Author(s): Medeiros, Andreia Barbosa
Date: 2016
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10451/23533
Origin: Repositório da Universidade de Lisboa
Subject(s): Capacidade dinâmica de transporte de energia; Rede de transporte de energia; Otimização de redes elétricas; Monitorização de variáveis meteorológicas; Teses de mestrado - 2016; Departamento de Engenharia Geográfica, Geofísica e Energia
Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016
A integração de elevados níveis de produção de energias renováveis, especialmente eólica, no sistema electroprodutor nacional gera a necessidade de transportar essa energia desde os locais de produção até aos grandes centros de consumo o que, ocasionalmente, pode levar ao congestionamento das respetivas linhas de transporte. Nessas situações, para evitar os custos financeiros e sociais associados à construção de novas linhas pode-se, designadamente, limitar a produção renovável dos parques eólicos com o consequente desperdício de energia. No entanto isso pode ser evitado recorrendo à determinação dinâmica da capacidade de transporte das linhas (Dynamic Line Rating). Esta abordagem permite determinar, em cada instante, a partir das condições da linha e das condições meteorológicas, valores limite de corrente no condutor e aumentar temporariamente a potência transmitida para valores superiores aos de dimensionamento, que são calculados a partir de valores demasiado restritivos para as condições meteorológicas. A limitação dinâmica corresponde assim a uma monitorização da rede e das variáveis climatéricas, tais como a velocidade e direção do vento e a temperatura ambiente. Esta monitorização permite adiar investimentos para ampliação da rede, ao aumentar os limites da capacidade de transporte de energia elétrica mantendo os níveis de segurança operacional. A elevada dispersão geográfica dos sistemas energéticos aliada ao alto grau de complexidade e variabilidade das condições meteorológicas podem ser mais facilmente tratados mediante o recurso a uma interface de entrada desenvolvida com ferramentas dos Sistemas de Informação Geográfica (SIG). Nesta dissertação foi criada uma ferramenta em ArcGIS® envolvendo o mapa da Rede Nacional de Transporte e dados meteorológicos para modelação da capacidade de transporte da rede numa região de elevada penetração renovável, com produção marcadamente sazonal em cenários críticos de congestão da rede. Essa ferramenta revelou-se um importante apoio aos estudos de congestionamentos na rede, facilitando a aquisição de dados para os locais desejados.
The integration of a high level of renewable energy production, especially wind energy, in the national electric grid creates the need to transport that energy from power plants to distant urban centers, which could, occasionally, lead to the congestion of transmission lines. To avoid the financial and social costs associated to the construction of new electric lines, the energy production of wind farms can be limited. However, the resulting energy waste can be prevented, at least partially, by using a dynamic line rating assessment. This approach let us determine, at any given meteorological conditions, the limit values of the line’s conductors current, and temporarily increase the power transmitted to values that may be significantly higher than the standard ones, that were calculated with conservative values for weather conditions. Dynamic rating corresponds to a monitoring of the electric grid and the values for weather variables, such as the wind speed and direction and ambient temperature. That monitoring may allow the postponement of grid expansion investments, by increasing the energy transmission capacity limits while maintaining security. The high geographical dispersion of the electric networks, with the high complexity and variability of weather conditions, can be managed by using a graphical interface developed with GIS tools. The present thesis, proposes a tool developed with ArcGIS® involving the national transmission grid map and meteorological data for modeling the transmission grid capacity, in a region with high penetration levels of renewable energy, for critic scenarios of grid congestion over seasonal production. This tool has proved to be an important support to network congestion studies, facilitating the data acquisition and processing for the desired locations.
