Hugo Morais - Modelação de Agentes Virtuais nos Mercados Elétricos

Modelao de Agentes Virtuais nos Mercados Eltricos

Hugo Gabriel Valente Morais

Tese submetida Universidade de Trs-os-Montes e Alto Douro

Para obteno do grau de Doutor em Engenharia Eletrotcnica e de Computadores,

elaborada sob a orientao da

Professora Doutora Zita Maria Almeida do Vale

e do

Professor Doutor Manuel da Ressurreio Cordeiro

Universidade de Trs-os-Montes e Alto Douro

Departamento de Engenharias

Apartado 1013, 5001-801, Vila Real, Portugal

Maro de 2012

iii

A verdadeira felicidade est na nossa prpria casa.

Entre as alegrias puras das crianas e no

carinho da mulher que se ama onde somos

verdadeiramente felizes

(Conde Leon Nikolaievitch Tolstoi)

v

Este trabalho foi financiado pela FCT - Fundao para a Cincia e a Tecnologia, atravs do

programa de financiamento QREN POPH - Tipologia 4.1 Formao Avanada

comparticipado pelo Fundo Social Europeu e por fundos do MCTES.

(Bolsa individual com a referncia SFRH/BD/27827/2006) entre 2007 e 2011.

vii

AGRADECIMENTOS

Gostaria de expressar o meu reconhecimento pela excelncia dos meus

orientadores, em particular Professora Zita Vale, no s pela sua inquestionvel

qualidade tcnica, mas tambm pelo exemplo de empenho, capacidade de trabalho e

motivao que transmitiu constantemente durante o perodo em que decorreram os

trabalhos de doutoramento.

Ao GECAD, que sempre me disponibilizou as melhores condies de trabalho, s

pessoas que fazem do GECAD um dos melhores grupos de investigao e em especial ao

Pedro, ao Marco, ao Joo e aos Tiagos pelos momentos compartilhados e pelos valorosos

contributos que deram para a concretizao e reviso deste trabalho.

Aos meus Pais, minha Sogra e Vanda pelo enorme apoio, incentivo e pela

disponibilidade que sempre tiveram nos momentos mais complicados.

Diana, Ana, Joo e Santiago, as pessoas mais prejudicadas pela minha constante

ausncia e que espero que sejam as mais beneficiadas por todo este esforo.

ix

RESUMO

A liberalizao dos mercados eltricos e a elevada penetrao de unidades de

produo distribuda, assim como outros recursos distribudos como os programas de

demand response, das unidades de armazenamento e dos veculos eltricos, implicam

novas metodologias de operao dos sistemas eltricos, mais inteligentes e hierarquizadas.

O principal contributo deste trabalho a conceo da estrutura de funcionamento de

um agente agregador designado por Virtual Power Player. A estrutura proposta est

dividida em processos, segundo um modelo de gesto horizontal em que o gestor do

processo responsvel pelo seu sucesso. Os processos esto agrupados em seis grandes

grupos, nomeadamente a definio estratgica, a coligao de players, a negociao de

energia eltrica, a gesto de recursos, a gesto dos processos financeiros e os processos

internos.

Para cada processo so descritas as metodologias que podem ser utilizadas, sendo

identificados os principais constrangimentos dos referidos processos. Das metodologias

propostas para cada um dos processos, so de destacar a metodologia de classificao e

agregao das unidades de produo distribuda, a metodologia de escalonamento dos

recursos distribudos, considerando a utilizao de veculos eltricos e hbridos plug-in,

com capacidade de carga e descarga de energia para a rede eltrica, e a metodologia de

negociao bilateral com base na diferena dos custos marginais nodais (LMPs) nos

barramentos de interligao entre os VPPs vizinhos.

So apresentados dois casos de estudo. O primeiro ilustra a aplicao das

metodologias desenvolvidas para o processo de negociao das coligaes entre os VPPs e

as unidades de produo. Este caso de estudo foi efetuado considerando 150 unidades de

produo reais, instaladas em Espanha, e 12 VPPs com caractersticas distintas. O segundo

caso de estudo permite exemplificar a aplicao de vrias metodologias, nomeadamente o

escalonamento de recursos distribudos, a negociao bilateral com base na diferena dos

LMPs nos barramentos de interligao entre VPPs vizinhos, a negociao bilateral

utilizando a ferramenta de simulao de mercados MASCEM e, por fim, a simulao da

negociao em ambiente de mercado. Este caso de estudo foi elaborado considerando uma

rede de distribuio real com 937 barramentos, gerida por seis VPPs.

xi

ABSTRACT

The deregulation of electricity markets and the high penetration of distributed

generation units, as well as other distributed energy resources like demand response,

storage units and electric vehicles, require more intelligent and hierarchical power systems

operation methods.

The main contribution of this thesis is the design of the Virtual Power Player (VPP)

management structure. The proposed management structure is divided into processes,

according to a horizontal management model in which each process manager is responsible

for its operation success. The proposed processes structure are grouped into six major

groups, including the strategic definition, the players coalitions, the energy trading, the

energy resources management, the financial management and the internal management

processes.

The methodologies to be used and the main constraints are described for each

process. Considering all the proposed methodologies, the most relevant are the

classification and aggregation of distributed generation units methodologies, the distributed

energy resources management methodology, considering the distribution network

constraints and the use of Electric Vehicles (EVs) and Plug-in Hybrids Electric

Vehicles (PHEVs), with gridable capability, and the bilateral trading methodology based

on the difference of Locational Marginal Prices (LMPs) in interconnection bus between

neighbor VPPs.

Two different case studies are presented in this thesis. The first one illustrates the

use of the developed methodologies for the coalition negotiation between VPPs and

distributed generation units. This case study was performed considering 150 real

distributed generation units, installed in Spain, and 12 VPPs with different characteristics.

The second case study provides an example of the distributed energy resources

management methodologies. After this process, the VPPs use two bilateral negotiation

techniques. The first one is based on the LMPs difference in VPPs neighbors

interconnection bus. The second one uses the electricity market simulation tool MASCEM.

This case study has been prepared considering a real distribution network with 937 buses,

operated by six VPPs.

xiii

NDICE

AGRADECIMENTOS ................................................................................................................. vii

RESUMO ....................................................................................................................................... ix

ABSTRACT ................................................................................................................................... xi

NDICE ........................................................................................................................................ xiii

NDICE DE FIGURAS ................................................................................................................ xix

INDICE DE TABELAS ............................................................................................................. xxiv

ABREVIATURAS E SIGLAS .................................................................................................... xxv

NOTAO ................................................................................................................................. xxxi

Classificao das unidades de produo ...................................................................... xxxi

Gesto de recursos distribudos ............................................................................... xxxvii

CAPTULO 1 .................................................................................................................................. 1

INTRODUO ............................................................................................................................... 1

1.1 Enquadramento ........................................................................................................ 3

1.2 Objetivos do trabalho .............................................................................................. 4

1.3 Contribuies ........................................................................................................... 5

1.3.1 Orientaes cientficas .................................................................................. 10

1.3.2 Publicaes ................................................................................................... 10

1.3.3 Participao em projetos ............................................................................... 11

1.4 Estrutura da tese..................................................................................................... 12

CAPTULO 2 ................................................................................................................................ 15

MERCADOS ELTRICOS .......................................................................................................... 15

2.1 Introduo .............................................................................................................. 17

2.2 Contratos bilaterais ................................................................................................ 19

2.3 Mercado de futuros ................................................................................................ 19

xiv

2.4 Mercado do dia seguinte ....................................................................................... 20

2.4.1 Mercados assimtricos ................................................................................. 21

2.4.2 Mercados simtricos ..................................................................................... 21

2.4. Mercados complexos ...................................................................................... 22

2.5 Mercado de ajustes ................................................................................................ 23

2.6 Mercado de servios de sistema ............................................................................ 25

2.7 Funcionamento dos Mercados ............................................................................... 25

2.7.1 MIBEL - Mercado Ibrico de eletricidade ................................................... 26

2.7.2 NASDAQ OMX Commodities Europe / Nord Pool Spot (Mercado

Nrdico) ................................................................................................................... 28

2.7.3 BETTA - Mercado do Reino Unido ............................................................. 33

2.7.4 CAISO - Mercado da Califrnia .................................................................. 35

2.8 Concluses ............................................................................................................ 40

CAPTULO 3 ................................................................................................................................ 43

AGENTES VIRTUAIS ................................................................................................................. 43

3.1 Introduo .............................................................................................................. 45

3.2 Virtual Utilities ...................................................................................................... 46

3.3 Virtual Power Plants ............................................................................................. 47

3.3.1 Virtual Power Plants Aplicao de gesto de grupos de emergncia

da ENCORP ............................................................................................................. 49

3.3.2 Virtual Power Plants Aplicaes e conceitos ........................................... 50

3.3.3 Virtual Power Plants Modelos baseados em agentes ................................ 72

3.3.4 Virtual Power Plants Projeto FENIX ........................................................ 74

3.3.5 Virtual Power Plants Auctions ..................................................................... 77

3.4 Virtual Power Producers ...................................................................................... 78

3.5 Virtual Power Players ........................................................................................... 84

3.6 Concluses ............................................................................................................ 86

CAPTULO 4 ................................................................................................................................ 89

MODELO DE GESTO DOS VIRTUAL POWER PLAYERS ..................................................... 89

4.1 Introduo .............................................................................................................. 91

xv

4.2 Estrutura e funcionamento de um VPP.................................................................. 92

4.3 Linhas estratgicas de operao do VPP ............................................................... 94

4.3.1 Posio de Mercado ...................................................................................... 95

4.3.2 Objetivos Financeiros ................................................................................. 100

4.3.3 Objetivos de comercializao de energia ................................................... 101

4.3.4 Gesto da Qualidade ................................................................................... 101

4.4 Coligaes ........................................................................................................... 103

4.4.1 Objetivos das coligaes para a agregao de produtores .......................... 104

4.4.1.1 Global VPP (GVPP) ............................................................................. 108

4.4.1.2 Integrated VPP (IVPP) ......................................................................... 110

4.4.1.3 Large Scale VPP (LSVPP) ................................................................... 111

4.4.1.4 Parallel VPP (PVPP) ............................................................................ 112

4.4.1.5 Micro VPP (VPP) ............................................................................... 114

4.4.1.6 Several VPP (SVPP) ............................................................................. 115

4.4.1.7 Ajuste da coligao de um VPP ............................................................ 117

4.4.2 Objetivos das coligaes para a agregao de consumidores..................... 121

4.4.2.1 Global VPP (GVPP) ............................................................................. 124


4.4.2.3 Curtailment Service Provider (CSP) .................................................... 126

4.4.2.4 Virtual Power Load (VPL) ................................................................... 127

4.4.3 Objetivos das coligaes para a agregao de unidades de

armazenamento ....................................................................................................... 127

4.4.3.1 Global VPP (GVPP) ............................................................................. 135


4.4.3.3 Storage VPP (StVPP) ........................................................................... 137

4.4.3.4 Electric Vehicle VPP (EVPP) ............................................................... 138

4.4.3.5 Electric Vehicle Parking VPP (PrVPP) ................................................ 139

4.4.4 Classificao das unidades de produo ..................................................... 141

4.4.4.1 Custo espectvel da produo.................................................................. 143

4.4.4.2 Despachabilidade ..................................................................................... 144

4.4.4.3 Fiabilidade ............................................................................................... 145

4.4.4.4 Vida til .................................................................................................. 147

4.4.4.5 Utilizao da Potncia Instalada .............................................................. 148

xvi

4.4.4.6 Volatilidade do custo de produo .......................................................... 149

4.4.4.7 Segundo mercado .................................................................................... 151

4.4.4.8 Emisses de gases de efeito de estufa ..................................................... 152

4.4.4.9 Localizao .............................................................................................. 154

4.4.4.10 Dimenso ............................................................................................... 155

4.4.4.11 Tipo de Tecnologia ................................................................................ 156

4.4.4.12 Impacto Social ....................................................................................... 157

4.4.4.13 Maturidade da tecnologia ...................................................................... 157

4.4.4.14 Comportamento Comercial ................................................................... 158

4.4.5 Classificao dos consumidores ................................................................. 159

4.4.6 Classificao das unidades de armazenamento .......................................... 161

4.4.7 Coligao de unidades de produo ........................................................... 161

4.4.7.1 Agregao pela classificao .................................................................. 163

4.4.7.2 Agregao por negociao ...................................................................... 164

4.4.7.3 Agregao por teoria de jogos ................................................................. 167

4.5 Processos internos de apoio ao funcionamento dos VPPS .................................. 171

4.5.1 Gesto das comunicaes ........................................................................... 172

4.5.2 Gesto das bases de dados .......................................................................... 174

4.5.2.1 Base de dados genrica ......................................................................... 175

4.5.2.2 Base de dados do processo de coligao .............................................. 177

4.5.2.3 Base de dados do processo de previso ................................................ 177

4.5.2.4 Base de dados do processo de escalonamento ...................................... 180

4.5.2.5 Base de dados do processo de negociao ............................................ 180

4.5.2.6 Base de dados do processo de operao ............................................... 183

4.5.2.7 Base de dados do processo de financeiro ............................................. 183

4.5.3 Anlise de dados e extrao de conhecimento ........................................... 186

4.5.4 Gesto da informao ................................................................................. 187

4.5.5 Consultoria tcnica ..................................................................................... 187

4.5.6 Marketing ................................................................................................... 188

4.6 Negociao .......................................................................................................... 189

4.6.1 Previso do preo de mercado .................................................................... 190

4.6.2 Elaborao de ofertas ................................................................................. 193

4.6.3 Participao em mercados eltricos ........................................................... 196

xvii

4.6.3.1 Aplicaes de simulao de mercados baseadas em agentes................ 197

4.6.3.2 MASCEM Multi Agent Simulator of Competitive Electricity

Markets ................................................................................................................ 199

4.6.4 Negociao de Contratos Bilaterais ............................................................ 202

4.6.5 Negociao em mercados complementares ................................................ 204

4.7 Gesto de recursos energticos ............................................................................ 204

4.7.1 Previso do consumo .................................................................................. 205

4.7.2 Previso da produo .................................................................................. 207

4.7.2.1 Previso de produo de energia elica ................................................ 207

4.7.2.2 Previso de produo de energia solar .................................................. 211

4.7.3 Previso do deslocamento veculos eltricos ............................................. 212

4.7.4 Gesto da manuteno ................................................................................ 213

4.7.5 Gesto das reservas ..................................................................................... 215

4.7.6 Escalonamento dos recursos distribudos ................................................... 217

4.7.6.1 Restries das redes de distribuio ..................................................... 222

4.7.6.2 Restries das unidades de produo distribuda.................................. 223

4.7.6.3 Restries da energia fornecida pelos players externos ao VPP .......... 225

4.7.6.4 Restries das unidades de armazenamento ......................................... 225

4.7.6.5 Restries dos veculos eltricos .......................................................... 227

4.7.6.6 Restries dos veculos hbridos plug-in .............................................. 229

4.7.6.7 Restries da demand response ............................................................ 231

4.7.7 Operao dos recursos distribudos ............................................................ 232

4.7.8 Operao das redes eltricas ....................................................................... 233

4.7.9 Coordenao da gesto do VPP com a gesto do TSO/DSO ..................... 234

4.8 Gesto Financeira ................................................................................................ 235

4.8.1 Movimentos financeiros de um VPP .......................................................... 235

4.8.2 Gesto da informao dos contadores ........................................................ 236

4.9 Plataformas de simulao dos VPPs .................................................................... 239

4.10 Concluses ......................................................................................................... 241

CAPTULO 5 .............................................................................................................................. 245

CASOS DE ESTUDO ................................................................................................................. 245

5.1 Introduo ............................................................................................................ 247

xviii

5.2 Caso de Estudo 1 Agregao de produtores ..................................................... 248

5.2.1 Classificao de produtores pelos VPPs .................................................... 250

5.2.2 Negociao entre VPPs e produtores ......................................................... 255

5.2.3 Teoria de Jogos aplicada ao modelo de negociao entre VPPs e

produtores ............................................................................................................... 257

5.2.4 Concluses relativas ao caso de estudo 1 ................................................... 262

5.3 Caso de estudo 2 Negociao entre VPPs ........................................................ 263

5.3.1 Escalonamento da produo ....................................................................... 266

5.3.2 Negociao bilateral pelo mtodo dos LMPs ............................................. 270

5.3.3 Negociao bilateral e do mercado do dia seguinte no MASCEM ............ 275

5.3.4 Negociao nos mercados eltricos ............................................................ 279

5.3.5 Concluses relativas ao caso de estudo 2 ................................................... 282

5.4 Concluses .......................................................................................................... 283

CAPTULO 6 .............................................................................................................................. 287

CONCLUSES ........................................................................................................................... 287

6.1 Principias concluses .......................................................................................... 289

6.2 Trabalho futuro .................................................................................................... 294

6.3 Publicaes e Orientaes de trabalhos cintificos ............................................. 295

BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................... 297

xix

NDICE DE FIGURAS

FIGURA 1.1 PROCESSOS DE GESTO DOS VIRTUAL POWER PLAYERS ............................................ 6

FIGURA 1.2 PROCESSO DE NEGOCIAO DAS COLIGAES ENTRE OS VPPS E AS

UNIDADES DE PRODUO ................................................................................................................ 7

FIGURA 1.3 ESCALONAMENTO DE RECURSOS ENERGTICOS DISTRIBUDOS [MORAIS, 2010]

................................................................................................................................................................. 8

FIGURA 1.4 PROCESSO DE NEGOCIAO BILATERAL ENTRE OS VPPS COM BASE NOS

VALORES DOS LMPS ........................................................................................................................... 9

FIGURA 2.1 MERCADO ASSIMTRICO [PRAA, 2004] ...................................................................... 21

FIGURA 2.2 MERCADO SIMTRICO [PRAA, 2004] ........................................................................... 22

FIGURA 2.3 MERCADO COMPLEXO ..................................................................................................... 23

FIGURA 2.4 SESSES DO MERCADO DE AJUSTES IBRICO [OMEL, 2010]................................... 24

FIGURA 2.5 EXEMPLO DE OFERTAS NO MERCADO DE AJUSTES ESPANHOL [OMEL, 2010]... 24

FIGURA 2.6 EXEMPLO DE RESULTADO DO MERCADO IBRICO EM QUE OCORRE A

SEPARAO DO MERCADO ESPANHOL DO MERCADO PORTUGUS [OMEL, 2011] .......... 27

FIGURA 2.7 CAPACIDADE E UTILIZAO DAS INTERLIGAES [OMEL, 2011] ........................ 28

FIGURA 2.8 REAS DE NEGOCIAO DO NASDAQ OMX COMMODITIES EUROPE

[NORDPOOLSPOT, 2011A] ................................................................................................................ 29

FIGURA 2.9 MECANISMO DE ENCONTRO DE PREOS NAS REAS DE NEGOCIAO DO

NASDAQ COMMODITIES EUROPE [NORDPOOLSPOT, 2011A].................................................. 30

FIGURA 2.10 MECANISMO DE CORTE DE OFERTAS DO NASDAQ COMMODITIES EUROPE

[NORDPOOLSPOT, 2011A] ................................................................................................................ 32

FIGURA 2.11 ESTRUTURA DO MERCADO BETTA [NGET, 2010] ..................................................... 35

FIGURA 2.12 PROCESSO DE OFERTAS PARA A HORA 10 DE UMA TERA-FEIRA DO RTM DO

CAISO [CAISO, 2011A] ....................................................................................................................... 39

FIGURA 3.1 - VIRTUAL POWER PLANT SEGUNDO [DIELMANN, 2003] ............................................... 51

FIGURA 3.2 ESQUEMA DE PRINCPIO DE COMUNICAES UTILIZADO EM

[DAUENSTEINER, 2007] .................................................................................................................... 52

FIGURA 3.3 ARQUITETURA DE AGENTES IMPLEMENTADA NO POWERMATCHER

[ROOSSIEN, 2010] ............................................................................................................................... 53

FIGURA 3.4 ARQUITETURA DE GESTO DE UM VPP [HANDSCHIN, 2005] .................................. 55

FIGURA 3.5 ARQUITECTURA DE COMUNICAES EXISTENTE NO DEMOTEC [BRAUN, 2009B]

............................................................................................................................................................... 61

FIGURA 3.6 PROCESSO PRICE SIGNAL CONTROL [YOU, 2009A] ..................................................... 63

FIGURA 3.7 PREDOMINNCIA DAS ESTRATGIAS DE OFERTA DE ENERGIA PARA CADA

TECNOLOGIA [KOK, 2009] ............................................................................................................... 64

FIGURA 3.8 SERVIOS DE SISTEMA ASSEGURADOS PELO TSO E PELO DSO [VDE, 2008] ...... 66

xx

FIGURA 3.9 IMPLEMENTAO DAS MEDIES SNCRONAS NO PROCESSO DE ESTIMAO

DE ESTADO [PHADKE, 2008] ............................................................................................................ 67

FIGURA 3.10 ARQUITETURA DE COMUNICAES DE CONTADORES INTELIGENTES

[VUKMIROVIC, 2010] ......................................................................................................................... 68

FIGURA 3.11 ARQUITETURA DE FUNCIONAMENTO DE UM GVPP [YOU, 2009B] ....................... 69

FIGURA 3.12 MODELO DE OPERAO DO VPPO [BAKARI, 2010] .................................................. 70

FIGURA 3.13 ARQUITECTURA MODULAR DO EVPP [JANSEN, 2010] ............................................. 72

FIGURA 3.14 ARQUITETURA DE AGENTES PARA REDES DE GRANDE DIMENSO [LU, 2009] 73

FIGURA 3.15 ARQUITETURA DE AGENTES PARA REDES DE MDIA DIMENSO [LU, 2009] ... 74

FIGURA 3.16 ARQUITETURA DE AGENTES PARA REDES DE PEQUENA DIMENSO [LU, 2009]

................................................................................................................................................................ 74

FIGURA 3.17 - VIRTUAL POWER PLANT CONSIDERANDO OS CVPP E OS TVPP [KIENY, 2009] ..... 75

FIGURA 3.18 ENQUADRAMENTO DO VPP NA ESTRUTURA DE MERCADO PROPOSTA EM

[FLECHNER, 1998] - [MORAIS, 2009A]............................................................................................. 78

FIGURA 3.19 ESQUEMA DE FUNCIONAMENTO DE UM VPP [MORAIS, 2005] ............................... 79

FIGURA 3.20 - ESTRUTURA DE AGENTES DO SIMULADOR MASCEM COM VPPS [MORAIS, 2008]

................................................................................................................................................................ 82

FIGURA 3.21 SMART GRID ADAPTADO DE [AMSTELL, 2009]) ....................................................... 86

FIGURA 4.1 HIERARQUIA DE GESTO DOS SISTEMAS ELTRICOS NUM CONTEXTO DE

SMART GRIDS [MORAIS, 2010] .......................................................................................................... 91

FIGURA 4.2 ESTRUTURA DE FUNCIONAMENTO DE UM VIRTUAL POWER PLAYER ................... 93

FIGURA 4.3 COMPARAO DE TECNOLOGIAS DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA

[ESA, 2008] .......................................................................................................................................... 128

FIGURA 4.4 COMPARAO DE DIFERENTES TECNOLOGIAS DE BATERIAS DE LTIO

[DINGER, 2010] E [BCG, 2011] ......................................................................................................... 133

FIGURA 4.5 METODOLOGIA DE CLASSIFICAO DE UNIDADES DE PRODUO .................. 141

FIGURA 4.6 METODOLOGIA DE TARIFAO DA ENERGIA ELTRICA CONSUMIDA PELOS

CONSUMIDORES .............................................................................................................................. 159

FIGURA 4.7 METODOLOGIA DE TARIFAO DOS CONSUMIDORES EXEMPLO 1 ................ 160

FIGURA 4.8 METODOLOGIA DE TARIFAO DOS CONSUMIDORES EXEMPLO 2 ................ 160

FIGURA 4.9 NEGOCIAO ENTRE DOIS VPPS E DUAS UNIDADES DE PRODUO ................ 162

FIGURA 4.10 PROCESSO DE NEGOCIAO ENTRE OS VPPS E OS PRODUTORES .................... 164

FIGURA 4.11 ANLISE DE CENRIOS DA TEORIA DE JOGOS ....................................................... 169

FIGURA 4.12 DEFINIO DE CENRIOS E DE PROPOSTAS IMPLEMENTADAS NO

ALGORITMO DE TEORIA DE JOGOS ............................................................................................. 170

FIGURA 4.13 ESQUEMA DE COMUNICAES DE UM VPP ADAPTADO DE [SOUSA, 2012] .. 173

FIGURA 4.14 BASE DE DADOS GENRICA ......................................................................................... 176

FIGURA 4.15 BASES DE DADOS DOS PROCESSOS DE COLIGAO ............................................. 178

FIGURA 4.16 BASES DE DADOS DOS PROCESSOS DE PREVISO ................................................. 179

FIGURA 4.17 BASES DE DADOS DOS PROCESSOS DE ESCALONAMENTO ................................. 181

xxi

FIGURA 4.18 BASES DE DADOS DOS PROCESSOS DE NEGOCIAO ......................................... 182

FIGURA 4.19 BASES DE DADOS DOS PROCESSOS DE OPERAO .............................................. 184

FIGURA 4.20 BASES DE DADOS DOS PROCESSOS FINANCEIROS ............................................... 185

FIGURA 4.21 MERCADOS ELTRICOS E MERCADOS COMPLEMENTARES ............................... 190

FIGURA 4.22 ASPETOS A CONSIDERAR NAS METODOLOGIAS DE PREVISO DOS PREOS DE

MERCADO ELTRICO. ADAPTADO DE [HU, 2009] ................................................................... 191

FIGURA 4.23 MTODOS DE PREVISO DO PREO NOS MERCADOS ELTRICOS [HU, 2009] 193

FIGURA 4.24 ESTRUTURA DO ALBIDS [PINTO, 2011B] ................................................................... 195

FIGURA 4.25 MODELOS DE SIMULAO DE MERCADOS [VENTOSA, 2005] ............................. 197

FIGURA 4.26 MODELO DE AGENTES DO MASCEM PROPOSTO EM [PRAA, 2003] .................. 199

FIGURA 4.27 MODELO DE AGENTES DO MASCEM PROPOSTO EM [MORAIS, 2008] E [PINTO,

2009] .................................................................................................................................................... 200

FIGURA 4.28 MODELOS DE AGENTES DO MASCEM PROPOSTO NO MBITO DESTE

TRABALHO ........................................................................................................................................ 200

FIGURA 4.29 MODELO DE NEGOCIAO ENTRE VPP BASEADO NOS LMP DOS

BARRAMENTOS DE INTERLIGAO .......................................................................................... 203

FIGURA 4.30 ASPETOS A CONSIDERAR NAS METODOLOGIAS DE PREVISO DOS CONSUMOS

ADAPTADO DE [FEINBERG, 2001] ............................................................................................. 205

FIGURA 4.31 MTODOS DE PREVISO DE CONSUMO DE ENERGIA ELTRICA ...................... 206

FIGURA 4.32 MTODOS DE PREVISO DE PRODUO ELICA [ZACK, 2003] ......................... 208

FIGURA 4.33 MTODOS DE PREVISO DE PRODUO ELICA [MONTEIRO, 2009] ............... 208

FIGURA 4.34 TCNICAS UTILIZADAS NOS MTODOS DE PREVISO DE PRODUO ELICA

[MONTEIRO, 2009] ............................................................................................................................ 209

FIGURA 4.35 ERRO DAS PREVISES DE PRODUO ELICA [LANGE, 2006] ........................... 210

FIGURA 4.36 EXEMPLOS DE RAMPAS NA PRODUO ELICA [GREAVES, 2009] ................... 211

FIGURA 4.37 METODOLOGIA DE PREVISO DA RADIAO SOLAR [HAMMER, 2003] .......... 212

FIGURA 4.38 ASPETOS A CONSIDERAR NA DEFINIO DOS PLANOS DE MANUTENO

ADAPTADO DE [HOEFT, 2003] ....................................................................................................... 214

FIGURA 4.39 TIPO DE RESERVAS EXISTENTES NOS SISTEMAS ELTRICOS DE ENERGIA

[NERC, 2011] E [BOTTERUD, 2011] ................................................................................................ 215

FIGURA 4.40 DIAGRAMA DE FUNCIONAMENTO DO ALGORITMO DE GESTO DO

ESCALONAMENTO DE RECURSOS DISTRIBUDOS .................................................................. 218

FIGURA 4.41 ESCALA TEMPORAL DO PROCESSO DE OPERAO ADAPTADO DE

[SILVA, 2012] ..................................................................................................................................... 232

FIGURA 4.42 SISTEMA DE GESTO DA OPERAO DE UM VPP ................................................. 233

FIGURA 4.43 COORDENAO ENTRE O VPP E OS TSO / DSO [EC, 2010] .................................... 234

FIGURA 4.44 MOVIMENTOS FINANCEIROS DO VPP ....................................................................... 235

FIGURA 4.45 COMUNICAES NUM SISTEMA DE CONTAGEM INTELIGENTE [KUNOLD, 2011]

............................................................................................................................................................. 238

xxii

FIGURA 4.46 INTERLIGAO ENTRE A ESTRUTURA DE AGENTES DO MASCEM COM A

ESTRUTURA DE AGENTES DO MASGRIP [OLIVEIRA, 2012] ................................................... 240

FIGURA 5.1 CLASSIFICAO ATRIBUDA PELOS VPPS A CADA UNIDADE PRODUTORA

(CONSIDERANDO VALORES NEGATIVOS) ................................................................................. 250

FIGURA 5.2 CLASSIFICAO ATRIBUDA PELOS VPPS A CADA UNIDADE PRODUTORA ..... 251

FIGURA 5.3 RESULTADOS DA AGREGAO PELA CLASSIFICAO ......................................... 252

FIGURA 5.4 RESULTADOS DA AGREGAO PELA CLASSIFICAO (EXCLUINDO AS

UNIDADE DE PRODUO COM CLASS. NEGATIVA) ............................................................... 253

FIGURA 5.5 RESULTADOS DA AGREGAO APS A NEGOCIAO .......................................... 256

FIGURA 5.6 RESULTADOS DO PROCESSO DE AGREGAO UTILIZANDO TEORIA DE JOGOS

PARA A) VPPS DO TIPO IVPP, LSVPP, SVPP E PVPP E PARA B) VPPS DO TIPO GVPP E VPP

.............................................................................................................................................................. 258


PARA O VPP 6 PARA A) VPPS DO TIPO IVPP, LSVPP, SVPP E PVPP E PARA B) VPPS DO

TIPO GVPP E VPP ............................................................................................................................ 259


PARA O VPP 12 PARA A) VPPS DO TIPO IVPP, LSVPP, SVPP E PVPP E PARA B) VPPS DO

TIPO GVPP E VPP ............................................................................................................................ 260


PARA O VPP 6 COM O MTODO DE DECISO REALISTA. PARA A) VPPS DO TIPO IVPP,

LSVPP, SVPP E PVPP E PARA B) VPPS DO TIPO GVPP E VPP ................................................. 261

FIGURA 5.10 REDE DE DISTRIBUIO DE 937 BARRAMENTOS [GONALVES, 2012] ............. 263

FIGURA 5.11 FASES DE NEGOCIAO DOS GVPPS [VALE, 2011B] .............................................. 265

FIGURA 5.12 DESPACHO DO VPP 1 APS O PROCESSO DE GESTO DE RECURSOS ............... 267






FIGURA 5.18 LMPS DOS VPPS NA SUBESTAO APS O ESCALONAMENTO DE RECURSOS

ENERGTICOS DISTRIBUDOS ...................................................................................................... 269

FIGURA 5.19 ENERGIA COMPRADA/VENDIDA PELO VPP 1 NO PROCESSO DE NEGOCIAO

.............................................................................................................................................................. 272


.............................................................................................................................................................. 272


.............................................................................................................................................................. 272


.............................................................................................................................................................. 273

xxiii


............................................................................................................................................................. 273


............................................................................................................................................................. 273

FIGURA 5.25 LMPS DOS VPPS NA SUBESTAO APS O PROCESSO DE NEGOCIAO ....... 274

FIGURA 5.26 AGENTES DE MERCADO IMPLEMENTADOS NO MASCEM NO CASO DE ESTUDO

2 ........................................................................................................................................................... 275

FIGURA 5.27 ENERGIA VENDIDA PELO VPP 1 NOS CONTRATOS BILATERAIS E NO MERCADO

ELTRICO .......................................................................................................................................... 276

FIGURA 5.28 ENERGIA VENDIDA PELO VPP 2 NOS CONTRATOS BILATERAIS E NO MERCADO

ELTRICO .......................................................................................................................................... 276

FIGURA 5.29 ENERGIA COMPRADA PELO VPP 3 NOS CONTRATOS BILATERAIS E NO

MERCADO ELTRICO ..................................................................................................................... 276


MERCADO ELTRICO ..................................................................................................................... 277


MERCADO ELTRICO ..................................................................................................................... 277


MERCADO ELTRICO ..................................................................................................................... 277

FIGURA 5.33 PREO DE MERCADO E OFERTAS DE COMPRAR APRESENTADAS.................... 278

FIGURA 5.34 PREO DE MERCADO E OFERTAS DE VENDA APRESENTADAS ......................... 278

FIGURA 5.35 ENERGIA VENDIDA PELO VPP 1 NO MERCADO ELTRICO .................................. 279

FIGURA 5.36 ENERGIA VENDIDA PELO VPP 2 NO MERCADO ELTRICO .................................. 280

FIGURA 5.37 ENERGIA COMPRADA PELO VPP 3 NO MERCADO ELTRICO ............................. 280




FIGURA 5.41 PREO DE MERCADO E OFERTAS DE COMPRA APRESENTADAS ...................... 281

FIGURA 5.42 PREO DE MERCADO E OFERTAS DE VENDA APRESENTADAS ......................... 282

xxiv

INDICE DE TABELAS

TABELA 2.1 ESTRUTURA DO MERCADO CAISO [CAISO, 2011A] .................................................... 37

TABELA 3.1 SERVIOS DE SISTEMA ASSEGURADOS PELAS TECNOLOGIAS DE PRODUO

DISTRIBUDA [BRAUN, 2007] ........................................................................................................... 58

TABELA 4.1 PONDERAO DOS PARMETROS DE CLASSIFICAO DAS UNIDADES DE

PRODUO ........................................................................................................................................ 116


PRODUO AJUSTE DA COLIGAO ....................................................................................... 120

TABELA 4.3 PONDERAO DOS PARMETROS DE CLASSIFICAO DOS CONSUMIDORES

.............................................................................................................................................................. 124

TABELA 4.4 CARACTERISTICAS DOS SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO [PETERS, 2008],

[DANESHI, 2010] ................................................................................................................................ 130


ARMAZENAMENTO ......................................................................................................................... 134

TABELA 4.6 EMISSES DE CO2 POR FONTE PRIMRIA UTILIZADA NA PRODUO DE

ENERGIA ELTRICA [GOODMAN, 2006] ...................................................................................... 153

TABELA 5.1 DADOS DOS VPPS ............................................................................................................. 248

TABELA 5.2 DADOS DAS UNIDADES DE PRODUO ..................................................................... 249

TABELA 5.3 DADOS DAS UNIDADES DE PRODUO DA REDE DE 937 BARRAMENTOS ....... 264

TABELA 5.4 LMP MDIO NOS BARRAMENTOS DE INTERLIGAO APS O

ESCALONAMENTO DE RECURSOS ............................................................................................... 271

TABELA 5.5 LMP MDIO NOS BARRAMENTOS DE INTERLIGAO APS A NEGOCIAO

BILATERAL BASEADA NOS LMPS ................................................................................................ 271

xxv

ABREVIATURAS E SIGLAS

VPP - Micro VPP

AlBidS -Adaptive Learning strategic Bidding System

AMES -Agent-based Modelling of Electricity Systems

AMI - Advanced Metering Infrastruture

AP - Agricultura/Pecuria

AS - Ancillary Services

AT - Alta Tenso

AV - Agente Virtual

BEMI - Bidirectional Energy Management Interface

BETTA - British Electricity Trading and Transmission Arrangements

BPL - Broadband Powerline

CAES - Compressed Air Energy Storage

CAISO - California ISO

CAPEX - Capital expenditure

CCS - Central Control System

CCVPP - Centralized Controled VPP

CDU - Christian Democrat Union

CESUR - Contratos de Energia para a Comercializao de ltimo Recurso

CH4 - Metano

CO - Monxido de Carbono

CO2 - Dixido de Carbono

CRES - Centre for Renewable Energy Sources

CRR - Congestion Revenue Rights

CSIRO -Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation

CSP -Curtailment Service Providers / Concentrated Solar Power

CVPP - Comercial VPP

DA - Day-Ahead

DCVPP - Distributed Controlled VPP

DeMoTec - Design-Centre for Modular Supply Tecnology

DEMS - Distributed Energy Management System

DGENCO - Distributed Generation Company

DLC - Direct Load Control

xxvi

DM - Domstico

DNO - Distributed Network Operator

DR - Demand Response

DSO - Distributed System Operator

DU - Distributed-Utilities

ECN - The Energy research Centre of the Netherlands

EDF - lectricit de France

EEX - European Energy Exchange

EMCAS - Electricity Market Complex Adaptive System

EMS - Energy Management System

EPRI - Electric Power Research Institute

ERD - Escalonamento dos Recursos Distribudos

ESB - Enterprise Service Bus

ESCO - Energy Service Company

EVPP - Electric Vehicle Virtual Power Plant

FACTS - Flexible AC transmission system

FB - FENIX Box

FDCVPP - Fully Distributed Controlled VPP

FDP - Liberal Democrat Party

FENDIN - Future Energy Distribution Networks

FIGURE - Flexible and intelligent grids for intensive use of renewable energy

FIPA - International Foundation of Intelligent Physical Agents

GAMS - General Algebraic Modeling System

GC - Grande Comrcio

GECAD - Grupo de Investigao em Engenharia do Conhecimento e Apoio

Deciso

GEE - Gases de Efeito de Estufa

GI - Grande Indstria

GPRS - General Packet Radio Service

GPS - Global positioning system

GridWiseTM

-Simulations for Coupled Systems

GSM - Global System for Mobile Communications

GVPP - Generic VPP/ Global VPP

HASP - Hour Ahead Scheduling Process

xxvii

I - Indstria

I&D - Investigao e Desenvolvimento

IBDR - Incentive-Based Demand Response

ID-Map - Intelligent Decision Support for electricity market players

IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers

IFM - Integrated Forward Market

IMaDER -Intelligent Short Term Management of Distributed Energy Resources in a

Multi-Player Competitive Environment

IPP - Independent Power Producers

IPP_ReTEE - IPP- Redes Tecnolgicas Internacionais no setor da Energia Elica

ISCIES - International Symposium on Computational Intelligence for Engineering

Systems

ISET - Institut fr Solare Energieversorgungstechnik

ISO - Independent System Operator

IVPP - Integrated VPP

JADE - Java Agent DEvelopment Framework

KDD - Knowledge-Discovery in Databases

LAN - Local Area Network

LMP - Locational Marginal Price

LMS - Local Management System

LSVPP - Large Scale VPP

LTLF - Long Term Load Forecast

MAN-REM - Multi-Agent Negotiation and Risk Management in Electricity Markets

MASCEM - Multi-Agent Simulator of Competitive Electricity Markets

MASGriP - Multi-Agent Smart Grid Platform

MAT - Muito Alta Tenso

MATLAB -General Algebraic Modeling System

MBVPP - Market Based Virtual Power Plant

MC - Mdio Comrcio

MDM - Meter Data Management

MIBEL - Mercado Ibrico de eletricidade

MINLP - Mixed-Integer Non-Linear Programming

MISO - Mid West Independent System Operator

MPM - Market Power Mitigation

xxviii

MT/BT - Mdia Tenso/Baixa Tenso

MTLF - Medium Term Load Forecast

N-ABLETM

-Agent-Based Laboratory for Economics

NEM -Australia National Electricity Market

NEMSIM - Finding Ways to Reduce Greenhouse Gas Emissions Using Multi-Agent

Electricity Modelling

NETA - New Electricity Trading Arrangements

NETSO - National Electricity Transmission System Operator

NGET - National Grid Electricity Transmission plc

NiMH - Hidretos metlicos de nquel

NTUA - National Technical University of Athens

NUG - Non Utility Generators

NWP - Numerical Weather Prediction

OAA - Open Agent Architecture

OASIS - Open Access Same Time Information System

OLTC - On Load Tap Changer

OMIClear - Sociedade de Compensao de Mercados de Energia

OMIE - Operador de Mercado Ibrico de Energia, plo espanhol

OMIP - Operador de Mercado Ibrico de Energia, plo portugus

OPEX - Operational expenditure

PBDR - Price-Based Demand Response

PC - Pequeno Comrcio

PCC - Point of Common Coupling

PD - Produo Distribuda

PDC - Phasor Data Concentrator

PEM - Proton Exchange Membrane

PLC - Power Line Carrier

PMU - Phasor Measurement units

PNW-GWTDP -Pacific Northwest GridWise Testbed Demonstrations Projects

Prolog -Programmation en Logique

PrVPP - Electric Vehicle Parking VPP

PSH - Pumped Hydroelectric System

PV - Photovoltaic Cells

PVPP - Parallel VPP

xxix

PX - Power Exchange

RED - Recursos Energticos Distribudos

REE - Red Elctrica de Espaa

RRD - Reliability Requirement Determination

RSU - Resduos Slidos Urbanos

RTDR - Real Time Demand Response

RTDRP - Real Time Demand Response Program

RTED - Real-Time Economic Dispatch

RTM - Real-Time Market

RTUC - Real-Time Unit Commitment

RUC - Residual Unit Commitment

SAIDI - Tempo mdio das interrupes do sistema

SAIFI - Frequncia mdia das interrupes do sistema

SBP - System Buy Price

SC - Scheduling Coordinator

SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition

SCUI - Scheduling Coordinator User Interface

SDM - Supply-and-Demand Matching

SEE - Sistemas Eltricos de Energia

SEPIA -Simulator for electric power industry agents

SHETL - Scottish Hydro-Electric Transmission Ltd

SIBR - Scheduling Infrastructure Bidding Rules

SMES - Superconducting Magnetic Energy Storage

SPD - Social Democratic Party

SPT - Scottish Power Transmission Ltd

SRI - SRI International's Artificial Intelligence Center

SSP - System Sell Price

STEMS-RT - Short-Term Electricity Market Simulator Real Time

STLF - Short Term Load Forecast

STUC - Short Term Unit Commitment

StVPP - Storage VPP

SVPP - Several VPP

TCP/IP - Transmission Control Protocol (TCP) and Internet Protocol (IP),

TD - Trading Day

xxx

TH - Trading Hour

THI -Temperature-Humidity Index

TM - Trading Month

TOU - Time-of-use

TQM - Total Quality Management

TSO - Operadores da rede de transmisso

TVPP - Technical VPP

TY - Trading Year

UPM - Universal Power Manager Project

V2G - Vehicle to Grid

VFCPP - Virtual Fuel Cell Power Plant

ViPDiGEM - Virtual Power Producers and Distributed Generation trading in Energy

Markets

VoLL - Value of Lost Load

VPCA - Virtual Power/Consumer Agent

VPCC - Virtual Power Central Controller

VPL - Virtual Power Loads

VPL -Virtual Power Load

VPP - Virtual Power Player / Virtual Power Producer / Virtual Power Plant

VPPO - Virtual Power Plant Operator

VU - Virtual Uility

WBC - Woking Borough Council

WCF - Microsoft Windows Communication Foundation

WCI -Wind-Chill Index

Wi-Fi - Marca registada da Wi-Fi Alliance

xxxi

NOTAO

Classificao das unidades de produo

Gama de variao que o VPP considera aceitvel para o parmetro da

vida til (%)

obj

Objetivo definido pelo VPP para aumentar o parmetro da vida til (%)


despachabilidade (%)

obj

Objetivo definido pelo VPP para aumentar o parmetro da

despachabilidade (%)

_VPP Prodlat Diferena de latitude entre a nova unidade de produo e a localizao

definida pelo VPP ()

_VPP Prodlong Diferena de longitude entre a nova unidade de produo e a

localizao definida pelo VPP ()


volatilidade (%)

obj

Objetivo definido pelo VPP para diminuir o parmetro da volatilidade

(%)

Gama de variao que o VPP considera aceitvel para o parmetro do

nvel de emisses de GEE mdio (%)

obj

Objetivo definido pelo VPP para diminuir o parmetro do nvel de

emisses de GEE mdio (%)

obj Variao da distncia entre a nova unidade de produo e a localizao

definida pelo VPP que este considera aceitvel (km)

Gama de variao que o VPP considera aceitvel para a remunerao

mdia resultante da participao num mercado paralelo (%)

obj

Objetivo definido pelo VPP para aumentar a remunerao mdia

resultante da participao num mercado paralelo (%)

_ sup Variao superior que o VPP considera aceitvel para o parmetro da

dimenso mdia (kW)

obj

Variao que o VPP considera aceitvel para o parmetro da dimenso

mdia (kW)

_ inf Variao inferior que o VPP considera aceitvel para o parmetro da

dimenso mdia (kW)


fiabilidade (%)

obj

Objetivo definido pelo VPP para aumentar o parmetro da fiabilidade

(%)

xxxii

Gama de variao que o VPP considera aceitvel para o parmetro do

custo mdio espectvel (%)

obj

Objetivo definido pelo VPP para reduo do parmetro do custo mdio

espectvel (%)

cc Classificao dos produtores pelos VPPs Ponderao do parmetro comportamento comercial

cp Classificao dos produtores pelos VPPs Ponderao do parmetro custo de produo

dm Classificao dos produtores pelos VPPs Ponderao do parmetro dimenso

ds Classificao dos produtores pelos VPPs Ponderao do parmetro despachabilidade

fi Classificao dos produtores pelos VPPs Ponderao do parmetro fiabilidade

is Classificao dos produtores pelos VPPs Ponderao do parmetro impacto social

lz Classificao dos produtores pelos VPPs Ponderao do parmetro localizao

mp Classificao dos produtores pelos VPPs Ponderao do parmetro mercado paralelo

mt Classificao dos produtores pelos VPPs Ponderao do parmetro maturidade da tecnologia

ne Classificao dos produtores pelos VPPs Ponderao do parmetro emisses de GEE

obj

Objetivo definido pelo VPP para aumentar o parmetro da utilizao

anual da potncia instalada (%)

tt Classificao dos produtores pelos VPPs Ponderao do parmetro tipo de tecnologia

ui Classificao dos produtores pelos VPPs Ponderao do parmetro utilizao da potncia instalada

vl Classificao dos produtores pelos VPPs Ponderao do parmetro volatilidade

vu Classificao dos produtores pelos VPPs Ponderao do parmetro tempo de vida til


utilizao anual da potncia instalada (%)

Merc Peso da previso do preo da energia transacionada nos mercados

eltricos

Prod Peso do custo de produo da unidade de produo estimado pelo VPP

VPP Peso do objetivo de custo de energia definido pelo VPP

xxxiii

Class Peso atribudo pelo VPP classificao das unidades de produo no

algoritmo de terica de jogos

Cont Peso atribudo pelo VPP ao histrico dos contratos das unidades de

produo no algoritmo de terica de jogos

a Coeficiente fixo da funo custo de gerao de uma unidade de

produo

b Coeficiente linear da funo custo de gerao de uma unidade de

produo

c Coeficiente quadrtico da funo custo de gerao de uma unidade de

produo

cc

Classificao dos produtores pelos VPPs Parmetro comportamento comercial

_c fuel Custo do combustvel fssil (/kg)

_Class Fator Fator de classificao

VPP ProdClass Classificao dos produtores pelos VPPs

,m nc Custo mdio da energia adquirida pelo VPP (/kWh)

,m vc Custo mdio espectvel da energia adquirida pelo VPP, considerando a

agregao da nova unidade de produo (/kWh)

_obj VPPc Objetivo definido pelo VPP para o parmetro do custo mdio

espectvel (/kWh)

_Comp Fator Fator do comportamento comercial

previstoCont Termo que resulta da anlise do histrico dos contratos efetuados pelas

unidades de produo

cp

Classificao dos produtores pelos VPPs Parmetro custo de produo

_c prod Custo de gerao de uma unidade de produo (/kWh)

_prod nc Custo de produo estimado da unidade de produo a ser agregada

pelo VPP no perodo t (/kWh)

( , )prod t GENc

Custo de produo da unidade de produo GEN no perodo t (/kWh)

_VPP ProdDist Distncia entre a nova unidade de produo e a localizao definida

pelo VPP (km)

dm

Classificao dos produtores pelos VPPs Parmetro dimenso

,m nd Despachabilidade das unidades de produo agregadas ao VPP

,m vd Despachabilidade das unidades de produo agregadas ao VPP,

considerando a agregao da nova unidade de produo

_obj VPPd Objetivo definido pelo VPP para o parmetro da despachabilidade

( )prod GENd Despachabilidade da unidade de produo GEN

xxxiv

_prod nd Despachabilidade da nova unidade de produo

ds

Classificao dos produtores pelos VPPs Parmetro despachabilidade

baseDur Tempo de durao do contrato que o VPP define como valor de base

para a elaborao de novos contratos (meses) ou (anos)

_prod nE Estimativa da energia eltrica produzida pela unidade de produo a ser

agregada pelo VPP num perodo t (kWh)

( , )prod t GENE Energia produzida pelo gerador GEN no perodo t (kWh)

fi

Classificao dos produtores pelos VPPs Parmetro fiabilidade

( )prod GENf Fiabilidade da unidade de produo GEN (%)

,m nf Fiabilidade mdia das unidades de produo agregadas ao VPP (%)

,m vf Fiabilidade mdia das unidades de produo agregadas ao VPP,

considerando a agregao da nova unidade de produo (%)

_obj VPPf Objetivo definido pelo VPP para o parmetro da fiabilidade (%)

_prod nf Fiabilidade da nova unidade de produo (%)

( )F t Fiabilidade em funo de t (%)

f x Funo da densidade de probabilidade de falha no perodo t GEN Nmero da unidade de produo

is

Classificao dos produtores pelos VPPs Parmetro impacto social

Prodlat Latitude da localizao da nova unidade de produo ()

VPPlat Latitude da localizao definida pelo VPP ()

Prodlong Longitude da localizao da nova unidade de produo ()

VPPlong Longitude da localizao definida pelo VPP ()

lz

Classificao dos produtores pelos VPPs Parmetro localizao

mp

Classificao dos produtores pelos VPPs Parmetro mercado paralelo

mt

Classificao dos produtores pelos VPPs Parmetro maturidade da tecnologia

ne

Classificao dos produtores pelos VPPs Parmetro emisses de GEE

,m nne Nvel de emisses de GEE mdio das unidades de produo agregadas

ao VPP (g.CO2/kWh)

,m vne

Nvel de emisses de GEE mdio das unidades de produo agregadas

ao VPP, considerando a agregao da nova unidade de produo

(g.CO2/kWh)

_obj VPPne Objetivo definido pelo VPP para o parmetro do nvel de emisses de

GEE mdio (g.CO2/Wh)

xxxv

_prod nne Nvel de emisses de GEE mdio da nova unidade de produo

(g.CO2/kWh)

( )prod GENne Nvel de emisses de GEE mdio da unidade de produo GEN

(g.CO2/kWh)

NG Quantidade de unidades de produo agregadas a um VPP

_Offer Dur Tempo de durao do contrato que consta na oferta do VPP unidade

de produo (meses) ou (anos)

_Offer Quant Quantidade de energia que consta na oferta do VPP unidade de

produo (kWh)

_Offer Resc Custo da resciso de contratos que consta na oferta do VPP unidade

de produo ()

_Offer Preo Remunerao da energia que consta na oferta do VPP unidade de

produo (/kWh)

TJOffer Oferta do VPP unidade de produo resultante do algoritmo de teoria

de jogos

P Potncia gerada por uma unidade de produo

( )inst GENP Potncia ativa instalada na unidade de produo GEN (kW)

_inst nP Potncia ativa instalada na nova unidade de produo (kW)

P T t Probabilidade para t inferior ao tempo de vida do equipamento T

_obj VPPP Objetivo definido pelo VPP para a potncia instalada (kW)

MercPreo Previso do preo da energia transacionada nos mercados eltricos

(/kWh)

,m nP Potncia instalada mdia das unidades de produo agregadas ao VPP

(kW)

,m vP Potncia instalada mdia das unidades de produo agregadas ao VPP,

considerando a agregao da nova unidade de produo (kW)

ProdPreo Custo de produo da unidade de produo estimado pelo VPP

(/kWh)

VPPPreo Objetivo de custo de energia definido pelo VPP (/kWh)

baseResc Custo de resciso de contratos que o VPP define como valor de base

para a elaborao de novos contratos ()

,m nrm Remunerao mdia das unidades de produo agregadas ao VPP pela

participao num mercado paralelo (/kWh)

,m vrm

Remunerao mdia das unidades de produo agregadas ao VPP,

considerando a agregao da nova unidade de produo, pela


_obj VPPrm Objetivo definido pelo VPP para a remunerao mdia resultante da


xxxvi

_prod nrm Remunerao mdia da nova unidades de produo pela participao

num mercado paralelo (/kWh)

( , )prod t GENrm Remunerao da unidade de produo GEN pela participao num

mercado paralelo no perodo t (/kWh)

t Perodo de tempo (h)

T Espao de tempo (h)

funcT

Nmero de horas em que o VPP prev que o preo de mercado esteja

acima do valor do preo de energia _Offer Preo efetuado na proposta

(horas)

tt

Classificao dos produtores pelos VPPs Parmetro tipo de tecnologia

,m ntc Tempo mdio dos contratos dos VPPs com as unidades de produo a

si agregadas (Meses)

,m vtc Tempo mdio dos contratos dos VPPs com as unidades de produo a

si agregadas, considerando a nova unidade de produo (Meses)

_obj VPPtc Objetivo definido pelo VPP para o parmetro da vida til (tempo de

contrato) (Meses)

( )prod GENtc Tempo de contrato da unidade de produo GEN (%)

_prod ntc Tempo de contrato com a nova unidade de produo (Meses)

ui

Classificao dos produtores pelos VPPs Parmetro utilizao da potncia instalada

( )GENUPI Utilizao anual da potncia instalada da unidade de produo GEN

(%)

,m nUPI Utilizao anual da potncia instalada mdia das unidades de produo

agregadas ao VPP (%)

,m vUPI

Utilizao anual da potncia instalada mdia das unidades de produo

agregadas ao VPP, considerando a agregao da nova unidade de

produo (%)

_obj VPPUPI Objetivo definido pelo VPP para o parmetro da utilizao anual da

potncia instalada (%)

_prod nUPI Utilizao anual da potncia instalada da unidade de produo nova

(%)

vl

Classificao dos produtores pelos VPPs Parmetro volatilidade

,m nvl Volatilidade mdia das unidades de produo agregadas ao VPP

,m vvl Volatilidade mdia das unidades de produo agregadas ao VPP,

considerando a agregao da nova unidade de produo

_obj VPPvl Objetivo definido pelo VPP para o parmetro da volatilidade

( )prod GENvl Volatilidade da unidade de produo GEN

xxxvii

_prod nvl Volatilidade da nova unidade de produo

vu

Classificao dos produtores pelos VPPs Parmetro tempo de vida til

_prod nvu Tempo de vida til da nova unidade de produo (Meses)

Gesto de recursos distribudos

t

Frao elementar do perodo do processo de otimizao

( )i t Argumento da tenso no barramento i no perodo t (rad) max

i Valor mximo para o argumento da tenso no barramento i (rad)

min

i Valor mnimo para o argumento da tenso no barramento i (rad)

( )j t Argumento da tenso no barramento j no perodo t (rad)

( )c PHEV Rendimento do processo de carregamento da rede eltrica para a

bateria do veculo hbrido PHEV

( )c S Rendimento do processo de carregamento da rede eltrica para a

unidade de armazenamento S

( 2 )c V G Rendimento do processo de carregamento da rede eltrica para a

bateria do veculo eltrico V2G

( )d PHEV Rendimento do processo de descarregamento da bateria do veculo

hbrido PHEV para a rede eltrica

( )d S Rendimento do processo de descarregamento da unidade de

armazenamento S para a rede eltrica

( 2 )d V G Rendimento do processo de descarregamento da bateria do veculo

eltrico V2G para a rede eltrica

( )Fuel PHEV Rendimento do processo de descarregamento do veculo hibrido

PHEV para a rede eltrica

iiB Parte imaginria do elemento da matriz das admitncias na linha i e

coluna i (Susceptncia)

ijB Parte imaginria do elemento da matriz das admitncias na linha i e

coluna j (Susceptncia)

( , )A DG tc Coeficiente relativo componente fixa da funo de custo de gerao

da produo distribuda DG no perodo t (u.m.)

( , )B DG tc Coeficiente relativo componente linear da funo de custo de

gerao da produo distribuda DG no perodo t (u.m./kW)

( , )C DG tc Coeficiente relativo componente quadrtica da funo de custo de

gerao da produo distribuda DG no perodo t (u.m./kW2)

( , )Ch PHEV tc Coeficiente relativo ao custo de carregamento do veculo hbrido

PHEV no perodo t (u.m./kW)

( , )Ch S tc Coeficiente relativo ao custo de carregamento da unidade de

armazenamento S no perodo t (u.m./kW)

( 2 , )Ch V G tc Coeficiente relativo ao custo de carregamento do veculo eltrico V2G

no perodo t (u.m./kW)

xxxviii

( , )Dch PHEV tc Coeficiente relativo ao custo de descarregamento do veculo hbrido

PHEV no perodo t (u.m./kW)

( , )Dch S tc Coeficiente relativo ao custo de descarregamento da unidade de

armazenamento S no perodo t (u.m./kW)

( 2 , )Dch V G tc Coeficiente relativo ao custo de descarregamento do veculo eltrico

V2G no perodo t (u.m./kW)

_ ( , )Dch Fuel PHEV tc Coeficiente relativo ao custo de descarregamento do veculo hbrido

PHEV no perodo t, atravs da utilizao do combustvel fssil

(u.m./kW)

_ ( , )DR A L tc Coeficiente relativo ao custo de reduo da carga do consumidor L no

perodo t (u.m./kW)

_ ( , )DR B L tc Coeficiente relativo ao custo de corte da carga do consumidor L no

perodo t (u.m./kW)

( , )DG tCeap Funo do custo da energia em excesso de cada unidade de produo

distribuda DG no perodo t (u.m./kW)

( , )EAP DG tc Coeficiente relativo aos custos de energia em excesso da produo

distribuda DG no perodo t (u.m./kW)

_ Re ( , )Trip d PHEV tc Coeficiente relativo reduo da energia armazenada nas baterias nos

veculos hbridos PHEV no perodo t relativamente ao definido pelo

utilizador (u.m./kW)

( , )NSD L tc Coeficiente relativo ao custo de energia no fornecida ao consumidor

L no perodo t (u.m./kW)

( , )DG tCo Funo do custo de operao de cada unidade de produo distribuda

DG no perodo t (u.m./kW)

( , )DG tCsd Funo do custo de desligar de cada unidade de produo distribuda


( , )SD DG tc Coeficiente relativo aos custos de arranque da produo distribuda


( , )SP SP tc Coeficiente relativo aos custos da energia fornecida pelos players

externos SP no perodo t (u.m./kW)

( , )DG tCsu Funo do custo de arranque de cada produo distribuda DG no

perodo t (u.m./kW)

( , )SU DG tc Coeficiente relativo aos custos de desligar da produo distribuda DG

no perodo t (u.m./kW)

DG

Unidade de produo distribuda DG

( , )BatCap PHEV tE Capacidade mxima da bateria do veculo hbrido PHEV no perodo t

(kW)

( , )BatCap PHEV tE Capacidade mxima da bateria do veculo hbrido PHEV no perodo t

(kW)

( , )BatCap S tE Capacidade mxima da unidade de armazenamento S no perodo t

(kW)

( 2 , )BatCap V G tE Capacidade mxima da bateria do veculo eltrico V2G no perodo t

(kW)

_ ( , )Fuel Stored PHEV tE Energia armazenada no depsito de combustvel fssil do veculo

hbrido PHEV no perodo t (kWh)

xxxix

_ ( , )FuelThank min PHEV tE Quantidade minimia de energia armazenada no depsito de

combustvel fssil do veculo hbrido PHEV no perodo t (kWh), deve

ser convertida em litros (l)

( , )MinCharge PHEV tE Energia mnima a garantir na bateria do veculo hibrido PHEV no

perodo t (kWh)

( 2 , )MinCharge V G tE Energia mnima a garantir na bateria do veculo eltrico V2G no

perodo t (kWh)

( , )Stored PHEV tE Energia armazenada na bateria do veculo hbrido PHEV no perodo t

(kWh)

( , )Stored S tE Energia armazenada na unidade de armazenamento S no perodo t

(kWh)

( 2 , )Stored V G tE Energia armazenada na bateria do veculo eltrico V2G no perodo t

(kWh)

( , )Trip PHEV tE Energia utilizada para a viagem do veculo hbrido PHEV no perodo t

(kWh)

( 2 , )Trip V G tE Energia utilizada para a viagem do veculo eltrico V2G no perodo t

(kWh)

_ ( , )Trip Fuel PHEV tE Energia gasta relativamente ao uso do combustvel fssil para o

deslocamento do veculo hbrido PHEV no perodo t (kW) deve ser

obtido atravs da relao com a quantidade de gasolina gasta em litros

_ ( , )Trip Red PHEV tE Reduo da energia mnima armazenada nas baterias do veculo

hbrido PHEV para a viagem no perodo t (kWh)

_ ( , )Trip RedMax PHEV tE Reduo mxima da energia mnima armazenada nas baterias do

veculo hbrido PHEV para a viagem no perodo t (kWh)

iiG Parte real do elemento relativo linha i e coluna i da matriz das

admitncias (Condutncia)

ijG Parte real do elemento relativo linha i e coluna j da matriz das

admitncias (Condutncia)

L

Carga L iL

Conjunto de linhas eltricas conectadas ao barramento i

BN Nmero total de barramentos

DGN Nmero total de unidades de produo distribuda

i

DGN Nmero total de unidades de produo distribuda conectada no

barramento i

KN Nmero total de linhas eltricas

LN Nmero total de consumidores i

LN Nmero total de consumidores ligados ao barramento i

PHEVN Nmero total de veculos hbridos i

PHEVN Nmero total de veculos hbridos conectados no barramento i

SN Nmero total de unidades de armazenamento

i

SN Nmero total de unidades de armazenamento conectadas no

barramento i

xl

SPN Nmero total de players externos i

SPN Nmero total de players externos conectados ao barramento i

2V GN Nmero total de veculos eltricos

2

i

V GN Nmero total de veculos eltricos conectados ao barramento i

( , )Ch PHEV tP Potncia ativa de carregamento do veculo hbrido PHEV no perodo t

(kW)

( , )

i

Ch PHEV tP Potncia ativa de carregamento do veculo hbrido PHEV no perodo t

que est conectado ao barramento i (kW)

( , )ChMax PHEV tP Potncia ativa mxima de carregamento do veculo hbrido PHEV no

perodo t (kW)

( , )Ch S tP Potncia ativa de carregamento da unidade de armazenamento S no

perodo t (kW)

( , )

i

Ch S tP Potncia ativa de carregamento da unidade de armazenamento S no

perodo t que est conectado ao barramento i (kW)

( , )ChMax S tP Potncia ativa mxima de carregamento da unidade de armazenamento

S no perodo t (kW)

( 2 , )Ch V G tP Potncia ativa de carregamento do veculo eltrico V2G no perodo t

(kW)

( 2 , )

i

Ch V G tP Potncia ativa de carregamento do veculo eltrico V2G no perodo t

que est conectado ao barramento i (kW)

( 2 , )ChMax V G tP Potncia ativa mxima de carregamento do veculo eltrico V2G no

perodo t (kW)

( , )Dch PHEV tP Potncia ativa de descarregamento do veculo hbrido PHEV no

perodo t (kW)

( , )

i

Dch PHEV tP Potncia ativa de descarregamento do veculo hbrido PHEV no


( , )DchMax PHEV tP Potncia ativa mxima de descarregamento do veculo hbrido PHEV

no perodo t (kW)

( , )Dch S tP Potncia ativa de descarregamento da unidade de armazenamento S no

perodo t (kW)

( , )

i

Dch S tP Potncia ativa de descarregamento da unidade de armazenamento S no


( , )DchMax S tP Potncia ativa mxima de descarregamento da unidade de

armazenamento S no perodo t (kW)

( 2 , )Dch V G tP Potncia ativa de descarregamento do veculo eltrico V2G no perodo

t (kW)

( 2 , )

i

Dch V G tP Potncia ativa de descarregamento do veculo eltrico V2G no perodo

t que est conectado ao barramento i (kW)

( 2 , )DchMax V G tP Potncia ativa mxima de descarregamento do veculo eltrico V2G no

perodo t (kW)

_ ( , )Dch Fuel PHEV tP Potncia ativa de descarregamento do veculo hbrido PHEV no

perodo t, atravs da utilizao do combustvel fssil (kW)

_ ( , )

i

Dch Fuel PHEV tP Potncia ativa de descarregamento do veculo hbrido PHEV no

perodo t que est conectado ao barramento i, atravs da utilizao do

xli

combustvel fssil (kW)

( , )DchFuelMax PHEV tP Potncia ativa mxima de descarregamento do veculo hbrido PHEV

no perodo t, atravs da utilizao do combustvel fssil (kW)

( , )DG DG tP Potncia ativa gerada pela unidade de produo distribuda DG no

perodo t (kW)

( , )

i

DG DG tP Potncia ativa gerada pela unidade de produo distribuda DG no

perodo t que est conectada ao barramento i (kW)

( , )DGMax DG tP Potncia ativa mxima gerada pela unidade de produo distribuda

DG no perodo t (kW)

( , )DGMin DG tP Potncia ativa mnima gerada pela unidade de produo distribuda

DG no perodo t (kW)

( )Di tP Potncia ativa consumida no barramento i no perodo t (kW)

_ ( , )DR A L tP Potncia ativa relativamente ao programa de demand response de

reduo do consumidor L no perodo t (kW)

_ ( , )

i

DR A L tP Potncia ativa relativamente ao programa de demand response de

reduo do consumidor L no perodo t que est conectado ao

barramento i (kW)

_ ( , )DR B L tP Potncia ativa relativamente ao programa de demand response de

corte do consumidor L no perodo t (kW)

_ ( , )

i

DR B L tP Potncia ativa relativamente ao programa de demand response de

corte do consumidor L no perodo t que est conectado ao barramento i

(kW)

( , )EAP DG tP Potncia ativa em excesso de cada unidade de produo distribuda

DG no perodo t (kW)

( , )

i

EAP DG tP Potncia ativa em excesso de cada produo distribuda DG no

perodo t que est conectada ao barramento i (kW)

( )Gi tP Potncia ativa gerada no barramento i no perodo t (kW)

PHEV

Veculo hbrido PHEV

( , )

i

Load L tP Potncia ativa do consumidor L no perodo t que est conectado ao

barramento i (kW)

_ ( , )MaxDR A L tP Potncia ativa mxima relativamente ao programa de demand

response de reduo do consumidor L no perodo t (kW)

_ ( , )MaxDR B L tP Potncia ativa mxima relativamente ao programa de demand

response de corte do consumidor L no perodo t (kW)

( , )NSD L tP Potncia ativa relativamente energia no fornecida ao consumidor L

no perodo t (kW)

( , )

i

NSD L tP Potncia ativa relativamente energia no fornecida ao consumidor L

no perodo t que est conectado ao barramento i (kW)

( , )SP SP tP Potncia ativa gerada pelo fornecedor externo SP no perodo t (kW)

( , )

i

SP SP tP Potncia ativa gerada pelo fornecedor externo SP no perodo t que est

conectado ao barramento i (kW)

( , )SPMax SP tP Potncia ativa mxima gerada pelo fornecedor externo SP no perodo t

(kW)

xlii

_ ( , )Trip Red PHEV tP Potncia correspondente energia minima armazenada nas baterias do

veculo hbrido PHEV para a viagem num perodo t (kW)

( , )DG DG tQ Potncia reativa gerada pela unidade de produo distribuda DG no

perodo t (kVAr)

( , )

i

DG DG tQ Potncia reativa gerada pela unidade de produo distribuda DG no

perodo t que est conectada ao barramento i (kVAr)

( , )DGMax DG tQ Potncia reativa mxima gerada pela unidade de produo distribuda

DG no perodo t (kVAr)

( , )DGMin DG tQ Potncia reativa mnima gerada pela unidade de produo distribuda

DG no perodo t (kVAr)

( )Di tQ Potncia reativa consumida no barramento i no perodo t (kVAr)

_ ( , )

i

DR A L tQ Potncia reativa relativamente ao programa de demand response de

reduo do consumidor L no perodo t que est conectado ao

barramento i (kVAr)

_ ( , )

i

DR B L tQ Potncia reativa relativamente ao programa de demand response de

corte do consumidor L no perodo t que est conectado ao barramento i

(kVAr)

( )Gi tQ Potncia reativa gerada no barramento i no perodo t (kVAr)

( , )

i

Load L tQ Potncia reativa do consumidor L no perodo t que est conectado ao

barramento i (kVAr)

( , )

i

NSD L tQ Potncia reativa relativamente energia no fornecida ao consumidor

L no perodo t que est conectado ao barramento i (KVAr)

( , )SP SP tQ Potncia reativa gerada pelo fornecedor externo SP no perodo t

(kVAr)

( , )

i

SP SP tQ Potncia reativa gerada pelo fornecedor externo SP no perodo t que

est conectado ao barramento i (kVAr)

( , )SPMax SP tQ Potncia reativa mxima gerada pelo fornecedor externo SP no

perodo t (kVAr)

( )SD DGR Rampa de desligar, em potncia, da unidade de produo distribuda

DG (kW)

( )SU DGR Rampa de arranque, em potncia, da unidade de produo distribuda

DG (kW)

max

ijS Potncia aparente mxima que pode passar pela linha eltrica entre o

barramento i e o barramento j (kVA)

SP

Fornecedor externo de energia eltrica SP

t

Perodo t

T

Nmero total de perodos

( )i tU Tenso no barramento i no perodo t, em forma polar (V)

( )j tU Tenso no barramento j no perodo t, em forma polar (V)

2V G

Veculo eltrico V2G

( )i tV Mdulo da tenso no barramento i no perodo t (V)

max

iV Valor mximo para o mdulo da tenso no barramento i (V)

xliii

min

iV Valor mnimo para o mdulo da tenso no barramento i (V)

( )j tV Mdulo da tenso no barramento j no perodo t (V)

( , )Ch PHEV tX Varivel binria relacionada com o carregamento da bateria do veculo

hbrido PHEV no perodo t

( , )Ch S tX Varivel binria relacionada com o carregamento da unidade de

armazenamento S no perodo t

( 2 , )Ch V G tX Varivel binria relacionada com o carregamento da bateria do veculo

eltrico V2G no perodo t

( , )Dch PHEV tX Varivel binria relacionada com o descarregamento da bateria do

veculo hbrido PHEV no perodo t

_

i

Dch FuelX Varivel binria que define se possvel ligar os veculos hbridos

para descarregar energia para a rede eltrica no barramento i

( , )Dch S tX Varivel binria relacionada com o descarregamento da unidade de

armazenamento S no perodo t

( 2 , )Dch V G tX Varivel binria relacionada com o descarregamento da bateria do

veculo eltrico V2G no perodo t

( , )DG DG tX Varivel binria relacionada com a deciso de aceitar a oferta da

produo distribuda DG no perodo t

_ ( , )DR B L tX Varivel binria relacionada com a deciso de aceitar a oferta de corte

do programa de demand response do consumidor L no perodo t

ijy Admitncia srie da linha eltrica que liga os barramentos i e j, na

forma polar (S)

_sh iy Admitncia schunt da linha eltrica que liga ao barramento i, na forma

polar (S)

_sh jy Admitncia schunt da linha eltrica que liga ao barramento j, na forma

polar (S)

Z Valor da funo objetivo do problema de gesto de recursos

energticos (m.u)

Hugo Morais - Modelação de Agentes Virtuais nos Mercados Elétricos

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