Estratégias de Controle Preditivo Aplicadas ao Mercado de Energia Elétrica na Indústria Sucroalcooleira

Abstract

Este documento relata os resultados obtidos pelo autor durante seu Projeto de Fim de Curso em Engenharia de Controle e Automação. Apresenta-se a modelagem e o controle via simulação de uma planta de processamento de cana de açúcar que possui participação no mercado brasileiro de energia elétrica. Durante o relatório, são introduzidos os conceitos necessários para se compreender o funcionamento do mercado de energia no Brasil. O modelo matemático do sistema é obtido a partir de um fluxograma de vapor. O sistema, que possui 3 conjuntos turbina/gerador, 3 caldeiras para geração de vapor e diversos componentes menores interligados, possui demandas de energia elétrica e vapor que devem ser cumpridas de forma eficiente. A estrutura de controle proposta tem como propósito resolver o problema de planejamento de curto, médio e longo prazo do despacho de geradores e o uso inteligente de recursos (bagaço de cana) levando em consideração diversos fatores presentes no sistema, como a entrada de bagaço no estoque, predições do preço da energia elétrica e de demandas. Também foram introduzidos conceitos estatísticos que permitiram a utilização das incertezas associadas ao erros de predição para o preço da energia elétrica. O algoritmo de controle proposto foi testado em simulações e apresentou resultados satisfatórios.

This document contains the results achieved by the author during his Automation and Control Engineering End of Course Project period. The modeling and control in a simulation of a sugar cane processing plant that takes part in the brazilian electrical energy market is presented. Throughout this report, the concepts necessary to the comprehension of how the brazilian electrical energy market works are introduced. The mathematical model of the system is obtained through a steam flow chart. The system, which contains 3 groups of turbines/generators, 3 boilers for steam generation and many lesser compontents intertwined, has electrical energy and steam demands that must be satisfied efficiently. The proposed control structure aims to solve the problems of short, medium and long-term planning of energy generation dispatch and smart use of resources (sugar cane bagasse) taking into account many aspects of the system such as bagasse input on the storage, predictions of the electrical energy price and demands. Statistical concepts have also been introduced in order to enable the use of uncertainties associated with prediction errors of the electrical energy prices. The proposted control algorithm has been tested in simulation and presented satisfactory results.