O Sistema Elétrico
Brasileiro (Planejamento)
Planejamento do Sistema
Elétrico
De maneira geral, o planejamento do setor elétrico
tem as seguintes fases:
- Planejamento da Expansão:
Etapa na qual procura-se analisar as diferentes estratégias
da expansão do sistema elétrico em relação
à geração e transmissão, estabelecendo-se
um programa de construção e instalação
de novas unidades de geração, transmissão
e controle do sistema e de inventário das bacias hidrográficas;
são definidas as diretrizes que constituem a base dos
estudos de médio e curto prazos, tais como reserva de
potência, capacidade de geração de ponta.
- Planejamento de Operação:
Com horizontes de até cinco anos, o objetivo é
estabelecer o comportamento do sistema para um horizonte de
operação de até alguns anos à frente.
Nesta etapa deve-se promover o aproveitamento racional dos recursos,
garantindo-se a qualidade e segurança no atendimento
à demanda e respeito às restrições
operativas do sistema hidrotérmico.
Abordaremos aqui algumas características
do planejamento da operação, etapa que engloba o pré-despacho,
foco de nosso trabalho.
Planejamento da Operação
O planejamento da operação é
um processo bastante complexo, devido à dimensão dos
sistemas reais, ao número elevado de variáveis de
decisão, aos recursos limitados e às inumeras incertezas.
Por essa razão, ele é dividido em vários estágios
para melhor compreensão do problema, considerando em cada
um deles um horizonte de tempo diferente, bem como diferentes objetivos
e modelos. Nessas diferentes etapas, as empresas do setor elétrico
são coordenadas para obter a utilização dos
diferentes recursos do sistema de uma forma econômica e garantir
o atendimento do mercado com qualidade. A figura abaixo mostra uma
típica divisão do planejamento da operação
e suas principais funções.
Etapas de um processo de planejamento de
operação
Os planejamentos de longo e médio prazo
visam otimizar os fluxos anuais naturais dos cursos de água
do sistema, enquanto o de curto prazo otimiza a operação
do sistema. O planejamento de curto prazo, também denominado
pré-despacho, consiste em fornecer,
para um período de tempo especificado (geralmente o dia ou
a semana seguinte) um plano de operação do sistema
confiável, na forma de cronogramas de previsões de
carregamentos nas unidades em intervalos determinados (seu estado
de operação -- ligado ou desligado -- e seus níveis
de produção de energia).
Podemos agrupar algumas etapas do planejamento
da operação em planejamento energético
e elétrico da operação. O planejamento
energético engloba as etapas de longo e médio prazo
é nesta fase onde os aspectos hidráulicos e estocásticos
são analisados com maior relevância. O planejamento
elétrico da operação é feito na etapa
de curto prazo, na qual as restrições advindas da
operação elétrica são analisadas com
maior relevância tais como as perdas e o congestionamento
do sistema de transmissão.
No que diz respeito à modelagem que é
utilizada para prever o comportamento do sistema de energia elétrica,
os planejamentos de longo e médio prazo utilizam uma representação
simplificada do sistema. No planejamento a médio prazo, metas
energéticas para a geração devem ser impostas
para atender a demanda; no entanto, as afluências das fontes
hidráulicas não são constantes. O sistema hidrotérmico
brasileiro possui características que o diferenciam da maioria
dos sistemas existentes no mundo. As principais características
que determinam a particularidade do setor são encontradas
na grande extensão em área de suas bacias hidrográficas,
o regime de vazões plurianual, sujeito a períodos
de estiagem (que pode afetar as previsões a médio
prazo) e a grande participação das fontes hidrelétricas
na geração elétrica nacional (cerca de 92\%
da capacidade nominal instalada do país). O potencial hidrelétrico
brasileiro é estimado em 260 GW, dos quais apenas cerca de
68 GW estão em operação. Portanto, cerca de
74\% deste potencial ainda permanece inexplorado. Especialistas
acreditam que as fontes hidráulicas continuarão a
desempenhar um papel importante na crescente demanda energética
nas próximas décadas.
Para o planejamento a médio prazo, no entanto,
não existe uma real necessidade da utilização
de dados geo-referenciados, pois suas principais restrições
estão relacionadas aos níveis de geração
das usinas.
Como o planejamento de curto prazo serve a uma
diretriz operacional, ele requer uma representação
da operação do sistema mais detalhada, na qual as
usinas hidrelétricas e termoelétricas são representadas
no nível das turbinas/geradores e todas as restrições
relevantes do sistema de geração devem ser levadas
em conta. Um fator agravante é que a maioria das unidades
de geração hidrelétrica está situada
longe dos principais centros de consumo (veja exemplo na figura
abaixo). Conseqüentemente, é necessária uma extensa
rede de transmissão que possa interligar os mais distantes
pontos de geração e consumos de energia. Com isso,
ao interligarem usinas situadas em diferentes bacias, as linhas
de transmissão permitem compensar a diversidade hidrológica
de várias regiões do país. O Operador Nacional
do Sistema Elétrico -- ONS,
responsável pela operação do sistema, justifica
sua atuação no setor elétrico afirmando que
somente a operação interligada e coordenada do sistema
obtém o aproveitamento racional dos recursos naturais, sendo
que o ganho em relação à operação
descentralizada é de 20%. Assim, um planejamento da operação
a curto prazo (pré-despacho) adequado do sistema de transmissão
contribui para aproveitar os diferentes recursos de geração
presentes nas distintas partes do sistema, auxiliando na otimização
dos recursos hidrelétricos. Neste nível de planejamento,
os requisitos de transmissão do sistema (o fluxo de potência
máximo) também devem ser considerados. Os dados geo-referenciados
desempenham papel fundamental no pré-despacho, pois as restrições
operacionais do sistema ligadas à transmissão dependem
fortemente de sua localização geográfica.
Itaipu, exemplo brasileiro da grande distância
entre as fontes de geração hidrelétrica e os
centros de consumo
Outro fator que dificulta o planejamento da operação
são as incertezas associadas com o mercado (que representa
a carga do sistema). Pelo fato de apresentar não linearidades
na função de produção das usinas hidrelétricas
e na representação da rede de transmissão,
o problema de planejamento da operação é um
problema de otimização dinâmico estocástico,
misto e não linear, com grande número de entradas
(previsões de demanda, restrições operacionais
desiguais e restrições da rede elétrica). No
entanto, para a maioria dos intervalos de despacho, apenas um pequeno
subconjunto destas entradas é realmente necessária.
Geralmente, o conhecimento da localização geográfica
das sobrecargas e as experiências de despacho anteriores podem
auxiliar o operador a determinar apropriadamente as restrições
que asseguram a convergência do problema de otimização
em programas de despacho apropriados após um certo número
de iterações.
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