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
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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.
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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
Abordagem Resultados
e Conclusões
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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
Abordagem Resultados
e Conclusões
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Enquadramento
e Objectivo
Metodologias
e Critérios
Abordagem Resultados
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
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Enquadramento
e Objectivo
Metodologias
e Critérios
Abordagem Resultados
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
Separação de Mercado
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)
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Enquadramento
e Objectivo
Metodologias
e Critérios
Abordagem Resultados
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
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Enquadramento
e Objectivo
Metodologias
e Critérios
Abordagem Resultados
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)
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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
Abordagem Resultados
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
Abordagem Resultados
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
Abordagem Resultados
e Conclusões
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Enquadramento
e Objectivo
Metodologias
e Critérios
Abordagem Resultados
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
Abordagem Resultados
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.
Vantagens Desvantagens
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
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Enquadramento
e Objectivo
Metodologias
e Critérios
Abordagem Resultados
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).
Vantagens Desvantagens
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
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Enquadramento
e Objectivo
Metodologias
e Critérios
Abordagem Resultados
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
Abordagem Resultados
e Conclusões
Medidas de Redespacho com alteração do programa de interligação
Vantagens Desvantagens
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
Abordagem Resultados
e Conclusões
Separação de Mercado
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.
Vantagens Desvantagens
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
Abordagem Resultados
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
Abordagem Resultados
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.