Incorporação do fluxo de potência ótimo ao problema de comissionamento de unidades de curto prazo em usinas hidrelétricas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cardoso Filho, Danilo Pinchemel
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/234828
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2022.
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spelling Incorporação do fluxo de potência ótimo ao problema de comissionamento de unidades de curto prazo em usinas hidrelétricasEngenharia elétricaEnergia elétricaGeradores hidrelétricosUsinas hidrelétricasFluxo de potência ótimoDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2022.A demanda crescente por fontes renováveis de energia elétrica pressiona a construção de novas usinas hidrelétricas de grande porte para regiões a milhares de quilômetros de distância dos centros de carga. Neste contexto, a construção de sistemas de transmissão eficientes para o escoamento da energia produzida à rede primária se torna um aspecto essencial, as vezes com a utilização de sistemas de corrente contínua em alta tensão. Contudo, problemas aplicados ao planejamento e operação de curto prazo de usinas hidrelétricas frequentemente não representam com precisão o comportamento da rede de conexão, isto é, pela modelagem do fluxo de potência AC, em grande parte, devido à falta de métodos apropriados para implementações práticas em usinas. Consequentemente, questões associadas ao planejamento da transmissão são tratadas com base em simplificações nos modelos das usinas a terem sua produção escoada. Desta forma, este trabalho propõe estratégias para a incorporação de um modelo preciso da rede de transmissão local de usinas hidrelétricas, a partir da introdução das equações do fluxo de potência AC como restrições nos problemas do despacho em tempo real e da programação diária correspondentes, objetivando a otimização integrada do despacho hidráulico e da operação da rede. Uma estratégia de solução iterativa é proposta, baseada em problemas do tipo programação quadrática inteira mista, sendo aplicadas estratégias baseadas em linearização por partes às funções de produção hidrelétrica das unidades geradoras, além de expansões em série de Taylor de primeira ordem para a linearização das equações de balanço do fluxo de potência AC, a partir de uma adaptação do método de Newton-Rapson; soluções convergentes retornam variáveis elétricas de valores compatíveis com soluções exatas do problema do fluxo de potência. O trabalho é desenvolvido tomando a Usina Hidrelétrica de Santo Antônio como referência, sendo apresentados seus detalhes construtivos e operacionais, derivados de dados fornecidos pela mesma, além de resultados de simulações numéricas que quantificam os efeitos da inclusão da rede nos problemas de planejamento associados.Abstract: The growing demand for renewable energy sources is driving the building of new large hydro power plants thousands of kilometers away from the load centers. In this setting, one key aspect is the construction of complex electrical networks for efficient transmission of power to the primary gird, which is sometimes combined with high-voltage direct current systems. However, problems applied to the short term scheduling and operation of hydro power plants often do not model the connection-grid precisely, that is, through the modeling of AC power flow equations, largely due to lack of robust methods suitable for practical in-site applications. Consequently, issues related to transmission operation planning are usually dealt with based on simplifications in the models of the power plants to have its production channeled through the transmission system. This work proposes strategies for the incorporation of precise grid-connection representation in large hydro power plants by the introduction of AC power flow equations as constraints in the associated real-time dispatch and hydro unit commitment problems, aiming at an integrated optimization of hydraulic dispatch and the operation of the transmission system. An iterative strategy based on mixed-integer quadratic programming type problems is proposed, and strategies based on piecewise linear function fitting are applied for the linearization of hydro-power production function of the generating units, while first order Taylor series are applied for linearizing AC power flow equations, based on an adaptation of the Newton-Raphson method; convergent solutions yield electrical variables values compatible with exact AC power flow results. The work is developed taking Santo Antonio Hydroelectric Power Plant as a reference; whereas its structural and operational details are presented, as obtained from data provided by the plant. Furthermore, numerical simulations quantifying the effects of introduction of precise grid modeling in short term scheduling problems for this plant are presented.Finardi, Erlon CristianAquino, Antonio Felipe da Cunha deUniversidade Federal de Santa CatarinaCardoso Filho, Danilo Pinchemel2022-05-19T14:49:53Z2022-05-19T14:49:53Z2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis178 p.| il., gráfs.application/pdf374503https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/234828porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-05-19T14:49:54Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/234828Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732022-05-19T14:49:54Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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