Aula2-PlanejamentoEnergético-04-06-09

ENE 104 - Planejamento Energético

Professores responsáveis:

Profa. Patricia Teixeira Leite

Prof. Ivo Chaves da Silva Junior

Prof. Edmarcio Antônio Belati

Prof. Haroldo de Faria Junior

Monitor: Jacyro Gramulia Junior

Aula 2– 04/06/2009.

Tópicos de estudo

1. Primeira Fase: Ênfase em planejamento da geração de energia em sistemas hidrotérmicos com aplicações e utilização

extensivamente do software de apoio à decisão para o planejamento e a programação da operação de sistemas hidrotérmicos de Potência (Hydrolab). Serão abordados conceitos de planejamento de sistemas hidrotérmicos de potência de longo, médio e curto prazos. Formulação

matemática envolvida. Aplicação com usinas reias do sistema brasileiro.

1. Segunda Fase: geração térmica(despacho por mérito, retrições de operação destas unidades, técnicas de resolução) e com a parte de transmissão(modelos de linhas, parâmetros,

representação linear e não linear de linhas de transmissão, expansão, fluxo de carga)

2. Terceira Fase: distribuição de energia, parâmetros de rede de distribuição, otimização, determinação da solução ótima do problema de fluxo de potência ótimo.

3. Quarta Fase: analise de mercado de energia, configuração do setor elétricos e leilões de energia elétrica.

Avaliação

• Informações sobre a disciplina:

– http://sites.google.com/site/ene104planejamentoenergetico

– e-mail: planejamento.energético.ufabc@gmail.com

• A avaliação final será composta por:

• Quatro Trabalhos referentes a cada

fase

Cronograma de aula

1. 02/06/2009 – Aula – Patricia/Ivo 2. 04/06/2009 – Aula - Patricia 3. 09/06/2009 - Aula - Patricia 4. 11/06/2009 - Não haverá aula

5. 16/06/2009 - Aula - Patricia 6. 18/06/2009 - Aula - Patricia 7. 23/06/2009 - Aula - Ivo 8. 25/06/2009 - Aula - Ivo 9. 30/06/2009 - Aula - Ivo 10. 02/07/2009 – Aula - Ivo 11. 07/07/2009 - Aula - Ivo 12. 09/07/2009 – Aula - Edmarcio 13. 14/07/2009 – Não haverá aula

14. 16/07/2009 – Não haverá aula

15. 21/07/2009 – Aula - Edmarcio 16. 23/07/2009 – Aula - Edmarcio 17. 28/07/2009 – Aula - Edmarcio 18. 30/07/2009 – Aula - Edmarcio 19. 04/08/2009 – – Aula - Haroldo 20. 06/08/2009 – Aula - Haroldo 21. 11/08/2009 – Aula - Haroldo 22. 13/08/2009 – Aula - Haroldo 23. 18/08/2009 – Aula - Haroldo

Bibliografia

• Atlas da Energia Elétrica do Brasil, ANEEL – Agência Nacional de Energia elétrica, 3a. Edição, 2008.

• Roger A. Hinrichs e Merlin Kleinbach. Energia e meio ambiente, Ed. Thomson, São Paulo, 3a. Edição, 2003.

• Grimoni J. A. B, Galvão L. C. R e Udaeta M. E. M. Iniciação a Conceitos de Sistemas Energéticos para o Desenvolvimento Limpo. Edusp, 2004.

• L. Pinguelli Rosa. A questão energética mundial e o potencial dos trópicos. O futuro da civilização dos trópicos, Ed. EdUnB, Brasilia, 1990.

• Jean-Marie Martin, A economia mundial da energia, Ed. Unesp, 1992. • Link de empresas do setor.

• Características do Setor

Elétrico

Setor Elétrico Brasileiro

• O setor elétrico brasileiro está em permanente evolução,

fruto tanto de mudanças legais e normativas quanto do avanço tecnológico.

• O Brasil no ano de 2007, atingiu marca superior a

100 mil megawatts (MW) em potência instalada (75% de fonte hídrica e 25% de fonte térmica).

• É um desafio levar energia elétrica a mais de 61 milhões

de consumidores, espalhados num território de dimensão continental.

• E muito ainda pode ser feito para expandir o parque

Setor Elétrico Brasileiro

• O governo vem buscando incentivos para geração de

energia elétrica a partir de fontes renováveis: em 2008 realizou-se o primeiro leilão de biomassa, energia gerada pela queima do bagaço de cana-de-açúcar.

• Numa escala ainda reduzida e experimental, têm sido

criados incentivos à produção de energia pela queima do lixo urbano e pela utilização do metano associado a dejetos de suínos.

• Ambos projetos apontam o caminho da correta

sustentabilidade ambiental, ao unir a despoluição das cidades e dos rios à geração de energia elétrica.

Setor Elétrico Brasileiro

• O modelo institucional do setor de energia elétrica passou por

duas grandes mudanças desde a década de 90.

• A primeira envolveu a privatização das companhias

operadoras e teve início com a Lei no 9.427, de dezembro de 1996, que instituiu a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) e determinou que a exploração dos potenciais hidráulicos fosse concedida por meio concorrência ou leilão, em que o maior valor oferecido pela outorga (Uso do Bem Público) determinaria o vencedor.

• A segunda ocorreu em 2004, com a introdução do Novo

Modelodo Setor Elétrico, que teve como objetivos principais: garantira segurança no suprimento; promover a modicidade tarifária;e promover a inserção social, em particular pelos programas de universalização (como o Luz para Todos). Sua implantação marcou a retomada da responsabilidade do planejamento do setor de energia elétrica pelo Estado.

Setor Elétrico Brasileiro

• Uma das principais alterações promovidas em 2004 foi a substituição do critério utilizado para concessão de novos empreendimentos de geração.

• Passou a vencer os leilões o investidor que oferecesse o menor preço

para a venda da produção das futuras usinas.

• O novo modelo instituiu dois ambientes para a celebração de contratos

de compra e venda de energia: o Ambiente de Contratação Regulada (ACR), exclusivo para geradoras e distribuidoras, e o Ambiente de

Contratação Livre (ACL), do qual participam geradoras, comercializadoras, importadores, exportadores e consumidores livres.

• A nova estrutura assenta-se sobre muitos dos pilares construídos nos

anos 90, quando o setor passou por um movimento de liberalização, depois de mais de 50 anos de controle estatal. Até então, a maioria das atividades era estritamente regulamentada e as companhias operadoras controladas pelo Estado (federal e estadual) e verticalizadas (atuavam em geração, transmissão e distribuição).

Setor Elétrico Brasileiro

• A reforma exigiu a cisão das companhias em geradoras,

transmissoras e distribuidoras. As atividades de distribuição e transmissão continuaram totalmente regulamentadas.

• Mas a produção das geradoras passou a ser negociada no

mercado livre – ambiente no qual as partes compradora e vendedora acertam entre si as condições através de contratos bilaterais.

Além disso, foram constituídas na década de 90 novas entidades para atuar no novo ambiente institucional.

Empresas

•ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica

www.aneel.gov.br

•DNPM – Departamento Nacional de Produção Mineral.

www.dnpm.gov.br

•ANP - A Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e

Biocombustíveis (ANP)

www.anp.gov.br

•Petrobrás

www.petrobras.com.br

•Eletrobrás – Centrais Elétricas Brasileiras S.A.

Empresas

•CPRM - Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais

www.cprm.gov.br

•CBEE – Comercializadora Brasileira de Energia

Emergencial

www.walter.augusto.nom.br/cbee/

•EPE – Empresa de Pesquisa Energética

www.epe.gov.br

•CCEE – Câmara de Comercialização de Energia Elétrica

www.ccee.org.br

•ONS – Operador Nacional do Sistema Elétrico

www.ons.com.br

•ANA – Agência Nacional de Águas

www.ana.gov.br

•CENBIO – Centro Nacional de Referência em Biomassa

Instituto de Pesquisa

•IEEE – Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos

www.ieee.org

•CIGRÉ - Comitê Nacional Brasileiro de Produção e

Transmissão de Energia Elétrica CIGRÉ-Brasil

www.cigre.org.br

•CEPEL – Centro de Pesquisa de Energia Elétrica

www.cepel.br

•CNEN – Comissão Nacional de Energia Elétrica

www.cnen.gov.br

Banco de teses Capes

A Estrutura Institucional do Setor

Elétrico Brasileiro

• Em 2004, com a implantação do Novo Modelo do Setor Elétrico,

o Governo Federal, por meio das leis no 10.847/2004 e no 10.848/2004, manteve a formulação de políticas para o setor de energia elétrica como atribuição do Poder Executivo federal, por meio do Ministério de Minas e Energia (MME) e com assessoramento do Conselho Nacional de Política Energética (CNPE) e do Congresso Nacional.

• Os instrumentos legais criaram novos agentes. Um deles é a Empresa de Pesquisa Energética (EPE), vinculada ao MME e cuja função é realizar os estudos necessários ao planejamento da

expansão do sistema elétrico.

• Outro é a Câmara de Comercialização de Energia Elétrica

A Estrutura Institucional do Setor

Elétrico Brasileiro

• O Novo Modelo do Setor Elétrico preservou a Aneel, agência

reguladora, e o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS).

• Estes são responsável por coordenar e supervisionar a operação

centralizada do sistema interligado brasileiro. Para acompanhar e avaliar permanentemente a continuidade e a segurança do

suprimento eletroenergético em todo o território nacional.

• Foi instituído o Comitê de Monitoramento do Setor Elétrico

Tópicos Especificos

• Definição do Problema



Aplicação no Sistema Brasileiro

Tópicos Especificos

• Sistema hidrotérmico

Tópicos Especificos

Sistema Elétrico de Potência - Matriz Energética Nacional

MATRIZ PREDOMINANTEMENTE HIDRÁULICA BOM OU RUIM ?

Matriz Energética Elétrica 2008

• Sistema hidrotérmico de

grande porte

• Predominância de usinas

hidrelétricas e com múltiplos proprietários.

• Único em âmbito mundial

(tamanho e características)

• Sistema Isolado possui apenas

3,4% da capacidade de

produção de eletricidade do país

Sistema Isolado

Como operar o sistema? Usar água OK déficit vertimento OK

..o que fazer ?

futuras -- “$” $ presente baixo $ presente alto “desperdício” $ = 0 $ baixo $ baixo $ alto

Definição do problema

P_v

P_u

h_l

Definição do problema

)

(

)

(

x

u

y

u

v

x











Definição do

problema

Definição do problema

• Surge duas questões:

Definição do problema

1

2

Fluxo

-Duas usinas iguais e mesmo

volume

→ Se ambas estão cheias em qual você vai produzir energia?

→ Se ambas estão vazias qual você enche primeiro?

• O Planejamento da Operação de

Sistemas

Hidrotérmicos

pode

ser

classificado como um problema de

otimização:

Definição do problema

Dinâmico;

Grande porte;

Não-linear;

Não-separável (interconectado).

Definição do problema

• Os recursos hídricos representados pela

água armazenada nos reservatórios, são

limitados, deve haver um compromisso entre

as decisões de geração no presente e no

futuro.

•Essa característica torna o problema

dinâmico,

ou

seja,

o

estado

de

armazenamento

dos

reservatórios

no

presente depende de decisões de geração

tomadas no passado aasim como as

decisões no presente comprometem as

decisões futuras.

Definição do problema

• O elevado número de aproveitamentos

com reservatórios de acumulação e as

características de regularização

plurianual do sistema brasileiro implicam

na adoção de longos períodos de estudo

para a coordenação hidrotérmica da

operação, caracterizando o problema de

grande porte.

Definição do problema

• A coordenação hidrotérmica da operação

acrescenta complexidade as funções de

geração das usinas hidrelétricas, que

descrevem a conversão da água

turbinada nas usinas em energia elétrica,

assim como as funções de custo de

complementação termelétrica, são

geralmente representadas por funções

não lineares.

Definição do problema

• O acoplamento operativo entre as

usinas pertencentes a uma mesma

bacia hidrográfica, ao contrário de

sistemas puramente termelétrico, nos

quais todas as usinas são operadas

independentemente entre si, sistema

com usinas hidrelétrica pertencentes à

mesma bacia hidrográfica constituem

sistemas interconectados de geração.

Definição do problema



Objetivo econômico do POSHP



custos



Horizonte de planejamento



Objetivo do POSHP

 metas de

geração



Médio prazo;

Curto prazo;



Curtíssimo prazo;

Despacho.

Definição do problema