A multi-objective optimization of the active and reactive resource scheduling at a distribution level in a smart grid context

In the traditional paradigm, the large power plants supply the reactive power required at a transmission level and the capacitors and transformer tap changer were also used at a distribution level. However, in a near future will be necessary to schedule both active and reactive power at a distribution level, due to the high number of resources connected in distribution levels. This paper proposes a new multi-objective methodology to deal with the optimal resource scheduling considering the distributed generation, electric vehicles and capacitor banks for the joint active and reactive power scheduling. The proposed methodology considers the minimization of the cost (economic perspective) of all distributed resources, and the minimization of the voltage magnitude difference (technical perspective) in all buses. The Pareto front is determined and a fuzzy-based mechanism is applied to present the best compromise solution. The proposed methodology has been tested in the 33-bus distribution network. The case study shows the results of three different scenarios for the economic, technical, and multi-objective perspectives, and the results demonstrated the importance of incorporating the reactive scheduling in the distribution network using the multi-objective perspective to obtain the best compromise solution for the economic and technical perspectives.

Análise da Qualidade de Energia em Instalações Eléctricas com MiniProdução

Com a alteração da legislação energética em Portugal, nomeadamente a implementação da legislação de Micro e Minigeração, a produção distribuída cresceu de forma exponencial na rede elétrica nacional, diminuindo por um lado as perdas no transporte e distribuição, e por outro aumentando a complexidade na gestão do trânsito de potência ao Distribuidor. No entanto a motivação desta dissertação prende-se com o facto de que as centrais de produção distribuída, em particular as de tecnologia fotovoltaica, pela sua dimensão, serem instaladas nos pontos de consumo, em paralelo com a instalação elétrica de utilização do cliente e como tal, têm sido verificadas diversas anomalias no funcionamento e exploração das mesmas, por influência da má qualidade de energia resultante das más condições de funcionamento e exploração em que se encontram as instalações de consumo. A presente dissertação pretende apresentar uma descrição das anomalias mais frequentes verificadas nas centrais fotovoltaicas de minigeração com origem na qualidade da energia que transita das instalações elétricas de consumo ligadas ao mesmo ponto de interligação com a rede elétrica nacional. Como base de fundamento, foram demonstradas através de três casos práticos reais, algumas das mais frequentes e prejudiciais anomalias descritas na presente dissertação. Foram escolhidos 3 casos reais com diferentes tipos de instalação de consumo sendo que um deles não apresenta qualquer anomalia de forma a comprovar o bom funcionamento em condições normais de ambas as instalações. Foram encontradas e demonstradas várias soluções paras os diferentes tipos de anomalias, no entanto esta dissertação vai permitir não só a resolução deste tipo de anomalias em centrais fotovoltaicas em exploração e já com prejuízos avultados mas também introduzir em futuras instalações a análise da qualidade da energia nas instalações de consumo em fase preliminar de estudo de implementação de centrais fotovoltaicas de minigeração e de autoconsumo, precavendo futuros problemas de rentabilidade técnico-económica. Este estudo, irá certamente servir de motor de impulsão para a preocupação com a Qualidade da Energia essencialmente dentro das instalações elétricas de consumo sensibilizando os seus gestores energéticos. Poderá ainda impulsionar a reformulação do Regulamento de Qualidade de Serviço para exigências ainda mais apertadas de forma a incorporar algumas das anomalias aqui descritas, sendo por isso um elemento de alerta para todos os “Players” do Sistema Elétrico Nacional tendo como limite a melhoria continua da Segurança e da Qualidade da energia na rede elétrica beneficiando da sensibilização de todos os intervenientes.

Esclonamento de máquinas de cogeração utilzando programação inteira mista

As centrais termoelétricas convencionais convertem apenas parte do combustível consumido na produção de energia elétrica, sendo que outra parte resulta em perdas sob a forma de calor. Neste sentido, surgiram as unidades de cogeração, ou Combined Heat and Power (CHP), que permitem reaproveitar a energia dissipada sob a forma de energia térmica e disponibilizá-la, em conjunto com a energia elétrica gerada, para consumo doméstico ou industrial, tornando-as mais eficientes que as unidades convencionais Os custos de produção de energia elétrica e de calor das unidades CHP são representados por uma função não-linear e apresentam uma região de operação admissível que pode ser convexa ou não-convexa, dependendo das caraterísticas de cada unidade. Por estas razões, a modelação de unidades CHP no âmbito do escalonamento de geradores elétricos (na literatura inglesa Unit Commitment Problem (UCP)) tem especial relevância para as empresas que possuem, também, este tipo de unidades. Estas empresas têm como objetivo definir, entre as unidades CHP e as unidades que apenas geram energia elétrica ou calor, quais devem ser ligadas e os respetivos níveis de produção para satisfazer a procura de energia elétrica e de calor a um custo mínimo. Neste documento são propostos dois modelos de programação inteira mista para o UCP com inclusão de unidades de cogeração: um modelo não-linear que inclui a função real de custo de produção das unidades CHP e um modelo que propõe uma linearização da referida função baseada na combinação convexa de um número pré-definido de pontos extremos. Em ambos os modelos a região de operação admissível não-convexa é modelada através da divisão desta àrea em duas àreas convexas distintas. Testes computacionais efetuados com ambos os modelos para várias instâncias permitiram verificar a eficiência do modelo linear proposto. Este modelo permitiu obter as soluções ótimas do modelo não-linear com tempos computationais significativamente menores. Para além disso, ambos os modelos foram testados com e sem a inclusão de restrições de tomada e deslastre de carga, permitindo concluir que este tipo de restrições aumenta a complexidade do problema sendo que o tempo computacional exigido para a resolução do mesmo cresce significativamente.

Strategic planning of electricity systems: Integrating renewable energies

Tese de Doutoramento - Programa Doutoral em Engenharia Industrial e Sistemas (PDEIS)

Análise comparativa do consumo de biomassa para fins energéticos

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Implementação de metodologias BIM na Direção de Engenharia de Barragens da EDP: casos de estudo de projeto de estruturas em obras hidroelétricas

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Overcoming the supply inconsistencies of tidal current energy conversion devices

The adoption of a sustainable approach to meeting the energy needs of society has recently taken on a more central and urgent place in the minds of many people. There are many reasons for this including ecological, environmental and economic concerns. One particular area where a sustainable approach has become very relevant is in the production of electricity. The contribution of renewable sources to the energy mix supplying the electricity grid is nothing new, but the focus has begun to move away from the more conventional renewable sources such as wind and hydro. The necessity of exploring new and innovative sources of renewable energy is now seen as imperative as the older forms (i.e. hydro) reach the saturation point of their possible exploitation. One such innovative source of energy currently beginning to be utilised in this regard is tidal energy. The purpose of this thesis is to isolate one specific drawback to tidal energy, which could be considered a roadblock to this energy source being a major contributor to the Irish national grid. This drawback presents itself in the inconsistent nature in which a tidal device generates energy over the course of a 24 hour period. This inconsistency of supply can result in the cycling of conventional power plants in order to even out the supply, subsequently leading to additional costs. The thesis includes a review of literature relevant to the area of tidal and other marine energy sources with an emphasis on the state of the art devices currently in development or production. The research carried out included tidal data analysis and manipulation into a model of the power generating potential at specific sites. A solution is then proposed to the drawback of inconsistency of supply, which involves the positioning of various tidal generation installations at specifically selected locations around the Irish coast. The temporal shift achieved in the power supply profiles of the individual sites by locating the installations in the correct locations, successfully produced an overall power supply profile with the smoother curve and a consistent base load energy supply. Some limitations to the method employed were also outlined, and suggestions for further improvements to the method were made.

Erstellung einer Blitzschutzrichtlinie für die Produktpalette der FAM im Auftrag der "Gesellschaft für Prozeßautomation mbH" (GPA)"

On the basis of the global use of the FAM installations and systems, their location, type and height, a lightning protection system is required, which protects humans and machines from danger of a lightning. At the beginning the development, the threat and the potential for destruction of lightning are described. Besides the resulting solid normative calculation models and tables are presented. Then, the product portfolio of the FAM is characterized. From this demonstration models are selected; on the one hand a model for the totality of all portable devices and the other hand a model which defines the power plants. Subsequently, the risk management and a strengths and weaknesses analysis are performed. After that, with graphical and mathematical models, these weaknesses as well as the functional equipotential bonding and grounding system and its dimensioning are investigated and solutions are demonstrated. The following is a coordination of lightning protection standard with other directives and standards in order to classify the resulting internal lightning protection and protective measures against electromagnetic pulse and to generate a uniform protection and application platform. Furthermore, problems of the economy of protective circuit is shown and a solution is given. Finally, the indicated possible solutions are replaced by definitions. The main classification and structure of lightning protection directive are shown and exemplarily applied.

The global uranium rush and its Africa frontier. Lessons from Namibia

Uranium mines are the - often forgotten - source of nuclear power. The promotion of nuclear energy as a clean alternative and the projected increase of electricity demand in countries such as China and India, have led to a global “uranium rush”, unseen since the peak of the Cold War. This article studies the formation of the expanding nuclear frontier looking at the interaction between the global uranium metabolism, industrial dynamics and local ecologies of resistance using Namibia as a case-study. Namibia, the world´s fourth largest producer of uranium, stands at the frontier of this rush with sixty-six recently granted prospecting licenses that could turn into mines, compared to only three currently operating mines. We focus on three generic attributes that help to explain the emergence and intensity of resistance by local communities to uranium mining: the ecology and geography of the resource; the degree and type of political and economic marginalization of the community; and crucially, the connection and integration of local concerns with broader social movements and political demands. We show with the use of empirical material how these factors play out differently in five Namibian communities that have been, or stand to be, affected by uranium mining, and explain how local ecologies of resistance shape the global uranium rush.

Intercomparison of the response of different photon and neutron detectors around a spent fuel cask

An intercomparison of the response of different photon and neutron detectors was performed in several measurement positions around a spent fuel cask (type TN 12/2B) filled with 4 MOX and 8 UO2 15 x 15 PWR fuel assemblies at the nuclear power plant Gosgen (KKG) in Switzerland. The instruments used in the study were both active and passive, photon and neutron detectors calibrated either for ambient or personal dose equivalent. The aim of the measurement campaign was to compare the responses of the radiation instruments to routinely used detectors. It has been shown that especially the indications of the neutron detectors are strongly dependent on the neutron spectra around the cask due to their different energy responses. However, routinely used active photon and neutron detectors were shown to be reliable instruments. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Localització de les zones òptimes del litoral català per la instal•lació d’un parc eòlic marí

Anàlisi territorial del litoral català mitjançant una sèrie de variables tractades amb sistemes d’informació geogràfica (recurs eòlic, perfil batimètric, zones incloses en Xarxa Natura 2000, subestacions elèctriques vora la costa) per tal de localitzar les zones òptimes d’implantació d’un parc eòlic marí

Projecte d'una central d'energia elèctrica de 400 kW mitjançant concentradors solars i una turbina de vapor

L’objecte del projecte és dissenyar una central productora d’energia elèctrica a través d’una turbina de vapor i un generador acoblat a aquesta, mitjançant concentradors d’energia solar cilindro-parabòlics. Aquests concentradors captaran la radiació directa del sol per concentrar-la al focus de la paràbola, on s’hi col·locarà un receptor per l’interior del qual hi passarà un fluid que s’escalfarà gràcies a aquests raigs concentrats. En el projecte s’ha dissenyat la instal·lació i estudiat la radiació disponible a la zona, s’ha realitzat un estudi de la viabilitat de la instal·lació necessària i del cost econòmic d’una central d’energia termoelèctrica fictícia a la zona de Tarragona

Obtenció d'un model de predicció de les afectacions dels parcs eòlics sobre els serveis de televisió

L'objectiu principal del projecte és l'obtenció d'un model que faci possible la predicció de les afectacionsdels parcs eòlics sobre els serveis de televisió tant analògica com digital. Perquè això sigui possible elpresent projecte pretén assolir els punts següents: 1. Estudi de les diferents fonts d'interferència que poden ocasionar els aerogeneradors, principalmentsobre els elements encarregats de la difusió del senyal de televisió. Aquest estudi es centraen l'anàlisi i detecció dels problemes en recepció de televisió analògica i digital. 2. Desenvolupament d'una metodologia que faci possible la predicció de les afectacions dels parcseòlics sobre els serveis de televisió analògica i digital i l'estudi de la seva viabilitat mitjançantmesures sobre el terreny on es té coneixement d'afectacions provocades per parcs eòlics. 3. Estudi tecno-econòmic dels costos aproximats d'implantació de les diferents solucions per reduirles afectacions i comparació econòmica entre la implantació de solucions prèvies i posteriors a laconstrucció del parc.

Nova central elèctrica de transformació de l'aeroport de Girona-Costa Brava

Amb vista a una ampliació de l’aeroport Girona-Costa Brava, per poder donar un servei de qualitat a tots els passatgers, es decideix fer una nova central elèctrica de transformació. L’edifici de la central elèctrica ja està projectat, i l’objecte d’aquest projecte és dissenyar la instal·lació elèctrica de mitja tensió des de l’escomesa de la xarxa general fins les línies de sortida de mitja i baixa tensió

Stochastic optimal bid to electricity markets with environmental risk constraints

There are many factors that influence the day-ahead market bidding strategies of a generation company (GenCo) in the current energy market framework. Environmental policy issues have become more and more important for fossil-fuelled power plants and they have to be considered in their management, giving rise to emission limitations. This work allows to investigate the influence of both the allowances and emission reduction plan, and the incorporation of the derivatives medium-term commitments in the optimal generation bidding strategy to the day-ahead electricity market. Two different technologies have been considered: the coal thermal units, high-emission technology, and the combined cycle gas turbine units, low-emission technology. The Iberian Electricity Market and the Spanish National Emissions and Allocation Plans are the framework to deal with the environmental issues in the day-ahead market bidding strategies. To address emission limitations, some of the standard risk management methodologies developed for financial markets, such as Value-at-Risk (VaR) and Conditional Value-at-Risk (CVaR), have been extended. This study offers to electricity generation utilities a mathematical model to determinate the individual optimal generation bid to the wholesale electricity market, for each one of their generation units that maximizes the long-run profits of the utility abiding by the Iberian Electricity Market rules, the environmental restrictions set by the EU Emission Trading Scheme, as well as the restrictions set by the Spanish National Emissions Reduction Plan. The economic implications for a GenCo of including the environmental restrictions of these National Plans are analyzed and the most remarkable results will be presented.