18.ago topázio 12.15_373_aeselpa
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Ambiente Integrado de Apoio à Operação de Redes de Distribuição com Geração Distribuída
F. H. Pereyra Zamora, A. P. Cunha, J. C. Guaraldo, H. Kagan, M. M. Lopes, M. R. Gouvêa
F. Mirancos Cunha, J. Fuentes Lopes
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Apresentação
• Empresa de base tecnológica - consultoria e prestação de serviços de P&D;
• Spin-off Enerq/USP;
• Principais Linhas de Pesquisa em Distribuição de Energia:• Regulação e Comercialização de Energia• Redes Inteligentes;• Planejamento, Qualidade, Operação;• Redes Subterrâneas;
• Clientes: AES Eletropaulo, Celesc, Light, Cemig, EDP, Rede Energia, ARSESP, Duke Energy, entre outros;
• Parceiros: Enerq/USP, FIPE, etc.
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00:00AES Brasil
Outros
INVESTIMENTOS 1998-2010:
R$ 6,9 bilhões
PARTICIPAÇÃO DE MERCADO
Distribuidoras(Energia distribuída)
Geradoras(Capacidade instalada)
13%
87%
97,7%
2,3%
DistribuiçãoGeração
ComercializaçãoTelecomunicação
7 MILHÕES DE CLIENTES
7,6 MIL COLABORADORES
AES NO BRASIL
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TÓPICOS
• Motivação
• Objetivos
• Plataforma de Desenvolvimento
• Metodologias e Técnicas
• Estudo de Caso
• Conclusões
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MOTIVAÇÃO
• A utilização de Geração Distribuída (GD) é uma
tendência mundial, constituindo-se num dos pilares
das Redes Inteligentes de Distribuição (Smart Grids).
a) abertura do mercado de geração à participação
de investidores privados;
b) aproveitamento de fontes renováveis de
energia, usualmente de menor porte que gerações
convencionais;
c) esgotamento ou prazo elevado das obras
convencionais de geração.
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MOTIVAÇÃO
• A abertura do mercado de energia para a conexão de
produtores independentes, criam um cenário
favorável à GD, em que diferentes fontes de energia
podem ser conectadas ao longo das redes de
distribuição.
a) potencial para promover regulação de tensão
em casos específicos;
b) redução de perdas, desde que o despacho seja
consistente com as cargas;
c) liberação de capacidade da T&D;
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MOTIVAÇÃO
d) melhoria de confiabilidade e qualidade do
suprimento;
e) diferimento de investimentos de expansão, com
efeitos sobre a tarifa;
f) redução das emissões de gases estufa e ganhos
com créditos de carbono;
g) menor vulnerabilidade, quando comparada a
uma grande planta geradora.
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GDs na Eletropaulo
• A atualmente existem basicamente duas plantas de
GD que utilizam o biogás de aterros sanitários -
Bandeirantes e São João.
motores a gás com potência entre 0,75 MW e 1,0 MW, em
número suficiente para somar potências nominais totais entre
20 MW e 24 MW, mantendo-se um rodízio de unidades em
manutenção.
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OBJETIVO
Desenvolvimento de um aplicativo de apoio à operação
de sistemas de distribuição que contempla técnicas,
métodos e algoritmos dedicados ao tratamento
rigoroso de redes ativas, como ocorre com a inserção
de unidades de Geração Distribuída (GD).
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PLATAFORMA DE DESENVOLVIMENTO
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METODOLOGIA
• O desenvolvimento do ambiente de apoio à operação de redes com GD está baseado em um conjunto de técnicas, métodos e algoritmos selecionados e concebidos para propiciar o rigor técnico e a flexibilidade necessárias para as simulações de redes de distribuição com inserção de unidades de GD.
a) Confiabilidade;
b) Proteção;
c) Manobras de Rede;
d) Priorização de Ações Operativas
e) Despacho Econômico.
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METODOLOGIA
• Confiabilidade
a) Tem como dados básicos a topologia do
sistema, que pode incluir linhas e equipamentos,
permitindo arranjos radiais ou em malha, avaliando
os cortes mínimos e índices em qualquer ponto do
sistema em estudo;
b) Permite a consideração de múltiplos
componentes uni e bidirecionais, entre dois nós
quaisquer e múltiplos nós de suprimento.
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METODOLOGIA
• Método dos Cortes Mínimos
c) Topologia do sistema, incluindo os dados de
nós e dados das ligações;
d) Dados de confiabilidade de cada componente
(taxas de falha e tempos de restabelecimento,
separando-se as interrupções programadas e
acidentais).
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METODOLOGIA
• Proteção CatálogoDispositivosde Proteção
Ajustes
Dados do Analisadorde Redes
Coordenogramas
CatálogoTrafos. de
Instrumentação
Novosajustes ?
S
Saída
N
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METODOLOGIA
• Manobras de Rede
a) Com o propósito de auxiliar ao operador na tomada de decisões que envolvam situações de desligamento de consumidores é importante determinar quais os blocos de carga e alimentadores devem ser desligados para efetuar o corte de carga solicitado pela operação ou devido a uma contingência, de forma otimizada; b) Mediante a criação de alternativas espera-se classificar aqueles consumidores que apresentarem a melhor combinação de fatores que possibilite o restabelecimento do maior número de consumidores.
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METODOLOGIA
• Priorização de Ações Operativas
Com a implementação de algoritmos de otimização, nos problemas de reconfiguração de rede em sistemas de distribuição, pretende-se realizar a configuração de redes de distribuição através de manobras dos dispositivos de seccionamento com a finalidade de operar o sistema da forma mais eficiente, respeitando os limites de carregamento e tensão. A solução do problema de reconfiguração envolve a seleção da configuração de rede que propicie o menor corte de carga e que satisfaça as restrições previstas, dentro o conjunto de possíveis configurações.
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METODOLOGIA
• Despacho Econômico
O despacho econômico de unidades de GD envolve uma adaptação dos conceitos da geração convencional considerando que a distribuidora não é, em geral, a proprietária da geração e nem sempre depende dela para prover o suprimento aos seus consumidores;
A curva de despacho praticada pode ser definida por outros parâmetros, dependendo de incentivos e custos operacionais, tais como receitas em créditos de carbono, venda de energia e desconto na TUSD.
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Algoritmos Evolutivos
População in ic ia l
Avaliação
C riação dos filhosO peradores M utação e
R ecom binação
Soluçãoencontrada
Avaliação eseleção
C rité rio deparada
C rité rio deparada
sim
não
não sim
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ESTUDO DE CASO
• Ambiente de Simulação (SDAT, SED, SDMT e SDBT)
a) Linha de Subtransmissão 88 kV;
b) Subestação ETD Gato Preto (GPR) 88/13,8 kV;
c) Rede de Distribuição MT Gato Preto (4
circuitos);
d) Rede de Distribuição MT Eco Perus (4 circuitos);
e) UTE Bandeirantes (Biogás) 13,8 kV.
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ESTUDO DE CASO
Rede de Distribuição (Subtransmissão, MT e BT)
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ESTUDO DE CASO
Rede de Distribuição com Equivalentes
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ESTUDO DE CASO
Conectividade com o Google Maps
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ESTUDO DE CASO
Rede de Distribuição sob análise
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ESTUDO DE CASO
Diagrama Esquemático da SE
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ESTUDO DE CASO
Diagrama Esquemático da GD
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ESTUDO DE CASO
Resultado do Ajuste de Demandas
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ESTUDO DE CASO
Fluxo de Potência e Curto-Circuito
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ESTUDO DE CASO
Resultado dos Índices de Confiabilidade
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ESTUDO DE CASO
Manobras de Rede e Otimização de Ações Oper.
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ESTUDO DE CASO
Simulação da Proteção
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ESTUDO DE CASO
Despacho Econômico
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ESTUDO DE CASO
Fluxo Geral do Processo para Operação da GD
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ESTUDO DE CASO
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CONCLUSÕES
• Foi desenvolvido um ambiente integrado de apoio à
operação de redes de distribuição com GD. Este
ambiente de simulação utiliza recursos da
plataforma sinap t&d onde foram adicionados novos
módulos.
• Uma série de simulações foram realizadas para a
ETD Gato Preto, ECH ECO Perus e circuitos
associados. O propósito dessas simulações teve a
finalidade de validar os módulos desenvolvidos no
ambiente de simulação.
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CONCLUSÕES
• Destaca-se a análise realizada considerando-se
simultaneamente todos os níveis de tensão de
distribuição, como forma de mostrar a versatilidade
da ferramenta e dos módulos desenvolvidos.
• A interface amigável da ferramenta, facilidade de
uso e possibilidade de adição de novos módulos,
possibilita a sua aplicação e implantação em
sistemas corporativos próprios das concessionárias
de energia.
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AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à AES Eletropaulo a permissão para publicar os dados desse artigo
OBRIGADO!