Otimização de despacho, usando previsão probabilística e análise de risco, para sistemas elétricos insulares com armazenamento

  O objetivo da elaboração desta dissertação consistiu no desenvolvimento de uma metodologia de otimização de despacho integrando a possibilidade de armazenamento, que pudesse ser implementada em sistemas elétricos insulares, com forte penetração de energia renovável. A metodologia utilizada para atingir o objetivo consistiu na elaboração de um método heurístico que permite otimizar uma distribuição de carga, considerando as características de um determinado sistema de armazenamento. Utilizando a função custo e um custo marginal de um período anterior ou estipulado é determinado o valor de carga ótimo. Uma vez obtido este valor, são determinados os ciclos de carregamento e descarregamento de uma distribuição de carga. Quando a demanda se encontra abaixo do valor ótimo é necessário carregar, quando a demanda é superior é necessário descarregar. Com o auxílio de um processo iterativo é determinado o valor do carregamento ou descarregamento efetuados em cada período, tendo em conta as restrições do sistema. De seguida é possível determinar o despacho económico do sistema utilizando a distribuição de carga otimizada, recorrendo a um qualquer método de resolução. Desta forma, o armazenamento é integrado no método de resolução de despacho sem a modificação da sua formulação matemática.

 

  A metodologia desenvolvida foi testada para o sistema elétrico da ilha de São Miguel dos Açores. Este sistema ainda não possui armazenamento, mas existe um projeto para a construção de um sistema de armazenamento hídrico. Com a implementação do método foi possível constatar que o sistema de armazenamento permite uma redução dos custos de operação. O armazenamento feito nas horas de vazio, quando o custo é inferior, é posteriormente descarregado nas horas de ponta, quando a energia apresenta custos maiores. Para um período de uma semana analisado, constatou-se uma redução do custo de operação total de 6,47%, que constitui uma poupança de 23.835,32€.

 

  Constatou-se também que a distribuição mais uniforme da carga, ao longo do dia, provoca uma redução das mudanças de estado das unidades térmicas. A redução de situações de paragem e arranque de unidades térmicas leva a um melhor aproveitamento do combustível, uma vez que o rendimento é menor durante estas fases. Contudo é necessária atenção para o tempo máximo de operação das unidades térmicas. Como o existe um escalonamento com poucas alterações ao longo do dia, poderá ser necessário trocas de unidades em operação do mesmo tipo para garantir os limites máximos de tempo de operação.

 

  Constatou-se ainda uma redução de situações de risco de operação do sistema elétrico, nomeadamente deslastre de carga, corte de eólica e operação fora dos limites. O aumento da demanda provocado pelo sistema de armazenamento reduz a probabilidade de corte de eólica. O aumento da carga provoca também a ativação de unidades térmicas de maior potência, fazendo com que exista maior capacidade para dar resposta a uma possível subida de carga. A melhoria com as situações de deslastre de carga e corte de eólica acaba por se refletir positivamente no resultado da probabilidade de operação dentro dos limites técnicos.