AVALIAÇÃO MULTIÁREA DE SISTEMAS DE GERAÇÃO COM ELEVADA PRODUÇÃO EÓLICA: RESERVA ESTÁTICA E OPERACIONAL
Os Sistemas de Energia Elétrica (SEE) têm evoluído ao longo dos anos e se tornando cada vez mais complexo. Esta complexidade está também relacionada com a importância que as energias renováveis vêm ganhando na matriz energética mundial. No Brasil e no mundo, por motivos econômicos e ambientais, as fontes de energias renováveis são integradas em grande escala nos sistemas de geração.
Segundo fonte da Associação Brasileira de Energia Eólica (ABEEólica) de 2009 a 2011, nos seis leilões onde a fonte eólica participou, foram contratados 6.8 GW em novos projetos no Brasil. Tais projetos elevarão o volume de instalações de energia eólica no País para mais de 8.2 GW até 2016, 5.5 vezes maior do que a capacidade atual, e atrairá mais de 20 bilhões de dólares em investimentos.
É de conhecimento comum que devido à natureza estocástica e probabilística dos comportamentos do sistema, da demanda e das falhas dos componentes do sistema elétrico de potência (SEP), as metodologias probabilísticas, que avaliem a adequação dos sistemas de geração, devem ser levadas em consideração.
A combinação da geração convencional com as fontes de geração renováveis, as quais implicam em complexas metodologias de previsão aliadas a variabilidade do consumo, torna a tarefa de incluir um elevado nível de produção eólica no procedimento de unit commitment bastante mais complexa.
Na avaliação multiárea a reserva estática de um sistema produtor pode ser ampliada através de interligações com outros sistemas. Dessa forma, quando o total da capacidade disponível num sistema produtor é insuficiente para cobrir a procura requerida dentro da sua área, pode procurar-se assistência em sistemas/áreas vizinhos(as), recorrendo-se às interligações.
Neste contexto, este projeto propõe realizar o desenvolvimento de uma ferramenta computacional baseado em metodologias probabilísticas que sejam capazes de fornecer informações adequadas para ajudar nas tomadas de decisão dos Operadores de Sistemas Elétricos, em relação ao planejamento do Sistema Elétrico Brasileiro (SEB). Este projeto tem elevado potencial de desenvolvimento de ciência e inovação. Quatro grandes metas deste projeto podem ser definidas como segue:
1. Concepção teórica e desenvolvimento de uma metodologia para análise da adequação do sistema de geração brasileiro. com foco no planejamento e operação em longo prazo, considerando a inclusão de elevada produção eólica na matriz energética brasileira, a qual é predominantemente constituída por produção hídrica;
2. Concepção teórica e desenvolvimento de uma metodologia para análise e avaliação multiárea do desempenho dos sistemas de geração de energia elétrica com foco no planejamento e operação em longo prazo, integração de aspectos de adequação e segurança do fornecimento, num ambiente onde as energias renováveis (principalmente eólica) incluem uma elevada parcela de incertezas. A modelagem do
comportamento estocástico de longo prazo dos componentes do sistema (por exemplo: ciclos falha e reparo, disponibilidade de recursos), e representação de diferentes tipos de falhas, também devem ser levados em conta.
3. Concepção teórica e desenvolvimento de uma ferramenta computacional para avaliação multiárea e integração da metodologia desenvolvida onde a reserva operacional tem foco fundamental para a determinação dos indices de risco relativos à flexibilidade do sistema de energia elétrica, considerando o impacto das incertezas relativas ao elevado nível de produção eólica na matriz energética do Brasil, da variabilidade da demanda e das falhas das unidades geradoras.
4. Concepção teórica e desenvolvimento de um projeto demostrativo onde se utilizará o apoio de um parceiro do setor elétrico para implantar em ambiente de demonstração a ferramenta desenvolvida realizando os testes adequados para a validação da metodologia proposta, constituindo uma nova base de análise e de avaliação da adequação do sistema de geração brasileiro considerando uma elevada participação da produção eólica.
Entidades Envolvidas
 | UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina | Brasil |
 | INESC P&D Brasil | Brasil |
 | LAB PLAN | Brasil |
MULTIAREA EVALUATION OF GENERATING SYSTEMS WITH HIGH WIND PRODUCTION: STATIC AND OPERATING RESERVE
Electric Power Systems (ESS) have evolved over the years and becoming increasingly complex. This complexity is also related to the importance that renewable energy been gaining in global energy mix. In Brazil and in the world, for economic and environmental reasons, renewable energies are integrated on a large scale in generation systems.
According to the Brazilian Wind Energy Association (ABE Eólica) from 2009 to 2011, the six auctions where wind power has participated, 6.8 GW were contracted through the development of new projects in Brazil. Such projects will raise the volume of wind power facilities in the country for over 8.2 GW by 2016, 5.5 times larger than the current capacity and will attract more than 20 billion dollars in investments. It is a common knowledge that due to the stochastic and probabilistic nature of the system behaviors, demand and failures of the components of the electric power system (EPS), probabilistic methodologies which assess the generation adequacy, should be taken into consideration.
The combination of conventional generation with the renewable generation sources, which involve complex forecasting methodologies combined with variability of consumption, makes the task of including a high level of wind power unit in the engagement procedure rather more complex.
In evaluating the multi-area the static reserve of a production system can be expanded through interconnections with other systems. Thus, when the total available capacity of a production system is insufficient to meet the required demand in your own area, it can search up assistance in systems/neighboring areas, by resorting to the interconnections.
In this context, this project proposes to undertake the development of a computational tool based on probabilistic methodologies which are able to provide adequate information to help in decision-making of Electrical Systems Operators, in relation to the planning of the Brazilian Electric System (SEB).This project has high potential for development of science and innovation. Four major goals of this project can be defined as follows:
1. Theoretical conception and development of a methodology to assess the adaptation of the Brazilian generation system, focused on planning and long-term operation, considering the inclusion of high wind power production in the Brazilian energy mix, which consists predominantly of hydro;
2. Theoretical conception and development of a methodology for analysis and evaluation of multi-area performance of the generation of electricity focused on planning and long-term operation, integrating aspects of adequacy and security of supply, in an environment where renewable energies (mainly wind) include a high portion of uncertainties. The modeling of stochastic long-term behavior of the system components (eg. failure and repair cycles, availability of resources), and representation of different types of failures, should also be taken into account.
3. Theoretical conception and development of a computational tool for multi-area assessment and integration of the methodology developed where the operational reserve has fundamental focus for the determination of risk indices related to the flexibility of the power system, considering the impact of uncertainties regarding the high level of wind generation into the Brazilian energy mix, the variability of demand and failures of generating units.
4 Theoretical conception and development of a demonstrative project where will be used a partner support of the electrical sector to implement in a demonstration environment the developed tool performing the appropriate tests to validate the proposed methodology, providing a new basis for analyzing and assessing the adequacy of Brazilian generating system considering a strong participation of wind power production.
Entities Involved
| UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina | Brasil |
| INESC P&D Brasil | Brasil |
| LAB PLAN | Brasil |
EVALUACIÓN MULTIÁREA DE SISTEMAS DE GENERACIÓN CON ELEVADA PRODUCCIÓN EÓLICA: RESERVA ESTÁTICA Y OPERACIONAL
Los sistemas de Energía Eléctrica (ESS) han evolucionado a lo largo de los años, aumentando cada vez más su complejidad. Esta situación está también relacionada con la importancia que las energías renovables están ganando en la producción de energía global. En Brasil y en el mundo, por razones económicas y ambientales, las fuentes de energía renovables están integradas a gran escala en los sistemas de generación.
Según una fuente de la Asociación de Energía Eólica de Brasil (ABEEólica) entre 2009 y 2011, en las seis subastas en las cuales la energía eólica participó, se contrataron 6.8 GW en nuevos proyectos en Brasil. Estos proyectos incrementaran el volumen de instalaciones de energía eólica en el país en más de 8.2 GW para el 2016, significando un aumento de 5.5 veces más de la capacidad actual, y atraerá una inversión de más de 20 mil millones de dólares.
Es de conocimiento común que debido a la naturaleza estocástica y probabilística del comportamiento del sistema, de la demanda y los fallos de los componentes del sistema eléctrico de potencia (SEP), las metodologías probabilísticas que evalúan la adecuación de la generación, se deben tomar en consideración.
La combinación de la generación convencional con fuentes de generación renovables, que implican métodos de previsión complejos aliado a la variabilidad del consumo, aumenta considerablemente el grado de dificultad asociado a la tarea de incluir un nivel elevado de producción eólica, en el procedimiento de unit commitment.
En la evaluación multiárea, la reserva estática de un sistema productor puede ser ampliado a través de interconexiones con otros sistemas. De esta forma, cuando la capacidad total disponible en un sistema productor es insuficiente, para satisfacer la demanda requerida dentro de su área, puede este recurrir a sistemas/áreas vecinas, mediante el uso de interconexiones.
En este sentido, este proyecto propone llevar a cabo el desarrollo de una herramienta computacional basada en metodologías probabilísticas capaces de proporcionar información adecuada para ayudar a los operadores de sistemas eléctricos, en la toma de decisiones, en relación con la planificación del Sistema Eléctrico Brasileño (SEB). Este proyecto tiene un alto potencial para el desarrollo de la ciencia y la innovación. Cuatro de las principales metas de este proyecto se pueden definir de la siguiente manera:
1. Concepción teórica y desarrollo de una metodología para el análisis de la adecuación del sistema de generación brasilero. Centrado en la planificación y operación a largo plazo, teniendo en cuenta la inclusión de elevada producción de energía eólica en la matriz energética brasilera, que consiste en su mayor parte de producción hidroeléctrica;
2. Concepción teórica y desarrollo de una metodología para el análisis y la evaluación multiárea del desempeño de los sistemas de generación de energía eléctrica enfocada en la planificación y operación a largo plazo, la integración de los aspectos de adecuación y garantía de suministro eléctrico, en un entorno donde las energías renovables (principalmente la eólica) incluyen una alta proporción de indeterminaciones. El modelado estocástico del comportamiento a largo plazo de los componentes del sistema (por ejemplo, ciclos de fallas y recuperación, disponibilidad de los recursos), y representación de los diferentes tipos de fallos, también debe tenerse en cuenta;
3. Concepción teórica y desarrollo de una herramienta computacional para evaluación multiárea e integración de la metodología, donde la reserva de funcionamiento está centrada fundamentalmente en la determinación de los índices de riesgo relativos a la flexibilidad del sistema de potencia, teniendo en cuenta el impacto de las indeterminaciones derivadas del alto nivel de energía eólica en la matriz de energía en Brasil, variabilidad de la demanda y fallos de las unidades generadoras;
4. Concepción teórica y desarrollo de un proyecto demostrativo en cooperación con una empresa del sector eléctrico, para implementar en ambiente de demostración la herramienta desarrollada, realizando así las pruebas adecuadas para la correcta validación de la metodología propuesta, que proporciona una nueva base para el análisis y la evaluación de la adecuación el sistema de generación brasileño teniendo en cuenta un alto porcentaje de producción eólica.
Entidades Asociadas
| UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina | Brasil |
| INESC P&D Brasil | Brasil |
| LAB PLAN | Brasil |
