Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/11422/3925
Tipo: Tese
Título: Modelagem analítica da operação cronológica de reservatórios no despacho probabilístico de geração
Autor(es)/Inventor(es): Piñeiro Maceira, Maria Elvira
Orientador: Kelman, Jerson
Resumo: O despacho probabilístico de geração de um sistema de potência tem como objetivo avaliar os custos associados à utilização dos recursos de geração disponíveis a fim de atender a demanda do sistema Este problema deve representar a operação do sistema de geração da forma mais realística possível e também estimar os custos de operação sob os mais diversos cenários. A avaliação das variáveis do problema sob cenários alternativos é uma forma de representar as incertezas inerentes a um sistema de geração, tais como saídas forçadas das unidades geradoras, aleatoriedade das afluências a um sistema hidrotérmico, etc. Baleriaux et alii propuseram uma metodologia analítica para resolver este problema baseada na construção de curvas de permanência de carga equivalentes, isto é, distribuições de frequências acumuladas resultantes da combinação entre carga e capacidade (sujeita a falhas) das unidades geradoras, e obtidas por convolução discreta. Uma grande limitação desta metodologia está relacionada com a perda de informação cronológica. No cálculo das convoluções analíticas, assume-se que os estados do sistema são independentes entre si, isto é, a operação do sistema é representada por pontos isolados. Esta representação é adequada para sistemas térmicos, onde o despacho econômico para uma determinada hora é independente da situação nas horas seguintes. Entretanto, a operação das usinas hidroelétricas, que é essencialmente cronológica, não pode ser representada. Vários pesquisadores têm proposto aproximações para avaliar a geração hidroelétrica diretamente na metodologia de Baleriaux. No entanto, estas aproximações acarretam em custos de operação subestimados. Uma alternativa de solução é a simulação Monte Carlo, que, neste caso, fornece uma representação mais fiel da operação de sistemas de geração hidrotérmicos, porém a um esforço computacional muito elevado. Esta tese tem como objetivo propor uma extensão da metodologia analítica de Baleriaux capaz de representar com precisão os aspectos cronológicos da operação de reservatórios em sistemas hidrotérmicos. Demonstra-se que a metodologia de Baleriaux pode ser aplicada a problemas de otimização estocástica que podem ser representados por um modelo de fluxo em redes. Assim, a metodologia proposta consiste em decompor o problema de despacho de geração hidrotérmico em uma sequência de problemas cronológicos de avaliação da confiabilidade de suprimento de uma usina hidroelétrica. Por sua vez, cada problema de confiabilidade é resolvido por uma sequência de convoluções entre níveis de armazenamento do reservatório, demanda, afluências e capacidade de geração térmica. A metodologia proposta também é capaz de calcular os custos marginais de operação associados ao problema. A aplicação da metodologia é ilustrada através de sistemas reais de geração de energia elétrica, provando ser bastante eficiente computacionalmente. Quando comparada com a solução obtida pelo método de simulação Monte-Carlo, a redução no tempo computacional foi de várias ordens de grandeza.
Resumo : Probabilistic production costing models evaluate the expected unit operating costs of dispatching generation resources to meet load requirements along the planning period. These models should describe in detail the actual operation of the generation system and should estimate costs under plausible alternative scenarios. The objective of evaluating the variables of the problem under alternative scenarios is to take into account uncertanties of the generation system, as equipment outages, load variation, inflow sequences, etc. The probabilistic production costing problem can be efficiently solved by a method proposed by Baleriaux. The Baleriaux scheme decomposes the production costing problem into generation reliability evaluation subproblems. In turn, the reliability problems reduce to the comparison between the distribution of available capacity and system demand, which is carried out by discrete convolution. One major limitation of the Baleriaux approach is related to the loss of chronological information. In order to carry out the analytical convolutions, it is assumed that the system states are independent of each other, i.e. system operation is represented as “snapshots". As a consequence, the operation of hydroelectric units, which is essentially chronological, has to be simplified. While this representation may be reasonably adequate for thermal-dominated systems, it is less acceptable for systems with a large component of hydro generation. The representation of hydro units in the Baleriaux scheme has been a topic of great interest. However, the approximations proposed until now has led to underestimated operating costs. One alternative is to use the Monte Carlo simulation method, which allows a better representation of hydrothermal systems. Unfortenately, the associated computacional effort may be very high. This thesis describes an extension of the Baleriaux methodology, able to handle the chronological aspects of reservoir operation. It is shown that Baleriaux's idea can be generalized for stochastic problems which can be represented as linear network flows. In this way, the problem is decomposed into a sequence of analytical convolutions of reservoir storage levels, demand, inflows and generation capacity at each stage. The extended Baleriaux scheme can also produce marginal cost information. The application ofthe methodology is illustrated in case studies with utility-derived systems. To verify the accuracy and efficiency of the proposed scheme, the sarne study was repeated with a Monte-Carlo simulation algorithm. Results were identical, but running times with the Monte-Carlo algorithm were higher by more than arder of magnitude.
Palavras-chave: Engenharia Civil
Assunto CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Departamento: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa em Engenharia
Editor: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Data de publicação: Dez-1994
País de publicação: Brasil
Idioma da publicação: por
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/11422/3925
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