seminário/estágio licenciatura em engenharia electrotécnica e de ...
6. Conclusões: Licenciatura em Eng.ª Electrotécnica e de Computadores – Ramo de Sistemas de...
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6. Conclusões: Licenciatura em Eng.ª Electrotécnica e de Computadores – Ramo de Sistemas de Energia Projecto, Seminário ou Trabalho de Fim de Curso 2003/2004 Orientadores: Alunos Participantes: Local de Trabalho: Prof. João Abel Peças Lopes (FEUP) Prof. Edgardo Daniel Castronuovo (INESC) Paulo César Amarante Soares (960503176) Ricardo Jorge Duque Fernandes da Costa Ferreira (960503110) Unidade de Sistemas de Energia INESC - Porto Objectivos: Desenvolver estratégias de gestão optimizada de “clusters” de parques de parques e uma central hidroeléctrica com bombagem, envolvendo a simulação com comportamento da rede local, com as suas restrições operacionais. Metodologia: 1. Obtenção de um equivalente da zona Norte da RNT P orto V ald ig em Pocinho C h afariz P ereiro s Estarreja R EF.& Perdas Sau celle A ldeadavilla C artelle T .O uteiro Turbogas Alto M inho C restum a Regua T a b u a ço C arra patelo T orrao V aleira P o cin h o B em posta P ico te M iranda A guieria R aiva 1 2 3 4 5 6 115 MW 164 MVR 176 MW -8 MVR 30 MW -8 M VR 197 MW -8 M VR 121 MW -8 M VR 235 M W 15 MVR 169 MW 15 MVR 239 M W 15 MVR 178 MW 15 MVR 363 MW 15 MVR 844 MW 290 MVR 166 MW 54 MVR 274 MW 102 MVR 87,1 MVR 170 MW 34 MVR 63,5 M VR 170,0 M VR 343,3 MVR 257 M W 137 M VR 19 MW 137 MVR 38 MW 50 MVR 180,1 MVR 1832 MW 572 MVR 53 MW 15 MVR 320 MW 12 MW 133,89 MW 8,65 M VR 990 MW 164 MVR -217 M W 248 MW 164 MVR 1,02 pu 1,03 pu -3,81 Deg 1,00 pu -10,37 Deg 1,04 pu 0,24 Deg -7,39 D eg 1,02 pu 0,00 Deg 1,03 pu -12,29 Deg 1,00 pu -21,47 Deg 0 M W 0 M VR 219,49 MW 217,40 MW 351,35 M W 354,91 MW 332,73 MW 335,86 M W 463,13 MW 453,58 MW 321,68 M W 306,60 M W 354,91 MW 328,42 MW 272,02 MW 262,41 MW Cenário de Inverno Eliminação Gaussiana: 3. Resultados obtidos para a simulação com bombagem: 4. Resultados obtidos para a simulação sem bombagem: 5. Comparação dos resultados obtidos nas duas simulações: Optimização da Exploração de Sistemas Híbridos: Eólico /Hídrico (Com Bombagem) 7. Perspectivas de Evolução Futura: 2. Dados adicionai Ei – Energia armazenada no reservatório no período i Pp – Potência activa consumida pela estação de bombagem Ph – Potência activa produzida pela central híbrida C* – Custo da energia eólica (valores ajustados) Pik – Trânsito de potência activa entre os barramentos i e k (*)- Os valores das curvas de preço e do diagrama de cargas foram ajustados Pv1 – Potência eléctrica útil disponível no parque eólico de Pereiros Pwp1 – Parcela de potência activa de origem eólica produzida em Pereiros para bombagem Pw01– Parcela de potência activa de origem eólica produzida em Pereiros para I/E O gráfico da diferença permite avaliar a quantidade de energia eólica que não é aproveitada Po4 – Potência de I/E no barramento do Pocinho Pv5 – Potência eléctrica útil disponível no parque eólico de Chafariz Diag.4 – Diagrama de cargas relativo ao Pocinho (valores reais) Ei – Energia armazenada no reservatório no período i Pp – Potência activa consumida pela estação de bombagem Ph – Potência activa produzida pela central híbrida C* – Custo da energia eólica (valores ajustados) Pik – Trânsito de potência activa entre os barramentos i e k (*) - Comparam-se apenas períodos de preço baixo, por serem aqueles em que se efectua a bombagem. Os valores das curvas de preço e do diagrama de cargas foram ajustados de modo a que pudessem ser comparados Pv1 – Potência eléctrica útil disponível no parque eólico de Pereiros Pwp1 – Parcela de potência activa de origem eólica produzida em Pereiros para bombagem Pw01– Parcela de potência activa de origem eólica produzida em Pereiros para I/E O gráfico da diferença permite avaliar a quantidade de energia eólica que não é aproveitada Po4 – Potência de I/E no barramento do Pocinho Pv5 – Potência eléctrica útil disponível no parque eólico de Chafariz Diag.4 – Diagrama de cargas relativo ao Pocinho (valores reais) P12 – Trânsito de potência activa entre os barramentos 1 e 2 Po1– Potência activa de I/E no barramento de Pereiros Po4 – Potência activa de I/E no barramento do Pocinho Pv5 – Potência eléctrica útil disponível no parque eólico de Chafariz Diag.4 – Diagrama de cargas relativo ao Pocinho (valores reais) P15 – Trânsito de potência activa entre os barramentos 1 e 5 Po1– Potência activa de I/E no barramento de Pereiros P23 – Trânsito de potência activa entre os barramentos 2 e 3 Po3– Potência activa de I/E no barramento do Grande Porto Partindo do conhecimento do Diagrama de Cargas característico de um determinado cenário, procede-se à sua discretização de forma a que se possa caracterizar um perfil de consumo. Optámos por cinco patamares, repre-sentativos dos diferentes períodos de consumo. O diagrama diário foi posteriormente duplicado, para que se pudesse estender a 48 períodos de uma hora. Obtivemos uma curva de preços binária, em que períodos de preço alto alternam com períodos de preço baixo. Os valores obtidos foram 54,0€/MWh e 103,8€/MWh. 2.1 Diagrama de Cargas: 2.2 Preço da Energia Eólica 2.3 Potência de Vento Disponível Actualmente, é possível prever a velocidade do vento para um horizonte temporal de 48 horas. Utilizando os valores desta previsão e as curvas características de potência dos aerogeradores. É possível aumentar o nível de controlabilidade sobre os “clusters” de parques eólicos através da utilização do sistema híbrido implementado, apesar dos diferentes componentes deste sistema se encontrarem consideravelmente distanciados entre si. A utilização da bombagem para efectuar o armazenamento de energia produzida pelos parques só é rentável se o somatório dos valores de potência instalada for pelo menos, três vezes o valor actual (300W). A comparação entre os resultados obtidos nas simulações com e sem bombagem permite concluir que a utilização da central hidroeléctrica reversível é compensatória: P o rto V aldigem P ocin h o C h afariz P ereiro s E starreja R EF.& P e rd a s S au celle A ld ead avilla C arte lle T.O u teir o Carvão T.O uteiro Turbogas A lto M inho C restum a Regua Tabuaço C a rra p a te lo T orrao V a le ira P o cin ho B em posta P ico te M ira n da 1 2 3 4 5 6 729 MW 151 MVR 50 MW -37 MVR 55 MW -37 MVR 78 MW -37 MVR 59 M W -37 MVR 60 MW -6 MVR 37 MW -6 MVR 145 M W -6 MVR 122 MW -6 MVR 100 MW -6 MVR 137 MW 48 M VR 181 MW 80 MVR 271 MW 119 MVR 89,5 MVR 215 MW 95 MVR 61,1 M VR 170,0 MVR 356,9 MVR 186 MW -80 MVR 10 MW -80 M VR 0 MW 50 MVR 180,1 MVR 1607 MW 695 M VR 53 MW 15 MVR 141 M W -56 MW 914 MW 151 MVR -193 MW 20 MW 151 MVR 1,04 pu 1,03 pu 11,24 Deg 1,02 pu 8,80 Deg 1,04 pu 12,97 Deg 10,36 Deg 1,02 pu 0,00 Deg 1,01 pu 8,25 Deg 1,00 pu 9,68 Deg 45 MW 151 MVR 128,24 MW 127,34 MW 78,00 M W 78,30 MW 145,83 MW 146,45 MW 176,42 MW 174,91 MW 40,39 MW 40,79 MW 78,30 MW 126,39 MW 17,06 MW 17,20 MW Cenário de Verão 1. Obtenção e validação de um modelo de rede equivalente para a zona Norte da RNT 2. Acoplamento do sistema híbrido ao equivalente da rede obtido 3. Formulação do problema de optimização e simulação com Matlab® 4. Análise, discussão de resultados e conclusões 5. Escrita do relatório Adição de três “clusters” de parques eólicos e da central hidroeléctrica com bombagem ) 1 ( ) 1 ( ) 1 ( ) 1 ( ) ( i ii i ik i ji i jk i jk Y Y Y Y Y Realização de novas simulações com sistemas que integrem parques eólicos e estações de bombagem com diferentes localizações geográficas. Consideração de valores de potência instalada superiores aos utilizados, quer na central reversível, quer nos parques eólicos, tendo em consideração o crescimento da produção em regime especial num futuro próximo. Com vista a facilitar o processo de introdução dos dados, seria interessante desenvolver uma única ferramenta computacional que permitisse a implementação do processo de simplificação e a resolução problema de optimização. Efectuar análises de sensibilidade, com o objectivo de determinar os limites físicos do sistema actual e de avaliar as suas potencialidades de expansão. Ampliar o âmbito deste trabalho numa perspectiva de Página do Trabalho: http://www.fe.up.pt/~ee96110 Contacto dos Alunos: Paulo Soares [email protected] Ricardo Ferreira [email protected]
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- 6. Concluses: Licenciatura em Eng. Electrotcnica e de Computadores Ramo de Sistemas de Energia Projecto, Seminrio ou Trabalho de Fim de Curso 2003/2004 Orientadores: Alunos Participantes:Local de Trabalho: Prof. Joo Abel Peas Lopes (FEUP) Prof. Edgardo Daniel Castronuovo (INESC) Paulo Csar Amarante Soares (960503176) Ricardo Jorge Duque Fernandes da Costa Ferreira (960503110) Unidade de Sistemas de Energia INESC - Porto Objectivos: Desenvolver estratgias de gesto optimizada de clusters de parques de parques e uma central hidroelctrica com bombagem, envolvendo a simulao com comportamento da rede local, com as suas restries operacionais. Metodologia: 1. Obteno de um equivalente da zona Norte da RNT Cenrio de Inverno Eliminao Gaussiana: 3. Resultados obtidos para a simulao com bombagem: 4. Resultados obtidos para a simulao sem bombagem: 5. Comparao dos resultados obtidos nas duas simulaes: Optimizao da Explorao de Sistemas Hbridos: Elico /Hdrico (Com Bombagem) 7. Perspectivas de Evoluo Futura: 2. Dados adicionais: Ei Energia armazenada no reservatrio no perodo i Pp Potncia activa consumida pela estao de bombagem Ph Potncia activa produzida pela central hbrida C* Custo da energia elica (valores ajustados) Pik Trnsito de potncia activa entre os barramentos i e k (*)- Os valores das curvas de preo e do diagrama de cargas foram ajustados Pv1 Potncia elctrica til disponvel no parque elico de Pereiros Pwp1 Parcela de potncia activa de origem elica produzida em Pereiros para bombagem Pw01 Parcela de potncia activa de origem elica produzida em Pereiros para I/E O grfico da diferena permite avaliar a quantidade de energia elica que no aproveitada Po4 Potncia de I/E no barramento do Pocinho Pv5 Potncia elctrica til disponvel no parque elico de Chafariz Diag.4 Diagrama de cargas relativo ao Pocinho (valores reais) Ei Energia armazenada no reservatrio no perodo i Pp Potncia activa consumida pela estao de bombagem Ph Potncia activa produzida pela central hbrida C* Custo da energia elica (valores ajustados) Pik Trnsito de potncia activa entre os barramentos i e k (*) - Comparam-se apenas perodos de preo baixo, por serem aqueles em que se efectua a bombagem. Os valores das curvas de preo e do diagrama de cargas foram ajustados de modo a que pudessem ser comparados Pv1 Potncia elctrica til disponvel no parque elico de Pereiros Pwp1 Parcela de potncia activa de origem elica produzida em Pereiros para bombagem Pw01 Parcela de potncia activa de origem elica produzida em Pereiros para I/E O grfico da diferena permite avaliar a quantidade de energia elica que no aproveitada Po4 Potncia de I/E no barramento do Pocinho Pv5 Potncia elctrica til disponvel no parque elico de Chafariz Diag.4 Diagrama de cargas relativo ao Pocinho (valores reais) P12 Trnsito de potncia activa entre os barramentos 1 e 2 Po1 Potncia activa de I/E no barramento de Pereiros Po4 Potncia activa de I/E no barramento do Pocinho Pv5 Potncia elctrica til disponvel no parque elico de Chafariz Diag.4 Diagrama de cargas relativo ao Pocinho (valores reais) P15 Trnsito de potncia activa entre os barramentos 1 e 5 Po1 Potncia activa de I/E no barramento de Pereiros P23 Trnsito de potncia activa entre os barramentos 2 e 3 Po3 Potncia activa de I/E no barramento do Grande Porto Partindo do conhecimento do Diagrama de Cargas caracterstico de um determinado cenrio, procede-se sua discretizao de forma a que se possa caracterizar um perfil de consumo. Optmos por cinco patamares, repre- sentativos dos diferentes perodos de consumo. O diagrama dirio foi posteriormente duplicado, para que se pudesse estender a 48 perodos de uma hora. Obtivemos uma curva de preos binria, em que perodos de preo alto alternam com perodos de preo baixo. Os valores obtidos foram 54,0/MWh e 103,8/MWh. 2.1 Diagrama de Cargas: 2.2 Preo da Energia Elica 2.3 Potncia de Vento Disponvel Actualmente, possvel prever a velocidade do vento para um horizonte temporal de 48 horas. Utilizando os valores desta previso e as curvas caractersticas de potncia dos aerogeradores. possvel aumentar o nvel de controlabilidade sobre os clusters de parques elicos atravs da utilizao do sistema hbrido implementado, apesar dos diferentes componentes deste sistema se encontrarem consideravelmente distanciados entre si. A utilizao da bombagem para efectuar o armazenamento de energia produzida pelos parques s rentvel se o somatrio dos valores de potncia instalada for pelo menos, trs vezes o valor actual (300W). A comparao entre os resultados obtidos nas simulaes com e sem bombagem permite concluir que a utilizao da central hidroelctrica reversvel compensatria: Cenrio de Vero 1.Obteno e validao de um modelo de rede equivalente para a zona Norte da RNT 2.Acoplamento do sistema hbrido ao equivalente da rede obtido 3.Formulao do problema de optimizao e simulao com Matlab 4.Anlise, discusso de resultados e concluses 5.Escrita do relatrio Adio de trs clusters de parques elicos e da central hidroelctrica com bombagem Realizao de novas simulaes com sistemas que integrem parques elicos e estaes de bombagem com diferentes localizaes geogrficas. Considerao de valores de potncia instalada superiores aos utilizados, quer na central reversvel, quer nos parques elicos, tendo em considerao o crescimento da produo em regime especial num futuro prximo. Com vista a facilitar o processo de introduo dos dados, seria interessante desenvolver uma nica ferramenta computacional que permitisse a implementao do processo de simplificao e a resoluo problema de optimizao. Efectuar anlises de sensibilidade, com o objectivo de determinar os limites fsicos do sistema actual e de avaliar as suas potencialidades de expanso. Ampliar o mbito deste trabalho numa perspectiva de mercado, consideran- do custos variveis ao longo do tempo para a produo e para o transporte. Pgina do Trabalho: http://www.fe.up.pt/~ee96110 Contacto dos Alunos: Paulo Soares [email protected] Ricardo Ferreira [email protected]
