Influência das usinas hidrelétricas reversíveis no desempenho do sistema interligado brasileiro

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Bettega, Renê, 1968-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/69963
Resumo: Orientador: Dr. Marcelo Rodrigues Bessa
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spelling Bettega, Renê, 1968-Fernandes, Thelma Solange PiazzaUniversidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e AmbientalBessa, Marcelo Rodrigues2021-06-18T12:55:54Z2021-06-18T12:55:54Z2020https://hdl.handle.net/1884/69963Orientador: Dr. Marcelo Rodrigues BessaCoorientadora: Dra. Thelma Solange Piazza FernandesTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa : Curitiba, 26/06/2020Inclui referências: p. 113-126Resumo: Diversos sistemas elétricos da atualidade cogitam em fazer a transição das respectivas matrizes de geração de energia elétrica objetivando uma maior participação de fontes de energia renováveis, principalmente a partir do emprego de fontes eólica e solar. Esta estratégia também exige a introdução de medidas de armazenamento de energia nos respectivos sistemas, sendo as Usinas Hidrelétricas Reversíveis uma das opções consideradas. Neste contexto, as Usinas Hidrelétricas Reversíveis fornecem serviços essenciais para garantia dos requisitos de qualidade dos sistemas elétricos, desempenhando assim um mecanismo de hedge operacional. O Brasil é um dos países que se destaca por apresentar uma matriz de geração de energia elétrica predominantemente renovável e com significativa capacidade de armazenamento de energia mediante reservatórios de usinas hidrelétricas instalados em diversas bacias hidrográficas. A expansão indicativa de seu parque gerador, no entanto, aponta para a crescente participação de fontes renováveis não controláveis e sem adição de capacidade de armazenamento de energia. Esta tendência serve de motivação para perspectivas sobre a implantação de Usinas Hidrelétricas Reversíveis no sistema brasileiro. O Brasil não possui experiência no emprego de Usinas Hidrelétricas Reversíveis e as características operacionais do sistema brasileiro são singulares, o que dificulta a simples comparação da questão com as soluções consideradas nos demais sistemas elétricos. Porém, apresenta condições favoráveis em seu território para a construção deste tipo de usina, configurando um potencial recurso natural estratégico para atender diversos atributos demandados pelo sistema elétrico. O presente estudo tem por objetivo ampliar as investigações em relação ao assunto, mapeando conjunturas sistêmicas em que as Usinas Hidrelétricas Reversíveis possam beneficiar o desempenho global do sistema brasileiro e, consequentemente, alimentar alternativas para o planejamento de sua infraestrutura. O problema é analisado sob a ótica da programação diária da operação do sistema, alocando de forma ótima o despacho das Usinas Hidrelétricas Reversíveis de acordo com determinadas circunstâncias sistêmicas previamente definidas. Para tanto, o sistema é modelado em um Fluxo de Potência Ótimo linear, considerando a influência da malha de transmissão na alocação dos recursos energéticos disponíveis e os custos marginais de operação das Usinas Hidrelétricas Reversíveis nulos. Os resultados mostram que, nas condições estudadas, o sistema brasileiro pode absorver uma elevada participação de geração de fontes renováveis não controláveis sem que haja a necessidade de se tomar medidas urgentes de armazenamento adicional. Adicionalmente, o emprego de Usinas Hidrelétricas Reversíveis pode oferecer sinergias no tocante ao escoamento dos recursos hidrelétricos do subsistema Norte, descongestionamento de fluxos na rede, geração renovável em cenários hidrológicos severos e políticas de expansão de termelétricas na base e de fontes renováveis com sazonalidade complementar à estação seca do regime hidrológico do sistema. O modelo proposto também consolida avanços no desenvolvimento de ferramentas para avaliação integrada de estudos energéticos e elétricos, com perspectivas positivas para o aprimoramento do planejamento da operação do sistema elétrico brasileiro. Palavras-chave: Usina Hidrelétrica Reversível. Sistema Interligado Brasileiro. Planejamento da Operação. Fontes Renováveis.Abstract: Presently, several electrical systems are taking actions in order to make the transition from their matrices of electricity generation into renewable ones, mainly incorporating wind and solar sources. This strategy also requires the introduction of energy storage measures in the respective systems, such as the Pumped Hydro Storage Plants. In this context, the Pumped Hydro Storage Plants provide essential services to ensure electrical systems standard requirements, thus performing an operational hedge mechanism. Brazil is one of the countries that stands out for having a predominantly renewable electricity generation matrix and with significant energy storage capacity through hydroelectric plants reservoirs installed in several watersheds. The indicative expansion of its generating park, however, points to the growing participation of uncontrollable renewable sources and no addition of energy storage capacity, which is the reason why it awakens perspectives on the implantation of Pumped Hydro Storage Plants in the Brazilian system. Brazil has no experience in the use of Pumped Hydro Storage Plants and the operational characteristics of the Brazilian system are unique, which makes it difficult to compare the issue with the solutions considered in other electrical systems. However, it has potential in its territory for the construction of this type of plant, representing a strategic natural resource to meet several electrical systems attributes. The present study aims to expand the investigations in relation to the subject, comprehensively mapping systemic conjunctures in which the Pumped Hydro Storage Plants can benefit the global performance of the Brazilian system and, consequently, offering alternatives for its infrastructure planning. The problem is analyzed from a daily schedule system operation perspective, allocating optimally the Pumped Hydro Storage Plants dispatch according to certain previously defined system circumstances. Therefore, the system is modeled on a linear Optimal Power Flow, considering the influence of the transmission grid on the allocation of available energy resources and Pumped Hydro Storage Plants marginal operation costs as null. The results showed that the current operational flexibility of the Brazilian system can absorb a high share of generation from uncontrollable renewable sources without urgent measures for additional storage. Additionally, the use of Pumped Hydro Storage Plants can offer synergies in terms of the North subsystem hydroelectric energy flow, transmission grid flows decongestion, renewable generation in severe hydrological scenarios and expansion policies regarding base thermoelectric plants and seasonality complementary renewable sources to the season drought of the system hydrological regime. The proposed model also consolidates advances in the tools development for the integrated assessment of energy and electrical studies, with positive prospects for improving the operation planning of the Brazilian electrical system. Keywords: Pumped Hydro Storage. Brazilian Interconnected System. Operation Planning. Renewable Sources1 arquivo (136 p.) : il. (algumas color.).application/pdfUsinas hidreletricasFontes energéticas renováveisRecursos HídricosInfluência das usinas hidrelétricas reversíveis no desempenho do sistema interligado brasileiroinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - RENE BETTEGA.pdfapplication/pdf4694635https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/69963/1/R%20-%20T%20-%20RENE%20BETTEGA.pdfd9881754d284135ab225bae6c6b56a86MD51open access1884/699632021-06-18 09:55:54.115open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/69963Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082021-06-18T12:55:54Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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