Características do Modelo Perseo

O modelo permite, (CTE, 2000):

• Representar as características do sistema elétrico peruano: Multi-reservatório; representação individual da cada

reservatório, tomadas de água, canais de condução e usinas hidrelétricas de cada bacia; respeitando sua disposição física e bacia hidrográfica.

Multi-nodal; representação da cada nó (barra) do sistema elétrico de transmissão (SEIN) e do efeito de suas perdas; Multi-cenário; permite avaliar o desempenho do sistema

frente a diversos cenários hidrológicos estabelecidos a partir de sequências hidrológicas geradas com os registros históricos de vazões afluentes ou com séries de vazões sintéticas.

Adicionalmente considera-se as seguintes características:

• A possibilidade de definir o número de blocos de demanda de energia representada através de uma curva de duração de carga, representando a demanda em múltiplos blocos horários.

• A possibilidade de realizar mudanças ou melhorias nos parâmetros que descrevem os elementos do sistema (linhas, canais de irrigação, usinas, etc.) durante o horizonte de análise.

• A possibilidade de agrupar as usinas sob uma denominação comum (empresas).

O modelo considera restrições operativas relevantes, (CTE, 2000):

• Custo de operação, que inclui o valor da água, os custos variáveis combustíveis e não combustíveis (gastos da manutenção), o custo de racionamento e as penalidades pelo desabastecimento das demandas agrícolas ou de água potável.

• Cronogramas de manutenção dos grupos termelétricos e unidades hidrelétricas.

• Potência efetiva das unidades de geração

• Para as usinas hidrelétricas: Registros hidrológicos.

• A simulação das bacias hidráulicas, com detalhe de capacidade de regulação anual, mensal, diária e horária dos reservatórios; limites de armazenagem e limites nos volumes turbinados dos reservatórios, vazões vertidas e absorvidas pelo solo, e as restrições de irrigação mínima para cada mês do horizonte de estudo, etc.

• Sequências hidrológicas geradas a partir dos registros históricos de vazamentos naturais afluentes a todos os pontos de interesse das bacias hidrográficas.

• Para as usinas termelétricas:

• Catálogo de combustíveis, com a possibilidade de incorporar variações no preço ao longo do período de análise.

Potências mínimas permissíveis. Rendimentos térmicos das unidades. Taxas de saída forçada das unidades.

• Para as linhas de transmissão:

Representada através do fluxo de potência linear. Capacidades de transmissão.

Parâmetros de tensão, extensão, resistência unitária e impedância unitária de cada linha.

O modelo apresenta como resultado da simulação da operação econômica do sistema, o despacho de cada unidade geradora. Especificado por sequência hidrológica e bloco horário, a seguinte informação:

• Plano otimizado de operação ao longo do horizonte de planejamento: energia e potência gerada, fluxos de energia e potência, perdas de energia e potência nas linhas de transmissão, vazões reguladas e turbinadas, volumes armazenados e vertidos, etc.

• Custos do sistema: operação, congestão nas linhas de transmissão, falha e outras penalidades por desabastecimento.

• Custos marginais em cada barragem do SEIN, bem como o valor da água em cada reservatório do sistema.

• Resumos das receitas por venda de energia e custos esperados por empresa, consumos esperados de combustível, receitas tarifárias nas linhas de transmissão, balanço econômico do sistema, etc.

• Consumo de combustíveis.

• Obtém resultados com uma resolução mensal.

A formulação matemática da função objetivo no modelo estocástico de operação de sistemas hidrotérmicos (PERSEO) para uma sequência hidrológica é

representada através do modelo recursivo em programação dinâmica estocástica, como é indicado nas seguintes equações, (OSINERG, 2006a):

, = | ! "#$% &' ()*+,*, -. */ + ! ! , 01 s/a ' +,_*, *∈3 + ' 4₅6_5, 5∈3 + ' 781 − 0.5>_?3, @A_?3, − 81 + 0.5>_3?, @A_3?, B ?∈C 3 = D_3, E_FJK_G,H,I +,_*, ≤ +,MMM_*, E_NJK_O,H,I A?3, ≤ A̅?3 EQRG,H,I

JK 5, ! − 5, − ' 6S+ TS SUV5 + 65+ T5 = W5, − X5, EYJKZ,H,I 5, ,3 − 5, ,3− ' 6S+ TS SUV5 + 6₅ + T₅ = W_5, 5, ≤ ̅5, E[JKZ,H,I 5, ≥ 5, 5, ,3≤ ̅5 65, ≤ 6M5, E]JKZ,H,I 65, ≥ 65, ^5, ≤ ^̅5, E_JKZ,H,I ^5, ≥ ^5, A?3, = A?3 `?, ` 3 ≥ 0 ∀ b = 1, … , de; $ = 1, … , dg; h = 1, … , di; , = 1, … , dj Onde:

K Índice das barras elétricas equivalentes.

Ωk Conjunto de linhas de transmissão conectadas à barra equivalente k.

fmk,t Fluxo de energia da barra equivalente m para a barra equivalente k na etapa t. >?3, Coeficiente de perdas de fluxo de transmissão de m para k durante a etapa t,

expressado em % do fluxo atual.

D3, Demanda de energia na barra equivalente k durante a etapa t.

̅

5, Volume mínimo do reservatório. 5, Volume máximo do reservatório.

̅

5 Volume máximo nos reservatórios diários.

65, Volume turbinado na i-ésima usina hidrelétrica durante a etapa t.

6M5, Volume máximo turbinado.

65, Volume mínimo turbinado.

^5, Vazões reguladas.

^5, Vazões mínimas reguladas de irrigação, navegação ou recreação.

^̅5, Vazões máximas reguladas caso das grandes estações chuvosas.

Para efetuar a formulação matemática programou-se no modelo em linguagem FORTRAN e C++ um conjunto de rotinas que traduzem os dados ingressados nas equações matemáticas correspondentes43_.

Na figura 48 mostra-se o esquema funcional do Modelo. O primeiro nível corresponde à leitura dos arquivos de dados, os quais contêm toda a informação relevante que se requer para representar o sistema energético e elétrico no modelo matemático.

Uma vez efetuada a modelagem matemática, realiza-se a chamada à ferramenta de otimização, que neste caso, corresponde ao otimizador CPLEX®. Este otimizador encarrega-se de obter a solução de mínimo custo para cada uma das sequências hidrológicas avaliadas, com base nas várias técnicas de otimização linear.

Finalmente, de acordo com as opções de configuração de saída dos resultados definidas no arquivo correspondente geram-se os registros de resultados em um formato compatível com o EXCEL, (OSINERG, 2006b).

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Figura 48 – Esquema funcional do modelo PERSEO. __________________

Fonte: (OSINERG, 2006b).