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- 1 - Coordenação hidro-térmica Jorge Alberto Mendes de Sousa Professor Coordenador Webpage: pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa MEN - Mercados de Energia.

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1 - 1 - Coordenação hidro-térmica Jorge Alberto Mendes de Sousa Professor Coordenador Webpage: pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa MEN - Mercados de Energia Mestrado em Engenharia Electrotécnica ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

2 - 2 - Agenda ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa 1.Enquadramento 2.Caracterização do sistema português 3.Coordenação hidro-térmica 4.Exemplos de aplicação

3 - 3 - Enquadramento ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Coordenação hidro-térmica A coordenação dum sistema hidroeléctrico é geralmente mais complexa do que o gestão de um sistema puramente térmico. Os sistemas hídricos encontram-se acoplados não só electricamente mas também de forma hídrica (nos aproveitamentos em cascata). Por outro lado cada sistema tem características distintas em função das diferenças naturais dos rios, tipo de barragem construída, queda de água, sistema de afluentes, entre outros. O problema do coordenação hidro-térmica consiste na determinação da produção da energia eléctrica produzida a partir dos recursos hídricos em cada momento, por forma a minimizar os custos de produção (das centrais térmicas) tendo em consideração as diversas restrições do sistema (p.e. cotas mínimas e máximas, gestão de outros usos da água, etc.).

4 - 4 - ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Caracterização do sistema português Evolução da potência instalada ( ) Fonte: REN

5 - 5 - ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Caracterização do sistema português Evolução da produção e IPH ( ) Fonte: REN

6 - 6 - ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Caracterização do sistema português Potência & consumo máximo / Diagrama de carga Fonte: REN

7 - 7 - ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Caracterização do sistema português Centrais hidroeléctricas Fonte: REN

8 - 8 - ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Coordenação hidro-térmica Formulação do problema H T Pc j Pt j Ph j j = 1, …, j max : períodos temporais Ph j : produção hídrica no período j Pt j : produção térmica no período j Pc j : consumo no período j

9 - 9 - ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Coordenação hidro-térmica Condições do problema A potência hídrica instalada é superior ao consumo em todos os períodos: A energia hídrica disponível não é suficiente para satisfazer o consumo em todos os períodos: O défice energético é coberto pela central térmica: A central térmica pode ser desligada em certos períodos.

10 ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Coordenação hidro-térmica Formulação do problema Condição de primeira ordem: Lagrangeano:

11 Coordenação hidro-térmica Solução do problema Considerando a representação típica da função de custo da central térmica: O custo total de produção quando a central funciona durante T períodos de tempo será dada por: Sabendo que a central térmica deverá fornecer a energia Wt, tem-se: Substituindo na função de custo total, obtém-se: ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

12 Coordenação hidro-térmica Solução do problema A minimização do custo total de produção é dada por: Condição de primeira ordem: ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa SOLUÇÃO Conhecida a energia total a fornecer pela central térmica (Wt) através da diferença entre a energia do consumo e a energia disponível da central hídrica, a central térmica funciona no ponto de máxima eficiência (Pt*) durante o número de períodos de tempo (T) necessários para produzir a energia Wt.

13 Exemplo de aplicação Coordenação hidro-térmica para 168 horas ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Problema #1 Considere um sistema electroprodutor constituído por uma central térmica e uma central hídrica que tem de satisfazer um consumo constante de 90 MW durante uma semana (168 horas). Efectue o coordenação hidro-térmica sabendo que: a) A energia disponível da central hídrica é de 10000MWh b) A quantidade de água disponível na albufeira para turbinamento é de m 3 Hídrica: Térmica: Solução: a) Pt*= 50 MW; T=102.4 h b) Pt*= 50 MW; T=36.2 h

14 Exemplo de aplicação Coordenação hidro-térmica para 168 horas ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Problema #2 É necessário satisfazer um diagrama de carga de 200 MW durante a próxima semana. Para tal estão disponíveis uma central hídrica (h) e uma central térmica (t) com as seguintes características: Qh(Ph) = Ph [km 3 /h] ; 0 Ph 50 [MW] Ft(Pt) = Pt Pt 2 [/h] ; 50 Pt 200 [MW] Sabendo que o volume de água disponível está limitado a km3, indique o número de horas em que a central térmica deverá estar em serviço e a respectiva potência activa por forma a minimizar o custo de produção. Solução: de0,00136,36 a 168,00 Pt Ph500


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