Artigo_ Avaliação Capacidade De Recepção De Uma Rede Eléctrica De Transporte

Provas de Dissertação do MIEEC – Julho de 2008

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Avaliação da Capacidade de Recepção de uma Rede de Transporte Filipe Daniel Ribeiro Rocha, Manuel António Cerqueira da Costa Matos

Sumário — O conceito de capacidade de recepção é relativamente novo, tendo surgido com o aparecimento dos mercados de electricidade e a separação dos sectores (produção, transporte e distribuição), sendo por isso um conceito muito pouco documentado. Com esta nova realidade, o gestor da rede de transporte passar a ter que informar todos os possíveis produtores da potência que está disponível em cada ponto de ligação da rede, tendo em conta os estágios de funcionamento do sistema. O contexto deste artigo recai sobre a forma estimar o valor da capacidade de recepção de cada ponto de ligação da rede de transporte. Palavras-chave — Capacidade de recepção, Adequação, Trânsito de Potências

I. INTRODUÇÃO A capacidade de recepção de uma rede de transporte é um factor importante no desenvolvimento dessa mesma rede. Uma rede é projectada e re-projectada continuamente, pois estão continuamente a aparecer novos produtores, com novas tecnologias, que pretendem ligar-se à rede de transporte. A capacidade de recepção é definida como o valor máximo de potência que um ponto de ligação pode receber quando a rede está a funcionar de uma determinada forma. No entanto este é um conceito ambíguo, pois os valores máximos são alterados quando a rede sofre alterações ou quando novos produtores são ligados. Logo a capacidade de recepção de um determinado ponto de ligação não pode ser tida como um valor absoluto, mas vai variando consoante as alterações e as reformulações que são feitas na rede de transporte. No artigo aborda-se este problema, incluindo a capacidade de recepção multi-nó, e distinguem-se as possíveis utilidades do modelo apresentado. II. TRABALHOS ANTERIORES O conceito de capacidade de recepção surgiu recentemente com os mercados de electricidade e a separação dos vários sectores de actividade (produção, transporte e distribuição). Com esta separação de sectores, desapareceram as empresas Filipe Daniel Ribeiro Rocha ([email protected]) Manuel António Cerqueira da Costa Matos ([email protected]) INESC Porto – Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores do Porto, Portugal

organizadas verticalmente, ou seja, que tinham o controlo desde a produção até à entrega ao consumidor final. Desta forma, surgem oportunidades para o aparecimento de novos produtores que necessitam de saber como e onde se podem ligar à rede de transporte. Para isso é necessário que o gestor da rede disponibilize essa informação ao mercado. O gestor da rede tem que determinar previamente qual a capacidade de recepção que está disponível em cada ponto de ligação, para depois informar o mercado destes valores. Deste modo os novos produtores já podem apresentar as suas propostas para serem analisadas. Alguns destes estudos de adequação são apresentados nas referências [4], [5] e [6], que apresentam uma abordagem ao problema da adequação de uma rede de transporte, baseada em modelos difusos do trânsito de potência que separam a análise da rede da análise da produção, de acordo com a directiva 2003/54/EC, que determina que o gestor da rede de transporte tem que assegurar “que o sistema tem que estar preparado para pedidos razoáveis de transmissão de electricidade por um longo periodo de tempo”; nas referências [1] e [2], apresentam-se métodos que permitem incorporar modelos de múltiplos estados em sistemas de avaliação da adequação que permitem avaliar a adequação de um sistema de energia com dispositivos FACTS usando o método de carga DC e na referência [3], apresentam-se procedimentos de optimização que permitem verificar a adequação e a responsabilidade da geração e da transmissão em qualquer local. III.

MODELO

A análise efectuada baseia-se no seguinte modelo: ·

max | · |

á

(1)

0 0 Em que: λ - Índice que permite ao gestor da rede beneficiar mais ou menos um determinado ponto de ligação, dependo da zona em que ele se encontra situado PG - Potência produzida por ponto de ligação P - Potência injectada nos barramentos A - Matriz das sensibilidades

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2 V.

PLmáx - Limite máximo das linhas IV.

RESULTADOS

No gráfico encontram-se vários pares de soluções para os pontos de ligação. Estes vários pares de soluções representam todos a capacidade de recepção máxima destes dois pontos de ligação, sendo o par G1,G2 {1,45pu; 0,65pu} aquele que representa o valor em que os dois pontos de ligação estão a receber a capacidade de recepção máxima conjunta. No entanto todos os pares dentro da fronteira do gráfico são valores que podem ser atribuídos à capacidade de recepção. Por exemplo se houver novos pedido de ligação à rede para um dos pontos de ligação, pode-se através do gráfico, verificar se é possível aceitar esses pedidos. Verificando se a capacidade de recepção conjunta desses pedidos se encontra dentro da fronteira do gráfico.

Fig. 1. Capacidade de recepção de dois pontos de ligação, com a fronteira que delimita os valores máximos de cada ponto de ligação e a representação de três novos pedidos de ligação.

Encontram-se marcados três conjuntos de pedidos de ligação à rede (A, B e C) por parte de produtores que se pretendem ligar ao ponto de ligação G1 e G2, sendo os pedidos A de {1pu; 0,4pu}, os pedidos B de {1,7pu; 1,2pu} e os pedidos C de {1,1pu; 1pu}. Analisando o gráfico podemos determinar se é possível satisfazer esses pedidos ou não. Começando pelos pedidos A, podemos verificar que o ponto se encontra dentro da fronteira, estando ambos os pedidos dentro dos limites para o ponto de ligação G1 e para o ponto de ligação G2. Os pedidos podem ser assim satisfeitos para os dois pontos de ligação. Os pedidos B já não poderão ser satisfeitos, pois encontramse fora da linha fronteira e o valor do pedido para cada um dos pontos de ligação {1,7pu; 1,2pu} é superior à capacidade máxima de recepção de cada um dos pontos de ligação {1,6pu; 1,1pu}. Não podendo desta forma ser satisfeito de forma nenhuma. Os pedidos C, encontram-se fora da linha de fronteira, no entanto é possível satisfazer os pedidos com algumas restrições. Os pedidos C podem ser satisfeitos se encontrarmos um ponto na linha de fronteira que não ultrapasse os limites, como por exemplo {1pu; 0,88pu}.

CONCLUSÃO

Através dos estudos feitos verificou-se que a capacidade de recepção em cada ponto de ligação é muito diferente se considerarmos esse ponto como o único ponto de ligação da rede ou se considerarmos que existem mais pontos de ligação. Verifica-se também que a capacidade de recepção fica mais limitada pelos limites que são impostos pelas linhas quando existe apenas um ponto de ligação. Nesta situação atinge-se mais facilmente o limite das linhas, não permitindo que a capacidade de recepção do ponto de ligação seja superior, o que não acontece tão facilmente quando temos dois ou mais pontos de ligação na rede, pois nestes casos como a capacidade de recepção é mais distribuída, logo é mais difícil atingir os limites, podendo no entanto acontecer. Conclui-se que quando é atribuído um novo ponto de ligação à rede, a capacidade de recepção conjunta tem que se ajustar a esta nova realidade e como se verificou pelos estudos efectuados, quando surgem mais pontos de ligação, os pontos existentes vão ter que baixar a sua capacidade de recepção para que o novo ponto também possam receber, ou seja, se existir um novo produtor a querer ligar–se à rede, algum dos já existentes vai ter que passar a produzir menos. É também necessário ter em conta que a capacidade de recepção num determinado ponto de ligação pode não ser a capacidade de recepção disponível, pois esse ponto de ligação pode estar já a receber uma determinada potência, tendo desta forma que se retirar à capacidade de recepção estimada aquela que já lá estava e de forma a sabermos qual a que fica disponível para novos produtores. Definir a capacidade de recepção num ponto de ligação permite aos novos produtores saberem em que locais se podem instalar e também permite programar o desenvolvimento da rede a longo prazo. REFERENCIAS [1]

[2]

[3]

[4] [5]

[6]

Billinton, R, “Incorporating multi-state unit models in composite system adequacy assessment”. Publicado em “EUROPEAN TRANSACTIONS ON ELECTRICAL POWER 17 (4): 375-386 Sp. Iss. SI JUL-AUG 2007” Billinton, R, “Adequacy assessment of composite power systems with FACTS devices using a DC load flow method”, Publicado em “ELECTRIC POWER COMPONENTS AND SYSTEMS 32 (11): 11371149 NOV 2004” Rau, NS, “Adequacy and responsibility of locational generation and transmission - Optimization procedures”, Publicado em “IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS 19 (4): 2093-2101 NOV 2004” A. Matos, Eduardo M. Gouveia, “The Fuzzy Power Flow Revisited”, IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, VOL. 23, NO. 1, 213-218, FEBRUARY 2008 Eduardo M. Gouveia, Manuel Matos, “Detailed Calculation of the Fuzzy Power Flow”, Proc. ORMMES’06 - 19th Mini-EURO Conference on Operational Research Models and Methods in the Energy Sector, 2006, Coimbra, Portugal. Gouveia E, Matos M, “Constrained Fuzzy Power Flow”, Proc Power Tech 2007, Lausanne, July 2007