Julho de 2004Mestrado em Engenharia e Gestão de Tecnologia - Apresentação da Dissertação de Mestrado - “ Metodologias de Resolução de Congestionamentos:

Julho de 2004Mestrado em Engenharia e Gestão de Tecnologia

- Apresentação da Dissertação de Mestrado -

“ Metodologias de Resolução de Congestionamentos:

Rede Ibérica de Transporte de Electricidade ”

Aluno: Pedro Miguel Torres

Orientador: Professor Dr. José Sucena Paiva

Co-Orientadores: Eng.ª Maria João Rodrigues

Eng.º Rui Nóbrega Pestana


Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios

Abordagem Resultados

e Conclusões

Liberalização do Mercado Europeu

de Electricidade

Aumento da eficiência global do sector eléctrico e

Directivas 96/92 e 2003/54

Consequências Múltiplas, mas...

Variabilidade da localização das injecções de potência

Limites Rede de Transporte

(Copper Plate)

Congestionamentos

Objectivo: Estudo de metodologias de resolução de congestionamentos nas linhas de interligação da Rede Ibérica de Transporte de Electricidade, em ambiente de mercado (MIBEL), na fase de planeamento de operação.


Metodologias

Leilão

Alteração da Topologia da Rede

1 Operador de Sistema

2 ou + Operadores de Sistema

Medidas de Redespacho

Sem Alteração do Programa de Interligação

Interno

Coordenado

Com Alteração do Programa de Interligação

Redespacho Conjunto Transfronteiriço

Comércio Inverso

Limitação das Transacções Transfronteiriças

Separação de Mercado

Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões


Critérios (Reguladores Europeus do Sector Eléctrico, 2001)

Justiça e não discriminação Pelo mesmo serviço, dois utilizadores devem pagar o mesmo preço e ser tratados de igual forma.

Eficiência económica O comportamento dos diversos agentes deve conduzir à solução final óptima, através de incentivos apropriados.

Transparência e não ambiguidade A metodologia e a sua implementação devem ser claras para todos os participantes e devem ser robustas face a tentativas de manipulação do mercado.

Exequibilidade A gestão de congestionamentos deve ser sempre possível, pois trata-se de um aspecto chave na segurança do sistema.

Compatibilidade com diversos tipos de comércio e contratação

Ofertas no mercado spot, contratos bilaterais físicos de curto e longo prazos.

Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões


Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões

Leilão Alteração da Topologia

Redespacho sem alteração

Redespacho

conjunto

Limitação de

transacções

Separação de

mercado

Justiça e

não discriminaçãoSim Sim Sim Sim Depende da

regraSim

Eficiência económica Sim Sim Sim Sim Não Sim

Transparência e

não ambiguidadeSim Sim Sim Sim Sim Sim

Exequibilidade Elevada coordenação

Sim Prática existente Elevada coordenação

Sim Requer bolsa

Compatibilidade comércio e contratação

Sim Sim Sim Sim Sim Difícil

Gestão Âmbito Âmbito Força Limitado Limitado Maior


Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões

Ofertas de Compra e Venda

Day Ahead Congestion Forecast (DACF)

Portugal: 400 kV, 220 kV, 150 kV

Espanha: 400 kV, 220 kV

Interligações actuais + SAL-CTL2 e SAQ-BAL

Cenários: Ponta e Vazio de Verão e Inverno do ano 2003

Rede Ibérica de Transporte de Electricidade

Hídrica (PT, ES): Previsão + 10 cent € / kWh

Térmica (ES): Oferta ao mercado

Térmica (PT): Oferta = ( Custo Produção + x ) / KCongestionamentos


Redespacho Conjunto

Trânsito de Energia Optimizado (OPF)

Metodologia

N.º de geradores afectados pela metodologia (simplicidade e rapidez)

Variação imposta no programa de interligação (simplicidade e rapidez)

Custo real de utilização (preço de oferta) (custo)

Critérios

Ofertas de produção(Portugal)

Ofertas de produção(Espanha)

Bolsa Ibérica Consumo Ibérico (Fixo)


Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões

Resultados N.º de geradores

Custo

[€]

| Prog.Interl.|

[MW]

Ponta de

Inverno

Separação

de Mercado6 11 051 555

Redespacho Conjunto

2 1 809 16

Vazio de

Inverno

Separação

de Mercado5 211 77

Redespacho Conjunto

4 135 5

Ponta de

Verão

Separação

de Mercado*7 557 160

Redespacho Conjunto** 9 2 171 121

Vazio de

Verão

Separação

de Mercado9 839 140

Redespacho Conjunto

3 228 17* Carácter fronteiriço

** Carácter global


Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões

Procedimento adoptado deve:

•Fornecer os sinais económicos apropriados para os agentes;

•Corresponder ao perfil de risco dos agentes;

•Não vitalício;

•Reconhecer os impactos que geração e consumo em diferentes locais provocam, em diferentes instantes de tempo.

Modelo Flexível:

Este modelo conjuga as metodologias de leilão, redespacho conjunto e separação de mercado.

Os operadores de sistema colocam à disposição dos agentes uma Capacidade de Interligação Garantida (CIG) que garantem recorrendo, sempre que necessário, ao redespacho conjunto.

Uma parte desta capacidade pode ser atribuída através da realização de leilões enquanto a outra parte, bem como a capacidade não atribuída no leilão, é disponibilizada para utilização no mercado diário, recorrendo-se ao método de separação de mercado sempre que surjam congestionamentos na interligação.

(REN+REE, Hipótese de partida)


FIM


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Aumento da Eficiência do Sector Eléctrico

Directiva 96/92

Normas relativas a:•Produção (competição), transporte e distribuição de electricidade (monopólios regulados);•Organização e funcionamento do sector;•Acesso ao mercado e exploração das redes;•...

Objectivos:•Racionalizar a produção, o transporte e a distribuição de electricidade;•Reforçar a segurança de abastecimento, a competitividade da economia europeia e a protecção do ambiente;•Favorecer a interligação e a interoperabilidade das redes.

Directiva 2003/54

Objectivos:•Os anteriores e... acelerar a abertura do mercado interno.

Direitos:•Escolha do fornecedor, por parte de todos os consumidores (Julho de 2007);•Acesso às redes, por parte de todos os agentes, mediante pagamento de tarifas reguladas;•Liberdade de estabelecimento dos produtores.

Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões


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Variabilidade da localização das injecções de potência

• Aumento do comércio transfronteiriço

• Geração a partir de fontes renováveis

Diferente natureza do trânsitode energia dificulta a previsão}

Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões


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Limites da Rede de Transporte

Temperatura de projecto

T IP I

Uma sobrecarga consiste numa elevação da temperatura dos equipamentos, para além da temperatura de projecto.

Consequências: deterioração do isolamento, aumentando vulnerabilidade a curto-circuitos; perda de resistência das almas de aço que suportam o esforço mecânico dos condutores.

Prevenção de sobrecargas na rede ... e eliminação rápida e eficaz.

Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões


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Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões

Leilão

Cada participante no mercado oferece um preço pelo uso da capacidade de interligação. As ofertas dos participantes são ordenadas de acordo com o seu valor, até que a potência contratada iguale a capacidade de interligação.

Vantagens Desvantagens

Eficiência económica, uma vez que as ofertas reflectem exactamente o valor atribuído pelos agentes à capacidade de interligação

Não produz incentivos com vista ao aumento da capacidade de interligação disponível

Permite a integração de contratos de longo prazo, bilaterais físicos e de um sistema de bolsa

Não garante utilização de toda a capacidade de interligação disponível


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Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões

Alteração da Topologia da Rede

Consiste na modificação da topologia da rede por via da adopção de medidas que compreendem, por exemplo, abertura ou fecho de

disjuntores, ajuste das tomadas de autotransformadores desfasadores, operação radial de linhas de interligação.

Na alteração topológica envolvendo mais que um operador de sistema os meios ao dispor são em maior número.


Baixo custo de aplicação Metodologia com âmbito de aplicação limitado

Simplicidade e relação causa-efeito Não produz incentivos para o reforço da capacidade de interligação

Compatibilidade com qualquer desenho de mercado


Próximo

Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões

Medidas de Redespacho sem alteração do programa de interligação

Os congestionamentos são resolvidos modificando o padrão de geração e/ou consumo de um subconjunto de geradores e/ou consumidores.

No redespacho coordenado existem mais recursos que no redespacho interno (mais ofertas).


Mantém o programa de interligação Não produz incentivos para o reforço da capacidade de interligação

Garante utilização de toda a capacidade de interligação disponível

Traduz-se em sobrecustos

Compatibilidade com contratação bilateral e a prazo

Não aplicável quando o trânsito excede a capacidade de interligação disponível

Garante o mesmo preço nas áreas de controlo


Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões

Medidas de Redespacho com alteração do programa de interligação

Eliminação do congestionamento à custa de um aumento de geração total numa área e de um decréscimo de geração, em igual valor, na outra área.

Redespacho conjunto transfronteiriço: Decisão de quais os geradores/consumidores a afectar suportada por uma ferramenta de optimização (OPF). Ofertas de preço feitas para variar a potência injectada num determinado nó da rede.

Comércio inverso: igual mas... ofertas ao mercado.

Limitação das transacções transfronteiriças: Acordos transfronteiriços que afectem o congestionamento são reduzidos, de acordo com

critérios estabelecidos. Redespacho conjunto transfronteiriço + responsabilidade financeira para detentores de contratos transfronteiriços + mecanismo de limitação.

Próximo


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Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões

Medidas de Redespacho com alteração do programa de interligação


Total utilização da capacidade de interligação Sobrecusto

Compatibilidade com contratação bilateral e a prazo

Não emite sinais para os agentes

Solução técnico-económica óptima


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Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões


As diversas áreas geográficas são definidas em função dos congestionamentos verificados e, em cada área, é definido um novo preço. As áreas calculam o preço local baseando-se apenas na curva local da oferta e da procura, limitando os trânsitos entre as diversas áreas à capacidade das linhas que as interligam.


Produção de sinais de preço para todos os participantes

Dificuldade de implementação em larga escala

Completa utilização da capacidade de interligação

Diferenciação de preços – Fragilidade do mercado

Renda decorrente da diferença de preços Dificuldade em integrar contratos bilaterais e a prazo


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Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões

DACF

Em resposta ao desenvolvimento do mercado eléctrico, os operadores de sistema da UCTE desenvolveram um sistema de troca de informação, designado DACF.

O sistema baseia-se na partilha de previsões, em intervalos regulares, com informação a incidir sobre a topologia da rede e sobre a configuração física da geração e consumo do sistema.

A informação recolhida por via deste sistema permite a cada operador prever o estado físico da sua própria rede, de forma coerente com as transacções acordadas, mas sem se limitar a estas.

Esta metodologia foi adoptada por todos os 35 membros da UCTE, em 21 países europeus.


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Enquadramento

e Objectivo

Metodologias

e Critérios


e Conclusões

O Trânsito de Energia Optimizado consiste num modelo analítico que, de forma automática, modifica determinadas variáveis de controlo no sentido de determinar a melhor solução de acordo com uma medida de performance quantitativa pré-definida [1]. O resultado é atingido por via da resolução de um problema de optimização, cujo objectivo é definido como uma combinação de funções objectivo e de restrições a satisfazer. Concretizando, o algoritmo do trânsito de energia optimizado resolve um problema não linear que assume a seguinte forma:

Minimizar f (x,y)

Sujeito a: restrições de igualdade e

restrições de desigualdade

[1] Designada por função objectivo.

Separação de Mercado: limitar o trânsito total nas interligações a um valor sucessivamente menor até que os congestionamentos desapareçam. Em cada iteração define-se como função objectivo a minimização dos custos de combustível e não se impõem restrições físicas à solução, com excepção do trânsito entre áreas de controlo. Desta forma garante-se que, no final, se obtém uma solução que apenas atende a aspectos de ordem económica, mas limitada pelo trânsito total na interligação, por forma a que o congestionamento seja eliminado.

Redespacho Conjunto: impor como restrição o limite máximo de potência nas várias linhas da rede Ibérica, em particular nas linhas de interligação, adoptando como função objectivo a minimização do custo do combustível.

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