MEN - Mercados de Energia Mestrado em Engenharia Electrotécnica

1. MEN - Mercados de EnergiaMestrado em Engenharia Electrotécnica Resolução do Despacho Económico usando o GAMS Jorge Alberto Mendes de Sousa Professor Coordenador Webpage: pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa

2. Agenda Enquadramento Exemplo de aplicação Programação em GAMS Exercícios

3. Enquadramento • O problema do Despacho Económico tem como objectivo calcular o perfil óptimo de produção de energia eléctrica (minimizando o custo total de produção) considerando disponíveis várias grupos térmicos para satisfação de um dado consumo (carga). • Cada grupo produtor tem limites técnicos de operação (e.g., potência mínima, potência máxima) e caracteriza-se, do ponto de vista económico, por uma função de custo. • A resolução do problema do Despacho Económico pode ser efectuada com recurso ao GAMS para modelizar e resolver o problema de minimização do custo total de produção com as restrições impostas pelos limites técnicos de operação dos grupos térmicos e pelo balanço entre a produção e a carga.

4. T1 C1(P1) T2 P2 . . . . . . . . . Pcarga Tn s.a Gn G1 G2 Cn(Pn) C2(P2) P1 Pn B2 Bn B1 Exemplo de aplicaçãoDespacho Económico de grupos térmicos

5. T1 T2 T3 G1 G2 G3 C2 C3 C1 P1 P3 B1 B3 B2 P2 Pcarga Exemplo de aplicaçãoDespacho Económico de 3 grupos térmicos Pcarga = 325 MW

6. Programação em GAMS (1/4) * DESPACHO ECONOMICO de grupos termicos de produção de * energia electrica * Definicao dos conjuntos dos grupos e das suas caracteristicas Set i grupos produtores /1*3/ ; Set carac caracteristicas dos grupos produtores /Pmin, Pmax, a, b, c/ ; * Introducao dos dados dos grupos termicos: potencia mínima, potencia * maxima e parametros caracteristicos da funcao de custos a, b e c Table Dados(i,carac) Pmin Pmax a b c * MW MW € €/MW €/MW2 1 80 220 15.30 1.17 0.00145 2 40 150 13.70 1.30 0.00163 3 25 90 10.30 1.48 0.00226 * Introducao do valor da carga a satisfazer Scalar Carga /325/ ;

7. Programação em GAMS (2/4) * Definicao das variaveis a serem determinadas pelo modelo Variables P(i) potencia produzida pelo grupo i Custo custo total de producao ; * Imposicao da potencia dos grupos como variavel nao negativa Positive variables P ; * Assignacao dos limites superiores e inferiores dos grupos termicos P.up(i) = Dados(i,"Pmax") ; P.lo(i) = Dados(i,"Pmin") ; * Identificacao das equacoes custo total (a minimizar) e balanco * entre a producao e a carga Equations EqCusto custo total de producao EqBalanco balanco entre a producao e a carga ;

8. Programação em GAMS (3/4) * Definicao das equacoes EqCusto .. Custo =e= Sum(i, Dados(i,"a") + Dados(i,"b")*P(i) + Dados(i,"c")*Power(P(i),2)) ; EqBalanco .. Sum(i,P(i)) =e= Carga ; * Definicao do modelo DE - Despacho Economico Model DE /EqCusto, EqBalanco/ ; * Instrucao para corrida do modelo ED usando * programacao nao linear (NLP) por forma a minimizar a * variavel custo total (funcao objectivo) Solve DE using NLP minimizing Custo; * Escrita no ficheiro .lst dos resultados * relativos ao custo total (Custo.l) * e da potencia de cada grupo (P.l) Display Custo.l, P.l;

9. Programação em GAMS (4/4) * Definicao e determinacao do custo marginal e escrita dos principais * resultados em ficheiro externo .txt * Determinacao do custo marginal de cada grupo (CM = C' = b+2*P) Parameter CMarg(i) custo marginal ; CMarg(i) = Dados(i,"b") + 2*Dados(i,"c")*P.l(i) ; * Abre ficheiro externo de texto File output /C:\GAMS_out\Desp_Economico.txt/ ; put output ; * Escreve custo total put "Custo total = ", put Custo.l, put /, put / ; * Escreve resultados de cada grupo put "Grupo Pmin Pmax Potencia CMarginal", put / ; loop(i, put i.tl, put Dados(i,'Pmin'), put Dados(i,'Pmax'), put P.l(i), put CMarg(i); put /) ; * Fecha ficheiro putclose output

10. Exercícios de aplicação • Usando as características dos grupos térmicos do exemplo apresentado, efectue o despacho económico (usando o GAMS) para uma carga de: • 325 MW • 200 MW • 450 MW • Comente os resultados obtidos tendo em consideração os custos marginais de cada grupo e a sua potência relativa aos seus limites de operação com vista a concluir que o resultado obtido em cada alínea é o óptimo do problema do despacho económico. • Introduza um novo grupo térmico com as características que achar adequadas por forma a que nas condições do exercício 1.i. todos os três grupos originais fiquem a funcionar à sua potência mínima.

11. MEN - Mercados de EnergiaMestrado em Engenharia Electrotécnica Resolução do Despacho Económico usando o GAMS Jorge Alberto Mendes de Sousa Professor Coordenador Webpage: pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa