Escalonamento de geradores térmicos com integração de produção eólica: uma abordagem baseada em programação inteira mista

A alta e crescente participação da energia eólica na matriz da produção traz grandes desafios aos operadores do sistema na gestão da rede e planeamento da produção. A incerteza associada à produção eólica condiciona os processos de escalonamento e despacho económico dos geradores térmicos, uma vez que a produção eólica efetiva pode ser muito diferente da produção prevista. O presente trabalho propõe duas metodologias de otimização do escalonamento de geradores térmicos baseadas em Programação Inteira Mista. Pretende-se encontrar soluções de escalonamento que minimizem as influências negativas da integração de energia eólica no sistema elétrico. Inicialmente o problema de escalonamento de geradores é formulado sem considerar a integração da energia eólica. Posteriormente foi considerada a penetração da energia eólica no sistema elétrico. No primeiro modelo proposto, o problema é formulado como um problema de otimização estocástico. Nesta formulação todos os cenários de produção eólica são levados em consideração no processo de otimização. No segundo modelo, o problema é formulado como um problema de otimização determinística. Nesta formulação, o escalonamento é feito para cada cenário de produção eólica e no fim determina-se a melhor solução por meio de indicadores de avaliação. Foram feitas simulações para diferentes níveis de reserva girante e os resultados obtidos mostraram que a alta participação da energia eólica na matriz da produção põe em causa a segurança e garantia de produção devido às características volátil e intermitente da produção eólica e para manter os mesmos níveis de segurança é preciso dispor no sistema de capacidade reserva girante suficiente capaz de compensar os erros de previsão.

The high and increasing share of wind energy in the matrix production brings great challenges to power system operators in grid management and production scheduling. The uncertainty associated with Wind generation affects the thermal Unit Commitment and economic dispatching, since the real-time wind power output may be very different from what is forecasted. This paper proposes two methods for optimizing the scheduling of thermal generators, based on Mixed Integer Linear Programming. The aim is to find solutions that minimize the negative influences of the integration of wind power into the power system. Initially the Unit Commitment problem is formulated without considering the integration of wind power. Then we considered the penetration of wind power in the electricity system. In the first model, the problem is formulated as a stochastic optimization problem. In this formulation all scenarios of wind generation are taken into account in the optimization process. In the second model, the problem is formulated as a deterministic optimization problem. In this formulation, the analysis is done for each production scenario and wind in order to determine the best solution by means of evaluation indicators. Various simulations were made for different levels of spinning reserve and the results showed that the high share of wind energy in the matrix of production undermines the safety and security of production due to the volatile and intermittent characteristics of the wind generation. To maintain the same levels of security the system must have sufficient spinning reserve capacity to compensate for forecasting errors.