PTD Energy Management & Information Systems
Gerenciamento deEnergia
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Índice
O novo modelo de energia – Energia como produtoA satisfação do cliente depende principalmente da qualidade dofornecimento (tensão e freqüência nos limites aceitáveis) numnível de custo favorável
Exemplo – Industria Siderúrgica
Gerenciamento de Carga e Contratos de Energia
Tecnologia da Informação - Armazenamento deDados
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Novo Modelo Energético – fonte Agencia Brasil
Rio - A realidade do atual sistema elétrico brasileiro afasta o risco de falta de energiaelétrica até 2008. A afirmação foi feita nesta terça-feira (segunda semana de agosto), noRio, pelo diretor de Projetos Especiais da Eletrobrás, Aloísio Vasconcelos, durante oprimeiro dia do Fórum Continuado de Energia, que se realiza no Clube de Engenharia atéamanhã.
Segundo Vasconcelos, essa certeza não se baseia em projeções otimistas do governo, masna realidade factual do setor, que deve fechar 2004 com sobra de 5 mil MW de energia,enquanto o consumo previsto para 2005 é de apenas 4 mil MW. “Não há risco, porqueneste momento nós temos uma pequena sobra de energia, há investimentos no setor e osprojetos que estavam com dificuldades de aprovação ambiental estão sendogradativamente liberados`, afirmou.
Vasconcelos lembrou que o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de EnergiaElétrica (Proinfa) acrescentará 3.300 MW ao Sistema Interligado e, além disso, o país estácom um planejamento centralizado, pelo qual o crescimento do PIB está sendoacompanhado por uma vez e meia o crescimento da energia. `Se o Brasil crescer 4%, aenergia está preparada para crescer 6%”, explicou.
O diretor defendeu, no entanto, a necessidade de que o Ministério de Meio Ambiente agilize,através do Instituto Brasileiro de Meio Ambiente e Recursos Naturais Renováveis (Ibama) aliberação de 23 projetos, de um total de 45 já anunciados pelo governo, para a construçãode novas usinas hidrelétricas no país.
Vasconcelos defendeu parcerias público-privados que viabilizem mais investimentos para osetor. “Precisamos de mais investimentos, tanto do capital nacional quanto do internacional.A Eletrobrás está disposta a entrar com o modelo e com 49% do investimento necessário àimplementação de novos projetos – portanto sempre de forma minoritária”, concluiu
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Comparativo entre os Modelos
Convivênciaentre Livre e
ReguladoLivreReguladoMercado
Convivênciaentre Estatais e
Privados
Ênfase naprivatização
EmpresasEstataisAgentes
Liquidadas noCCEE
Liquidadas noMAE
Rateio entre oscompradores
Equilíbrioentre oferta e
demanda
Novo ModeloModelo de livremercado (1995
– 2003)
Antigo ModeloAte 1995
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Estrutura SEB
EPE : Empresa Pesquisa EnergeticaCMSE: Comitê de Monitoramento do Setor ElétricoCCEE: Câmara de Comercialização de Energia Elétrica
CNPE MME ANEEL EPE CCEE CMSE ONS
Agentes Institucionais de Organização e Gestão do Setor
Novos Agentes
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Ambiente no Setor Elétrico
Comercializador
Consumidor Livre Consumidor Cativo
Curto Prazo
ContratosBilaterais
ContratosBilaterais
Transmissão
Geradores
Distribuidores
Fonte: ENERCON/ABRACE
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Curto Prazo
ContratosBilaterais
ContratosBilaterais
Transmissão
O Novo Ambiente lnstitucional do Setor
CCEE
CMSE
EPE
MME
Consumidor Cativo
Consumidor Livre ACL
ACR
Comercializador
Geradores
Distribuidores
Fonte: ENERCON/ABRACE
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Ambientes de Contratação de Energia
Ambiente de Contratação Regulada Ambiente de Livre Contratação
G1 G2Gk Gn
compra de energia em poolcontratação regular
D1 D2 D4D3 DnCL CL
Gj
Contratação complementar
(desvios)
CL CL
COM
Contratos bilaterais no âmbito do POOL (ACR)
Compra em regime de livre contratação (ALC)Atualmente: : > 3MWIdeal: : > 1MW
Preços resultantes de licitações
Preços livremente negociados ou licitados
Dois Ambientes de Contratação de Energia;
•Ambiente de Contratação Regulada (ACR)- Distribuidoras
•Ambiente de Contratação Livre (ACL)- Consumidoras Livres e Autoprodutores
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Motivações para a Industria
Menor Preço (Tarifa)
Qualidade no Fornecimento Energy Quality
Energia e um Produto: A satisfação do cliente dependeprincipalmente da qualidade do fornecimento (tensão efreqüência nos limites aceitáveis) num nível de custo favorável)
Planejamento Estratégico do Core Business
Participação no Mercado Livre Contratos com PCH’s
Investimento na Co-Geração Construção de Usinas ou PCH’sSoluções Locais
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Situação do Mercado
Hoje: “bolha de conforto”
Proinfa: aproximadamente 3.300 MW entre:
PCH’sEólicaBiomassa
Venda ao Consumidor Livre(ACL – Ambiente de Contratação Livre):Atual: 3.000 MW IDEAL: 1.000 MW
Nicho de mercado entre 500 kW e 3.000 MW
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Exemplo : Industria Siderurgica
Metas no processo de obtenção de aço
O custo da energia constitui ca. de 20% dos custos totais de operaçãono processo siderúrgico.
O uso eficiente da energia nestes processos e indispensável.
No processo siderúrgico varios tipos de energia alternativa provenientedos by-products são gerados
LNG (Liquefied Natural Gas)OleoEletricidadeBy-Product Gases
COG - Coke Ofen GasBFG – Blast Furnace GasCFG – Corex Furnace GasLDG – Lindz-Donawitz Gas
E podem ser utilizados sem custos adicionais como fontes de energiapara o processo
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Byproduct gas flow in the iron/steel making process
BFG
COG
LDG
CFG
MixStation
PowerPlant
Processo Siderúrgico
Tanque de oleo
Holder booster
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Otimização da distribuição do “byproduct” GAS naIndustria Siderúrgica
Prevenir contra emissões desfavoráveis de gásMaximizar a eficácia dos recursos energéticos
De tal forma que:
Minimizar o consumo de óleoMaximizar o rendimento do consumo energético (geração
própria e conexão a rede)Minimizar o chaveamento dos queimadores (burners) nas
caldeirasOtimizar o gerenciamento de Energia
Co-GeraçãoInteligentes Fast Load SheddingAGC – Automatic Gain ControlMercado Energetico – Compra e Venda de Energia
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Objetivos
Minimizar os custos totais durante o horizonte deplanejamento (planning horizont) que esta compostode:
custos de combustível
consumo dos gases tipo by-product
custos de penalidade relacionados comrecipientes de retenção dos gases,chaveamento das caldeiras
produção de vapor
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Long-TermPlanning
Long-TermPlanning
1-5 y
1-2 y
1-7 d
1-15 min
online
Mercado de energia liberalizado
Short-TermPlanning
Short-TermPlanning
DispatchDispatch
ControlControl
Maintenance SchedulingMaintenance Scheduling
Resource OptimizationResource Optimization
Hydro Thermal CoordinationHydro Thermal Coordination
Economic DispatchEconomic Dispatch
Automatic Generation ControlAutomatic Generation Control
Minimize Co
stMinim
ize Cost
Future Growth
ExampleFuture Grow
th
Example
Long-Term Bilateral Trading
Long-Term Bilateral Trading
Day-Ahead Trading
Day-Ahead Trading
RealtimeTrading
RealtimeTrading
Trade Optimizing SchedulerTrade Optimizing Scheduler
Short-Term Trade EvaluationShort-Term Trade Evaluation
Maximize Pro
fitMaxim
ize Profit
Maintenance SchedulingMaintenance Scheduling
Resource OptimizationResource Optimization
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TOS showsexactly when
tosell …
… and when tobuy!
Trade Optimizing Scheduler –Maximum Profit on the Day-Ahead Market
Future Growth
ExampleFuture Grow
th
Example
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LME – Load Management Energy
Power network
Resource Planning & Optimisation
Gerenciamentode Carga Redes Elétricas
LoadForecastElectricity
Contract Contract Contracts (short term) SchedulesSchedulesSchedules
ContractContractContracts(long term)
• Weather forecast• Current load Load &Weather
archive
G L
Impor- tação
Expor-tação
Transporte de Energia
Real -
time conl
Plann
L
L
Power networkRede de Energia
Planejamento &Otimização de Recursos
Previsãode Carga Redes Elétricas
Contract Contract Contratos (curto prazo)
SchedulesSchedulesSchedulesSchedulesSchedulesSchedulesSchedulesProgramações
ContractContractContracts(long term)
ContractContractContratos (longo prazo)
• Previsão do tempo• Carga atual Load &Weather
archive
Arquivo de Dados de Carga & Tempo
G G LL
Controle em
tempo
Planejamento
L
LL
A otimização é feita indiretamente pela ativação e desativação priorizada das unidades de geração e cargas despacháveis
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Componentes Despacháveis da Rede
Unidades de Geração:usinas de combustão, geradores standby, geradores a dieselem grandes construções, hospitais ou plantas industriais, etc.
Cargas:iluminação da rua, sistemas de aquecimento elétrico,reservatórios de água quente, congeladores fundos, altos-fornos, bombas de água, etc.
Transformadores de Carga Variável:A importação de energia atual pode ser influenciada portransformadores de carga variável, contanto que a tensão sejamantida dentro de limites de operação aceitáveis
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Optimized Contract Deployment
Contracted Demand
Current Demand
Accounting Period
DemandContracted Demand
Current Demand
Accounting Period
DemandContracted Demand
Current Demand
Accounting Period
Demand
O Contrato nãoesta otimizado
Tem de ser evitado
O Contrato estasendo violado
Deve ser evitado!
LME e a ferramentapara uma otimizadagestão de contratos.
Salve custos adicionais causados pela violação dos limites de compraSalve custos adicionais causados pela própria geração de energia
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Metodologia da demanda balanceada
Calculo da Potenciacorretiva
Ligar osequipamentosapropriados
Switch
DemandaDe correnteacumulada
ForecastDemandaesperada
Demanda Contratada Demanda Atual
Accounting Period
Demanda
One Accounting Period is a time range of 15, 30 or 60 minutes (predefined)
Calculation Cycle runs each30, 60 or 120 seconds (predefined)
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Estimativa de Tendência
Energia Disponível = (Valor de Ref. – Energia Utilizada)tempo restante do período de tarifa
Energia de Correção = (Valor de Ref. – Energia Calculada do per. )tempo restante do período de tarifa
Isto significa:
EC > 0 => Adição de CargaEC < 0 => Redução de Carga
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Estimativa de tendência
Critical distance
Critical distance
Importação
de Energia
Limite de importação de energia (N)
Limite de importação de energia (N+1)
Tendência a Curto Prazo
Importação deenergia atual
Tendência a Longo Prazo
Tendência a Longo Prazo
Período de tarifa (N) Período de tarifa (N+1) tempo
acima
abaixo
.
. .
Distância crítica
Distância crítica
.
. .
A energia disponível é definida como importação de energia média restante, comrelação ao período de tarifa atual. É calculada pela diferença (valor de referência menosenergia realmente utilizada) relacionada ao tempo restante do período de tarifa atual. Aenergia disponível é calculada para cada ciclo de cálculo.A energia de correção é definida como a diferença (valor de referência menos energiacalculada no fim do período de tarifa atual) relacionada ao tempo restante até o fim doperíodo de tarifa atual. A energia de correção é calculada para cada ciclo de cálculo.Uma energia de correção positiva significa adição de carga, e uma energia de correçãonegativa significa redução de carga.
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Esquemas de Comutação
.
.
Area of possible switching ON
Area of possible switching OFF
Command blocking (beginning)
Correction power
Hysteresis for ON
+
-
Hysteresis for OFF Time t
Tariff period
Área de possível comutação ON
Área de possível comutação OFF
Blo
quei
o de
co
man
do (f
im)
Blo
quei
o de
com
ando
(iní
cio)
Ener
gia
de c
orre
ção
Histerese para ON
+
-
Histerese para OFF Time t
Período de tarifa
.
Tempo
Para realizar um esquema de comutação, a energia de correçãotem que ser maior que o valor da histerese de comutaçãoreferente. É possível ter valores diferentes de histerese para aredução de carga e para o aumento de carga. Os dois valores dahisterese atual podem ser exibidos e modificados pelo operador.
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Office LAN
Data
?
… a qual e necessária pordiversos setores dentro daempresa.
O setor de operaçõescontinuamente obtém e criainformação…
Open Data AccessThe Daily Challenge
Intelligent LoadManagement
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But there are some problems
LAN
Data ?
Problemas:As tarefas operativas do setor deoperações possui uma prioridade alta;avaliações de dados pode ter atrasos ounão ser avaliada quando requisitada.As ferramentas de avaliação do setor deoperações geralmente não são muitoflexíveis.Outros setores/departamentos podemvir a requisitar adicionais, os quais nãofazem parte do sistema do setor deoperações.
Os colaboradores do departamento deoperações, avalia e analisa os dadosde acordo com os requerimentos deoutros setores.
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Office LAN
Open Data AccessThe Data Warehouse (DW) Solution
Intelligent LoadManagement
!
O sistema DW (Armazenamento de Dados) copia os dados da baseoriginal do setor de operações (centro de controle, AMR, etc.) para abase de dados do DW e reorganiza a informação para ser processadaposteriormente.A base do DW e visível para todos os setores da emprese, enquanto quea base de dados de tempo real somente para o setor de operações.
DW
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Real-timeData
Archive
Schedules
EDE SQL-Calls
Open Data AccessStepwise Approaches
Integrates SCADAdata withother data sourcesand powerfulready-to-usereporting tool
HFD2ORA
Export ASCII ReportingToolImport
Data Warehouse
Other data sources
AEU
Excel
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E.G. Bulk Power SystemCurrent Situation
Main Generation
Main Load
Grid Interconnect
Minor Generation
IntroductionTasks to SolveField-Proven SolutionsModern ArchitecturePower Supply SecurityNetwork SecurityFuture Growth OptionsSiemens‘ ExperienceSummary
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Bulk Power System ManagementTasks for Improvement
Main Generation (at A)
Main Load (at B)
Grid Interconnect
Minor Generation(at B)
Prevent disturbancesin production due to
Power swingsat grid endFault atpower networkLoss of generationat ALoss of loadat B
Plant wide data acquisition and monitoring to push forwardintelligent preventive and corrective decision makingIntroduce modern control and IT architecture to prepare forfuture development (e.g. power trading)
IntroductionTasks to SolveField-Proven SolutionsModern ArchitecturePower Supply SecurityNetwork SecurityFuture Growth OptionsSiemens‘ ExperienceSummary
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Configuration in the Substation(excl. Load Shedding)
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Configuration for Load Shedding
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Configuration
33
Configuration
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ConfigurationSpectrum SCADA/EMS
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Generation ControlAVC – Control Loops
Similarities ofAutomatic Voltage Control (AVC)with Aut. Gen. Control (AGC)are exploited as much aspossible to make the solution less complex.
Similarities ofAutomatic Voltage Control (AVC)with Aut. Gen. Control (AGC)are exploited as much aspossible to make the solution less complex.
AGCGeneration Allocation
andControl
PowerSystem
Calculation of Area Control
Error
ACEFrequency Tie-lineflows
OperatorInputand
Schedules
~
~~
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SINAUT Spectrum middleware adapter,e.g. TIBCO
Production PlanningProduction Planning
DataArchive
DataArchive
RTUsDCSRoutersICCP
RTUsDCSRoutersICCP
COMMCOMMSpectrum SPC/TGNMSSpectrum SPC/TGNMS
SCADALoad SheddingAGC/AVCNetwork Analysis
SCADALoad SheddingAGC/AVCNetwork Analysis
Siemens High Speed Bus (Softbus)Siemens High Speed Bus (Softbus)
EnterpriseData
Warehouse
EnterpriseData
Warehouse
Back Office/AccountingBack Office/Accounting
SAPPeopleSoftBilling/SettlementEtc.
SAPPeopleSoftBilling/SettlementEtc.
Integração com o sistema corporativo
Work ForceManagementWork ForceManagement
Enterprise Integration Bus
EnergyTradingEnergyTrading
ForecastingSchedulingOptimization
ForecastingSchedulingOptimization
Decision SupportComponentsDecision SupportComponents
Future Growth
ExampleFuture Grow
th
Example
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Sumario
A Implantação de um centro de controle numa planta industrialnecessita de um conhecimento especial relativo a produção esuas peculiaridades; instalações tipo turnkey necessitam deum conhecimento profundo na gestão de projetos
Soluções IT para o amanha – conexões para outros centrosde controle, intercambio de informações, integração desistemas corporativos e para com parceiros externos (porexemplo: Agentes de Energia)
Garantir o fornecimento continuo de energia com alto grau dequalidade para a planta industrial e chave de sucesso: AGC,Voltage Control, Load Shedding; Management
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Exemplos de Centros de Controle nas diversas regioes domundo
39
Obrigado pela atenção !
Gerenciamento de EnergiaÍndiceNovo Modelo Energético – fonte Agencia BrasilComparativo entre os ModelosEstrutura SEBAmbientes de Contratação de EnergiaMotivações para a IndustriaSituação do MercadoExemplo : Industria SiderurgicaByproduct gas flow in the iron/steel making processOtimização da distribuição do “byproduct” GAS na Industria SiderúrgicaObjetivosMercado de energia liberalizadoLME – Load Management EnergyComponentes Despacháveis da RedeOptimized Contract DeploymentMetodologia da demanda balanceadaEstimativa de TendênciaEstimativa de tendênciaEsquemas de ComutaçãoOpen Data AccessThe Daily ChallengeBut there are some problemsOpen Data AccessThe Data Warehouse (DW) SolutionOpen Data AccessStepwise ApproachesE.G. Bulk Power System Current SituationBulk Power System Management Tasks for ImprovementConfiguration in the Substation (excl. Load Shedding)Configuration for Load SheddingConfigurationConfigurationConfigurationSpectrum SCADA/EMSIntegração com o sistema corporativoSumarioExemplos de Centros de Controle nas diversas regioes do mundo
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