari veis seriam pagos atrav s de uma tarifa de utiliza o calculada em fun o dos custos expl citos ou impl citos incorridos 58 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Com base nas ofertas de produ o de pot ncia activa submetidas pelos geradores e no pre o marginal do sistema o OM determina as remunera es a pagar a cada um dos geradores despachados Se o redespacho realizado pelo OS determinar a diminui o da receita de algum desses geradores obtida no mercado di rio ent o esta perda de receita denominada de custo de oportunidade incorrido por um gerador ao fornecer o servi o de suporte de pot ncia reactiva Assim o custo de oportunidade incorrido por qualquer gerador pelo suporte de pot ncia reactiva depender da forma como o sistema redespachado Adicionalmente os custos de oportunidade incorridos por um gerador s o diferentes dos custos de capacidade e de opera o na medida em que os custos de oportunidade n o dependem apenas das caracter sticas f sicas da m quina mas tamb m da estrutura do mercado e da
550. pot ncia das cargas n o sofre qualquer varia o em rela o ao despacho do OM A pot ncia reactiva alocada a cada um dos geradores corresponde s necessidades do sistema em termos de suporte de pot ncia reactiva e de controlo de tens o de modo que o custo das perdas resulte m nimo Este despacho de pot ncia reactiva dos geradores tem em conta os valores considerados para as admit ncias shunt dos ramos da rede de modo que a soma das pot ncias reactivas injectadas nos n s do sistema igualem a soma das pot ncias reactivas absorvidas pelas cargas e pelas react ncias das linhas A admit ncia shunt do 197 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE ramo ligado entre os n s 6 e 10 apresenta um valor elevado correspondendo a uma injec o de pot ncia reactiva consider vel nestes n s Esta situa o origina que o valor do m dulo de tens o no n 6 coincida com o seu limite m ximo 1 06 pu Nestas condi es os geradores ligados aos n s 1 e 2 com capacidade de controlo de tens o absorvem da rede pot ncia reactiva no valor de 7 00 Mvar e 50 00 Mvar Tabela 8 3 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 1 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE MW MW Mvar MW MW Mvar 2677 120 77 700 O 10800 2193 o o o 9700 1970 po 0 P1800 3655 o qi one O Le pp p o P7040 144
551. primeira destas interpreta es podemos considerar que o Modelo 6 foi desenvolvido de modo a decompor as vari veis de ajuste dos geradores em dois termos como se indica de seguida o primeiro termo APg representa a contribui o do gerador i para compensar as perdas activas do sistema o segundo termo APg corresponde varia o da pot ncia activa do gerador em rela o ao despacho inicial para garantir a verifica o das restri es de opera o do sistema el ctrico ou para tornar o problema vi vel do ponto de vista das necessidades de pot ncia reactiva e de controlo de tens o Esta decomposi o origina algumas modifica es a introduzir no Modelo 6 A fun o objectivo original 5 21 substitu da por 5 38 e as restri es 5 27 5 30 5 31 e 5 35 correspondem agora s restri es de 5 39 a 5 42 O problema inclui ainda uma nova restri o 5 43 que imp e que a soma das contribui es de pot ncia activa por parte dos geradores para compensar as perdas activas igual soma das perdas activas nas linhas do sistema expressas em termos das varia es do m dulo e da fase das tens es Nas ajt i restantes restri es APg do Modelo 6 deve ser substitu do por APg Ng Ng Nc A4 1 Cg S APc Cc 5 38 i l i l j l 0 x lt APg 5 39 b min i Og gt Og Pg APg APs 5 40 Si Qg lt gm QE
552. ptados dois algoritmos de solu o h bridos que conciliaram metodologias tradicionais de optimiza o com meta heur sticas Estes dois algoritmos s o descritos na Sec o 7 4 Na Subsec o 7 4 1 apresenta se o primeiro algoritmo de solu o h brido adoptado nos Modelos 8 e 9 em que a fun o de avalia o da meta heur stica empregada obtida utilizando a solu o do problema cont nuo resolvido atrav s do algoritmo SLP Assim em cada itera o da meta heur stica os componentes discretos seleccionados s o considerados na formula o do problema que em seguida resolvido pelo SLP Esta formula o utiliza a matriz das admit ncias nodais actualizada com a influ ncia dos respectivos componentes discretos considerados Na Subsec o 7 4 2 exp e se o segundo algoritmo de solu o h brido adoptado nos Modelos 8 a 11 Este algoritmo apresenta uma estrutura de resolu o composta por tr s fases sucessivas a primeira fase consiste na formula o de um problema cont nuo correspondente a uma vers o do problema inteiro misto original em que os transformadores se encontram na posi o nominal e os componentes shunt se encontram desligados 173 7 Algoritmos de Solu o e C lculo dos Pre os Marginais Nodais em seguida na segunda fase utilizada uma meta heur stica para resolver o problema inteiro misto original considerando como ponto de partida a solu o obtida para o problema cont n
553. pu e p 15 0 Neste Caso Cong verifica se uma diferen a de 0 22 no valor da fun o objectivo obtido pelo Modelo 2 relativamente ao valor da fun o objectivo obtido pelo Modelo 1 Esta diferen a decorre da lineariza o das express es de tr nsitos de pot ncia dado que o Modelo 2 utiliza apenas os termos de 1 ordem do seu desenvolvimento em s rie de Taylor Tanto no Modelo 2 como no Modelo 6 o erro obtido na ltima itera o do processo de converg ncia entre o problema linearizado e o estudo de tr nsito de pot ncias AC final desprez vel Na sec o seguinte faz se uma abordagem sint tica sobre este aspecto intr nseco do algoritmo SLP 8 6 Avalia o do Erro da Fun o Objectivo do SLP Como se referiu no Cap tulo 4 a implementa o do algoritmo SLP requer a realiza o iterada de estudos de tr nsito de pot ncias para obter sucessivos pontos de lineariza o seguido cada um deles pela resolu o de um problema de optimiza o linearizado Assim o valor da fun o objectivo do problema pode resultar directamente da resolu o do problema linearizado ou pode ainda ser obtido por substitui o dos valores obtidos no estudo de tr nsito de pot ncias na express o exacta da fun o objectivo A Figura 8 25 apresenta para os Modelos 3 e 7 a evolu o da fun o objectivo respectiva f x calculada destas duas formas para o Caso Base Por sua vez Figura 8 26 apresenta a evolu o das mesmas grandezas para
554. que a parcela de perdas activas da fun o objectivo est afectada apenas pelo pre o de mercado Assim o perfil do m dulo das tens es obtido para este caso 305 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE apresenta se de algum modo coerente com a condi o de que as perdas s o tanto menores quanto maior for o n vel de tens o existente para a mesma pot ncia A Figura 9 4 apresenta os perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos atrav s do Modelo 4 para os dois casos considerados 60 000 4 0 600 a i 2 E 40 000 4 0 400 20 000 T 0 200 MALA A MAL a x 0 000 ARS LN M Q A S AM IN NA A o i Ad IN LA Y 19 28 37 46 55 109 118 ul n mero de n s 20 000 0 200 MW h Caso Base MW h Caso Cong 40 000 7 M var h Caso Base Mvar h Caso Cong 7 9 400 60 000 0 600 Figura 9 4 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos pelo Modelo 4 para o Caso Base e Caso Cong para a rede teste de 118 n s do IEEE Na Figura 9 4 observa se que os perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa apresentam em ambos os casos de estudo valores bastante regulares nos n s do sistema com excep o para o pre o no n 10 obtido para o Caso Cong Relativamente aos perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva verifica s
555. racter sticas espec ficas que a distinguem de outras commodities designadamente tem de ser consumida medida que produzida n o podendo ser armazenada pelo que em cada instante a oferta tem de igualar a procura A nica forma de armazenamento vi vel ocorre nos aproveitamentos hidroel ctricos uma vez entregue rede n o transportada nas linhas de transmiss o necessariamente pelo percurso mais desej vel mas sim de acordo com as imped ncias dos ramos e em conformidade com as Leis de Kirchoff Ou seja existem condicionantes f sicas que poder o impedir a adop o de determinadas estrat gias de produ o mais interessantes do ponto de vista econ mico a procura varia ao longo do dia do ano e do ciclo econ mico de acordo com o diagrama de cargas o que implica que a capacidade instalada quer de produ o 1 Introdu o quer de transmiss o dever ser dimensionada para fazer face aos per odos de ponta Por outro lado o per odo de constru o de diversos equipamentos elevado originando por vezes uma compatibiliza o dif cil entre estrat gias e custos a curto e a longo prazos A satisfa o de um diagrama de cargas vari vel de uma forma eficiente a um custo m nimo implica a exist ncia de uma diversidade adequada de meios de produ o em termos de formas de energia prim ria e de reparti o entre centrais de ponta e centrais de base tamb m necess ria pot ncia insta
556. rador de Sistema com o Modelo 10 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o cs pelo Entidades associadas Contratos 21910145 gi APg Pe APg APg MW MW MW MW MW Mvar no 40 1770 o 17 70 28 73 66 00 2396 RS param pami A E EA gana RR E 2 0 o 0 00 34 13 96 00 240 s ss 4 160 820 4 5300 2258 46 0 O 18 00 17 93 28 00 10 16 0 800 40 00 202 4 3400 oo 488 20009108 49 o o 1000 10355 87 00 2860 o o 4000 355 1700 426 2500 3 56 1700 823 2600 528 3 1860 535 53 250 1114 2300 328 54 o o 47 00 49 49 113 00 3296 0 400 5000 001 5 o o Jo 986 63 00 2287 o o 3500 1468 56 o o 0 00 15 00 84 00 1706 o 700 4800 1600 120 391 2400 94 58 1200 301 14800 684 59 o o 15700 12498 27700 10948 e 7800 o0
557. rcados de energia el ctrica considerando a opera o dos sistemas em condi es normal e de conting ncia A metodologia de despacho de pot ncia reactiva proposta em Venkatesh et al 2000 denominada de Optimal Reactive Power Scheduling ORPS e corresponde a um problema multiobjectivo que utiliza elementos da Teoria dos Conjuntos Difusos Este problema inclui uma fun o objectivo em que se pretende minimizar a pot ncia activa de perdas da rede de transmiss o e uma outra em que se pretende maximizar a margem de opera o at ao ponto de colapso de tens o Este problema considera restri es difusas de limites de tens o nos n s de consumo e outras restri es de opera o O problema de programa o n o linear resultante sucessivamente linearizado em torno de um ponto de opera o obtido atrav s de um estudo de tr nsito de pot ncias Em seguida o problema linearizado convertido num problema de programa o linear difusa em que as duas fun es objectivo originais s o convertidas em restri es atrav s da especifica o de n veis de aspira o Serrano e Vargas 2001 prop em uma metodologia de despacho de pot ncia reactiva e de controlo de tens o considerando aspectos econ micos e de seguran a preventiva O primeiro aspecto est relacionado com a minimiza o da pot ncia activa de perdas tendo influ ncia directa nos custos de produ o O aspecto de seguran a est relacionado com a possibilidade d
558. re o marginal de pot ncia reactiva corresponde altera o sentida pelo custo do sistema devido varia o do consumo de pot ncia reactiva no respectivo local e nesse instante Dado que a transmiss o de pot ncia reactiva a grandes dist ncias se apresenta dif cil os pre os de pot ncia reactiva podem variar significativamente entre locais bem como os custos marginais subjacentes Assim Kumar et al 2004 prop em um modelo de suporte de pot ncia reactiva dos geradores e dos condensadores conjuntamente com o redespacho de pot ncia activa dos geradores na gest o dos congestionamentos Nestas condi es s o utilizados ndices de sensibilidade de tr nsitos de pot ncia reactiva permitindo ao OS identificar as zonas mais sens veis e seleccionar de uma forma optimizada os geradores a serem despachados em termos de pot ncia reactiva A localiza o ptima de condensadores relativamente a linhas congestionadas corresponde aos n s apresentando ndices mais negativos O modelo de redespacho das transac es realizadas no Pool para a gest o de congestionamentos formulado como um problema de programa o n o linear e resolvido utilizando GAMS General Algebraic Modeling System A fun o objectivo deste problema integra tr s termos o primeiro referente a custos de ajuste de pot ncia activa dos geradores considerando ofertas de pre os incrementais ou decrementais Estes pre os traduzem os valores pelos quais os gera
559. re os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva correspondem a sinais econ micos que poder o ajudar a definir crit rios para a fixa o de pre os relativos aos custos de transmiss o de pot ncia reactiva e detectar responsabilidades entre as entidades de transporte e de distribui o na produ o consumo de pot ncia reactiva Ongsakul e Chayakulkheeree 2006 determinam os pre os referidos atrav s da obten o de coeficientes de Lagrange associados s restri es dos problemas n o lineares de despacho difuso ptimo coordenado entre os mercados de contratos bilaterais o mercado di rio e um mercado de servi os auxiliares Em Verma e Gupta 2006 os pre os de pot ncia activa e reactiva em cada n do sistema para um determinado per odo 63 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o correspondem aos valores marginais de fornecimento e de consumo de pot ncia activa e reactiva no mesmo n e no mesmo per odo sendo obtidos atrav s da maximiza o de uma fun o de Beneficio Social definida para produtores e consumidores e sujeita a restri es de opera o Ou seja os pre os marginais correspondem aos multiplicadores de Lagrange das equa es de tr nsito de pot ncias quando obtida a solu o ptima do problema de optimiza o ainda referido que a inclus o de FACTS Flexible AC Transmission Systems nos modelos de OPF origina redu es significativas das pot ncias activa
560. reactiva tende a ser mais previs vel em termos de investimento em recursos enquanto que a determina o de pre os deveria ser justificada numa gama mais alargada reflectindo o valor que o servi o fornece ao permitir realizar transac es de pot ncia activa Assim estes autores referem que o controlo de tens o e o despacho de pot ncia reactiva deve ser realizado em termos do sistema global em vez de ser realizado directamente atrav s de transac es individuais Neste sentido o custo resultante de fornecer o suporte de pot ncia reactiva pode ser significativamente diferente do valor que o seu fornecimento traz ao sistema Apoiado neste aspecto Ribeiro et al 2004 sugerem que o servi o auxiliar de reservas seja remunerado em fun o do benef cio que proporciona ao sistema correspondente redu o do valor esperado da pot ncia n o fornecida multiplicada pelo custo atribu do ao corte de carga Em contrapartida sugerem que a remunera o do servi o de produ o de pot ncia reactiva seja realizado em fun o dos custos evitados de instala o de novas fontes de pot ncia reactiva Para al m dos custos referidos Huang e Zhang 2000 prop em a determina o dos custos de transmiss o associados s transac es considerando para este efeito tr s m todos O 61 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o primeiro corresponde a avaliar as perdas reactivas incrementais originadas por uma
561. rede teste de 24 n s do IEEE n i pi P p Q n i pi P pi Q MW h Mvar h MW h Mvar h l 0 000 2 0 000 3 0 000 4 0 000 5 0 004 6 0 000 7 0 009 8 0 018 9 0 000 10 0 000 1 0 000 12 0 389 247 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE O valor da fun o objectivo corresponde a 1758 36 Este valor inferior ao obtido atrav s do Modelo 4 devido redu o das perdas activas verificadas no sistema pela liga o dos componentes discretos Os tr nsitos de pot ncia activa e aparente no ramo 7 8 correspondem a 182 09 MW e a 182 10 MVA respectivamente O tempo total de processamento foi de 1327 3 segundos correspondendo ao SLP primal e ao EPSO 1258 9 segundos blocos E e F da Figura 7 4 apresentada no Cap tulo 7 e ao SLP primal dual o tempo de 68 4 segundos bloco H da Figura 7 4 apresentada no Cap tulo 7 O n mero de itera es realizado pelo EPSO foi de 22113 tendo o crit rio de paragem correspondido realiza o de 2400 itera es sem melhoria do valor obtido pela fun o de avalia o para um enxame possuindo 8 part culas Finalmente o n mero de itera es do SLP primal dual realizado no bloco H j referido foi de 87 B Caso Cong Neste caso o limite do tr nsito de pot ncia aparente no ramo 7 8 foi reduzido de 200 0 MVA para 150 0 MVA A posi o final da tomada de tens o dos transformadores corresponde a no transformador
562. res em fun o da pot ncia reactiva produzida sendo proposta uma fun o de pagamento esperado para cada uma destas regi es Com base na classifica o dos custos de produ o de 91 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o pot ncia reactiva os autores prop em uma estrutura de ofertas formulada matematicamente atrav s de quatro termos O primeiro termo corresponde a um pre o de disponibilidade de pot ncia reactiva O segundo e o terceiro termos correspondem ao custo de perdas activas para a opera o em subexcita o absor o de pot ncia reactiva da rede e para a opera o em sobrexcita o produ o de pot ncia reactiva respectivamente Finalmente o quarto termo est associado a um pagamento por perda de oportunidade em que o pagamento esperado representado por uma fun o quadr tica da pot ncia reactiva Em El Araby et al 2005 o esquema de ofertas proposto explora o princ pio da obriga o proporcional dos geradores para fornecerem os servi os de pot ncia reactiva em fun o da pot ncia activa produzida Assim a produ o de pot ncia reactiva de um gerador dentro de uma gama de valores pr especificada em fun o do factor de pot ncia obrigat ria n o tendo direito a qualquer remunera o A produ o de pot ncia reactiva fora desta gama obrigat ria considerada como um servi o auxiliar que o gerador fornece devendo ser compensado Nestas condi es a p
563. res nulos em v rios n s indicando a exist ncia de capacidade dispon vel de produ o de pot ncia reactiva em cada um desses n s Nestas condi es o aumento de 1 Mvar da carga ligada a estes n s directamente compensado pelo gerador ligado a esse mesmo n n o originando qualquer impacto no valor da fun o objectivo quer por varia o da pot ncia activa de perdas quer por perda de oportunidade inerente ao ponto de opera o da m quina B Caso Cong Em seguida o limite de pot ncia aparente nos ramos 9 10 e 68 116 foi reduzido de 500 0 MVA para 400 0 MVA e 200 0 MVA respectivamente Nestas condi es na Tabela 9 13 apresentam se os valores obtidos para o m dulo e para a fase das tens es Na Figura 9 5 est o representados os perfis do m dulo das tens es obtidos pelos Modelos 4 e 5 para o Caso Cong Verifica se que os m dulos das tens es obtidos pelos dois modelos apresentam diferen as significativas em diversos n s do sistema Considerando por exemplo os valores do m dulo da tens o obtidos para os n s 33 a 44 e 99 a 112 verificam se valores significativamente diferentes pelo facto de nessas reas do sistema ocorrerem altera es no despacho final de pot ncia reactiva Estas altera es foram determinadas pela necessidade de se alterar o despacho final de pot ncia activa uma vez que os ajustes de pot ncia activa obtidos com o Modelo 4 t m agora de ser alterados visto que n o s o permitidas transfer ncia
564. ress o 4 29 as derivadas parciais L e obt m se atrav s de V 0V 00 00 4 31 a 4 34 ay re V G cos sin 4 31 op a 7 G cos B sin 4 32 j op ET V V G sin 8j B COS 4 33 OP V V G sin 6 B 0 4 34 00 00 00 00 OQ 00 V V 00 06 Por seu lado as derivadas parciais s o dadas por 4 35 a 4 38 20 E 2 B V V B cos0 sin 0 4 35 004 G sin 0 4 36 a DC os O sin ij 4 36 j 003 _ B sin0 G 0 4 37 20 ME GG j sin G cos ij 4 37 V V B sin0 G cos 0 4 38 00 00 J J 7 7 L Em rela o a pot ncia activa de perdas nos ramos do sistema obt m se a express o linearizada 4 39 em que as derivadas parciais a presentes s o dadas por 4 40 a 4 43 128 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos ap ap Ap LAVA LL AV Ag 4 LAO 4 39 av 00 00 Op 2 G V 2 G j V cosQ 4 40 OV Op 2 G V 2 G V cos 6 441 Op i 2G V V sin8 4 42 06 Opi Opi 26G V V sin0 4 43 00 08 01 is J As express es linearizadas das pot ncias activas e reactivas injectadas em cada um dos n s do sistema el ctrico AP e AQ resultam de 4 27 e 4 2
565. reza discreta tais como transformadores com tomadas de tens o baterias de condensadores e de indut ncias E ainda poss vel considerar nestes modelos compensadores s ncronos 243 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE No algoritmo de solu o utilizado considerou se que os valores iniciais dos componentes discretos correspondiam a 1 as tomadas dos transformadores com regula o de tens o na posi o nominal taxa de regula o de 0 e ii as baterias de condensadores e de indut ncias desligadas da rede Estes modelos foram aplicados aos mesmos casos de estudo considerados para os Modelos 1 a 7 modelos correspondentes a problemas de optimiza o cont nuos Os dados referentes aos equipamentos apresentando funcionamento de natureza discreta est o dispon veis nas Tabelas B 8 B 9 e B 10 do Anexo B enquanto que a Tabela B 6 se refere a um compensador s ncrono 8 4 1 Modelo 8 O Modelo 8 corresponde a um problema de optimiza o de despacho integrado para mercados de energia el ctrica mistos admitindo a possibilidade de se efectuarem ajustes cruzados entre agentes despachados pelo OM e agentes associados aos contratos bilaterais f sicos A Caso Base A posi o final da tomada de tens o dos transformadores com regula o de tens o existentes corresponde a no transformador ligado aos n s 3 e 24 a tomada encontra se na posi o nominal o transfo
566. ri o de tipo tradicional Por outro lado os pr prios coeficientes dos vectores b e c ou da matriz A podem ter caracter sticas difusas porque por exemplo a nossa percep o deles difusa finalmente o papel das restri es pode ser diferente do que lhes est associado na programa o linear cl ssica onde a viola o de qualquer restri o individual por qualquer quantidade resulta em solu es n o admiss veis Como j foi referido o decisor poder aceitar pequenas viola es de restri es mas pode tamb m pretender incorporar diferentes graus de import ncia associada viola o das diferentes restri es Nestas condi es a formula o do problema de programa o difusa dever incluir informa o relativa a estes graus de import ncia se obviamente se pretender incluir algum tipo de diferencia o A programa o linear difusa oferece um variado n mero de alternativas que permitem incorporar estes diferentes aspectos sendo alguns deles discutidos em seguida Em primeiro lugar podemos adoptar o modelo de Bellman Zadeh relativo a formula es sim tricas apresentada em Bellman e Zadeh 1970 ou ser poss vel desenvolver modelos espec ficos com base em formula es n o sim tricas de decis o difusas Em segundo 145 5 Modelos de Despacho Considerando Elementos da Teoria dos Conjuntos Difusos devemos decidir como deve ser interpretado o operador de maximiza o ou de minimiza o em a
567. rica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Refer ncias e Bibliografia Abril I P Quintero J A G 2003 VAR Compensation by Sequential Quadratic Programming IEEE Transactions on Power Systems Vol 18 No 1 February 2003 Adkins B Harley R G 1975 The General Theory of Alternating Current Machines Application to Practical Problems Chapman and Hall London pgs 42 57 1975 Affonso C M da Silva L C P Lima G M Soares S 2004 MW and MVar Management on Supply and Demand Side for Meeting Voltage Stability Margin Criteria IEEE Transactions on Power Systems Vol 19 No 3 August 2004 Aganagic M Abdul Rahman K H Waight J G 1998 Spot Pricing of Capacities for Generation and Transmission of Reserve in an Extended Poolco Model IEEE Transactions on Power Systems Vol 13 No 3 August 1998 Ahmed S Strbac G 2000 A Method for Simulation and Analysis of Reactive Power Market IEEE Transactions on Power Systems Vol 15 No 3 August 2000 Alvarado F L Granville S Pereira M V F Vieira X Marzano G Soto J Melo A C G Gorenstin B J Mello J C Adapa R Mansour Y Messing L Barry M Bertoldi O Doorman G Yves J Pruvot P Bob Stewart 2000 Methods and Tools for Costing Ancillary Services CIGRE Task Force December 2000 Alvarado F Borissov B Kirsch L D 2003 Reacti
568. rio e no secund rio ligado entre os n s i e k e uma bateria de condensadores com N escal es ligada ao n m Uma vez que a admit ncia destes componentes pode variar de acordo com a posi o das tomadas no caso do transformador e com o n mero de escal es da bateria de condensadores ligados rede necess rio introduzir estas varia es na matriz de admit ncias da rede de uma maneira expedita e precisa 162 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Assim o procedimento adoptado para a actualiza o da matriz das admit ncias nodais da rede corresponde determina o dos novos valores dos elementos da matriz que sofrem a influ ncia destes componentes discretos A metodologia seguida obedece apresenta o alg brica de acordo com o exposto nas subsec es precedentes e conforme indicado em 6 15 at 6 21 Na matriz das admit ncias nodais 6 15 os elementos representados a negrito correspondem aos elementos que s o influenciados e actualizados sempre que h altera o do estado de funcionamento dos componentes discretos considerados Yi Ee Y Y Y Y Yi Y Y Y Y Y _ 2 e 6 15 Y a Y Y km Y kn Y Y Ka a ni nk Y nm Y Deste modo a influ ncia das tomadas do transformador com regula o de tens o no prim rio e no secund rio origina a actualiza o dos elementos da matriz dados por 6 16 a 6 18
569. ritmo corresponde combina o faseada do algoritmo SLP e de uma meta heur stica EPSO GAO ou SAO A meta heur stica utilizada inicia o processo de pesquisa com uma solu o inicial obtida a partir da solu o obtida numa primeira fase pelo SLP para o problema cont nuo Na meta heur stica utilizada o espa o de solu es poss veis para as vari veis cont nuas limitado em torno da solu o obtida pelo SLP enquanto que para as vari veis discretas o espa o de pesquisa corresponde aos dados especificados inicialmente Ap s a fase correspondente meta heur stica executada a terceira e ltima fase deste algoritmo onde utilizada a matriz das admit ncias nodais actualizada de acordo com o valor das vari veis discretas obtido com a meta heur stica Em seguida o SLP primal dual permite obter o despacho final e os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva considerando a influ ncia dos componentes discretos em servi o A Algoritmo de Solu o utilizando o EPSO Na Figura 8 30 apresentam se as curvas que representam a evolu o da fun o de avalia o obtidas pelo EPSO nas 8 simula es efectuadas Assinala se que o valor da fun o de avalia o aqui referida n o corresponde ao valor final do segundo algoritmo h brido uma vez que em seguida executado um SLP primal dual O EPSO utiliza um enxame com 10 part culas obtendo se em cada uma das 8 simula es realizadas tempos de c lculo entre
570. ritmo de solu o apresentado na sec o anterior referente a problemas de programa o n o lineares mostrou se inadequado para problemas de dimens o real na medida em que o tempo de c lculo computacional se revelou excessivo ao considerar um grande n mero de vari veis e de restri es Deste modo optou se por se desenvolver o problema de despacho integrado no sentido dos modelos serem implementados atrav s de um algoritmo de solu o mais eficiente e assim permitir analisar sistemas el ctricos de maior dimens o exigindo menores tempos de processamento do que os verificados com o algoritmo anterior O algoritmo seleccionado correspondeu a um algoritmo baseado em Programa o Linear Sequencial SLP Sequential Linear Programming em literatura de l ngua inglesa que permitisse obter solu es de forma eficiente do ponto de vista computacional A Figura 7 2 apresenta o diagrama de blocos do Algoritmo de Solu o 2 utilizado para resolver os problemas de optimiza o correspondentes aos Modelos 2 a 7 177 7 Algoritmos de Solu o e C lculo dos Pre os Marginais Nodais Leitura de dados Ofertas de compra venda Ofertas de Ajuste Limites dos Geradores Dados da rede PL Operador de Mercado Contratos Bilaterais Primal Dual Pool Sim trico Log Injec es F sicas de P hora Pontos Max Bem estar Social c Ofertas de Ajuste xs Limites dos Geradores A B1 I
571. rmador ligado entre os n s 9 e 11 tem a tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 5 0 o transformador ligado entre os n s 9 e 12 tem a sua tomada do prim rio ligada na posi o correspondente taxa de regula o de 2 5 0 transformador ligado entre os n s 10 e 11 tem a sua tomada do prim rio ligada na posi o correspondente a 2 5 o transformador ligado entre os n s 10 e 12 tem a sua tomada do prim rio ligada numa posi o correspondente a 2 0 244 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Na Tabela 8 42 apresentam se os escal es ligados da bateria de condensadores ligada ao n 14 Os escal es 3 e 5 est o desligados e os escal es 1 2 e 4 est o ligados Tabela 8 42 Escal es ligados da bateria de condensadores Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 8 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 n 1 2 To O 3 4 ae 5 E desligado desligado A Tabela 8 43 apresenta os escal es ligados da bateria de indut ncias ligada ao n 6 O escal o 5 est na posi o de desligado enquanto que os restantes est o ligados Tabela 8 43 Escal es ligados da bateria de indut ncias Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 8 y escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 n q qo 1 q 2 D 3 u 24 to 6
572. rsidad Nacional de San Juan Argentina www iee unsj org Serrano B Vargas A 2001 Active Reactive Power Economic Dispatch of Very Short Term in Competitive Electric Markets 2001 IEEE Porto Power Tech Conference Porto Portugal 10 13 September 2001 Sica E T Camargo C C B 2004 Regulation and Structure Flaws of the Electrical Energy Market of the Use to the Valuation of Public Good IX SEPOPE IX Simp sio de Especialistas em Planejamento da Opera o e Expans o El trica SP 096 Brasil 23 27 de Maio 2004 e Silva C Wollemberg B F Zheng Z 2001 Application of Mechanism Design to Electric Power Markets IEEE Transactions on Power Systems Vol 16 No 1 February 2001 Singh H Hao S Papalexopoulos A Obessis M 1996 Cost Allocation in Electric Power Networks Using Cooperative Game Theory Proceedings of PSCC 96 12 Power System Computation Conference Dresden August 1996 Song H Lee B Kwon S H Ajjarapu V 2003 Reactive Reserve Based Contingency Constrained Optimal Power Flow RCCOPF for Enhancement of Voltage Stability Margins IEEE Transactions on Power Systems Vol 18 No 4 November 2003 Staniulis R 2001 Reactive Power Valuation Department of Industrial Electrical Engineering and Automation Lund University Lund 2001 e Stoft S 2002 Power Systems Economics Designing Markets for Electrici
573. s o 112 621 o 621 9 78 68 00 13 81 o o o 150 600 oo J J2800 1016 ma 80 20 3800 5 42 si e 201212 jet ll6 1770 O 17 70 0 14 18400 000 3700 12 16 mis Je as e 20 58 fig j L 1 Na Tabela 9 48 apresentam se os pre os marginais de pot ncia activa e reactiva obtidos pelo Modelo 10 e na Figura 9 12 est o representados os perfis dos pre os de pot ncia reactiva obtidos pelos Modelos 8 e 10 As duas curvas apresentadas nesta figura permitem verificar a exist ncia de altera es de pre os nomeadamente em n s em que existem equipamentos para a compensa o de pot ncia reactiva e tamb m em n s extremos de ramos que de acordo com os resultados obtidos para o Caso Cong com o Modelo 8 se encontravam no limite caso dos ramos 9 10 e 68 116 Estes ramos deixam agora de ter a sua pot ncia aparente no limite tal como j foi referido uma vez que foi especificada uma toler ncia de 15 0 para esse limite A utiliza o desta margem permite explicar a suaviza o de picos de pre os marginais obtidos com o Modelo 8 nos n s 10 68 116 bem como noutros n s pr ximos destes 349 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 48 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos c
574. s o o o 1207 390013027 o o 33 00 931 mo qro umu e polos ld a 112 2538 O 2338 11 87 6800 1381 O n o 0 1362 600 000 2800 1016 uaj 80 29 380 52 T EE Ce e EA 116 548 1576 2124 1 07 18400 0 00 3700 12 16 Heli ixi RA noi Trip u ER ERES MES Haec Ju wc NES AE DE a cae E Diversos geradores apresentam o seu ponto de funcionamento sobre uma das curvas que constituem o respectivo diagrama de capacidade Por exemplo os geradores despachados pelo OM ligados aos n s 1 e 56 e os geradores associados aos contratos bilaterais ligados aos n s 1 4 e 56 encontram se nesta situa o conforme representado na Figura 9 8 a e b e na Figura 9 9 a b e c Em rela o a estas figuras e de acordo com a Tabela C 5 dispon vel no Anexo C assinala se que o gerador associado aos contratos bilaterais ligado ao n 4 possu a um despacho inicial de pot ncia activa de 18 0 MW correspondente a contratos bilaterais de 5 0 MW 6 0 MW e 7 0 MW com as cargas ligadas aos n s 6 17 e 93 respectivamente Por outro lado e ainda no Anexo C a Tabela C 4 indica que o ajuste deste gerador admite que esta pot ncia inicial possa variar de 22 0 isto possa atingir 21 96 MW De acordo com os resultados apresentados na Tabela 9 38 esta oferta de ajuste utilizada na ntegra uma vez
575. s Dados da rede PL Operador de Mercado p Primal Dual Pool Sim trico Pontos Max Bem estar Social Interiores gt Programa Hor rio Base lt PNL Operador de Sistema Resolu o de Restri es T cnicas coef Lagrange 3 SQP Min Custos de Opera o Ajustes Programa Hor rio Final PMNs lt Esses ssa Sao Es e ees Pe ce sa En ee cd Sse ces dass Sida Sa da de Resultados Despacho P Q Final Hor rio Servi os Auxiliares V Q Pre os Marginais Nodais P Q Figura 7 1 Fluxograma do Algoritmo de Solu o 1 adoptado no Modelo 1 Este fluxograma inclui diversos blocos que se detalham em seguida o bloco A corresponde leitura dos dados necess rios 1 comunicados ao Operador de Mercado ofertas de compra e de venda de energia el ctrica para executar o mercado di rio e 11 fornecidos ao Operador de Sistema via Operador de Mercado pre o de mercado programa base bem como 111 os dados fornecidos ao Operador de Sistema dados da rede e os que lhe dever o ser comunicados pelos diversos agentes nomeadamente as ofertas de ajuste e os limites dos geradores 175 7 Algoritmos de Solu o e C lculo dos Pre os Marginais Nodais bloco B diz respeito ao papel que o Operador de Mercado desempenha quanto defini o do programa base hor rio ou despacho econ mico hor rio e c lculo do pre o hor rio do sistema com o aux lio de
576. s energia el ctrica Estas informa es constituem como se referiu o programa base de produ o para cada per odo de comercializa o do pr ximo dia A Figura 4 1 ilustra o procedimento e solu o gr fica da opera o do Operador de Mercado Pre os MW h Curva das ofertas de compra Bem estar Curva das ofertas de venda gt Pc Quantidades MW Figura 4 1 Curvas agregadas de ofertas de compra e de venda num Pool sim trico O pre o marginal do sistema assim obtido corresponde ao ponto de intersec o das duas curvas agregadas compra venda e pode ser interpretado como o pre o a que seria remunerada a entidade vendedora a ser despachada para produzir uma unidade extra de energia el ctrica se o valor da carga aumentasse de uma unidade Deve ainda referir se que este modelo corresponde a um leil o de pre o uniforme no sentido em que todas as entidades compradoras pagam o pre o marginal do sistema e que todas as entidades vendedoras tamb m s o remuneradas a esse pre o Este modelo matem tico considera apenas um bloco por oferta de venda de energia el ctrica Contudo alguns mercados admitem que as ofertas de venda incluam v rios blocos de modo a representar de uma forma mais adequada a curva de custos de produ o dos geradores Na Figura 4 2 apresenta se graficamente uma oferta de venda composta por tr s blocos Ce em que x 1 2 ou 3 e a sua aproxima o com a
577. s Admitindo Ajustes Cruzados 4 6 5 Modelo 5 DIOS Linearizado com Aloca o de Perdas e Ofertas de Ajuste Pool e Contratos Bilaterais Considerando Ajustes Separados 4 6 6 Possibilidade de um mesmo Gerador Participar no Pool e Estabelecer Contratos Bilaterais eee 5 Modelos de Despacho Considerando Elementos da Teoria dos Conjuntos DIfISOS iniu ne eaa cotra rai cuca Eua Ya sto edu av ANSE CIOS CIBEAM SS cao 932d tte Oe e bc Seta He Du tie Doe aen iae ue tiu 5 2 Enquadramento da Programa o Linear Difusa 5 3 Modeliza o de Restri es do Problema de DIOS Utilizando Conjuntos Difusos 0 l tene pete aa io 5 4 Modelos de DIOS Utilizando Conjuntos Difusos 5 4 1 5 42 Modelo 6 DIOS Linearizado com Ofertas de Ajuste Associadas aos Asentes do Po Blur eter st e RU e ys NER Qu na Modelo 7 DIOS Linearizado com Ofertas de Ajuste do Pool e Aloca o de Perdas so onec top ete ga dai M lota p ior Rn 6 Modelos de Despacho Considerando Componentes Discretos 6 1 NSpectos Gerais A eae ends ii 6 2 Componentes de Rede de Natureza Discreta 6 2 1 Transformadores com Regula o de Tensao
578. s a de p los lisos e b de p los salientes 121 Figura 5 1 Representa o da fun o de perten a da vari vel x 151 Figura 5 2 Representa o da fun o de perten a dos limites dos m dulos das tens es 151 Figura 5 3 Limites admiss veis de varia o da pot ncia aparente no ramo ij admitindo uma toler ncia no valor da sua capacidade 154 Figura 6 1 Circuito el ctrico simplificado de um transformador com tomadas no prim rio no secund rio de date 159 Figura 6 2 Esquema equivalente em z do transformador com tomadas em ambos os entolamentos te Up eeu sass PER SERA RUE IR apra PE VIL aa 161 Figura 6 3 Elemento shunt capacitivo ligado ao n k sse 162 Figura 7 1 Fluxograma do Algoritmo de Solu o 1 adoptado no Modelo 1 175 Figura 7 2 Fluxograma do Algoritmo de Solu o 2 aplicado aos Modelos 2 a 7 baseado em Ire HEUTE abusata 178 Figura 7 3 Fluxograma do Algoritmo de Solu o 3 aplicado aos Modelos 8 e 9 algoritmo Hibrido yass siia un ede savait cuta echan ga aa 182 Figura 7 4 Fluxograma do Algoritmo de Soluc o 4 2 algoritmo h brido aplicado aos Modelos 8 a 11 a A IN HUP 186 Figura 8 1 Rede teste de 24 n s do IEEE eene 193 Figura 8 2 Curvas
579. s o os respons veis por manter os sistemas equilibrados Na Su cia a maioria da produ o principalmente hidr ulica est localizada no norte do pa s enquanto que o sistema de transmiss o transporta a energia para o sul onde se localiza a maioria da carga Com o objectivo de manter os tr nsitos de pot ncia reactiva no sistema de transmiss o pr ximos de zero especialmente em certas reas interfaces a pot ncia reactiva fornecida essencialmente no sul numa base obrigat ria n o existindo qualquer compensa o Alguns geradores de elevada pot ncia s o raramente utilizados para o controlo de tens o operando habitualmente com uma produ o de pot ncia reactiva constante sendo reservados para situa es de emerg ncia O TSO utiliza toda a pot ncia reactiva disponibilizada pelos equipamentos est ticos existentes na rede Kueck et al 2004 e FERC 2005 As centrais h dricas ligadas directamente rede nacional est o obrigadas a fornecer o servi o de produ o ou de absor o de pot ncia reactiva numa gama correspondente a 1 3 a 1 6 da sua produ o de pot ncia activa respectivamente As centrais t rmicas est o obrigadas a fornecer pot ncia reactiva at 1 3 da sua pot ncia activa m xima factor de pot ncia da ordem de 0 95 indutivo n o estando sujeitas a requisitos de absor o de pot ncia reactiva As companhias das redes regionais com contratos de pot ncia activa s o respons veis pelo controlo de tens
580. s El ctricos No mercado de pot ncia reactiva proposto em Hao 2003 o OS tem a responsabilidade de gerir os servi os de pot ncia reactiva A formula o proposta apresenta tr s caracter sticas fundamentais os produtores est o obrigados a fornecer o servi o de pot ncia reactiva em propor o da sua produ o de pot ncia activa pretende se optimizar e integrar a procura de pot ncia reactiva com a opera o do mercado para obter uma solu o de menor custo s o consideradas as interac es entre a pot ncia activa e a pot ncia reactiva no c lculo do custo de oportunidade dos geradores Esta formula o utiliza uma modeliza o simplificada e v rios aspectos relacionados com a gest o da pot ncia reactiva sendo constru das curvas de custo de pot ncia reactiva em fun o de custos de capacidade extra e de custos de oportunidade Em seguida as necessidades do sistema em termos de pot ncia reactiva para o dia seguinte s o determinadas atrav s de um problema de optimiza o n o linear A fun o objectivo corresponde minimiza o dos custos globais de pot ncia reactiva considerando o custo de capacidade extra de pot ncia reactiva e custo de oportunidade e pretendendo manter a estabilidade de tens o Os autores referem que as curvas de custo de pot ncia reactiva podem ser constru das pelo OS desde que lhe sejam comunicados todos os dados necess rios para a sua determina o No entanto os
581. s Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 9 Exemplo de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE 9 1 Dados do Problema Neste cap tulo apresentam se os resultados obtidos utilizando os Modelos 4 5 e 8 a 11 para a rede teste de 118 n s do IEEE representada na Figura 9 1 Figura 9 1 Rede teste de 118 n s do IEEE 289 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Os limites do m dulo da tens o admitidos correspondem a 0 92 pu e 1 08 pu A pot ncia de base considerada foi 100 MVA e o n 89 corresponde ao n de refer ncia da fase das tens es Os restantes dados desta rede teste est o dispon veis no Anexo C 9 2 Resultados do OM Utilizando as propostas de venda e de compra submetidas pelos agentes que participam no mercado di rio Tabelas C 1 e C 3 do Anexo C o Operador de Mercado determina o programa base inicial conforme apresentado na Tabela 9 1 Tabela 9 1 Despacho econ mico obtido pelo Operador de Mercado para um per odo de comercializa o utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE 2 Pgi Pc ae Pg Pe per Pg Pc n i n i n i MW MW MW MW MW MW 1 0 51 00 2 o 960 8 20 00 2 200 4 1800 84 1100 3 390 4 1600 8 o 2400 4 o 3900 45 5300 86 2100 6 0 5200 46 1800 2800 87 350 T 90047 as 3400
582. s apresenta se enigm tica para o CAISO at ao instante de opera o do sistema em tempo real comprometendo assim a opera o da rede de transmiss o em boas condi es de fiabilidade Assim e actualmente o nico mercado de energia el ctrica existente no estado da Calif rnia corresponde ao mercado de energia em tempo real necess rio para manter o equil brio entre a produ o e o consumo Segundo FERC 2006b esta configura o do 28 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos sistema dificulta fortemente a actua o do CAISO dado que as ac es correctivas aos programas de opera o ter o de ser realizadas em tempo real Contudo as entidades competentes do estado da Calif rnia t m vindo a desenvolver estudos para alterar o modelo de mercado existente criando assim a terceira gera o do desenho deste mercado Deste modo o Market Redesign and Technology Upgrade MRTU corresponder ao novo modelo de mercado a adoptar neste estado estando prevista a sua implementa o para o final de 2007 sendo um elemento central na defini o da estrutura relativa avalia o da fiabilidade do sistema de transmiss o O MRTU permitir ao OS utilizar as ferramentas adequadas para planear a opera o do sistema com algum avan o considerando determinadas situa es como por exemplo congestionamento da rede de transmiss o em rela o opera o em tempo real Ne
583. s como correspondendo varia o dos custos de opera o do sistema quando alterado o valor da capacidade de pot ncia reactiva na rea considerada Para este efeito s o considerados v rios cen rios que poder o incluir situa es de conting ncia e que s o sorteados no mbito de simula es realizadas pelo m todo de Monte Carlo Finalmente os custos esperados de opera o s o calculados utilizando a probabilidade de ocorr ncia de cada um dos cen rios A fun o referida ent o constru da calculando os custos de opera o esperados para diferentes capacidades de pot ncia reactiva disponibilizada em cada uma das reas Ap s ajustar uma express o matem tica a esta 94 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos fun o utilizando o m todo dos M nimos Quadrados a derivada desta fun o em rela o capacidade de pot ncia reactiva da respectiva rea corresponde a uma fun o de tipo marginal que traduz a redu o do custo de opera o esperado se ocorrer um incremento unit rio na capacidade de pot ncia reactiva da rea em causa e que representa a curva do lado do consumo neste mercado O custo de opera o do sistema corresponde soma de quatro termos relacionados com a seguran a do sistema com a qualidade de tens o com a energia activa de perdas e com o redespacho O custo de seguran a do sistema est associado ao custo da energia n o f
584. s custos de pot ncia reactiva sendo ainda necess rio desenvolver mecanismos adicionais para recuperar os custos totais associados a este servi o No sentido de promover a efici ncia econ mica na utiliza o dos recursos desej vel segundo Alvarado et al 2000 que a aloca o de custos seja baseada em pre os marginais uma vez que estes s o compat veis com o ambiente econ mico competitivo Assim s o sugeridas duas formas para realizar a reconcilia o dos pre os marginais com a necessidade de recuperar a totalidade dos custos A primeira consiste em alterar os pre os marginais nodais de modo que as receitas da decorrentes igualem os custos totais de pot ncia reactiva A segunda corresponde utiliza o do m todo de Aumann Shapley sendo referido que a sua aplica o pode ser vantajosa para determinar as tarifas de forma a que as receitas obtidas igualem os custos Filho et al 2000 apresentam uma metodologia que aplica a Teoria de Jogos Cooperativos para alocar os custos de fornecimento de pot ncia reactiva e de perdas Esta metodologia considera um sistema onde se efectuam transac es de energia el ctrica baseadas em contratos bilaterais entre geradores e cargas Os contratos bilaterais realizados pelos agentes envolvidos correspondem transac o de quantidades de pot ncia activa A cada uma dessas transac es de pot ncia activa poder estar associada uma quantidade de pot ncia reactiva que no entanto
585. s de pot ncia activa entre o conjunto dos agentes despachados pelo OM e o conjunto dos agentes possuindo contratos bilaterais 309 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 13 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 5 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong Pis Vi 0i ae V 0 ae V 0 nol nol nol pu graus pu graus pu graus l 7 850 2 9 630 3 9 250 7 610 5 5 790 6 0985 31 990 46 1018 14 180 86 1062 6 850 7 6 560 8 3 340 9 1064 16660 49 1 043 13 410 89 1 080 0 000 10 1 080 10360 50 1019 16 250 90 1045 5 940 n 6 740 12 4 760 13 7 390 14 8 300 15 9 130 16 0 972 32 540 56 1019 18 360 96 1028 9 210 17 8 620 18 1007 28 700 58 0 990 20430 98 1041 9 100 19 1 005 28 760 59 1 048 14 750 99 1 043 9 840 20 0 990 28 770 60 1 057 11 400 100 1 047 7810 21 7 090 22 6 400 23 9 970 24 11 820 25 12 940 26 0 986 10 520 66 1 067 7 120 106 1 001 13 440 27 15 610 28 1 008 26 680 68 1 080 8 120 108 0996 14 480 29 69 1 059 5 180 14 400 30 13 850 31 12 340 32 15 790 33 27 620 34 26 740 35 26 640 36 8 530 37 36 010 38 12 050 39 x 40 1010 27 040 so 1059 7360 x x x 310 Novos Mecanismos de Mercado de Energia
586. s destes leil es incluindo o 21 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o n mero e o tipo de participantes a propor o do sucesso das ofertas e os pagamentos agregados e volumes Atendendo s necessidades locais estimadas em cerca de 20 zonas el ctricas conforme apresentado no relat rio FERC 2005 a NGC tem em conta as ofertas o desempenho hist rico e a efic cia de cada gerador de modo a seleccionar as ofertas mais adequadas Este aspecto confere aos geradores incentivos para oferecerem capacidade acima dos requisitos necess rios pelo que diminui os custos de investimento em equipamentos do sistema de transmiss o De acordo com Alvarado et al 2003 nenhum dos participantes tem oferecido os seus servi os de pot ncia reactiva fora dos requisitos m nimos obrigat rios Do ponto de vista regulat rio a NGC est sujeita a um esquema de incentivos anual que procura limitar o aumento da pot ncia reactiva que pode ser recuperado pelas tarifas aplicadas aos consumidores O aumento permitido baseia se parcialmente nos custos reais de pot ncia reactiva e parcialmente em custos estabelecidos como refer ncia para este Servi o Finalmente a NGC recebe tamb m incentivos financeiros para manter um baixo ndice de congestionamentos na rede de transmiss o Desde 1990 at 2004 a companhia aumentou a capacidade de pot ncia reactiva de cerca de 3000 Mvar para cerca de 19000 Mvar em bancos de condens
587. s do Tipo 2 ou superior s o definidas como aquelas que apresentam ndices com valores baixos ou ndices similares entre si Nestas condi es as transac es existentes em zonas do Tipo 1 apresentam um impacto cr tico e desigual nos tr nsitos de pot ncia das respectivas linhas de transmiss o No caso das transac es fora da zona mais sens vel zona do Tipo 1 a sua contribui o para os tr nsitos de pot ncia nas linhas muito reduzida Assim a identifica o das zonas de congestionamento permite realizar o redespacho para aliviar a rede de transmiss o em caso de emerg ncia e utilizar em condi es normais os ajustes dos pr prios utilizadores do sistema Verma e Gupta 2006 apresentam uma metodologia para apoio localiza o de FACTS para a gest o de congestionamentos bem como um problema de optimiza o n o linear integrando FACTS para avaliar o impacto nos pre os marginais originados pelos tr nsitos de pot ncias activa e reactiva A localiza o dos FACTS realizada em fun o de coeficientes de sensibilidade obtidos atrav s de ndices de performance do tr nsito de pot ncia activa nas linhas de transmiss o e de tr s par metros de controlo m dulo e fase da tens o e intensidade de corrente Estes coeficientes podem ser obtidos para o caso de opera o do sistema em condi es normais ou para situa es de conting ncia O algoritmo de despacho difuso para o mercado de contratos bilaterais para o mer
588. s em Sistemas El ctricos dos mercados di rios e intradi rios Os agentes de mercado correspondem s empresas habilitadas para a actuarem como vendedores ou compradores nomeadamente as empresas de produ o distribui o e comercializa o de electricidade assim como os consumidores qualificados ou agentes externos de outros pa ses Os produtores e consumidores qualificados podem recorrer ao mercado di rio ou celebrarem contratos bilaterais f sicos No mercado di rio existe um pre o para cada hora determinado em fun o do pre o marginal do sistema A Compania Operadora del Mercado Espanol de Electricidad OMEL o operador do mercado grossista espanhol OM dos mercados di rio e intradi rios e a entidade respons vel pela gest o econ mica do mercado e do sistema de ofertas de compra e venda de energia el ctrica garantindo o eficaz desenvolvimento do mercado de produ o de electricidade A Red El ctrica de Espa a REE det m a maioria da rede de transporte espanhola A REE respons vel pela gest o t cnica do sistema el ctrico espanhol no que se refere ao desenvolvimento da rede de transporte de alta tens o por forma a garantir o fornecimento de electricidade e coordena o entre o sistema de produ o e de transporte assim como pela gest o dos fluxos de electricidade com o exterior Assim o papel de OS desempenhado pela REE correspondendo portanto a um Transmission System Operator TSO O TSO
589. s empresas tradicionais originou diversos problemas t cnicos relacionados por exemplo com a obriga o dos participantes no mercado fornecerem ou pagarem pela pot ncia reactiva Neste relat rio s o considerados diversos aspectos associados ao tratamento da pot ncia reactiva no mbito do sector el ctrico reestruturado tais como z a exist ncia de um conhecimento generalizado do que o servi o de pot ncia reactiva n o existindo no entanto nenhuma defini o standard deste servi o os requisitos de capacidade de pot ncia reactiva dos geradores devem ser claros e tornados p blicos Em diversos mercados existem regras que especificam a margem m nima da capacidade de pot ncia reactiva muitas vezes expressa atrav s do factor 104 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos de pot ncia que os geradores devem fornecer como condi o de interliga o ou de participa o no mercado Assim em diversos pa ses os limites dos factores de pot ncia estipulados variam entre 0 85 e 0 95 indutivos a 0 95 capacitivo Os mercados de electricidade nesses pa ses tamb m possuem regras que especificam como os geradores devem seguir as instru es do OS relativas ao despacho de pot ncia reactiva Estas instru es s o muitas vezes fornecidas sob a forma de valores especificados para o m dulo da tens o a inexist ncia de uma metodologia standard d
590. s escal es da bateria de condensadores existente no n 14 obtido pelo GA0O 279 Tabela 8 74 Estado dos escal es da bateria de indut ncias presente no n 6 obtido pelo 279 Tabela 8 75 Estado dos escal es da bateria de condensadores existente no n 14 06090 pelo EPSO ote tt lad poa ama Recette eti du ta 282 Tabela 8 76 Estado dos escal es da bateria de indut ncias presente no n 6 obtido pelo EPSO caer Rai e Qe lata ee 282 Tabela 8 77 Estado dos escal es da bateria de condensadores no n 14 obtido pelo GAO ssgea s este cin 283 Tabela 8 78 Estado dos escal es da bateria de indut ncias existente no n 6 obtido pelo GAO sos ote e RE et set e UU ai na 283 Tabela 8 79 Estado dos escal es da bateria de condensadores obtido pelo SAO 285 Tabela 8 80 Estado dos escal es da bateria de indut ncias obtido pelo SAO 285 XXXVI Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 9 1 Despacho econ mico obtido pelo Operador de Mercado para um per odo de comercializa o utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE 290 Tabela 9 2 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Ca
591. s factores de pot ncia O sistema de tarifas utilizado pelo CAISO determina que os geradores n o s o remunerados por operarem dentro da gama pr especificada para o factor de pot ncia No caso do CAISO necessitar de pot ncia reactiva adicional adquire a atrav s dos contratos RMR ou ent o a outras fontes que estejam dispon veis atrav s de uma instru o dada a um gerador para produzir pot ncia reactiva fora da sua gama obrigat ria Se um gerador tiver de reduzir a sua produ o de pot ncia activa de modo a poder satisfazer o requisito do CAISO ser compensado pelos respectivos custos de oportunidade em que incorre Na Calif rnia existem duas tarifas de tens o variando ambas por zonas geogr ficas uma de curto prazo para intervalos de comercializa o de 10 minutos e outra de longo prazo associada a per odos mensais FERC 2005 Para cada zona geogr fica e para cada per odo a tarifa de suporte de tens o de curto prazo corresponde ao custo de oportunidade total dividido pela energia activa total consumida incluindo as exporta es Assim e de acordo com esta tarifa a factura a pagar em cada per odo de 10 minutos por cada consumidor ligado a uma determinada rea corresponde multiplica o da respectiva tarifa pela energia activa consumida A determina o da tarifa de suporte de tens o de 31 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o longo prazo para cada zona e para cada m s corre
592. s no mercado a possibilidade de reduzir o risco devido a situa es de congestionamento 2 6 2 2 Suporte de Pot ncia Reactiva e Controlo de Tens o O ISO da Calif rnia define o controlo da pot ncia reactiva como a ac o adoptada para manter n veis de tens o aceit veis ao longo do sistema de transmiss o e satisfazer os requisitos de pot ncia reactiva nos pontos de interliga o O regulador federal FERC ao qual o ISO da Calif rnia est vinculado requer que as empresas detentoras de fontes de produ o que est o sob a sua jurisdi o disponibilizem o servi o auxiliar de fornecimento de pot ncia reactiva e de controlo de tens o Deste modo verifica se que os equipamentos de transmiss o tais como por exemplo os bancos de condensadores ou de indut ncias est o explicitamente exclu dos deste servi o auxiliar Assim o fornecimento do servi o auxiliar de pot ncia reactiva e controlo de tens o inclui apenas os geradores As necessidades do sistema el ctrico em termos de pot ncia reactiva s o identificadas pelo CAISO atrav s da realiza o de estudos de tr nsito de pot ncias para cada hora Deste modo o CAISO determina as quantidades e os locais no qual o suporte de tens o necess rio para manter os n veis de tens o e as margens de pot ncia reactiva dentro de valores pr estabelecidos Conforme as necessidades locais do sistema o CAISO 30 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de S
593. s sendo o principal elemento no desenho dos mercados relativos a este servi o auxiliar Deste modo Ahmed e Strbac 2000 prop em ofertas para este servi o compostas por elementos de capacidade e de utiliza o que reflictam os custos das duas componentes para o fornecimento do servi o de pot ncia reactiva referido que estas ofertas permitem avaliar a competitividade individual dos geradores e obter indicadores para se realizar a transi o de mercados de capacidade de pot ncia reactiva para mercados de aprovisionamento de pot ncia reactiva baseados apenas na sua utiliza o Em Zhong et al 2004 os participantes em cada mercado local de pot ncia reactiva devem comunicar as suas ofertas ao OS formuladas atrav s de uma oferta de capacidade uma oferta para a produ o de Mvar 74 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos uma oferta para a absor o de Mvar uma oferta associada a custos de oportunidade Uma estrutura de ofertas integrando custos de investimento e de opera o proposta em Chattopadhyay et al 1995 Estas ofertas devem ser organizadas de modo a inclu rem duas componentes uma fixa para contabilizar os custos de investimento em novos condensadores uma componente vari vel para contabilizar os custos de opera o em que incorrem os geradores ao fornecerem pot ncia reactiva adicional A estrutura
594. s sido utilizados pelo SLP primal dual O n mero de itera es realizado pelo EPSO foi de 11900 atingindo 2400 itera es sem se verificar melhoria no valor da fun o de avalia o Finalmente o problema SLP primal dual final convergiu em 95 itera es A Figura 8 21 apresenta os perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos pelos Modelos 8 e 10 referentes ao caso de aplica o Caso Cong Verifica se uma significativa diferen a nos pre os marginais de pot ncia reactiva sobretudo nos n s 8 9 e 10 Esta diferen a de pre os est relacionada com a possibilidade de se admitirem viola es dos limites do m dulo das tens es e do limite do tr nsito de pot ncia aparente nos ramos de acordo com a toler ncia especificada para cada um deles bem como com os 265 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE componentes discretos ligados ao sistema Nestas condi es o ponto de funcionamento do sistema obtido com este modelo diferente do obtido atrav s do Modelo 8 Atrav s do Modelo 10 os pre os marginais de pot ncia reactiva nestes n s 8 9 e 10 indicam uma varia o directa do valor da fun o objectivo referente ao problema determin stico com a varia o da carga reactiva em cada um dos n s 8 9 ou 10 Por exemplo se se admitir um aumento da pot ncia reactiva da carga ligada ao n 8 atendendo aos tr nsitos das pot ncias aparente e reactiva nos ramos lig
595. sac es e s o baseados na aloca o f sica das perdas pelas transac es Estes procedimentos incluem a possibilidade de seleccionar os n s designados para a compensa o de perdas pr prias ou para adquirir o servi o de compensa o das perdas ao OS visto que este poder tamb m fornecer o servi o de compensa o de perdas aos utilizadores da rede de transmiss o correspondendo a um servi o de valor acrescentado O modelo para determinar a aquisi o de compensa o de perdas utiliza uma formula o linear na qual as restri es da rede est o explicitamente representadas para determinar a solu o mais econ mica pela qual o OS pode adquirir o servi o A compensa o pr pria pode coexistir com o servi o de aquisi o ao OS sendo poss vel a combina o f sica destes dois esquemas A constru o de um procedimento para a compensa o das perdas proporciona a cada transac o a possibilidade de escolha dos barramentos de compensa o e as respectivas quantidades a compensar A estrutura multitransac o proposta inclui a defini o de tr s elementos consistindo num conjunto de n s com ofertas de venda geradores fornecendo pot ncia activa a um conjunto de n s com ofertas de compra cargas As ofertas de venda incluem o n ao qual cada gerador est ligado e a respectiva quantidade fornecida de pot ncia activa envolvida na transac o As ofertas de compra incluem o n ao qual cada carga est ligada e a respecti
596. sac o em que a soma da compensa o adquirida aos agentes igual s perdas alocadas a cada transac o a uma inequa o para cada transac o em que o somat rio da compensa o fornecida por um agente n o pode ser superior m xima capacidade que o agente se disponibilizou para fornecer 101 3 Metodologias de Suporte de Pot ncia Reactiva Controlo de Tens o a limites de tr nsito de pot ncia nas linhas de transmiss o finalmente a uma restri o que garante que a compensa o de perdas n o pode tomar valores negativos A solu o deste problema permite obter os valores das vari veis duais associadas s respectivas restri es Estas vari veis possuem uma interpreta o econ mica importante na medida em que correspondem a coeficientes de sensibilidade do custo total do servi o de compensa o das perdas activas pago pelo OS em rela o s perdas activas alocadas a cada transac o Nestas condi es esta informa o poder revelar se muito til uma vez que proporciona ao OS uma base para determinar o pre o do servi o de compensa o fornecido a cada transac o Em Unsihuay e Saavedra 2006 apresentada uma metodologia baseada na Teoria dos Circuitos para a decomposi o e aloca o das perdas existentes na rede de transmiss o pelos participantes no mercado di rio de energia el ctrica Partindo de um ponto de opera o conhecido e utilizando as leis de Kirchhoff o
597. sadas pelo gerador despachado pelo OM ligado ao n 2 no valor de 47 23 MW 263 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE Os ajustes de pot ncia activa alocados aos diversos agentes correspondem a os geradores despachados pelo OM ligados aos n s 7 e 15 apresentam ajustes de 7 92 MW e 5 12 MW respectivamente os geradores associados aos contratos bilaterais ligados aos n s 7 e 21 s o despachados com 31 20 MW e 82 60 MW correspondendo a ajustes de 20 80 MW e 23 60 MW respectivamente Verifica se assim que ocorre uma transfer ncia de pot ncia activa do subsistema associado ao OM para o subsistema de contratos bilaterais no valor de 2 80 MW Desta forma ocorrem ajustes de pot ncia activa cruzados entre os agentes dos dois subsistemas de comercializa o de energia el ctrica Assinala se ainda que o compensador s ncrono ligado n 14 injecta no sistema 96 41 Mvar Tabela 8 64 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 10 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE n i ZisS le v a o o 5 o m ij m mlme moil 1I lI I I l AB o rn oj vwjo o u A5 uo to Agentes associados ao Pool APg Pg MW MW A Pg i perd MW Mvar Agentes com Contratos Bilaterais Qc APg Pg MW Mvar MW MW Mvar MW 0 o 9400 2612 10800 2193 f 1000
598. se das tens es do sistema Tabela 8 5 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 1 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE gia V 0i n i Vi 0 pu graus pu graus 5 620 8 650 3 360 3 330 1 330 0 920 2 510 1 780 0 000 3 840 0 680 8 080 N o se verificam varia es significativas nos valores das tens es em rela o ao caso anterior pelo facto de o sistema estar sob forte influ ncia das admit ncias shunt dos ramos da rede Os n s do sistema 6 7 21 e 22 apresentam valores para o m dulo da tens o de 1 06 pu correspondente ao limite m ximo especificado O despacho final apresentado na Tabela 8 6 mostra n o ser necess rio efectuar corte de carga revelando neste caso que o gerador ligado ao n 7 sofre um ajuste de 10 00 MW relativamente ao valor inicial obtido no mercado di rio passando de 285 00 MW para 275 00 MW Este ajuste negativo bem como a produ o da pot ncia activa de perdas 35 43 MW s o compensados pelos geradores ligados aos n s 1 e 15 O gerador ligado ao n 1 apresenta 202 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos um ajuste de 35 43 MW ficando com a produ o final de 129 43 MW e o gerador ligado ao n 15 tem um ajuste 10 00 MW passando a sua produ o de 205 00 MW para 215 00 MW Tabela 8 6 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 1
599. semos ent o ao modelo b sico de programa o linear tradicional dado 5 1 a 5 3 Neste modelo podemos assumir que o decisor estabelece um n vel de aspira o z para o valor da fun o objectivo que pretende atingir e que cada restri o modelizada como um conjunto difuso Deste modo o problema de PL difuso correspondente dado por 5 6 a 5 8 Encontrar x tal que cr xz 5 6 AE 5 7 x20 5 8 147 5 Modelos de Despacho Considerando Elementos da Teoria dos Conjuntos Difusos Nesta formula o o sinal lt representa a vers o difusa de lt e tem a interpreta o lingu stica essencialmente menor ou igual a O sinal gt representa a vers o difusa de gt e significa essencialmente maior ou igual a A fun o objectivo tradicional poder corresponder agora a uma restri o adicional com limite superior z A formula o 5 6 a 5 8 completamente sim trica relativamente fun o objectivo e s restri es Esta simetria decorre do facto de ao incluir o n vel de aspira o z e as vers es difusas de lt e de gt quer a fun o objectivo quer as restri es desempenharem do ponto de vista formal o mesmo papel no problema Para tornar este aspecto mais claro C E consideremos que E e que b 4 Nestas condi es o problema 5 6 a 5 8 agora dado por 5 9 e 5 10 Encontrar x tal que B x lt d 5 9 x gt 0 5 10 Cada uma das m 1 linhas de 5 9
600. ser utilizadas diversas estrat gias de selec o tais como por exemplo a Selec o Elitista ou o Torneio Estoc stico Cruzamento tendo em conta a informa o gen tica obtida nas fases anteriores a popula o obtida no final do processo de selec o alvo de um processo de cruzamento Uma parte do c digo gen tico de um indiv duo trocada com o de outro individuo dando origem a dois novos indiv duos Estes novos indiv duos preservam diversas caracter sticas dos seus progenitores de modo que a combina o de diferentes genes permita obter melhores solu es Muta o a muta o procura adicionar diversidade gen tica popula o existente com a vantagem de poderem vir a ser consideradas novas alternativas radicalmente diferentes em rela o s que estavam a ser analisadas Para este efeito e habitualmente com pequena probabilidade partes do c digo gen tico de alguns indiv duos s o aleatoriamente alterados Este mecanismo diferente do cruzamento possibilita a cria o de c digos gen ticos que n o se podem obter a partir da combina o de c digos de indiv duos j existentes Nova Popula o ap s a aplica o dos operadores gen ticos de Selec o Cruzamento e Muta o criada uma nova popula o que substituir a popula o ou gera o anterior Os indiv duos desta nova popula o s o avaliados utilizando a fun o de adapta o para nomeadamente se verificar a converg ncia d
601. sformadores com Regula o de Tens o A raz o de transforma o dos transformadores com tomadas n o fixa podendo variar por escal es definidos em termos percentuais em torno do valor nominal por exemplo 5 2 5 0 2 5 5 Nos estudos de tr nsito de pot ncias usualmente utilizado o sistema p u as tens es de base s o escolhidas considerando a raz o de transforma o nominal de tal modo que as tens es nominais prim ria e secund ria t m valor igual a 1 p u A representa o dos transformadores com tomadas para a an lise nodal da rede obedece metodologia que se apresenta em seguida correspondendo ao caso geral do transformador com tomadas de tens o no prim rio e no secund rio Na Figura 6 1 apresenta se o modelo simplificado do circuito el ctrico unifilar do transformador ISS ali y 1 8 ut ik I Li ki Figura 6 1 Circuito el ctrico simplificado de um transformador com tomadas no prim rio e no secund rio 159 6 Modelos de Despacho Considerando Componentes Discretos Neste caso o transformador pode ser modelizado por um transformador ideal com a raz o de transforma o vari vel em torno do valor nominal referente s tomadas do prim rio e do secund rio em s rie com a admit ncia de fugas y Considerando q 1 e 1 obt m se ent o as seguintes rela es para as tomadas no prim rio 7 7 6 1 04 V 1 6 2 np 6 3 a V ES 6 4 Vo la
602. sicos finalmente corresponde vari vel dual da restri o referente ao custo de opera o do sistema Esta restri o corresponde express o 6 51 do Modelo 11 192 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos 8 Exemplo de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE Os modelos apresentados nos Cap tulos 4 5 e 6 foram submetidos a v rios testes utilizando diversas redes teste Neste cap tulo apresentam se os resultados obtidos utilizando a rede teste de 24 n s do IEEE cujos dados s o fornecidos no Anexo B As simula es apresentadas neste cap tulo foram realizadas num computador port til INMOVE com as seguintes caracter sticas CPU Pentium M a 2 13 GHz e com 2 00 GB de RAM 8 1 Dados do Problema A rede teste de 24 n s do IEEE apresentada na Figura 8 1 constitu da por 33 ramos e 5 transformadores Adicionalmente s o considerados produtores ligados em 10 n s e cargas ligadas em 17 n s do sistema Os dados deste sistema utilizados nas simula es efectuadas relativos aos geradores s cargas aos ramos aos transformadores aos compensadores s ncronos e s baterias de condensadores e de indut ncias encontram se dispon veis no Anexo B Figura 8 1 Rede teste de 24 n s do IEEE 193 8 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 24 N s do IEEE Nos estudos realizados que se apresentam em seguida
603. so compensados neste modelo atrav s do pre o inclu do nas ofertas ajuste 40 0 4 PF 26 00 MW 63 22 M var 30 0 51 00 MW 20 73 M var PF 2002777 ST Qeis Mvar 10 0 4 0 0 T T T T T 1 T 1 0 0 10 0 20 0 30 0 40 0 a 50 0 60 0 aioe ipid 10 0 Pers MW HERR Pgis MW ba teres te reg MEL 30 0 60 0 J a 40 0 J b Figura 8 8 Diagramas de capacidade e ponto de funcionamento de dois geradores associados a contratos bilaterais a do gerador ligado ao n 15 e b do gerador ligado ao n 16 Os pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos s o apresentados na Tabela 8 22 Neste caso os pre os marginais nodais de pot ncia activa est o referenciados em rela o a um gerador ligado ao n 21 correspondendo ao gerador associado aos contratos bilaterais que apresenta uma oferta de ajuste no valor de 98 00 MW h Este gerador corresponde neste caso ao gerador marginal que dada a situa o n o congestionada do sistema chamado a compensar varia es marginais da pot ncia activa de carga Os pre os marginais de pot ncia reactiva em alguns n s do sistema s o nulos Esta situa o est relacionada com o facto de nesses n s existirem geradores com capacidade dispon vel para compensar aumentos de pot ncia reactiva da carga ligada aos respectivos n s O valor da fun o objectivo corresponde neste caso a 1811 29 e o tr nsito de pot nc
604. so Base 293 Tabela 9 3 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base 294 Tabela 9 4 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base continua o 295 Tabela 9 5 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base continua o 296 Tabela 9 6 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Base 297 Tabela 9 7 Valores do M dulo e da fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong 299 Tabela 9 8 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong 300 Tabela 9 9 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o 301 Tabela 9 10 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong continua o 302 Tabela 9 11 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva com o Modelo 4 utilizando a rede teste de 118 n s do I
605. spectivos geradores ligados aos n s p envolvidos nos contratos bilaterais Tabela C 4 Pontos do diagrama de capacidade aproximado e ofertas de ajuste dos geradores associados a contratos bilaterais f sicos utilizados na rede teste de 118 n s do IEEE MW Mvar Mvar Mvar Mvar MW 96 MW h l 49 0 4 47 0 10 48 0 12 51 0 15 53 0 18 55 0 19 52 0 24 50 0 31 54 0 32 57 0 34 51 0 36 49 0 46 47 0 49 50 0 54 49 0 55 53 0 56 50 0 62 52 0 66 56 0 70 54 0 74 52 0 76 51 0 77 52 0 85 53 0 92 55 0 101 52 0 104 50 0 105 52 0 110 54 0 C 4 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela C 5 Contratos bilaterais f sicos de pot ncia activa programa inicial e ofertas de ajuste das cargas cma Oc m Pg CBI m Pg CB2 T Pg CB Ce i ajt MW Mvar MW MW MW MW h 1 2 3 4 6 7 3 14 16 17 22 23 24 35 50 51 53 57 58 73 83 84 91 93 98 99 102 108 113 114 116 117 C 3 Os dados dos compensadores sincronos correspondem aos dados da Tabela C 6 utilizados na rede teste de 118 n s do IEEE Contratos Bilaterais efectuados com Produtores n p 340 690 10 150 12 100 24 90 270 385 1 150 19 so 32 40 210 426 4 so 15 80 32 80 370 927 19 180 34 90 55 100 250 82 4 60 34 280 8
606. sponde ao pagamento total efectuado pelo CAISO aos geradores com contratos RMR dividido pela energia activa total consumida incluindo a energia exportada Deste modo cada consumidor ser facturado de acordo com a respectiva tarifa zonal de longo prazo em vigor multiplicada pela energia activa consumida nesse m s 2 6 3 Nova lorque 2 6 3 1 Organiza o do Mercado O New York Independent System Operator NYISO uma organiza o n o lucrativa formada no mbito da reestrutura o do sector el ctrico do estado de Nova Iorque O NYISO assumiu oficialmente o controlo e a opera o da rede de transmiss o do estado de Nova Iorque no dia 1 de Dezembro de 1999 substituindo o New York Power Pool que actuou como operador do sistema deste estado durante 30 anos realizando o despacho centralizado O NYISO o actual respons vel pela opera o da rede de transmiss o de alta tens o e pela gest o do mercado de produ o de energia el ctrica do estado de Nova Iorque O NYISO opera um mercado di rio e um mercado em tempo real em que as transac es de energia e o uso da rede de transmiss o programados em cada um destes mercados s o obtidos utilizando um modelo baseado em pre os marginais locais No mercado di rio s o comercializados energia el ctrica capacidade e servi os auxiliares para o dia seguinte O NYISO executa um programa de Security Constrained Unit Commitment SCUC obtendo o programa de produ o para satisfazer o c
607. ssociados aos contratos bilaterais f sicos n mero de geradores associados ao Operador de Mercado n mero de ramos n mero de n s express o AC da pot ncia activa de perdas no ramo ij MW express o AC da pot ncia activa injectada no n i MW express o AC do tr nsito de pot ncia activa no ramo ij MW pot ncia activa negociada de carga referente ao consumidor j MW pot ncia activa da carga ligada no n j associada aos contratos bilaterais f sicos MW pot ncia activa final da carga ligada ao n j MW oferta de compra de pot ncia activa da carga j MW pot ncia activa da carga ligada no n j determinada pelo Operador de Mercado MW pot ncia activa de um gerador MW pot ncia activa negociada de produ o referente ao gerador i MW pot ncia activa nominal de um gerador MW pot ncia activa contratada bilateralmente pelo gerador ligado ao n i MW pot ncia activa final do gerador ligado ao n i MW pot ncia activa do gerador ligado ao n i determinada pelo Operador de Mercado MW xlii Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Pg 1 max Pg max OM Pg Pg ofer i Pg ofer x i Pperd V 0 F Qc s Q V 0 gt 0 Q q gasa E 1 1 Og T Og 1 Qg SORO i Qs a pot ncia activa m xima de um
608. stas ofertas s o compostas por um pre o de ajuste e por uma gama de pot ncia activa que o agente admite variar em rela o ao valor inicial pelo que permitem uma transpar ncia acrescida na determina o das correc es a realizar aos referidos programas iniciais dado ser poss vel seleccionar os recursos mais econ micos Por outro lado as ofertas de ajuste podem assumir um papel minimizador do poder de mercado que eventualmente alguns agentes poderiam ter atendendo sua localiza o no sistema Para este efeito ser poss vel estabelecer por exemplo um 360 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos limite m ximo para a gama de ajuste de pot ncia activa admiss vel sendo ainda poss vel gerir os recursos de pot ncia reactiva de uma forma mais integrada a separa o dos ajustes de pot ncia activa associados aos geradores em duas parcelas de ajuste com fun es distintas Uma das parcelas destinada a ajustes para compensar as perdas activas e a outra refere se a ajustes de pot ncia activa devido a restri es t cnicas Deste modo existe a possibilidade de considerar as perdas activas como um servi o auxiliar a remunerar de uma forma mais simples e mais transparente os custos de oportunidade dos geradores s o considerados atrav s da integra o de restri es referentes ao diagrama de capacidade de cada gerador e da sua associa o a ofertas de
609. stas condi es o OS dispor de horas em vez de minutos para considerar as op es de programa o necess ria de forma a satisfazer os consumos de todo o estado da Calif rnia Este novo desenho prev de novo a exist ncia de um mercado di rio de energia el ctrica e ter tamb m em conta os contratos de energia de longo prazo celebrados ap s a crise energ tica de 2000 2001 CAISO 2006c Em CAISO 2006c ainda referido que o novo desenho de mercado ir contemplar um maior detalhe do sistema de transmiss o na medida em que ser adoptado um sistema nodal agregando todo o estado da Calif rnia o que facilitar a resolu o de congestionamentos intra zonais Este sistema nodal acoplado com o modelo computacional da rede possibilitar a determina o dos potenciais tr nsitos de pot ncia para o pr ximo dia em vez dos actuais cinco minutos anteriores transfer ncia da energia que poder ser necess rio redireccionar Neste contexto o novo desenho de mercado da Calif rnia consistir num sistema que integrar dois processos referentes a um mercado di rio e a um mercado em tempo real baseados na determina o de pre os marginais nodais O mercado di rio corresponder a um sistema que incluir informa o da rede de transmiss o permitindo ao CAISO ajustar os programas da produ o e da carga bem como de importa es e exporta es mitigando eventuais congestionamentos da rede de transmiss o e assegura
610. ste em quatro termos relativos a quatro 70 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos componentes que constituem cada uma das ofertas submetidas ao OS uma componente fixa duas ofertas para a opera o em regime indutivo ou capacitivo e uma oferta relativa a custos de oportunidade As restri es do problema est o associadas a cada mercado local sendo adicionadas restri es de pot ncia reactiva relacionando as respectivas reas de controlo Este problema inclui ainda um conjunto de restri es referentes determina o dos pre os de pot ncia reactiva separados por cada uma das componentes inclu das nas ofertas garantindo se que o pre o de mercado para uma dado conjunto de ofertas corresponde ao pre o da ltima oferta aceite Os autores Fr as et al 2005 referem que a exist ncia de apenas um mercado de capacidade de pot ncia reactiva no sistema n o vi vel atendendo natureza local da pot ncia reactiva referindo ainda que alguns geradores poder o distorcer o natural funcionamento dos mercados locais de pot ncia reactiva se forem os nicos com capacidade efectiva de controlo de tens o numa determinada rea No modelo de mercado proposto por estes autores qualquer equipamento de pot ncia reactiva com capacidade de controlo cont nuo de tens o poder submeter ofertas no mercado de capacidade de pot ncia reactiva da zona respectiva Na Subsec o
611. stes de pot ncia activa desde zero at uma percentagem da sua capacidade instalada o que se traduz pela restri o 4 15 a restri o 4 16 limita o espa o de solu es poss veis para as cargas despachadas no Pool as restri es 4 17 e 4 18 imp em os limites m nimo e m ximo de pot ncia reactiva de cada gerador considerando o seu diagrama de capacidade Considerando a Figura 4 6 estas duas restri es resultam da lineariza o das curvas de limite de intensidade de corrente de rotor e ou armadura e de limites de estabilidade din mica e ainda de opera o sem excita o e est o relacionadas com os segmentos de recta 1 e 3 mencionados na Sec o 4 4 O limite de corrente de armadura e ou de m xima pot ncia turbin vel segmento de recta 2 da mesma figura representado pelo valor de pot ncia activa m xima disponibilizado pelo gerador as restri es 4 19 e 4 20 correspondem s equa es AC das pot ncias activa e reactiva injectadas no n i em fun o do m dulo e da fase das tens es finalmente as restri es 4 21 correspondem aos limites dos ramos estabelecidos em termos do tr nsito de pot ncia aparente Neste modelo as vari veis de ajustes de pot ncia activa referentes aos geradores APg acomodam os ajustes necess rios de pot ncia activa impostos aos geradores em rela o ao programa base di rio determinado pelo Operador de Mercado bem como incre
612. stri o referente fun o objectivo do modelo deterministico corresponde a 12230 21 e o grau de perten a associado foi de 0 866 Os tr nsitos de pot ncia activa e aparente nos ramos 9 10 e 68 116 correspondem a 408 01 MW e 408 05 MVA e a 203 97 MW e 204 02 MVA respectivamente Estes valores ultrapassam o limite de 400 0 MVA e de 200 0 MVA respectivamente mas devemos recordar que foram especificadas toler ncias de 15 046 relativamente a estes limites 358 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos S 0 320 4 S x 0 220 4 0 120 E 0 020 SIL 2 AL TA r T T TT TT T t T Y TT T r YT PETE T T T TTT T T DEG NES T T Tur TT T e WV U 0 719 28 3t x 46 55 64 t 73 b2 91 100 qo 118 0 080 4 E n mero de n s 0 180 4 0 280 Modelo 11 a Modelo 9 Figura 9 14 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva obtidos pelos Modelos 9 e 11 no Caso Cong da rede teste de 118 n s do IEEE A Figura 9 14 apresenta os perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva obtidos pelos Modelos 9 e 11 para o Caso Cong Em rela o a estes resultados importa assinalar os seguintes aspectos nos n s 17 20 30 37 38 43 61 63 64 e 65 verifica se uma mudan a de sinal nos pre os marginais de pot ncia reactiva em rela o aos valores obtidos com o Modelo 9 Nos n s em que
613. studo 329 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE Tabela 9 31 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 8 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong n i pi P pi Q udi pi P pi Q MW h Mvar h MW h Mvar h 52 326 0 228 4 52 124 0 032 52 484 0 224 42 51 782 0 000 52 156 0 196 43 51 109 0 003 piP piQ 44 51 094 0 131 49 288 0 219 86 89 90 MW h Mvar h 48 712 0 073 49 769 0 213 49 722 0 257 50 866 0 249 48 516 0 000 49 896 49 689 49 784 49 49 563 0 000 48 819 0 054 0 009 48 770 0 000 0 060 48 238 0 051 0 000 1 2 3 4 5 7 8 47 735 0 000 2 3 7 EME 52 124 0 032 48712 51 782 0 000 49769 51 109 0 003 49 722 51094 0131 49288 50 866 0 249 48516 49 896 0 000 48819 49 689 0 009 48 770 49 784 0 060 48238 49 49 563 0 000 47 735 10 0 000 1 0 000 12 0 000 13 0 078 14 0 031 15 0 000 16 96 49 579 0 008 17 0 088 18 98 49346 0 056 20 60 49 154 0 000 0 000 22 0 035 23 0 000 24 0 000 25 0 000 26 6 48 525 0 000 0 079 27 0 000 28 68 48 648 0 132 0 014 29 69 48300 0 000 0 023 30 0 000 31 0 000 32 0 000 33 0 000 34 0 142 35 0 176 36 0 000 37 0 379 38 0 000 39 x 40 so
614. sua capacidade GSCASWG 2000a e Alvarado et al 2003 O OS realiza an lises de tr nsito de pot ncias para determinar as necessidades do sistema em termos de pot ncia reactiva Estas an lises baseiam se na solu o de problemas de despacho de pot ncia activa de tipo DC considerando uma aproxima o da pot ncia activa de perdas Alvarado et al 2003 A Transpower que a propriet ria e ao mesmo tempo assegura a explora o da rede de transmiss o de alta tens o requer aos geradores o fornecimento de capacidade de pot ncia reactiva e s companhias distribuidoras o cumprimento dos limites fixados para o factor de pot ncia de acordo com os contratos de liga o Estes requisitos obrigat rios s o muitas vezes suficientes para assegurar o cumprimento dos n veis de tens o pretendidos no sistema particularmente nas reas onde o consumo e a produ o s o equilibrados e as linhas de transmiss o est o pouco carregadas Os geradores n o s o compensados por satisfazerem esses requisitos Segundo Alvarado et al 2003 os geradores est o obrigados a fornecer um factor de pot ncia m nimo correspondente a 0 87 indutivo n o sendo referido qualquer valor para o funcionamento em regime capacitivo A produ o distribu da n o sujeita a despacho deve manter os n veis de tens o dentro dos limites estipulados nos respectivos pontos de liga o sendo imposta uma gama de factores de pot ncia entre 0 85 indutivo a 0 90 capacitiv
615. subsistemas de transac o de energia el ctrica n o havendo contudo transfer ncias de pot ncia activa entre eles como apresentado na Tabela 8 59 Tabela 8 59 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 9 para o Caso Cong da oo 1 Oo tA m m Ie 2 2 5 l PNS A o rn oj ov oj o t 25 o mn o rede teste de 24 n s do IEEE entes associados ao Pool CEN associados aos Contratos gr APg Pg Qc MW MW Mvar Mvar ES Lem o es 0 o 9400 4559 10800 2193 1000 ao au sm pm px gt ass po oro 2e sou spe Ea ESA e 700 12 a jo 1e 0 1127 273 73 4814 12500 25 38 2080 3120 1648 30 00 e E e J 175 00 assaf 1600 ees deseo ESA ESTO 396011 vic U z 16001 ROO RE A ERA PR 0 04 46041 10733 26500 5381 o 6100 1342 45 00 ER Lunar 0 1000 21500 9000 31700 esr o 399 622 0 o 550 5256 10000 2031 o 5100 988 1000 SS nose 0 o 25000 7137 33300 6762 o 6000 438 3800 EA ouv o Jo qp 35 c iroj s 44 o o mma 2080 7980 190 0 086 20586 2718 o 5200 332 0o o EEE
616. sulta portanto da considera o de diversas limita es nomeadamente de ndole el ctrica magn tica e mec nica das m quinas s ncronas funcionando como geradores Para regimes aproximadamente uniformes e de longa dura o o dom nio de funcionamento dos alternadores com tens o e frequ ncia iguais aos valores nominais condicionado nos casos normais e como primeira aproxima o pelos seguintes factores 1 a intensidade de corrente do induzido n o deve exceder o valor nominal i a intensidade de corrente no enrolamento indutor n o deve exceder o valor correspondente aos valores nominais iii a m quina deve funcionar dentro do seu dom nio de estabilidade iv n o devem ser excedidas limita es de car cter mec nico isto n o dever ser excedida a pot ncia m xima que a m quina motora pode fornecer Uma vez que existem alternadores de p los lisos circulares e alternadores de p los salientes largamente utilizados nos sistemas el ctricos e dado que ambos apresentam caracter sticas construtivas el ctricas e de funcionamento diferentes originando diagramas de opera o desiguais apresentam se de seguida os diagramas e as considera es mais pertinentes para estas duas situa es Ser o apresentadas as grandezas que interv m na constru o destes diagramas a menos das quedas hmicas uma vez que se desprezam as resist ncias da armadura dos alternadores R lt X ou R lt X Os limites a
617. t A representa o de componentes est ticos nas express es de tr nsitos de pot ncias directa sendo o objectivo principal desta subsec o introduzir a nota o e a conven o de sinais utilizados Como se pode observar na Figura 6 3 a intensidade de corrente num elemento shunt 1 definida positiva quando essa corrente injectada no n k sendo dada por 6 12 6 12 161 6 Modelos de Despacho Considerando Componentes Discretos Figura 6 3 Elemento shunt capacitivo ligado ao n k Ra P p 2 sh 3X Nesta express o V a tens o complexa no n k e representa a admit ncia shunt do componente Um elemento deste tipo poder estar associado a um elemento capacitivo ou a um elemento indutivo Atrav s da equa o 6 13 pode determinar se a pot ncia complexa injectada no n k S ss pes jor A E 6 13 Se existirem na rede el ctrica baterias de condensadores ou de indut ncias o procedimento a ter em conta an logo ao referido anteriormente considerando se agora que y corresponde admit ncia shunt equivalente dos escal es ligados ao n k dada por 6 14 Nesc Uu cO 6 14 1 Nesta express o y representa a admit ncia shunt do escal o e N o n mero de escal es em paralelo ligados ao n k 6 2 3 Actualiza o da Matriz das Admit ncias Consideremos um sistema el ctrico com n n s com um transformador com tomadas de tens o no prim
618. t rias relacionadas com a pot ncia reactiva Estas pol ticas pretendem promover regras de comparabilidade que sejam capazes de as tornar mais facilmente realiz veis sendo recomendado que sejam trabalhadas no sentido de serem implementadas o mais brevemente poss vel Assim estas pol ticas incluem a clarifica o dos requisitos e das regras de compensa o pelo fornecimento de pot ncia reactiva bem como as bases que definem esses requisitos e regras a cria o de incentivos que encorajem o fornecimento deste servi o a simplifica o do processo de compensa o dos produtores independentes pela capacidade e fornecimento de pot ncia reactiva aumentando a sua efici ncia e tornando o processo compar vel ao dos restantes produtores a necessidade de tornar a procura e a compensa o da pot ncia reactiva mais transparente por exemplo atrav s da publica o da produ o do consumo e de pre os de pot ncia reactiva numa base compar vel da pot ncia activa Este relat rio refere ainda que outras altera es regulamentares envolvem aspectos mais complexos necessitando de mais tempo para serem consideradas implicando nomeadamente altera es das regras de mercado s poss veis de implementar a longo prazo O objectivo principal e ltimo dever ser implementar um conjunto integrado de 106 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctric
619. ta s seguintes restri es 4 70 e 4 71 representam os limites m nimo e m ximo das varia es do m dulo das tens es nos n s e das diferen as de fases das tens es em n s do sistema a pot ncia activa produzida pelo gerador i pode variar face ao valor inicial de modo perd i a contribuir para compensar as perdas activas do sistema APg e ou por ajustes ajt i necess rios para satisfazer restri es do sistema APg Neste sentido a restri o 4 72 imp e o limite de contribui o de cada gerador para compensar perdas activas as restri es 4 73 e 4 74 imp em os limites t cnicos ou operacionais de ajuste dos geradores despachados e dos n o despachados no Pool e 4 75 estabelece os limites para a soma destes dois tipos de desvios de produ o de pot ncia activa Por sua vez a restri o 4 76 representa o ajuste de pot ncia activa poss vel de cada uma das cargas Recorde se que este ajuste poder apenas corresponder a um corte de carga as restri es 4 77 e 4 78 correspondem s curvas superior e inferior que limitam o diagrama de capacidade de cada gerador isto os segmentos de recta 1 e 3 referidos em 4 4 para o diagrama aproximado de funcionamento conforme ilustrado na Figura 4 6 a restri o 4 79 corresponde ao equil brio entre as perdas activas totais do sistema e a soma das perdas activas alocadas a cada gerador Esta restri o foi estabelecida de tal modo qu
620. ta disposi o de eixos A disposi o de eixos adoptada nas Figuras 4 6 a e b corresponde por exemplo rota o para a esquerda de 90 dos diagramas de capacidade apresentados na Figura 4 4 e na Figura 4 5 respectivamente seguida de uma simetria da figura sobre o eixo Qg Mvar Og Mvar Q Og Hi a b Figura 4 6 Lineariza o adoptada das curvas limite de funcionamento dos alternadores a de p los lisos e b de p los salientes 121 4 Modelos de Despacho Integrado de Pot ncia Activa Reactiva A aproxima o adoptada da rea de funcionamento admiss vel traduzida pela lineariza o das curvas limite dos diagramas corresponde utiliza o de quatro segmentos de recta Dois destes segmentos coincidem com os dois segmentos de recta dos diagramas reais isto com os segmentos associados aos limites de mudan a de sinal da pot ncia activa e de m xima pot ncia turbin vel segmentos 1 e 2 Os outros dois segmentos de recta linearizam as curvas 1 2 e 3 do alternador de p los lisos e as curvas de 1 a 5 no caso do alternador de p los salientes Obt m se assim as reas aproximadas de funcionamento max admiss veis dos alternadores definidas pelos pontos Og 1 S S Qa i como representado atrav s das reas a tracejado nas Figuras 4 6 a e b Assim a modeliza o adoptada para os limites de funcionamento dos geradores corresponde aos segu
621. te de 51 00 MW h O pre o marginal de pot ncia activa no n 27 corresponde ao pre o de ajuste do gerador ligado a este n o que n o se verifica para o n 26 Este facto explicado pelo impacto no custo das perdas activas se ocorrer um aumento de pot ncia activa no n 26 e n o est relacionado com o pre o dos ajustes uma vez que ambos os geradores apresentam o mesmo pre o Com efeito o tr nsito de pot ncia activa no ramo que liga os n s 26 e 27 no sentido do n 26 para o n 27 Assim se o gerador ligado ao n 27 aumentar a sua produ o para 314 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos compensar um aumento de carga no n 26 o valor do tr nsito de pot ncia activa neste ramo ir diminuir ligeiramente diminuindo portanto as perdas activas no sistema Esta situa o apresenta um impacto na fun o objectivo mais ben fico do que o que ocorreria se a compensa o daquele aumento de carga fosse realizada no gerador ligado ao n 26 Se tal ocorresse n o haveria qualquer impacto no valor das perdas activas Por esta raz o o pre o marginal de pot ncia activa no n 26 tem um valor inferior ao do n 27 isto 49 23 MW h Tabela 9 17 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 5 utilizando a rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong n i 20 p P plo pi AP DO Lio apod MW h
622. tempo pr especificado Em 2006 e em conformidade com IESO 2006 foi implementado um processo de programa o para o dia seguinte Day Ahead Commitement Process com o objectivo de avaliar os n veis de fiabilidade do sistema el ctrico nos per odos de maior consumo Este processo utiliza os mesmos recursos do processo de pr despacho referido e consiste na realiza o de estudos de fiabilidade do sistema para cada per odo hor rio entre as 11 horas e as 15 horas do pr ximo dia Deste modo o IESO garante tamb m a avalia o da disponibilidade dos geradores para o dia seguinte O IESO realiza leil es de FTR com os quais os agentes de mercado poder o reduzir o risco associado aos congestionamentos entre Ont rio e cada zona externa Os mercados financeiros geridos pelo IESO correspondem a mercados de energia forward e a FTR O mercado FTR suporta as importa es e exporta es de energia el ctrica nos ramos de interliga o entre a prov ncia de Ont rio e os sistemas vizinhos do Canad e dos EUA 2 7 2 Suporte de Pot ncia Reactiva e Controlo de Tens o Todos os geradores com mais de 10 MW de capacidade ligados rede controlada pelo IESO est o obrigados a disponibilizar uma capacidade de fornecimento de pot ncia reactiva nos seus terminais numa gama que varia de 0 90 indutivo e 0 95 capacitivo de modo a manter a tens o dentro dos n veis especificados Os geradores despachados ter o de operar continuamente de modo a manter
623. tes de funcionamento dos geradores e s ofertas de ajuste dos agentes que participaram no mercado A aplica o adoptada para solucionar o problema n o linear PNL assim constru do corresponde fun o fmincon dispon vel na Toolbox do MATLAB que utiliza uma metodologia baseada em SQP Seguential Quadratic Programming em ingl s Com esta fun o de optimiza o tamb m poss vel obter o valor dos coeficientes de Lagrange das diversas restri es Nestas condi es os coeficientes de Lagrange referentes s restri es de igualdade das pot ncias activas e reactivas injectadas nos n s do sistema correspondem aos pre os marginais nodais PMNs de pot ncia activa e de pot ncia reactiva associados ao despacho integrado com base em ofertas de ajuste propostas neste modelo tal como ser detalhado na Sec o 7 5 176 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos finalmente o bloco D sa da de resultados corresponde listagem dos resultados obtidos nas duas fases do algoritmo blocos B e C despacho econ mico e despacho final hor rio pre o marginal do sistema e pre os marginais nodais das pot ncias activa e reactiva PMNs perfis de tens o tr nsitos de pot ncia activa reactiva e aparente nos ramos perdas e aloca o de pot ncia reactiva pelos geradores do sistema 7 3 Algoritmo de Solu o 2 Adoptado nos Modelos 2 a 7 O algo
624. tes servi os corresponde componente a ser incorporada num sistema de compensa o do PJM atrav s da aplica o de uma tarifa Em conformidade com a Order No 2003 FERC 2003 e de modo a satisfazerem os requisitos de capacidade de controlo de tens o os geradores dever o manter um 37 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o fornecimento cont nuo de pot ncia nos seus terminais com um de factor de pot ncia entre 0 90 indutivo e 0 95 capacitivo A empresa concession ria da rede de transmiss o poder ainda utilizar outros recursos de produ o para satisfazer os requisitos de tens o Os geradores dever o seguir as instru es do centro de controlo para produzir pot ncia reactiva dentro das limita es t cnicas das m quinas Os AVR devem estar constantemente em servi o enquanto os geradores estiverem sincronizados com a rede excepto quando o ISO assim o determinar PJM Interconnection 2002 A empresa concession ria da rede de transmiss o avalia a programa o de modo a assegurar que todas as fontes de pot ncia reactiva s o tratadas de maneira equitativa e n o discriminat ria Esta empresa pode alterar os programas sempre que seja necess rio assegurar a fiabilidade do sistema Os operadores dos centros de controlo podem tamb m efectuar altera es aos limites das tens es nodais e ao programa de produ o dos geradores Os sistemas de controlo existentes nos geradores dever o actuar auto
625. tidos indicam que os transformadores com regula o de tens o t m a tomada ligada na posi o 343 9 Exemplos de Aplica o Utilizando a Rede Teste de 118 N s do IEEE o transformador ligado entre os n s 5 e 8 apresenta a tomada do secund rio ligada na posi o correspondente a 2 5 o transformador ligado entre os n s 17 e 30 tem a tomada ligada na posi o nominal O transformador ligado entre os n s 25 e 26 apresenta a tomada do secund rio ligada na posi o correspondente a 5 09 o transformador ligado entre os n s 59 e 63 tem a tomada no prim rio ligada na posi o correspondente a 2 5 o transformador ligado entre os n s 65 e 66 com tomada de tens o no secund rio ligada na posi o correspondente a 2 5 O estado dos escal es das baterias de condensadores apresentado na Tabela 9 42 Tabela 9 42 Estado dos escal es das baterias de condensadores da rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong utilizando o Modelo 10 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 n Tp 1 Tp 2 e 3 ne 4 eh 5 94 desligado desligado 109 desligado desligado o 115 ligado Na Tabela 9 43 apresenta se o estado dos escal es das baterias de indut ncias existentes no sistema A bateria existente no n 65 encontra se desligada Tabela 9 43 Estado dos escal es das baterias de indut ncias da rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong utiliz
626. tion e realiza o de um teste de capacidade de pot ncia reactiva a que ter o de se submeter as unidades de produ o de acordo com procedimentos 34 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos regulamentares do NYISO NYISO 1999 e Alvarado et al 2003 Neste sentido o NYISO requer que os geradores operem dentro dos limites de capacidade de pot ncia reactiva testados Um recurso n o cumprir os requisitos de suporte de tens o a que est obrigado se ao fim de 10 minutos n o cumprir uma das seguintes condi es fornecer o servi o dentro de 5 do n vel de pot ncia reactiva indutiva ou capacitiva obrigat ria conforme requerido pelo NYISO ou se for o caso pelo propriet rio da rede de transmiss o produzir absorver 95 ou mais da sua capacidade de pot ncia reactiva obrigat ria quando solicitado para o fazer pelo NYISO ou pelo respectivo propriet rio da rede de transmiss o Os fornecedores do servi o de suporte de tens o que n o cumpram com as indica es do NYISO ser o penalizados de acordo com o n mero de vezes em que n o satisfizeram os requisitos solicitados Estas penaliza es poder o corresponder cessa o do pagamento de um duod cimo do pagamento anual relativo a este servi o e em ltimo caso este fornecedor pode deixar de ser eleg vel para o fornecimento deste servi o Nesta situa o os recursos que pretend
627. tionamentos de Pot ncia Activa na Rede de Transmiss o e por Factores de Distribui o de Congestionamentos de Pot ncia Reactiva na Rede de Transmiss o A selec o e 76 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos participa o de geradores fontes para aliviar eventuais congestionamentos n o depende apenas dos pre os das ofertas submetidas mas tamb m dos coeficientes de sensibilidade respectivos As zonas mais sens veis s o identificadas e agrupadas com base nos ndices de sensibilidade dos tr nsitos de pot ncias activa e reactiva considerados separadamente Os Factores de Distribui o de Congestionamentos de Pot ncias Activa e Reactiva na Rede de Transmiss o correspondem altera o do valor dos tr nsitos de pot ncias activa e reactiva numa linha de transmiss o devido altera o da pot ncia activa e reactiva injectadas respectivamente em qualquer n do sistema Assim estes ndices s o utilizados para identificar zonas padr o em que ocorrem congestionamentos no sistema A metodologia proposta utiliza um m todo de reajustamento das transac es de modo a ultrapassar os problemas de congestionamento As zonas padr o de congestionamentos s o classificadas em diversos tipos de acordo com os ndices obtidos Assim uma zona padr o de congestionamento do Tipo 1 definida como uma zona apresentando ndices de valores elevados e n o uniformes As zona
628. tions on Power Systems Vol 12 No 2 May 1997 ERCOT 2003 Ancillary Services Protocols Section 6 Electric Reliability Council of Texas January 2003 www ercot com ERSE 2005 Desenvolvimento do Sistema El ctrico N o Vinculado 2004 Entidade Reguladora dos Servi os Energ ticos Portugal Mar o 2005 Eurelectric 2005 Integrating Electricity Markets through Wholesale Markets EURELECTRIC Road Map to a Pan European Market Task Force Market Development Ref 2005 308 0010 June 2005 Exposito A G Santos J M R Garcia T G Velasco E A R 2000 Fair Allocation of Transmission Power Losses IEEE Transactions on Power Systems Vol 15 No 1 February 2000 Farmer E D Cory B J Perera B L P P 1995 Optimal Pricing of Transmission and Distribution Services in Electricity Supply IEE Proceedings Generation Transmission amp Distribution Vol 142 No 1 January 1995 373 Refer ncias e Bibliografia FERC 2003 Standardization of Generator Interconnection and Procedures Order No 2003 FERC Stats amp Regs Regulations Preambles Federal Energy Regulatory Commission August 2003 FERC 2005 Principles for Efficient and Reliable Reactive Power Supply and Consumption Federal Energy Regulatory Commission Staff Report Docket No AD05 1 000 February 2005 FERC 2006a Market Based Rates for Wholesale Sales of Electric Energy Capacity and
629. tiva combinando os custos de capacidade de pot ncia reactiva e os custos de energia reactiva Esta formula o admite que o despacho de pot ncia activa conhecido pelo que os custos de produ o de pot ncia activa n o s o considerados na formula o do problema de optimiza o utilizado para realizar o despacho de pot ncia reactiva Este problema pretende minimizar o custo anual de capacidade de pot ncia reactiva e o custo anual de utiliza o dos equipamentos respectivos Este custo de utiliza o determinado considerando pre os oferecidos pelos agentes de mercado para produ o de pot ncia reactiva bem como o n mero de horas que o sistema reside em cada estado considerado Esta formula o considera vari veis representando o m dulo e a fase das tens es bem como vari veis de controlo relacionadas com as tomadas de transformadores e tens es nos terminais dos geradores As restri es consideradas incluem as equa es AC do problema de tr nsito de pot ncias limites impostos s vari veis de estado e de controlo bem como limites associados aos equipamentos de produ o consumo de pot ncia reactiva Como resultado e para cada estado considerado obt m se a capacidade de pot ncia reactiva a utilizar bem como a utiliza o que se far de cada equipamento em termos de produ o de energia reactiva 72 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos No merca
630. tiva da carga ligada ao n i Mvar AQc desvio de pot ncia reactiva da carga ligada ao n i associada aos contratos bilaterais f sicos Mvar AQc desvio de pot ncia reactiva da carga ligada ao n i despachada pelo Operador de Mercado Mvar AQg desvio de pot ncia reactiva alocado ao gerador ligado ao n i Mvar AQg desvio de pot ncia reactiva alocado ao gerador ligado ao n i associado aos contratos bilaterais f sicos Mvar AQg desvio de pot ncia reactiva alocado ao gerador ligado ao n i despachado pelo Operador de Mercado Mvar AQ AQ AV AO express o AC linearizada da pot ncia reactiva injectada no n i Mvar AO AQ AV AV A0 A9 express o AC linearizada do tr nsito de pot ncia reactiva no ramo ij Mvar xlvii Simbologia AS j AS AV AO express o AC linearizada do tr nsito de pot ncia aparente no ramo ij MVA AS AST limite m ximo m nimo de varia o da pot ncia aparente no ramo ij do sistema MVA AV desvio do m dulo da tens o no n i pu 1 AV limite m ximo m nimo do desvio do m dulo da tens o no n i pu AG desvio da diferen a das fases das tens es dos n s i e Ad AO desvio m ximo m nimo da diferen a das fases das tens es dos n s i ej rad D G conjuntos difusos xlviii Novos Mecanismos de Mercado
631. tivas em determinados n s do sistema como se pode verificar atrav s dos perfis obtidos pelos Modelos 5 e 9 representados na Figura 8 18 Estas diferen as nos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva est o relacionadas com o facto do despacho de pot ncia reactiva obtido com o Modelo 9 considerando componentes discretos ser tamb m diferente do obtido com o Modelo 5 que n o considera estes componentes de suporte de pot ncia reactiva As altera es dos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva nos dois modelos 256 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos referidos chegam a incluir mesmo uma mudan a de sinal no respectivo pre o em alguns n s do sistema n s 10 19 e 20 0 600 0 300 4 Mvar h 0 000 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0 300 4 n mero de n s 0 600 4 0 900 4 1 200 4 Modelo 9 Modelo 5 1 500 4 1 800 Figura 8 18 Perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva obtidos pelos Modelos 5 e 9 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE B Caso Cong Nesta situa o o valor do limite do tr nsito de pot ncia aparente no ramo 7 8 foi reduzido de 200 0 MVA para 150 0 MVA Nestas condi es os resultados correspondentes aos componentes discretos obtidos pela meta heur stica EPSO utilizando o segundo algoritmo de solu o h brido s o apresentados
632. tos bilaterais f sicos n o correspondem a sistemas contratuais absolutamente independentes e fechados mas podem ocorrer transfer ncias de pot ncias entre o Pool e os contratos bilaterais se tal for necess rio do ponto de vista t cnico Assim este modelo tem um car cter menos restritivo e mais flex vel do que por exemplo o que ser apresentado na Subsec o 6 3 2 NeOM Ng f f Min Z 5 APg APP A Y LAP Cgi I 1 i l OM CB CB 6 22 k jtCB jtCB ES jtCB jtCB ajt y ajt ajt ajt ajt ajt ARC po es LAPSU Cg gt APE Ced j l p q 1 165 6 Modelos de Despacho Considerando Componentes Discretos sujeito a o e am FL ood a 6 23 Bell scape 6 24 6 25 velum 6 26 QU min lt 06 lt Qe max 6 27 lt AV SAVE 6 28 07 lt AB lt AGR 6 29 O lt APg P 40M lt 4 pg maxoM 6 30 0 x APg P 1CB lt A pg maxCB 6 31 _ 8 lt amp lt vsi pg on 6 32 100 OX 00 cro EDS pf lt ral pee 6 33 ajOM VE igs max OM SPS 6 34 Apg Pin OM lt Apg 0M Apg tom lt App 9594 6 35 APg CB lt A pg perdCB lt A po maxCB 6 36 ape APO Eg 6 37 Per lt APcH lt 0 6 38 Og max OM _ Og aOM max OM Pg oe bero Pg amp 9 APgP OM 6 39 min Qg oM gt S Pp max OM Ppg0M APg HOM A pg PerdOMy 6 40 166 Novos
633. tos de produ o de pot ncia activa e por outro ao facto de o custo de fornecimento de pot ncia activa ser estabelecido de um modo mais simples e directo quando comparado com a habitual dificuldade em atribuir um custo pot ncia reactiva Todavia esta insuficiente aten o n o espelha a verdadeira import ncia que a pot ncia reactiva assume nomeadamente ao n vel do controlo da tens o na estabilidade e na seguran a dos sistemas el ctricos Do ponto de vista hist rico este aspecto tamb m se reflectiu no desenvolvimento de modelos matem ticos de planeamento da opera o e explora o dos sistemas Os modelos de despacho mais simplistas permitiam minimizar o custo de produ o de pot ncia activa sujeito apenas a restri es de pot ncia activa Os modelos subsequentes come aram a incluir restri es simplificadas de rede e s posteriormente a estes que foram desenvolvidos modelos de optimiza o AC completos Com a implementa o de mercados de energia el ctrica em diversos pa ses e com os impactos t cnicos e econ micos associados ao aparecimento de novas situa es de funcionamento dos sistemas a pot ncia reactiva passou a ser encarada com maior aten o pela import ncia que ocupa quer na opera o quer no planeamento dos sistemas el ctricos Este aumento de aten o tem vindo a reflectir se nos ltimos anos no crescente n mero de publica es dedicadas pot ncia reactiva 55 3 Metodologias d
634. tra e Elkraft Systems oeste e este da Dinamarca Estes cinco OS s o os propriet rios ou concession rios das respectivas redes de transmiss o consistindo assim a entidades designadas por Transmission System Operator TSO As suas fun es principais correspondem coordena o entre produtores consumidores e outras redes As principais fun es destas empresas s o a opera o e a manuten o das redes bem como tornar poss vel o acesso de terceiros Os participantes no mercado s o os produtores consumidores e comercializadores que est o registados como membros de mercado no Nordpool ou que operam contratos bilaterais Existem ainda entidades reguladoras independentes e separadas em cada um dos quatro pa ses Flatab et al 2003 Diariamente o mercado envolve diversas fases que culminam com a opera o f sica do sistema tendo em conta os seguintes aspectos o mercado inicia se com a contrata o bilateral e a transac o financeira e termina com a sess o do mercado di rio na fase pr operacional determinado o programa de produ o para cada produtor e os participantes de mercado submetem ofertas para a regula o f sica de pot ncia no mercado de compensa o de desvios na Noruega corresponde ao Regulation Power Market RPM correspondendo a um mercado em tempo real operado pelo TSO o mercado de compensa o de desvios tem como objectivo garantir o equil brio da carga produ o e realizar
635. transac o atrav s da compara o de dois resultados obtidos realizando estudos de tr nsito de pot ncias sem e com transac o De acordo com esta metodologia necess rio realizar tantos estudos de avalia o quantas as poss veis sequ ncias ordenadas de potenciais transac es No final utilizado o valor m dio resultante de todas as avalia es de perdas reactivas realizadas para representar o valor da contribui o de cada n para a pot ncia reactiva de perdas Por m este m todo despende demasiado tempo de processamento para n meros elevados de transac es simult neas sendo ainda referido que n o fornece incentivos s transac es que originem a redu o de perdas e de sobrecargas em linhas O segundo m todo descreve como os custos de pot ncia reactiva podem ser determinados em fun o de um m todo de tracing de tr nsito de pot ncia reactiva Este m todo identifica as contribui es dos fluxos de pot ncia reactiva de um n de produ o para os n s de consumo da rede determinando a contribui o de cada um dos geradores para a alimenta o das cargas reactivas Contudo referido que na presen a de valores elevados das admit ncias shunt dos ramos se torna dif cil avaliar a referida contribui o na medida em que os tr nsitos de pot ncia reactiva incluem uma forte influ ncia daqueles elementos capacitivos Finalmente no terceiro m todo proposto por Huang e Zhang 2000 os custos de controlo de t
636. trato bilateral obriga umas das partes a comprar e a outra a vender energia el ctrica nas condi es definidas no pr prio contrato A programa o dos contratos bilaterais objecto de comunica o ao OS de modo a permitir a realiza o de eventuais correc es s quantidades inicialmente contratadas 11 2 Mercados de Energia El ctrica Exemplos de Implementa o Finalmente os mercados mistos de energia el ctrica correspondem a estruturas de mercado em que coexistem ambas as modalidades de contrata o referidas isto o mercado organizado e os contratos bilaterais Nestas condi es um agente tem a possibilidade de contrata o de energia el ctrica no mercado organizado ou atrav s da celebra o de contratos bilaterais ou ainda atrav s de ambas as modalidades A reestrutura o do sector el ctrico deu origem cria o de entidades independentes necess rias gest o de diversos aspectos ou actividades inerentes ao novo modelo de organiza o Assim s o aqui referidas apenas as entidades respons veis pela gest o das quest es essencialmente econ micas e por outro pela gest o dos aspectos especialmente de ndole t cnica Neste mbito o Operador de Mercado OM a entidade respons vel pela gest o dos mercados organizados Esta entidade recebe as ofertas de compra dos agentes consumidores e as ofertas de venda dos agentes produtores para cada per odo de comercializa o do dia seguinte determi
637. tromotriz de excita o nominal de um gerador s ncrono V equa o relativa restri o de equil brio de ajustes de pot ncia activa entre agentes associados aos contratos bilaterais f sicos equa o relativa restri o de equil brio de ajustes de pot ncia activa entre agentes associados ao Operador de Mercado valor da fun o objectivo relativo ao grau de satisfa o unit rio MW h condut ncia do ramo ij pu intensidade de corrente de excita o necess ria para um gerador funcionar em regime de carga nominal A m xima intensidade de corrente de excita o A intensidade de corrente longitudinal associada a um gerador s ncrono de p los salientes A intensidade de corrente nominal A intensidade de corrente transversal associada a um gerador s ncrono de p los salientes A xli Simbologia i Pg Pg limite de estabilidade din mica de um gerador s ncrono limite de estabilidade est tica de um gerador s ncrono n mero do ramo k n s extremos ij n mero de ofertas de compra para cada per odo de comercializa o ou n mero de cargas intervenientes n mero de cargas associadas aos contratos bilaterais f sicos n mero de cargas associadas ao Operador de Mercado n mero de ofertas de venda para cada per odo de comercializa o ou n mero de geradores intervenientes n mero de geradores a
638. tua o correspondente ao Caso Cong em que o limite de pot ncia aparente dos ramos 9 10 e 68 116 foi reduzido de 500 0 MVA para 400 0 MVA e 200 0 MVA respectivamente Foram ainda especificados os seguintes par metros para as restri es difusas FO 11800 0 e 5 3200 0 PES arm 0 02 pu 6 15 0 Os resultados obtidos indicam que os transformadores com regula o de tens o apresentam a tomada ligada na seguinte posi o o transformador ligado entre os n s 5 e 8 apresenta a tomada ligada na posi o nominal 0 transformador ligado entre os n s 17 e 30 tem a tomada no prim rio ligada na posi o 2 5 o transformador ligado entre os n s 25 e 26 apresenta a tomada na posi o nominal o transformador ligado entre os n s 59 e 63 tem a tomada no prim rio ligada na posi o correspondente a 5 0 o transformador ligado entre os n s 65 e 66 com tomada de tens o no secund rio ligada na posi o correspondente a 2 5 Na Tabela 9 49 apresenta se o estado dos escal es das baterias de condensadores Assinala se que a bateria existente no n 94 se encontra desligada da rede Tabela 9 49 Estado de liga o dos escal es das baterias de condensadores da rede teste de 118 n s do IEEE Caso Cong utilizando o Modelo 11 p escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 n t 1 t 2 7 3 1 4 to 94 desligado desligado deslig
639. ty IEEE Wiley ISBN 0 471 15040 1 February 2002 e Strbac G Ahmed S Kirschen D Allan R 1998 A Method for Computing the Value of Corrective Security IEEE Transactions on Power Systems Vol 13 No 3 pgs 1096 1102 August 1998 Sundhararajan S Boecker A Dondeti J Howard R Tamby J Grendel S Jayantilal A 2003 Experience with ERCOT System s IT Development and Operation IEEE Transactions on Power Systems Vol 18 No 2 May 2003 Tao S Gross G 2000 Transmission Loss Compensation in Multiple Transaction Networks IEEE Transactions on Power Systems Vol 15 No 3 August 2000 e Tavares L V Correia F N 1986 Optimiza o Linear e N o Linear Conceitos M todos e Algoritmos Funda o Calouste Gulbenkian Lisboa 1986 Jamasb T Pollitt M 2005 Electricity Market Reform in the European Union Review of Progress Toward Liberalization amp Integration Centre for Energy and Environmental Policy Research University of Cambridge March 2005 381 Refer ncias e Bibliografia Ugedo A Lobato E Peco J Rouco L 2005 Decision Trees Applied to the Management of Voltage Constraints in the Spanish Market IEEE Transactions on Power Systems Vol 20 No 2 May 2005 UNIPEDE 1997 Principles of Transmission Pricing Economics and tariffs study committee Group of Experts Transmission Tariffs 60 03 TARTRANS
640. ue existe uma interdepend ncia entre os dois subsistemas na obten o dos pre os marginais nodais de pot ncia activa enquanto que em termos de compensa o de ajustes de pot ncia activa estes se apresentam separados por via da elimina o j referida da possibilidade de ocorrerem ajustes cruzados Tabela 8 29 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 5 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE pi P piQ MW h MW h Mvar h l 0 041 2 0 000 3 1 047 4 0 788 5 0 893 6 3 282 7 0 000 8 4 414 9 1 137 10 0 958 1 0 233 12 0 522 13 0 000 14 0 218 15 0 028 16 0 000 17 0 006 18 0 000 19 0 007 20 0 015 21 0 000 22 0 000 23 0 000 105461 99820 24 105 461 99 820 0 634 O valor final da fun o objectivo corresponde a 8599 17 e esta solu o foi obtida pelo SLP em 56 itera es sendo o tempo de c lculo de 14 1 segundos Finalmente o tr nsito de pot ncia aparente nos ramos 6 10 e 7 8 coincide com a capacidade de cada um deles 8 3 6 Modelo 6 Este modelo corresponde ao primeiro modelo de programa o linear difusa apresentado no Cap tulo 5 refere se a uma formula o do problema de despacho integrado para o Operador de Sistema considerando apenas o mercado di rio de energia el ctrica gerido pelo Operador de Mercado 230 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El
641. uo anterior na terceira e ltima fase a partir da solu o obtida pela meta heur stica referida na fase anterior nomeadamente o valor obtido para as vari veis que representam os componentes discretos que permitem actualizar a matriz das admit ncias nodais resolvido um problema primal dual cont nuo utilizando SLP Deste modo o problema passa a incluir a posi o das tomadas seleccionadas dos transformadores e os elementos dos componentes shunt ligados rede Na Sec o 7 5 apresenta se a metodologia adoptada para calcular os pre os marginais nodais obtidos para a pot ncia activa bem como os que se obt m para a pot ncia reactiva Em alguns dos modelos propostos estes pre os marginais s o obtidos directamente atrav s das vari veis duais ou pelos coeficientes de Lagrange das restri es de pot ncia activa e reactiva injectada Em outros modelos apresentados os pre os marginais nodais s o obtidos atrav s da composi o das vari veis duais de diversas restri es Como referido nos cap tulos anteriores os modelos propostos nesta Tese correspondem a modelos de despacho de P Q desenvolvidos e implementados para ambientes de mercado estruturados em torno de um sistema do tipo Pool nuns casos ou mistos em outros baseados no despacho econ mico executado pelo Operador de Mercado Assim os algoritmos de solu o de todos os problemas propostos apresentam em comum o facto de se basearem no despacho econ mico i
642. ustes de pot ncia activa verifica se que no n 7 o pre o de 120 000 MW h correspondendo em valor absoluto ao pre o da oferta de ajuste do gerador ligado a este n No n 22 o pre o de 103 000 MW h correspondendo ao pre o da oferta de ajuste do gerador ligado a este n No caso do n 15 o pre o marginal corresponde a 104 256 MW h Este pre o n o reflecte o pre o de ajuste do gerador ligado ao n 15 na medida em que este gerador j se encontra no limite m ximo da sua capacidade de funcionamento 215 00 MW 90 00 Mvar Nestas condi es o pre o marginal de pot ncia activa no n 15 integra o pre o de ajuste do gerador ligado ao n 22 103 000 MW h e o custo resultante da varia o da pot ncia de perdas activas do sistema compensada pelo gerador ligado ao n 2 Quanto aos pre os marginais nodais de pot ncia activa associados ao subsistema de contratos bilaterais f sicos e considerando tamb m aqui os geradores que sofreram ajustes de pot ncia activa verifica se que o pre o no n 21 de 98 000 MW h correspondendo ao pre o da oferta de ajuste do gerador ligado a este n No n 7 o pre o de 125 641 MW h enquanto que a oferta de ajuste do gerador ligado a este n 7 corresponde a 108 00 MW h Se admitirmos um aumento de uma unidade de pot ncia activa da carga ligada a este n 7 associada aos contratos bilaterais e analisando o seu impacto na fun o objectivo verifica se
643. ut ncias ligada n da rede com o elemento Y da matriz seria determinado atrav s da substitui o de 6 21 na equa o 6 19 admitindo novamente que desprezado o valor da condut ncia respectiva 1 j 1 M 2f 7 DV m m 6 21 x eq totL Nesta express o L e Q representam respectivamente o coeficiente de auto indu o equivalente ao n mero de escal es de indut ncias ligadas a cada fase do n m e a correspondente pot ncia reactiva trif sica absorvida assumida como negativa 6 3 Modelos de Tipo Determin stico 6 3 1 Modelo 8 DIOS Linearizado com Aloca o de Perdas e Ofertas de Ajuste Pool e Contratos Bilaterais Admitindo Ajustes Cruzados A formula o matem tica 6 22 a 6 46 corresponde a um modelo de despacho integrado de pot ncia activa e de pot ncia reactiva servindo de ferramenta anal tica ao Operador de Sistema para a resolu o de restri es t cnicas do sistema el ctrico com base nos programas base provenientes do Pool e dos contratos bilaterais f sicos e em ofertas de 164 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos ajuste Este modelo permite tamb m a afecta o de determinados servi os auxiliares necess rios para dar apoio ao sistema el ctrico nomeadamente no que diz respeito ao controlo de tens o suporte de pot ncia reactiva mas tamb m na aloca o das
644. uzzy Constraint Enforcement and Control Action Curtailment in an Optimal Power Flow IEEE Transactions on Power Systems Vol 11 No 2 May 1996 Liu J D Lie T T Lo K L 2006 An Empirical Method of Dynamic Oligopoly Behavior Analysis in Electricity Markets IEEE Transactions on Power Systems Vol 21 No 2 May 2006 Lively M B 2004 Wide Open Load Following Mark Lively s Approach to Pricing Reactive Power CEIC Luncheon Seminar Carnegie Mellon University Electric Industry Centre December 2004 www livelyutility com e Lively M B 2006 Reliability Based LMP for Unscheduled Flows of Electricity Utility Economic Engineer formatted by FERC February 2006 www livelyutility com Lo K L Zhu S P 1991 A Decoupled Quadratic Programming Approach for Optimal Power Dispatch Electric Power Systems Research Vol 22 No 1 pgs 47 60 September 1991 Ma H Shahidehpour S M 1999 Unit Commitment with Transmission Security and Voltage Constraints IEEE Transactions on Power Systems Vol 14 No 2 May 1999 Ma X Sun D I Cheung K W 2003 Evolution Toward Standardized Market Design IEEE Transactions on Power Systems Vol 18 No 2 May 2003 MathWorks 2006 Genetic Algorithm and Direct Search Toolbox For Use with MATLAB User s Guide The MathWorks Inc March 2006 www mathworks com Mart nez H N A 2003 Estru
645. va e reactiva obtidos com o Modelo 7 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 240 Tabela 8 39 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 7 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 241 XXXIV Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos Tabela 8 40 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 7 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 242 Tabela 8 41 Pregos marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 7 para o Caso Cong da rede teste de 24 n s do IEEE 243 Tabela 8 42 Escal es ligados da bateria de condensadores Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 8 245 Tabela 8 43 Escal es ligados da bateria de indut ncias Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE Modelo 8 245 Tabela 8 44 M dulo e fase das tens es obtidos no despacho final com o Modelo 8 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 245 Tabela 8 45 Despacho final determinado pelo Operador de Sistema com o Modelo 8 para o Caso Base da rede teste de 24 n s do IEEE 247 Tabela 8 46 Pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos com o Modelo 8 para o C
646. va quantidade de pot ncia activa envolvida na transac o Os autores referem que a defini o de uma transac o bilateral corresponde quantidade de pot ncia activa injectada nos n s com ofertas de venda correspondendo mesma quantidade de pot ncia activa que absorvida nos n s com ofertas de compra Nestas condi es esta defini o n o tem em conta as perdas associadas s transac es Atendendo condi o de que as perdas s o compensadas pela produ o suplementar num nico n de compensa o foi 100 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos desenvolvido um esquema de aloca o f sica com base no fluxo para avaliar as perdas alocadas a cada transac o O OS de uma rede interligada pode receber um reembolso de cada transac o pelo fornecimento de compensa o de perdas no n de compensa o Contudo uma transac o pode tamb m adquirir o servi o de compensa o de perdas a uma terceira entidade ligada a outro n do sistema Deste modo os autores definem arbitrariamente um n k para compensar as perdas activas equivalentes s que seriam produzidas no n de compensa o Os autores Tao e Gross 2000 referem que a aquisi o pr pria do servi o de compensa o de perdas se revela um procedimento flex vel e pode ser facilmente adaptado para satisfazer as necessidades individuais de cada transac o Contudo algumas transac
647. valo se a pot ncia reactiva requerida for superior ao valor base especificado n o afectando o valor inicial de pot ncia activa e n o se verificando aumentos dos custos devido produ o de pot ncia reactiva adicional o gerador dever receber uma remunera o por disponibilizar este servi o Esta remunera o determinada com base numa tarifa constante se a pot ncia reactiva requerida pelo OS a um gerador originar uma perda de receita por redu o da sua produ o de pot ncia activa ent o a remunera o que o gerador dever receber pelo suporte de pot ncia reactiva ser proporcional quantidade de pot ncia reactiva fornecida acrescida de um valor resultante da perda de receita afecta pot ncia activa Estes autores assinalam que esta estrutura diferente da estrutura usual de tarifas bin mias na medida em que a utiliza o da componente vari vel s ocorre quando se esgota toda a capacidade de pot ncia reactiva associada componente da oferta de pre o constante No seguimento do trabalho anterior em Zhong e Bhattacharya 2002b utilizada a capacidade de pot ncia reactiva dos geradores para analisar os custos de pot ncia reactiva no sentido de estruturar as respectivas ofertas A fun o de pagamento esperado de cada gerador constru da em fun o do diagrama de capacidade de cada m quina Os autores definiram tr s regi es de opera o do respectivo diagrama de capacidade dos gerado
648. var cm Mvar Kon MW MW Mvar ae UR 1 2125 375 2500 1500 51 00 2753 11 00 48 00 14 00 34 00 6 90 AE jou gt gt jo EI IE E sa A E AE 4 0 ES q ss 0 o 72 80 39001 138 o 39 21 961 1 97 4200 10 53 o o 26 86 5200 22 15 12100 426 Esferas 1900 21 300 97 o o 12420 28 00 o0 0 O 81 11 36989 498 o 25 90 427 I 70 00 Bob _ 3880 1042 13322 83 61 47 00 954 365 0 42 65 1409 E ES EO EC RE EO 5 69 4 EJ Epi en ee eee ee Ss o o o 19 74 90 00 2958 o o 3500 633 i op lo23 eoss 13900 792 E ER e c pos a 95 0018 8 0 o o 19 24 6000 3400 o o 1400 Lit j o o o uo 25 50 o o fmo 76 TR PIC SN RAE A AMES a e frs so ques iri serus roD rum wasanqa Bjs dis ra O lr o 456 AR CA ES EE s ENE 24 o o o 154 13 00 000 o o 3400 346 2800 7 02 So o aos ojo dI 26 0 81600 ere pose s pose o see ese 27 o 2122 2122 956 00 1442 28 Ela E MERERI EE ET umapi Es a EI EA ERA aii pi E 0 650 20 14 43 00 2665 o o 800 001 32 0 o o 595 5900 2332 o o 2300 210 E A EF m 3 0 o o P1335 5
649. ve Power as an Identifiable Ancillary Service by Laurits R Christensen Associates Inc prepared for Transmission Administrator of Alberta Lda 18 March 2003 Andersson G 2004 Modelling and Analysis of Electric Power Systems Power Flow Analysis Fault Analysis Power Systems Dynamics and Stability Lecture 227 0526 00 ITET ETH Z rich March 2004 Aoki K Nishikori A Yokoyama R 1987 Constrained Load Flow Using Recursive Quadratic Programming IEEE Transactions on Power Systems Vol 2 No 1 February 1987 Arfux G A B Teive R C G Silveira F S V 2004 Metodologia para Avalia o de Riscos de Carteiras de Contratos de Comercializa o de Energia El trica IX SEPOPE IX Simp sio de Especialistas em Planejamento da Opera o e Expans o El trica SP 098 Brasil 23 27 de Maio 2004 Arroyo J M Conejo A J 20024 Optimal Response of a Power Generator to Energy AGC and Reserve Pool Based Markets IEEE Transactions on Power Systems Vol 17 No 2 May 2002 e Arroyo J M Conejo A J 2002b Multiperiod Auction for a Pool Based Electricity Market IEEE Transactions on Power Systems Vol 17 No 4 November 2002 Attaviriyanupap P Yokoyama A 2006 Price Volatility and Service Interruption Risk Hedging by Transmission Contract IEEE Transactions on Power Systems Vol 21 No 1 February 2006 369 Refer ncias
650. verg ncia para ptimos locais e geram novas solu es que ir o constituir uma nova popula o O GAO apresenta os seguintes passos fundamentais Codifica o as diferentes vari veis que caracterizam a solu o do problema e que condicionam o valor da fun o de avalia o s o codificadas por exemplo de forma bin ria Assim o c digo gen tico obtido corresponde a uma sequ ncia de algarismos bin rios representando no seu conjunto cada elemento da popula o Cada solu o codificada como um cromossoma ou indiv duo que constitu do por A 7 Anexo A Algoritmos das Meta heur sticas EPSO GAO e SAO v rios genes apresentando cada gene um determinado valor bin rio designado de alelo Popula o Inicial o processo iterativo inicia se com a identifica o de uma popula o inicial constitu da por um conjunto de indiv duos obtida a partir do espa o de solu es do problema Esta popula o inicial geralmente seleccionada de uma forma arbitr ria tendo em conta um crit rio de viabilidade das solu es iniciais no sentido de melhorar significativamente a velocidade de converg ncia Adapta o cada um dos indiv duos da popula o avaliado atrav s de uma fun o de adapta o Selec o a fun o de adapta o permite classificar os indiv duos de uma popula o de modo a permitir seleccionar os elementos que passam popula o ou gera o seguinte Nesta fase podem
651. versos aspectos relacionados com a modeliza o matem tica do problema de despacho integrado de pot ncia activa reactiva que o Operador de Sistema poder utilizar Nas sec es seguintes apresentam se os aspectos mais relevantes a ter em considera o nos modelos de despacho integrado que se prop em nesta Tese assim como os cinco primeiros modelos desenvolvidos e implementados ao longo do per odo de trabalho dedicado a este item importante referir que s o incorporados como ponto de partida aspectos de natureza competitiva nomeadamente o programa base di rio sustentado nas ofertas de compra venda de energia el ctrica As formula es desenvolvidas utilizam em seguida o diagrama de funcionamento dos alternadores e as ofertas de ajuste comunicadas ao Operador de Sistema Os modelos propostos neste cap tulo apresentam car cter determin stico n o incluindo portanto qualquer tipo de incerteza nomeadamente em rela o a par metros que os integrem Como se poder verificar o Cap tulo 5 apresenta a extens o de diversos destes modelos considerando que alguns par metros s o modelizados por elementos da Teoria dos Fuzzy Sets Ap s esta sec o inicial a Sec o 4 2 refere se a alguns aspectos relacionados com o Mercado Organizado de Energia El ctrica o Pool as Sec es 4 3 e 4 4 descrevem as ofertas de ajuste dos agentes comunicadas ao Operador de Sistema e o diagrama de funcionamento admiss vel dos geradores s ncron
652. vo agrupada incorpora dois termos sendo cada um destes termos afectados por um peso que ir influenciar a solu o final A formula o deste problema integra um conjunto de restri es de igualdade e de desigualdade representando o sistema no limite ou em condi es cr ticas associadas carga m xima O ponto cr tico ou de m xima carga est associado ao limite t rmico ao limite de 66 Novos Mecanismos de Mercado de Energia El ctrica e de Servi os Auxiliares em Sistemas El ctricos tens o ou ainda ao limite de estabilidade de tens o ponto de colapso de tens o correspondendo singularidade do sistema ou aos limites de controlo do sistema como por exemplo os limites de pot ncia reactiva dos geradores O problema inclui ainda restri es relativas a limites de aumentos de carga a limites dos blocos de ofertas de pot ncia activa dos geradores cargas e aos limites t rmicos das linhas de transmiss o expressos em fun o da m xima intensidade de corrente Os autores referem que o modelo proposto melhora a seguran a do sistema garantindo ao mesmo tempo a execu o f sica da globalidade das transac es na medida em que um aumento das margens de seguran a permite acomodar n veis de carga superiores Finalmente assinala se que o problema n o linear resultante resolvido pelo m todo de pontos interiores Em Papadogiannis et al 2004 proposta uma solu o integrada do problema de despacho de pot ncias
653. wer Systems Vol 9 No 1 February 1994 Granville S Alves F R M 1994 Active Reactive Coupling in Optimal Reactive Dispatch A Solution Via Karush Kuhn Tucker Optimality Conditions IEEE Transactions on Power Systems Vol 9 No 4 November 1994 e Grijalva S Sauer P W 1999 Reactive Power Considerations in Linear ATC Computation Proceedings of the 32 Hawaii International Conference on System Sciences Maui Hawaii USA January 1999 e Grijalva S Sauer P W Weber J D 2003 Enhancement of Linear ATC Calculations by the Incorporation of Reactive Power Flows IEEE Transactions on Power Systems Vol 18 No 2 May 2003 Gross G Tao S Chicco G 2002 Unbundled Reactive Support Service Key Characteristics and Dominant Cost Component IEEE Transactions on Power Systems Vol 17 No 2 May 2002 e GSCASWG 20002 Voltage Support Services Appendix 7 Grid Security Police Grid Security Committee Ancillary Service Working Group April 2000 WWW gsp co nz e GSCASWG 2000b Grid Security Policy Seed Paper Grid Security Committee Ancillary Service Working Group New Zealand April 2000 www gsp co nz Hao S 2003 A Reactive Power Management Proposal for Transmission Operators IEEE Transactions on Power Systems Vol 18 No 4 November 2003 Hao S Papalexopoulos A 1997 Reactive Power Pricing and Management IEEE Transact
654. zando o Modelo 9 escal o 1 escal o 2 escal o 3 escal o 4 escal o 5 escal o 6 escal o 7 n 1 1 2 3 E 4 ty 3 o 6 7 9 desligado desligado desligado desligado 10 desligado desligado desligado lxx 38 desligado desligado desligado 65 desligado desligado desligado desligado ligado O despacho final correspondente a este Caso Base id ntico ao obtido com o Modelo 8 para este mesmo caso de estudo com excep o de pequenas diferen as originadas pela liga o diferente de alguns componentes discretos Esta grande semelhan a resulta de n o ser necess rio proceder a ajustes aos programas base de produ o uma vez que n o h viola o de restri es de seguran a Deste modo optou se por n o se apresentar as tabelas correspondentes ao despacho final obtido O valor das perdas activas de 118 05 MW e o gerador associado aos contratos bilaterais ligado ao n 1 contribui com 6 40 MW sendo os restantes 111 65 MW assegurados por geradores despachados pelo OM Por outro lado o valor da fun o objectivo corresponde a 3602 05 Os pre os marginais nodais obtidos para as pot ncias activa e reactiva correspondem aos valores apresentados na Tabela 9 34 Neste caso obt m se pre os marginais nodais de pot ncia activa diferenciados para os dois subsistemas OM e contratos bilaterais Os pre os marginais nodais de pot ncia activa obtidos co
655. zou 53 itera es at atingir os crit rios de converg ncia especificados Na Figura 8 22 s o apresentados os perfis dos pre os marginais nodais de pot ncia activa e reactiva obtidos pelos Modelos 9 e 11 para o Caso Cong Nesta figura verifica se que os pre os marginais de pot ncia activa obtidos com os Modelos 9 e 11 s o id nticos apresentando o mesmo perfil quer para o subsistema associado ao OM quer para o correspondente aos contratos bilaterais f sicos Relativamente aos pre os marginais nodais de pot ncia reactiva obtidos atrav s destes dois modelos verificam se algumas diferen as essencialmente nos pre os correspondentes aos n s 3 a 6 e 8 a 12 Como referido na subsec o anterior estas diferen as devem se ao facto de o ponto de funcionamento do sistema obtido atrav s de ambos os modelos ser diferente por for a quer dos componentes discretos ligados quer pelo facto dos dois modelos serem tamb m diferentes Recorde se que o Modelo 9 corresponde a um problema determin stico de despacho integrado enquanto que o Modelo 11 representa a vers o difusa daquele problema de despacho integrado 110 000 x EE EN T r1 ASA 5 600 0 000 ba 70 000 4 2400 50 000 1 800 30 000 1 200 10 000 0 600 0 000 10 000 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0 600 30 000 n mero de n s 1 200 50 000 1 800 70 000 2 400 90 000 E MW h OM Mo

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