MEN - Mercados de Energia
Mestrado em Engenharia Electrotécnica
Comissionamento
de Grupos Térmicos de Produção de
Energia Eléctrica
Jorge Alberto Mendes de Sousa
Professor Coordenador
Webpage: pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa
ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
-1-
Agenda
1. Enquadramento
2. Exemplos de aplicação
3. Técnicas de solução
4. Método da lista prioritária
ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
-2-
Enquadramento
Comissionamento de grupos

O problema do despacho económico analisado anteriormente
pretende responder à questão: Quanto é que cada grupo
deverá produzir por forma a satisfazer uma dada carga ao mais
baixo custo?

O problema do comissionamento de grupos coloca-se antes
do problema do despacho económico e pretende responder à
questão: Que grupos deverão funcionar em cada momento por
forma a satisfazer uma dada carga que varia ao longo do
tempo?

O problema do comissionamento de grupos contem mais
elementos de entrada tais como as restrições técnicas de tempo
mínimo de paragem, tempo mínimo de funcionamento, tempo
de arranque e custos de arranque.
ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
-3-
ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
-4-
ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
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Exemplos de aplicação (3 grupos)
Características dos grupos térmicos
Grupo #1
PMin = 150 MW
PMax = 600 MW
H1(P1) = 510 + 7,2 P1 + 0,00142 P12 [MBtu/h]
Grupo #2
PMin = 100 MW
PMax = 400 MW
H2(P2) = 310 + 7,85 P2 + 0,00194 P22 [MBtu/h]
Grupo #3
PMin = 50 MW
PMax = 200 MW
H3(P3) = 78 + 7,97 P3 + 0,00482 P32 [MBtu/h]
ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
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Exemplos de aplicação (3 grupos)
Comissionamento de grupos #1
Custo do combustível
F1 = 1,1 €/MBtu
F2 = 1,0 €/MBtu
F3 = 1,2 €/MBtu
Problema #1
Para uma procura de 550 MW qual a combinação de grupos
que deverá funcionar e qual a potência que cada um deve
fornecer?
ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
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Exemplos de aplicação (3 grupos)
0
0
1
200
50
Pmax < Pcarga
0
1
0
400
100
Pmax < Pcarga
0
1
1
600
150
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
400
150
0
3760
Custo Total
Pmax < Pcarga
F3
0
F2
Pmin
0
F1
Pmax
0
P3
Grupo 3
0
P2
Grupo 2
0
P1
Grupo 1
Comissionamento de grupos #1
1658
5418
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Exemplos de aplicação (3 grupos)
F3
Custo Total
0
Pmax < Pcarga
0
0
1
200
50
Pmax < Pcarga
0
1
0
400
100
Pmax < Pcarga
0
1
1
600
150
0
400
150
0
3760
1658
5418
1
0
0
600
150
550
0
0
5390
0
0
5390
1
0
1
800
200
500
0
50
4912
0
586
5498
1
1
0
1000
250
295
255
0
3033
2438
0
5471
1
1
1
1200
300
267
233
50
2787
2244
586
5617
ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
F2
Pmin
0
F1
Pmax
0
P3
Grupo 3
0
P2
Grupo 2
0
P1
Grupo 1
Comissionamento de grupos #1
-9-
Exemplos de aplicação (3 grupos)
Comissionamento de grupos #2
Na realidade a potência solicitada varia em cada momento de acordo
com o diagrama de carga pelo que é necessário determinar uma
sequência temporal de comissionamento dos grupos electroprodutores
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Exemplos de aplicação (3 grupos)
Comissionamento de grupos #2
Hora
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
P [MW]
691,8
694,3
656,3
613,6
590,2
500,0
528,1
690,9
909,4
1060,9
1152,9
1167,3
Hora
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
P [MW]
1191,0
1160,8
1148,8
1163,0
1140,1
1110,2
1075,2
1045,6
1110,8
1200,0
1109,3
1048,1
Problema #2
Qual deverá ser a sequência de comissionamento considerando que os
3 grupos descritos no exemplo anterior têm de satisfazer o diagrama
de carga diário acima apresentado?
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- 11 -
Exemplos de aplicação (3 grupos)
Comissionamento de grupos #2
Solução expedita
Uma forma expedita de solucionar o problema (de “força bruta”) pode
ser obtida para cada intervalo de 100 MW entre a potência mínima e
máxima de carga de 500 MW e 1200 MW respectivamente.
Deste modo pode usar-se uma regra simples baseada na potência
máxima disponível para cada combinação de grupos:



Pcarga ≤ 600 MW => Grupo #1
600 MW < Pcarga ≤ 1000 MW => Grupos #1 e #2
Pcarga > 1000 MW => Grupos #1, #2 e #3
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Exemplos de aplicação (3 grupos)
Comissionamento de grupos #2
Carga
[MW]
Grupo
#1
Grupo
#2
Grupo
#3
1200
1
1
1
1100
1
1
1
1000
1
1
0
900
1
1
0
800
1
1
0
700
1
1
0
600
1
0
0
500
1
0
0
Hora
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
P [MW]
691,8
694,3
656,3
613,6
590,2
500,0
528,1
690,9
909,4
1060,9
1152,9
1167,3
Comiss.
110
110
110
110
100
100
100
110
110
111
111
111
Hora
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
P [MW]
1191,0
1160,8
1148,8
1163,0
1140,1
1110,2
1075,2
1045,6
1110,8
1200,0
1109,3
1048,1
Comiss.
111
111
111
111
111
111
111
111
111
111
111
111
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Técnicas de solução
Restrições
Restrições
O problema do comissionamento de grupos torna-se mais complexo
porque para além das múltiplas combinações possíveis de grupos para
satisfazer a carga ao longo do tempo existem outras restrições que têm
de ser consideradas




Reserva girante
Restrições técnicas dos grupos térmicos
Restrições técnicas dos grupos hídricos
Restrições de combustível
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Técnicas de solução
Restrições dos grupos térmicos
Restrições dos grupos térmicos
Os grupos térmicos têm restrições associadas ao processo
termodinâmico de geração que podem ser mais ou menos rígidas em
função da tecnologia de produção (nuclear, carvão, gás, fuel).
Destas restrições têm particular importância as seguintes:



Tempo mínimo de funcionamento
Tempo mínimo de paragem
Tempo e custos de arranque
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Técnicas de solução
Soluções mais utilizadas
Técnicas de solução do problema de comissionamento
Atendendo à complexidade do problema do comissionamento de
grupos a procura de técnicas satisfatórias de solução tem merecido
grande interesse, destacando-se os seguintes métodos:



Lista prioritária (LP ou PL)
Programação dinâmica (PD ou DP)
Programação inteira mista (PIM ou MIP)
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Método da lista prioritária
Descrição do método
Lista prioritária
A aplicação do método da lista prioritária à resolução do problema do
comissionamento de grupos implica a existência de um critério que
estabeleça uma ordem de mérito entre os grupos electroprodutores por
forma a que eles sejam comissionados/descomissionados de acordo
com essa ordem de mérito.
Um critério bastante utilizado é o custo médio à potência máxima.
De acordo com este critério a ordem de mérito de cada grupo é tanto
maior quanto menor for o seu custo médio calculado no ponto de
potência máxima, ou seja:
Fi ( Pi )
Pi P  P
i
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i max
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Método da lista prioritária
Aplicação
Problema #3
Considerando os 3 grupos térmicos indicados anteriormente determinar
a lista prioritária.
Grupo #1
PMin = 150 MW PMax = 600 MW
F1(P1) = 1,1 x (510 + 7,2 P1 + 0,00142 P12) [€/h]
Grupo #2
PMin = 100 MW PMax = 400 MW
F2(P2) = 1,0 x (310 + 7,85 P2 + 0,00194 P22) [€/h]
Grupo #3
PMin = 50 MW PMax = 200 MW
F3(P3) = 1,2 x (78 + 7,97 P3 + 0,00482 P32) [€/h]
Solução: F1(600)/600 = 9,792 €/MWh 2º
F2(400)/400 = 9,401 €/MWh 1º
F3(200)/200 = 11,189 €/MWh 3º
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Método da lista prioritária
Aplicação
Problema #4
Considere o método da lista prioritária, cujo critério é o custo médio à
potência máxima, para efectuar o comissionamento de três grupos
caracterizados pelas seguintes funções de custo:
100  P1  400 [MW]
100  P2  300 [MW]
100  P3  300 [MW]
F1(P1) = 250 + 5.0 P1 + 0.0040 P12 [€/h] ;
F2(P2) = 100 + 6.0 P2 + 0.0015 P22 [€/h] ;
F3(P3) = 300 + 3.0 P3 + 0.0010 P32 [€/h] ;
Hora
Carga [MW]
Estado
1
2
3
1
300
1
0
0
0
2
400
2
0
0
1
3
200
3
0
1
0
4
800
4
1
0
0
5
500
5
0
1
1
6
800
6
1
0
1
7
200
7
1
1
0
8
400
8
1
1
1
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Método da lista prioritária
Aplicação
Problema #4 (cont.)
a) Indique a lista prioritária e os respectivos estados.
b) Quais os estados seleccionados para satisfazer o diagrama de carga ?
c) Admitindo que o critério de RESERVA é de 100 MW, como responderia
à alínea anterior ?
d) Admitindo que o tempo mínimo de FUNCIONAMENTO dos grupos é de
2 horas e que o estado inicial é o 4, como responderia à alínea anterior?
e) Admitindo que o tempo mínimo de PARAGEM dos grupos é de 2
horas, como responderia à alínea anterior ?
Solução:
ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa
Hora
1
2
3
4
5
6
7
8
Carga
300
400
200
800
500
800
200
400
Estado
2
5
2
8
5
8
2
5
Reserva
100
5
5
2
8
5
8
2
5
e.i. = 4
TMF
2
5
5
2
8
8
8
2
5
TMP
2
5
5
5
8
8
8
5
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Energia Eléctrica
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