apresentada a seguir uma síntese das principais constatações extraídas da análi- se de revisão bibliográfica, dando ênfase às abordagens metodológicas utilizadas para formulação das AETs, aos algoritmos de solução, aos critérios para adições de refor- ços, a regra de decisão para seleção da AET de menor custo.
2.4.1 Aspectos Metodológicos
Figura 2.5 apresenta a evolução das metodologias desenvolvidas e propostas para a solução do problema do PET nas décadas de 70 a 90, em função do tipo de abordagem (caminhos da APT).
0 2 4 6 8 10
Evolução das Metodologias Pesquisadas
1990 1 8 1 2 2 0
1980 3 4 0 0 1 0
1970 2 5 0 0 0 0
Cam. 1 Cam. 3 Cam. 4 Cam. 5 Cam. 7 Cam. 8
Figura 2.5: Evolução das Metodologias Pesquisadas nas Últimas Três Décadas
Na década de 1970 foram propostas diferentes metodologias que utilizam programa- ção linear ou dinâmica, mas sem conseguir avanços significativos na solução do problema do PET. Como pode ser observado, houve um crescimento expressivo em termos metodo- lógicos, notadamente na década de 90.
Não obstante, em meados dessa década as pesquisas baseadas nas abordagens de- terminísticas foram reduzidas gradualmente, dando surgimento de uma preocupação cres- cente com o desenvolvimento de modelos baseados em enfoques probabilísticos, através da incorporação das análises de confiabilidade e do valor da confiabilidade na regra de de- cisão de adições de transmissão.
É
Deve-se ressaltar que, nessa década observa-se uma intensificação do processo de reestruturação da indústria de energia elétrica em diversos países do mundo. Em alguns países, como o Chile e a Inglaterra (ambos na década de 1980), a Finlândia (em 1992), a Noruega (em 1992) e a Argentina (em 1992) esta reformas já foram implementadas. Em outros, como no Brasil, o processo de reforma foi iniciado em 1995 e ainda está em fase de implementação.
Já a Figura 2.6 apresenta a distribuição percentual das metodológicas desenvolvidas e propostas para a solução do problema do PET, nas últimas três décadas, em função dos diferentes tipos de abordagens (caminhos da APT).
0,0% 20,0% 40,0% 60,0% 80,0% 100,0%
Distribuição Percentual das Metodologias Pesquisadas
Determinística 20,7% 58,6% 3,5% 82,8%
Probabilística 6,9% 10,3% 0,0% 17,2%
Cam. 1 Cam. 3 Cam. 4 Total Cam. 5 Cam. 7 Cam. 8 Total
Figura 2.6: Distribuição Percentual das Abordagens Metodológicas Pesquisadas
Segundo os dados dessa figura, cerca de 83% das pesquisas realizadas abordam o problema do PET de forma determinística. Isto significa que a grande maioria das metodo- logias desenvolvidas não considera a natureza aleatória das cargas, dos recursos energéti- cos e das falhas dos componentes do sistema, sendo, portanto, incapazes de incorporar a natureza estocástica dos dados aos modelos de representação dos sistemas. Significa tam- bém que experiências passadas e as expectativas futuras são representadas por simples fatos ou números, sem inferir nenhum grau de importância ou probabilidade aos mesmos.
Deste total, cerca de 59% utilizam estratégias de expansão a multiestágios de tempo e 21% a um estágio de tempo. Nesta última estratégia de expansão, devido à limitação temporal, só são respondidas as seguintes perguntas básicas do problema do PET: Quais adições de transmissão são necessárias para atender ao crescimento do mercado de ener- gia elétrica, e Onde elas serão implantadas na rede de transmissão ao longo do horizonte.
Por sua vez, cerca de 17% das pesquisas realizadas abordam o problema do PET de forma probabilística. Deste total, cerca de 7% utilizam estratégias de expansão a um está- gio de tempo e 10% a multiestágios de tempo. Nesta última estratégia de expansão, devi- do à abrangência temporal, são respondidas todas as três perguntas básicas do problema do PET, ou seja, Quais adições de transmissão são necessárias para atender ao crescimen- to do mercado de energia elétrica, Onde e Quando as adições serão implantadas na rede ao longo do horizonte de planejamento.
Finalmente constata-se que apenas 3,5% explicitam a consideração das incertezas exógenas nas variáveis chaves do PET, tais como demanda de energia elétrica e montante de recursos para investimentos. Fica, então, evidente que esta abordagem encontra-se ainda em estágio incipiente, principalmente no Brasil, e os ensaios já realizados baseiam-se em técnicas de cenários, conjugadas com a busca das AETs flexíveis, no sentido de que elas possam aderir com maior facilidade às variações conjunturais.
2.4.2 Aspectos Relativos aos Critérios de Adições
odemos iniciar esta discussão dizendo que existe uma unanimidade de que o cri- tério de confiabilidade de “N-1” componentes da rede de transmissão rotula como idênticas as AETs com desempenhos distintos sob o ponto de vista de confiabilidade. Esta imperfeição dos critérios determinísticos decorre do simples fato de que o critério de de- sempenho da rede de transmissão é aferido por uma relação de causa e não de efeito, o qual seria mais adequado.
Para os consumidores não interessa se a sua freqüência ou duração de interrupção é causada por uma contingência simples, dupla e assim por diante. Para eles, o que interessa é ter o número ou o tempo de interrupções reduzido ao máximo e que a tarifa resultante seja adequada aos padrões de qualidade do seu suprimento.
Vale salientar que, o denominado critério de confiabilidade de "N-1" componentes foi criado visando limitar os níveis de risco das configurações evolutivas a valores aceitáveis. Entretanto, o nível de risco implícito no critério depende fortemente da estrutura topológica da rede, o que leva a heterogeneidade do nível de risco associado à aplicação do critério de confiabilidade de "N-1" componentes, às diferentes áreas do sistema.
Apesar de poder fazer uma análise qualitativa de desempenho técnico das alternati- vas, identificando qual é a mais robusta, não permite avaliar quantitativamente o nível de confiabilidade. Surge então o problema de se comparar alternativas heterogêneas, sob o ponto de vista de qualidade de serviço, ou seja, com níveis de confiabilidade diferenciados.
É importante ressaltar que na prática, há mais de 10 anos, a continuada restrição de recursos para investimentos obrigou as empresas a reprogramarem seus reforços de transmissão, resultando em inúmeras postergações, o que causou o não atendimento do critério determinístico de contingência simples. Este extremo corresponde ao critério de confiabilidade “N-0”, no qual a rede de transmissão é dimensionada para atender ao cres- cimento da demanda de energia somente em condições normais de operação.
Vale salientar que, todas as abordagens metodológicas baseadas nas técnicas de pro- gramações matemáticas propostas utilizam regras de decisões extremas para definição das adições, como os critérios de dimensionamentos “N-0” e “N-1” componentes da rede.
No Brasil apenas o algoritmo de [MJPCPP_82], desenvolvido especificamente com o objetivo de realizar síntese estática de forma automática, contempla uma segunda etapa na qual os reforços são adicionados de modo que a rede de transmissão possa suportar con- tingências simples (critério de dimensionamento “N-1”).
Concluindo, podemos afirmar que estes critérios pré-fixados, embora apresentem simplicidade de aplicação e facilidade de interpretação, podem, em muitas situações, levar a certas situações indesejáveis, como, por exemplo:
Critério “N-1”
Investimentos onerosos, socialmente e empresarialmente ineficientes, causados pela implantação desnecessária de redundância e sobredimensionamento na rede de transmissão;
Tarifas de uso da rede de transmissão e de energia para as diversas classes con- sumidoras, mais elevadas. Este aspecto vai de encontro com um dos objetivos da reestruturação do setor elétrico, que é à busca da modicidade das tarifas;
Excesso de redundância e sobredimensionamento na rede de transmissão. Este aspecto também conduz a períodos de tempos onde se verifica excesso de reser- va de capacidade e conseqüentemente, elevadas ociosidades temporárias na rede de transmissão.
Critério “N-0”
Baixos níveis de investimentos na rede, expondo as diversas classes de consumi- dores a elevadas expectativas de cortes de carga;
Deficiência de redundância e subdimensionamento na rede de transmissão. Este critério de dimensionamento conduz a períodos de tempos onde se verificam defi- ciências de reservas de capacidades de transmissão, prejudicando a competição nos segmentos de geração e comercialização de energia elétrica.
2.4.3 Aspectos Relativos à Modelagem da Rede
omo bastante discutido na literatura especializada o problema do PET a multies- tágios de tempo é bastante complexa e tem característica combinatória, onde o número de AETs que podem ser formuladas cresce exponencialmente com a dimensão da rede de transmissão e do horizonte de planejamento.
Desde o início das pesquisas foram desenvolvidas diversas metodologias tentando-se melhorar cada vez mais a qualidade da solução do problema do PET. Sabe-se, entretanto, que o nível de qualidade da solução obtida depende decisivamente da modelagem da rede, ou seja, depende da forma de representação da função objetivo e das restrições do pro- blema de minimização dos custos de expansão da transmissão.
No entanto, todas as abordagens determinísticas pesquisadas fazem uso de suposi- ções simplificadoras no que diz respeito à representação das restrições do problema, isto é, faz uso de Modelo de Transporte e/ou Modelo de Fluxo de Potência Linearizado no cálculo da distribuição de fluxos na rede de transmissão.
No HPLP, como uma primeira análise, a utilização do fluxo de potência linearizado, sobretudo considerando contingências, é razoável. Entretanto, na medida em que o hori- zonte de planejamento se torna mais curto (HPMP e HPMP), a modelagem em corrente al- ternada da rede de transmissão se faz extremamente necessária.
2.4.4 Aspectos Relativos aos Algoritmos de Solução
este trabalho foram mencionados alguns algoritmos mais representativos para solução do problema do PET, os quais contemplam algoritmos semi-automáticos e automáticos baseados em técnicas de programação matemática e/ou em heurísticas ma- temáticas. Apesar dos substanciais avanços alcançados nos últimos anos de pesquisa, estes algoritmos ainda apresentam limitações importantes em relação à precisão desejada na simulação do desempenho da rede e no uso de simplificações para viabilizar a utilização das técnicas de programação matemática e das heurísticas matemáticas existentes.
Por estes motivos, até o presente momento, nas empresas do setor elétrico brasileiro, os algoritmos computacionais utilizados para planejar as adições na rede de transmissão são interativos e fazem uso do fluxo de carga não linear (corrente alternada).
Os outros algoritmos de auxílio ao planejamento consistem de programas computa- cionais de avaliação de curto-circuito e de estabilidade, os quais fornecem avaliações mais criteriosas das AETs formuladas. Assim, a utilização prática no Brasil dos algoritmos auto- máticos e semi-automáticos existentes ainda é muito limitada.
C
Percebe-se também que, o desenvolvimento de computadores com elevadas capaci- dades de processamentos, os modelos semi-automáticos e automáticos são poderiam ser utilizados em um processo de filtragem, reduzindo o número de AETs formuladas que o planejador teria que lidar para posterior seleção da AET de menor custo total. Mesmo as- sim, a observância da representação adequada da rede de transmissão e do horizonte de planejamento deve ser feita de forma bastante criteriosa.