AES Tietê - P&D 2003 São Paulo, 07 de março de 2003

Apresentação em tema: "AES Tietê - P&D 2003 São Paulo, 07 de março de 2003"— Transcrição da apresentação:

1 AES Tietê - P&D 2003 São Paulo, 07 de março de 2003
“Metodologias de Cálculo de Energia Assegurada” Secundino Soares Filho UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Departamento de Engenharia de Sistemas Laboratório de Sistemas Hidrotérmicos de Potência

2 APRESENTAÇÃO Sistemas Hidrotérmicos de Geração
Otimização Determinística Programação Dinâmica Estocástica Estudos Elementares Energia Assegurada Usina Única Vazões Históricas x Sintéticas Políticas Operativas Usinas em Cascata Considerações sobre Energia Assegurada Análise da Metodologia Atual Conclusões

3 SISTEMAS HIDROTÉRMICOS
Coordenação Hidrotérmica Rede de Transmissão Hidrelétrica Termelétrica Centros de Carga

4 SISTEMAS HIDROTÉRMICOS
Função de Geração Hidrelétrica Potência é função de: Rendimento (η) Vazão de água turbinada (q) Queda líquida (hl) Cota de montante (hm) Cota de jusante (hj) Perda hidráulica (hp)

5 GERAÇÃO HIDRELÉTRICA Cotas de Montante e Jusante
Representados por polinômios de quarta ordem

6 GERAÇÃO HIDRELÉTRICA Rendimento de uma Turbina

7 OTIMIZAÇÃO DETERMINÍSTICA
Formulação Minimize ao longo dos próximos anos Custo de combustível térmico (e déficit) Sujeito a: Atendimento da demanda a cada mês Conservação da água nos reservatórios a cada mês Restrições operacionais das usinas

8 OTIMIZAÇÃO DETERMINÍSTICA
Equação de conservação de água nos reservatórios: i,t xi,t ui,t xi,t-1 yi,t Representação da equação de conservação como um nó de uma rede de arcos capacitados.

9 Usina com reservatório
OTIMIZAÇÃO DETERMINÍSTICA A Rede Hidráulica Arborescência expandida no tempo 3 1 2 4 Cascata Real 2 1 3 4 Rede Básica Intervalo 1 Intervalo 2 Intervalo T 2,1 1,1 3,1 4,1 2,2 1,2 3,2 4,2 2,T 1,T 3,T 4,T ... Volume Defluência Usina com reservatório Usina a fio d’água

10 Programação Dinâmica Estocástica
yt yt-1 xt+1 ut xt f (yt | yt-1 ) Storage Water/Energy Equal probability values of Water/Energy inflow Conditional Probability Distribution Function

11 ENERGIA ASSEGURADA - Usina Isolada
Furnas Dados: Potência Instalada 1312 MW Volume Útil 17,2 km³ Turbinagem Máx. 1692 m³/s Furnas 1/6

12 ENERGIA ASSEGURADA - Usina Isolada
Vazões Históricas de Furnas Furnas 2/6

13 ENERGIA ASSEGURADA - Usina Isolada
Vazões Históricas de Furnas Curva de permanência das vazões médias mensais Furnas 2/6

14 ENERGIA ASSEGURADA - Usina Isolada
Sistema Hidrelétrico Puro + Vazões Históricas Fio d’água: EF = 169 MW; EA = 270 MW; EM = 690 MW Reservatório: EF = 523 MW; EA = 523 MW; EM = 696 MW Furnas 3/6

15 ENERGIA ASSEGURADA - Usina Isolada
Sistema Hidrotérmico + Vazões Históricas PDE: EF = 357 MW; EA = 437 MW; EM = 726 MW OVP: EF = 149 MW; EA = 305 MW; EM = 727 MW OD: EF = 406 MW; EA = 488 MW; EM = 752 MW Furnas 4/6

16 ENERGIA ASSEGURADA - Usina Isolada
Sistema Hidrotérmico + Vazões Históricas PDE: EF = 357 MW; EA = 437 MW; EM = 726 MW OVPR: EF = 437 MW; EA = 437 MW; EM = 726 MW Furnas 5/6

17 ENERGIA ASSEGURADA - Usina Isolada
Resumo Numérico dos Resultados - Furnas Vazões Históricas PDE e OVPR fornecem estimativas semelhantes Furnas 6/6

18 ENERGIA ASSEGURADA - Usina Isolada
Vazões Sintéticas de Furnas por Modelo PAR(1) Sintético 1/3

19 ENERGIA ASSEGURADA - Usina Isolada
Vazões Históricas x Sintéticas de Furnas Curvas de permanência histórica e sintética semelhantes Sintético 1/3

20 ENERGIA ASSEGURADA - Usina Isolada
Sistema Hidrelétrico Puro + Vazões Sintéticas Fio d’água: EF = 169 MW; EA = 270 MW; EM = 687 MW Reservatório: EF = 523 MW; EA = 523 MW; EM = 697 MW Sintético 2/3

21 ENERGIA ASSEGURADA - Em Cascata
Usinas em Cascata Marimbondo Furnas Água Vermelha Dados: Potência Instalada: 4180 MW Três Usinas 1/4

22 ENERGIA ASSEGURADA - Em Cascata
Sistema Hidrelétrico Puro + Vazões Históricas Fio d’água: EF = 684 MW; EA = 1052 MW; EM = 2426 MW Regra paralela: EF =1786 MW; EA =1786 MW; EM = 2406 MW Regra otimizada: EF =1854 MW; EA = 1854 MW; EM = 2423 MW Três Usinas 2/4

23 ENERGIA ASSEGURADA - Em Cascata
Sistema Hidrotérmico + Vazões Históricas Altruísta: EF = 635 MW; EA = 1413 MW; EM = 2655 MW Egoísta: EF = 548 MW; EA = 1385 MW; EM = 2582 MW Três Usinas 3/4

24 ENERGIA ASSEGURADA - Em Cascata
Resumo Numérico dos Resultados Vazões Históricas Rateio pela geração média é mais consistente Três Usinas 4/4

25 CONSIDERAÇÕES Modelo Equivalente Rateio da Energia Assegurada
Representação grosseira Rateio da Energia Assegurada Critério atual não reflete geração efetiva Qualidade dos Dados Fundamental para coerência dos resultados

26 CONCLUSÕES Critério deve ser simples, transparente, equânime, eficiente, e robusto Modelagem equivalente é inadequada Modelagem deve ser a usinas individualizadas Objetivo de maximização da energia firme é irreal Objetivo deve ser a minimização do custo da complementação não hidráulica Produtibilidade constante é uma simplificação grosseira Uso de séries sintéticas de vazões não é necessário nem viável.

27 CONCLUSÕES Políticas baseadas em PDE e OVP são semelhantes para usina única Para usinas múltiplas a política OVP é recomendável Rateio pela geração média é mais adequado que baseado em período crítico Regra de operação dos reservatórios tem influência significativa Regra de operação em paralelo subestima a disponibilidade energética Benefício da operação centralizada é bem menor do que o setor supõe

28 CONCLUSÕES Políticas operativas com restrição de geração mínima são mais eficientes Energia assegurada de usinas termelétricas é dada pela capacidade instalada Restrições de transmissão e de uso múltiplo da água evoluem no tempo e alteram a energia assegurada das usinas Qualidade dos dados é fundamental Histórico de vazões deve ser reavaliado A presente análise é preliminar devendo ser estendida ao SIN