As deficiências identificadas na aplicação de critérios determinísticos de suprimento de energia servem de base para o estabelecimento das premissas dos critérios probabilísticos:
Levar em conta a expansão do sistema gerador e dos principais troncos de transmissão ao longo do horizonte de planejamento;
Considerar regras de operação do sistema hidrotérmico que visam a minimização do custo de operação;
Usar séries de afluências distintas das afluências históricas;
Permitir a quantificação explícita dos riscos de suprimento.
Há dois enfoques básicos para estabelecer a solução de compromisso entre custos operativos e risco do suprimento de energia no planejamento da expansão e operação do sistema gerador. No primeiro, supõe-se conhecido o valor econômico do não atendimento ao mercado de energia e minimiza-se o custo total de operação do sistema. Os parâmetros operativos que refletem a qualidade do suprimento são obtidos como conseqüência dos custos de geração, investimento, combustíveis, e do custo de déficit pré-fixado (FORTUNATO et al., 1990).
Nessa linha, o valor econômico dos déficits de energia, ou custo social do déficit, é determinado através de estudos macroeconômicos que avaliam o impacto causado pelo não suprimento do mercado de energia nas diferentes atividades
econômicas do país. Embora conceitualmente perfeita, esta abordagem tem sua aplicação dificultada pela necessidade de se dispor de dados econômicos complexos, confiáveis e atualizados para a avaliação do custo social do déficit. Um maior detalhamento dessa abordagem pode ser encontrado no GCPS (1988), em que se avalia o custo social do déficit para a economia brasileira.
No outro enfoque, adota-se um índice pré-fixado de qualidade de suprimento, considerado adequado para o planejamento e a operação do sistema, e determina-se a disponibilidade de energia do sistema através da minimização dos custos. Este enfoque tem como conseqüência um determinado custo de déficit que corresponde à contribuição de geração térmica necessária para o risco pré-fixado. Esse custo é normalmente denominado de “custo implícito do déficit” e em geral não corresponde ao verdadeiro custo social do déficit.
Em estudos de planejamento da expansão pode-se determinar o programa de obras que atenda o mercado, a custo mínimo, dentro dos critérios pré-fixados de qualidade de atendimento. Neste caso, o custo de déficit associado é uma conseqüência do índice de qualidade (risco) pré-fixado, resultando dos custos relativos de geração, investimentos e combustíveis.
Definida a opção por um dos enfoques básicos, risco ou custo de déficit pré-fixado, há várias alternativas metodológicas para a implementação de um critério probabilístico de suprimento de energia. A opção por determinada alternativa deverá ser feita em função das ferramentas computacionais disponíveis e da facilidade de implementação (FORTUNATO et al., 1990).
A figura 8 representa a implementação de um método probabilístico de avaliação de disponibilidades de energia a risco pré-fixado.
Sua primeira fase é a determinação da energia garantida do sistema, compreendendo a geração de séries sintéticas, o cálculo das regras de operação hidrotérmica e a simulação da operação do sistema. As limitações impostas pelo tamanho do registro histórico de afluências são contornadas pela utilização de uma amostra significativa de séries sintéticas de afluências na simulação. Essa permite
estimar a probabilidade de ocorrência de déficits para um dado requisito. Modificando-se o requisito de energia pode-Modificando-se obter na simulação um risco de déficit igual a um valor pré-fixado. O requisito de energia para o qual isto ocorre representa a capacidade de produção do sistema ajustada a uma freqüência de falhas igual ao risco, ou seja, sua energia garantida ao risco de déficit escolhido.
FIGURA 8 – DETERMINAÇÃO DA ENERGIA GARANTIDA A UM RISCO PRÉ-FIXADO
FONTE: FORTUNATO et al. (1990)
Atualmente, no planejamento da expansão e da operação do sistema interligado brasileiro é adotado um risco de déficit de 5% ao ano para avaliação das disponibilidades de energia (GCOI,1988).
A segunda fase do processo é a avaliação das energias garantidas por empresa.
Diferentes alternativas metodológicas podem ser adotadas para o rateio da energia garantida, em função da representação do sistema nos modelos de otimização e simulação utilizados.
Por exemplo, no método proposto pela CEMIG (apud. FORTUNATO et al., 1990) utiliza-se uma extensão do critério determinístico anteriormente descrito, através de simulação com séries sintéticas multivariadas de vazões aos diversos aproveitamentos. A participação de cada usina na energia garantida do sistema é
definida em função de sua geração nos “períodos secos” identificados na simulação, representados na figura 9 e análogos ao período crítico do critério determinístico.
FIGURA 9 – REPRESENTAÇÃO DOS PERÍODOS SECOS
FONTE: FORTUNATO et al. (1990)
Na metodologia atualmente adotada no planejamento da expansão e operação do sistema interligado brasileiro, o rateio da energia garantida do sistema entre empresas é baseado na média ponderada da energia produzida em cada usina com pesos iguais aos custos marginais de operação do sistema. Em função das características dos modelos adotados, o processo de rateio da energia garantida é implementado de acordo com o esquema da figura 10.
FIGURA 10 – ESQUEMA DE RATEIO DA ENERGIA GARANTIDA
FONTE: FORTUNATO et al. (1990)
A maior desvantagem da avaliação de disponibilidade de energia a risco pré-fixado é o caráter arbitrário do índice de garantia escolhido. No caso brasileiro, o risco
adotado de 5% representa um relaxamento em relação ao critério determinístico anteriormente empregado.
O rateio de energia pelo método exposto na figura 10 tem com principal desvantagem o fato de seu valor oscilar em função da configuração do sistema, das regras operativas e de parâmetros e difícil quantificação como custo do déficit.
Também variações no custo de combustíveis (e.g. petróleo) produzem flutuações na energia garantida de cada usina.
Essas flutuações no valor da energia garantida não são bem aceitas por potenciais investidores em usinas que preferem um valor fixo para definir a energia garantida por usina. Tal preferência levou o setor elétrico a criar a figura da “energia assegurada” que representa uma espécie de valor contábil para rateio das receitas da geração de energia hidrelétrica.
Outra forma de efetuar o rateio da energia garantida entre usinas é o uso do valor incremental, isto é a diferença entre o sistema com e sem a usina em pauta. Esse critério, contudo depende fortemente da seqüência de entrada em operação das várias usinas do sistema.
Os países que adotam critérios probabilísticos de suprimento de energia utilizam um ou outro enfoque, embora quase nunca de forma absoluta. Há sempre uma tentativa de se balizar os resultados pelas duas formulações.