O Modelo de Simulação LP

O planejamento energético da operação de um sistema hidrotérmico engloba estudos de diferentes naturezas e horizontes. Nesses estudos, dá-se destaque aqueles relativos à avaliação energética do sistema nos quais procura-se verificar as condições de operação do sistema gerador frente a um grande conjunto de restrições, tais como: atendimento da demanda, limites operativos de reservatórios e usinas, usos múltiplos da água, configuração dinâmica do sistema gerador, manutenção e falhas na operação das usinas e restrições hidrológicas como, por exemplo, o fenômeno de evaporação na superfície dos reservatórios.

Um dos instrumentos de visualização desse tipo de análise é a simulação individualizada da operação do parque gerador. Com esse tipo de ferramenta, pode-se identificar os impactos que a superposição de restrições operativas tem no comportamento do sistema gerador.

O modelo de simulação proposto, neste trabalho, presta-se para a simulação da operação energética de sistemas hidrotérmicos situados em um horizonte de médio ou longo prazo, com discretização semanal, mensal e mista. A implementação da estrutura temporal do horizonte é compartilhada com o módulo HydroMax, tornando estes sistemas intercambiáveis em termos da troca de dados e resultados.

Simulação de Sistemas Hidrotérmicos

O módulo HydroSim LP é, então, definido como a implementação computacional de um modelo de simulação a usinas individualizadas capaz de representar em detalhes as restrições operacionais ativas nas etapas de planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos em horizontes de médio e longo prazo.

Esse modelo leva em consideração a configuração dinâmica do sistema gerador, permitindo a simulação da evolução de capacidade instalada dos sistemas hidrelétrico e termelétrico.

Como característica especial, que o distingue dos demais modelos, a modelagem foi especialmente estruturada para testar diferentes políticas operacionais. Assim, embora o simulador tenha como concepção inicial a política operacional baseada na previsão e otimização sucessiva do problema, a sua implementação computacional permite testar e criar outras políticas operacionais, com destaque para o pequeno esforço necessário para atingir tal objetivo.

De forma simplificada, pode-se construir um diagrama para identificar as principais entidades atuantes em um problema de simulação. Além disso, pode-se determinar as ligações de dependência entre essas entidades, de forma que se possa compreender a maneira com que as características do problema estão relacionadas entre si. Um exemplo desse tipo de diagrama foi feito para o modelo HydroSim e está apresentado na Figura 4.10. A descrição das entidades e relacionamentos desse diagrama é apresentada a seguir.

Figura 4.10. Representação esquemática das entidades e relacionamentos do modelo de simulação.

• Horizonte: nessa entidade é representado o período de tempo em que se submeterá o simulador na tarefa de operação do sistema hidrotérmico. Nessa entidade são definidos a extensão do horizonte, a quantidade e a discretização de cada um dos intervalos de tempo. O modelo HydroSim LP possui uma configuração mista para a discretização do horizonte.

Horizonte

Implementador _OperacionalPolítica

Hidrelétricas

Restrições

Termelétricas

Vazões

Capítulo 4- Planejamento da Operação

• Hidrelétricas: nessa entidade é representado o parque gerador hidrelétrico. Define-se aqui o número de usinas, o arranjo espacial (topologia da cascata), a capacidade de geração, os limites operativos dos reservatórios, a casa de máquinas, o canal de fuga, os vertedouros, etc. Além disso, a ligação dessa entidade com a entidade horizonte permite configurar dados variáveis com a escala temporal. Um exemplo disto é o armazenamento máximo permitido durante o horizonte de estudo, relacionado aos volumes de espera para controle de cheia do sistema de armazenamento. Outro exemplo é a possibilidade de se definir as datas de entrada e saída de operação da usina, sua política de enchimento do volume morto e o programa de motorização, conferindo ao modelo a capacidade de simular a configuração dinâmica da capacidade instalada do parque gerador.

• Termelétricas: nessa entidade é representado o parque gerador termelétrico. Definem-se aqui as características operativas das usinas termelétricas, suas restrições e custos operativos. Nessa entidade, incluem-se os dados de importação de sistemas vizinhos e déficit no suprimento de energia. A ligação com a entidade de horizonte também permite simular a configuração dinâmica da capacidade instalada do sistema termelétrico.

• Vazões: essa entidade relaciona-se com os dados hidrológicos que o modelo de simulação leva em consideração na operação do sistema hidrelétrico. Sua ligação com a entidade horizonte é direta por se tratar de uma série de valores que depende da escala temporal do estudo.

• Mercado: essa entidade relaciona-se com os dados de mercado que o sistema hidrotérmico deve atender durante o horizonte de simulação.

• Restrições: essa entidade visa armazenar um conjunto de restrições especiais na operação do sistema, como, por exemplo, o fenômeno de evaporação na superfície dos reservatórios. • Política Operacional: nessa entidade define-se de que forma são tomadas as decisões de

operação do sistema. A separação das responsabilidades comuns do simulador e da política operativa é um ponto de inovação, quando comparado a outros modelos de simulação existentes na bibliografia. Parte da justificativa dessa divisão se deve ao fato de se pretender implementar um simulador que seja compatível com várias políticas operativas. Outra motivação vem do fato da implementação ser orientada a objetos, o que estimula a divisão de funcionalidades. Essa questão receberá uma descrição especial mais adiante, neste capítulo. • Implementador: essa entidade é responsável pelo procedimento de implementação da política

Simulação de Sistemas Hidrotérmicos

dará o cálculo das variáveis de simulação, levando-se em consideração todas as demais entidades e relacionamentos descritos anteriormente.

Com a apresentação esquemática da estrutura do modelo de simulação, parte-se para uma breve descrição do conteúdo das entidades citadas. Essa descrição tem por objetivo enumerar as características principais do funcionamento do simulador e dos dados gerenciados por ele em um processo de simulação.