Capítulo: 6 Introdução ao Planejamento Energético

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1 Universidade Federal de Paraná Setor de Tecnologia Departamento de Engenharia Elétrica Capítulo: 6 Introdução ao Planejamento Energético Dr. Eng. Clodomiro Unsihuay Vila Curitiba-Brasil, 20 de Junio del 2014

2 I) Introduçao Busca do melhor desempenho técnico e econômico conjunto. Busca de eficiência energética e inserção socioambiental mais adequadas. Características do mercado (demanda) a ser atendido. O Sistema elétrico existente Novas fontes e sua forma de integração ao sistema.

3 II) Dimensionamento do sistema Gerador Demanda média (MWméd) e consequentemente o consumo (GWh) se relaciona com a capacidade do sistema gerador suprir continuamente, no período considerado o consumo demandado, influenciando então o dimensionamento da energia firme (Energia assegurada), ou barragem/ reservatório no caso de fontes com características estocásticas ou então de consumo de combustível no caso das demais fontes. A demanda máxima relaciona-se diretamente com a capacidade do sistema gerador suprir instantaneamente a carga, ou seja com a potência instalada.

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7 UHE_Hidro: Fcap.=Pmédia/Pinst. ; Pmédia=consumo(MWh)/tempo (h) Fcap.= (1000*8760/8760)/1000 x100% = 100,00 % UHE_Núclear: Fcap.= (500*5000/8760)/500*100% = 57,07 % UHE_Carvao: Fcap.= (500*4000/8760)/500*100% = 45,66 % UHE_Gás Natural: Fcap.= (1000*2000/8760)/1200*100% = 19,02 %

8 Fcap. Usuais para usinas que operam na; Ponta: 0 %- 25% Médio: 26%- 75% Base: 76%- 100% Fatores de oferta e demanda importantes: Fator de demanda =Dmax/Pinst. Fator de carga= Dmédia/Dmáx. Fator de capacidade (ou de participaçao)=pméd/pinst (ou Pot. Pico) Fator de disponibilidade= (temp. de oper.)/periodo total de operaçao Fator de Utilizaçao= Dmax/Capacidade Nominal

9 II) Comparação econômica de projetos de geração: Usinas Termelétricas Custos Unitários de Usinas Termelétricas CUn_UTEs=CUn_inv+CUn_comb. + CUn_O&M Cun_inv=(Cinv*Pinst*FRC)/(Pinst*8760) {US$/(kWxh)} Cun_inv=(Cinv*FRC) {US$/(kWxano)} CUn_comb=CCombxH {US$/(kWxano)) Onde: Cinv: Custo de investimento da usina em US$/kW CComb: Custo do combustível em US$/(kWhxano) Cun_O&M= Custo de operação e manutenção em US$/(kWxano) CUn_UTEs= Cinv*FRC+ CUn_O&M+CCombxH

10 Exercício 2) Encontre o valor dos custos unitários de uma UTE para operação base (8760 horas) e ponta (2628 horas), respectivamente. Dados: Pinst=1000 MW; Cinv= 400 US$/kW CUn_O&M= 10 US$/kWxano; Ccomb=60 US$/MWhxano; Vida Útil= 30 anos; i=10 % a.a.

11 Solução: CUn_UTEs= Cinv*FRC+ CUn_O&M+CCombxH FRC=i*(1+i)^N/[(1+i)^N-1] Cinv= 400*0,10608= 42,43 US$/kWxano CUn_O&M=10 US$/kWxano CComb= 60{US$/MWh}*[1M/100 kw]=0,06us$/kwhxano CUn_UTEs=52,42 +0,06*H {US$/kWxano} A) Para Operação base H=8760 h CUn_UTEs=52,42 +0,06*H= 578,03 US$/kWxano ou CUn_UTEs= 578,03 US$/(kWxano) x1ano/8760h= 65,98 US$/MWh B) Para Operação ponta H=2628 h CUn_UTEs=52,42 +0,06*H= 210,11 US$/kWxano ou CUn_UTEs= 210,11 US$/(kWxano) x1ano/8760h= 23,98 US$/MWh

12 II) Comparação econômica de projetos de geração: Usinas Hidrelétricas Custo Total de UHEs (US$) C=Cf+Cv x Pinstx10^3= Ce+CP x Pinstx10^3 Cf ou Ce = custos fixos, correspondentes às parcelas relacionadas com energia (Ex. Barragem, vertedouros, estruturas, etc) em US$. Cv ou Cp = Custos variáveis, correspondentes às parcelas relacionadas com a potência (Ex. potência instalada, equipamentos eletromecânicos, etc ) em US$/kW. Pinst. = Potência Instalada em MW. UTEs: Usina de base será aquela econômica para fatores de capacidade elevados. Usina de ponta será aquela econômica para baixos fatores de capacidade. UHEs: Depende do custo incremental de potência e das distâncias aos centros de carga (Custo de transmissão).

13 Custos Unitários de Usinas Hidrelétricas CUn_UHEs=CME*H+CMP+CUn_O&M Onde: CME= Curto marginal de energia em US$/(kWhxano) CMP= Custo marginal de potência em US$/kWxano CUn_O&M em US$/kWxano. CMP= CpxFRC em US$/(kWxano) CME= CExFRC/(Efx 8760 x 10^3) CE: Custo de investimento atribuído à energia em US$ Ef: Energia firme em MWméd.

14 Exercício 3) Encontre o valor dos custos unitários de uma UHE para operação base (8760 horas) e ponta (2628 horas), respectivamente. Faça uma comparação econômica com os resultados alcançados no exercício 2. Dados UHE: CE=1350 x10^6 US$ CP=800 US$/kW CUn_O&M =5 US$/kWxano Vida útil (N)= 50 anos Ef= 300 MWméd.

15 Solução: CME=1350x10^6*010086/(300*8760)= 0,0518 US$/kWxano CMP=800*010086=80,69 US$/kWxano CUn_UHEs=CME*H+CMP+CUn_O&M CUn_UHEs=85,69+0,0518xH (US$/kWxano) A) Operação base H= 8760 h CUn_UHE= 539,45 US$/kWxano ou 61,58 US$/MWh CUn_UTEs= 578,03 US$/(kWxano) ou 65,98 US$/MWh B) Operação ponta H= 2628 h CUn_UHE= 221,83 US$/kWxano ou 25,32 US$/MWh CUn_UTEs= 210,11 US$/(kWxano) ou 23,98 US$/MWh

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19 Planejamento da Operação e da Expansão PLANEJAMENTO DA EXPANSÃO (PE): Dado o elenco de recursos energéticos e tecnológicos projeta a demanda de energia elétrica e formula uma estratégia de expansão que permite atender à demanda projetada de forma segura e econômica. PLANEJAMENTO DA OPERAÇÃO (PO): Dada uma estratégia de expansão, busca atender à demanda, de modo a minimizar o custo de operação para um nível de segurança preestabelecido.

20 PLANEJAMENTO DA EXPANSÃO (PE)

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24 DEMANDA DE ENERGIA 24/12 3

25 Fluxograma para estudos para o PDE