Resolução do problema de mercado de energia elétrica brasileiro e análise de remuneração dos serviços ancilares de compensação síncrona e reserva operativa

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Espindula, Carla Jacobsen
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
Texto Completo: http://repositorio.ufes.br/handle/10/15532
Resumo: Society has evolved, and new technological and digital inventions have become extremely important in people's lives. As a result, the guarantee of a continuous supply of electricity, safely and reliably, has become an essential service for the consumer. Ancillary services, such as the control of frequency and voltage of the electrical system, for example, are necessary and, if not performed correctly, can lead to instability and even total system collapse. Given the importance of these controls and their peculiarities, the remuneration of ancillary services must be made separate from the operating costs. To minimize the transmission system operation costs and to create a fairer analysis of ancillary services remuneration, in this work, two mathematical models of the electric energy market optimization problem are presented. The operating costs to satisfy the demand of the loads and the active power losses of the electric power system are considered, together with the costs of operating power reserve and synchronous compensation ancillary services. The models developed in this work are based on the operating rules and procedures of the National Electric System Operator and the Chamber for the Commercialization of Electric Energy of Brazil. The difference between the models lies in the proposal for the second model, which stipulates a new form of remuneration for reactive power generation, in which remuneration schemes are more structured and attractive to the electricity market and recent changes in the electricity sector. To demonstrate the effectiveness of the proposed new scheme, the IEEE 30 test system is used for simulation and analysis in AMPL software, using the KNITRO optimization package, which applies a variant of the branch and bound method. Finally, it can be demonstrated that the electric system operator is better benefited by the market model proposed in the second model, due to the reduction of operating costs and the more attractive and transparent way of pricing the reactive power costs inserted in the system.
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spelling 101Medina, Augusto Cesar Ruedahttps://orcid.org/0000000242913153http://lattes.cnpq.br/7397584412509839Espindula, Carla Jacobsenhttps://orcid.org/0000-0002-9214-9763http://lattes.cnpq.br/8817953880358304Encarnação, Lucas Frizerahttps://orcid.org/0000000261627697http://lattes.cnpq.br/5578918284508758Antunes, Helio Marcos Andrehttps://orcid.org/0000000182476448http://lattes.cnpq.br/7601860538588447Trujillo, Joel David Melohttps://orcid.org/0000-0001-5046-1890http://lattes.cnpq.br/43965320077041072024-05-30T00:52:44Z2024-05-30T00:52:44Z2021-10-14Society has evolved, and new technological and digital inventions have become extremely important in people's lives. As a result, the guarantee of a continuous supply of electricity, safely and reliably, has become an essential service for the consumer. Ancillary services, such as the control of frequency and voltage of the electrical system, for example, are necessary and, if not performed correctly, can lead to instability and even total system collapse. Given the importance of these controls and their peculiarities, the remuneration of ancillary services must be made separate from the operating costs. To minimize the transmission system operation costs and to create a fairer analysis of ancillary services remuneration, in this work, two mathematical models of the electric energy market optimization problem are presented. The operating costs to satisfy the demand of the loads and the active power losses of the electric power system are considered, together with the costs of operating power reserve and synchronous compensation ancillary services. The models developed in this work are based on the operating rules and procedures of the National Electric System Operator and the Chamber for the Commercialization of Electric Energy of Brazil. The difference between the models lies in the proposal for the second model, which stipulates a new form of remuneration for reactive power generation, in which remuneration schemes are more structured and attractive to the electricity market and recent changes in the electricity sector. To demonstrate the effectiveness of the proposed new scheme, the IEEE 30 test system is used for simulation and analysis in AMPL software, using the KNITRO optimization package, which applies a variant of the branch and bound method. Finally, it can be demonstrated that the electric system operator is better benefited by the market model proposed in the second model, due to the reduction of operating costs and the more attractive and transparent way of pricing the reactive power costs inserted in the system.A sociedade evoluiu e com ela as novas invenções tecnológicas e digitais tornaram-se extremamente importantes na vida das pessoas. Com isso, a garantia do fornecimento contínuo de energia elétrica, de forma segura e confiável, tornou-se um serviço essencial para o consumidor. Serviços ancilares, tais como o controle de frequência e de tensão do sistema elétrico, por exemplo, são necessários e, se não forem executados de forma correta, podem levar à instabilidade e até colapso total do sistema. Dada a importância desses controles e suas peculiaridades, a remuneração dos serviços ancilares deve ser feita separada dos custos de operação. A fim de minimizar os custos da operação do sistema de transmissão e de criar uma análise mais justa de remuneração dos serviços ancilares, neste trabalho, apresentam-se dois modelos matemáticos do problema de otimização do mercado de energia elétrica. Consideramse os custos de operação para satisfazer a demanda das cargas e as perdas de potência ativa do sistema elétrico de potência, junto aos custos dos serviços ancilares de reserva de potência operativa e compensação síncrona. Os modelos desenvolvidos neste trabalho são baseados nas regras e procedimentos de operação do Operador Nacional do Sistema Elétrico e da Câmara de Comercialização de Energia Elétrica do Brasil. A diferença entre as modelagens está na proposta do segundo modelo, que estipula uma nova forma de remuneração da geração de potência reativa, na qual os esquemas de remuneração são mais estruturados e atrativos para o mercado de energia elétrica e as recentes mudanças no setor elétrico. Para demonstrar a eficácia do novo esquema proposto, é empregado o sistema de teste IEEE 30 para simulação e análise no software AMPL, utilizando o pacote de otimização KNITRO, que aplica uma variante do método branch and bound. Por fim, pode-se demonstrar que o operador do sistema elétrico é melhor beneficiado com o modelo de mercado proposto na segunda modelagem, devido à redução dos custos de operação e a forma mais atrativa e transparente de precificação dos custos de potência reativa inseridos no sistema.Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Texthttp://repositorio.ufes.br/handle/10/15532porUniversidade Federal do Espírito SantoMestrado em Engenharia ElétricaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFESBRCentro Tecnológicosubject.br-rjbnEngenharia ElétricaServiço ancilarmercado de energiamodelagem matemáticaotimizaçãoreserva operativacompensação síncronaResolução do problema de mercado de energia elétrica brasileiro e análise de remuneração dos serviços ancilares de compensação síncrona e reserva operativatitle.alternativeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFESORIGINALCarlaJacobsenEspindula-2021-dissertacao.pdfapplication/pdf2276476http://repositorio.ufes.br/bitstreams/50986662-a37e-4041-8065-cd4f6d0316c2/download48f7895c99d23da9304c8a08a72fca3eMD5110/155322024-09-23 11:04:48.321oai:repositorio.ufes.br:10/15532http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestopendoar:21082024-10-15T18:00:05.906735Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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