RELATÓRIO DE VALIDAÇÃO DO MODELO CPINS EM SUA VERSÃO WINDOWS

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1 RELATÓRIO DE VALIDAÇÃO DO MODELO CPINS EM SUA VERSÃO WINDOWS Operador Nacional do Sistema Elétrico Diretoria de Planejamento Programação da Operação Rua da Quitanda 196/23º andar, Centro Rio de Janeiro RJ tel (+21) fax (+21)

2 2003/ONS Todos os direitos reservados. Qualquer alteração é proibida sem autorização. ONS RE 3/179/2011 RELATÓRIO DE VALIDAÇÃO DO MODELO CPINS EM SUA VERSÃO WINDOWS Dezembro de 2011

3 Sumário 1 Introdução / Objetivo 4 2 Descrição do modelo CPINS Windows 4 3 Simulações realizadas Testes com a cheia de Comparação das grandes cheias de 1979, 1980 e Resultados obtidos com o modelo Cpins em fase operacional 11 6 Conclusões e Recomendações 11 7 Referências bibliográficas 11 ONS Relatório de validação do modelo CPINS em sua versão Windows 3 / 11

4 1 Introdução / Objetivo O modelo CPINS (Cálculo e Previsão de Vazões Incrementais e Naturais a Sobradinho), utilizado para o cálculo das previsões de vazões incrementais e naturais médias diárias ao reservatório de Sobradinho, faz uso da rotina de propagação do modelo SSARR - Streamflow Synthesis and Reservoir Regulation, que foi desenvolvido em 1956 pelo U.S. Corps of Engineers, North Pacific Division. No ano de 2005 foi reunida a Força Tarefa - CPINS que trabalhou no processo de validação e implementação de melhorias no modelo em sua versão em DOS, tendo sido realizados diversos testes por representantes da Aneel, ANA, Eletrobrás, ONS e dos Agentes de Geração - Chesf, Cemig e Eletronorte consolidandose como ferramenta do ONS e dos Agentes, para a obtenção das previsões das vazões naturais e incrementais para o trecho do rio São Francisco compreendido entre os aproveitamentos de Três Marias, Queimado e Sobradinho. Visando melhorar a visualização gráfica desse modelo, bem como incluir itens para facilitar o dia-a-dia do usuário, durante as reuniões da FT-Cpins foi decidido que seria criado uma nova versão do modelo, dessa vez em ambiente Windows. Contudo, a FT não chegou a validar essa nova versão, ficando esse último como recomendação para ser feito posteriormente. A FT também recomendou que a validação da versão Windows do modelo Cpins fosse feita através de diferentes testes comparando seus resultados com os obtidos com o modelo em DOS. Prosseguindo com a contextualização, neste ano de 2011 o ONS desenvolveu o modelo NeuroSF, que faz a previsão de vazões incrementais entre os reservatório de Três Marias/Queimado até o posto hidrométrico de São Romão e deste último até o posto hidrométrico de São Francisco, utilizando informações quantitativas de precipitação observada e prevista. Estas incrementais partem de uma vazão calculada pelo modelo Cpins já em sua versão em Windows e utiliza metedologia baseada em Redes Neurais. Assim, este relatório tem o objetivo de fazer uma comparação entre os resultados de algumas simulações do modelo Cpins em sua versão em DOS, que foi objeto de uma Força Tarefa no ano de 2005, e sua versão em Windows possibilitando a homologação desta versão em Windows do modelo CPINS. 2 Descrição do modelo CPINS Windows Na figura 01 observa-se a tela principal do modelo Cpins em sua versão Windows. Nele estão implantados todas as funcionalidades existentes na versão em DOS e melhorias que foram solicitadas na FT-Cpins, dentre elas: - alterações em parâmetros controladas por senha: visa um controle dos usuários que terão acesso para modificar os parâmetros que serão utilizados na propagação de vazões; - possibilidade de operação do modelo em rede: permite que vários usuários acessem a mesma base de dados ao mesmo tempo, onde a alteração feita por um possa ser vista por todos os outros; ONS Relatório de validação do modelo CPINS em sua versão Windows 4 / 11

5 - implantação de modo estudo e modo previsão: aqui o usuário vai definir se está fazendo uma previsão oficial ou se apenas está fazendo um estudo; - geração de histórico de vazões incrementais e naturais (super planilha): permite a rodada de todo o histórico de uma só vez. Esta opção é muito útil no momento de atualização de alguma série de vazões, o que implica em um re-cálculo nas vazões incrementais e naturais verificadas; - implantação de curvas de recessão para os diversos trechos: visa garantir uma reprodutibilidade do modelo. Com as curvas de recessão pré-definidas (olhar no relatório de validação do Cpins DOS), o usuário pode obter a previsão, mesmo sem ter sensibilidade nas informações da bacia; - processamento manual, semi-automático e automático. Maiores detalhes podem ser observados no relatório final de validação do Cpins DOS. Figura 1 Tela principal do modelo Cpins Windows Analisando a figura 1, segue abaixo uma descrição das opções mostradas na tela principal: - Banco de dados hidrológicos: opção onde o usuário atualiza o banco de dados; ONS Relatório de validação do modelo CPINS em sua versão Windows 5 / 11

6 - Definição de banco de previsões: local onde deve-se definir o período do banco de dados que será utilizado para a propagação de vazões; - Programação de Três Marias: opção em que deve-se colocar a programação de afluência e defluência de Três Marias. Essa função só será acionada se o usuário for fazer uma previsão no modo automático; - Previsão de vazões:onde a previsão em si é realizada. O usuário deve definir se a previsão será feita no modo manual, automática ou semi-automática; - Parâmetros de propagação: onde são definidos os parâmetros de propagação do modelo. Conforme solicitado na validação do Cpins DOS, o acesso a essa opção é dado através de senha. - Tabelas de ascensão e recessão: Conforme solicitado na validação do Cpins DOS, nesta opção são cadastradas as curvas de ascensão e recessão. - Cálculo da super planilha: Conforme solicitado na validação do Cpins DOS, permite a rodada de todo o histórico de uma só vez. - Exibição da super planilha: mostra a última rodada da super planilha; - Limpeza da super planilha: apaga a última rodada da super planilha; - Nova senha: permite que o usuário troque a senha em uso; - Retornar: fecha o programa. 3 Simulações realizadas 3.1 Testes com a cheia de 1992 Foi processada previsão para a grande cheia de 1992 objetivando comparar os resultados da versão em DOS, Figura 2, com os resultados da versão em Windows, Figura 3. Foram constatadas diferenças consideradas insignificantes, inferiores a 1%, para os diversos trechos de propagação. Na Tabela 1 encontra-se um resumo dos desvios entre as vazões propagadas de Carinhanha até o posto de Morpará e na Tabela 2, de Morpará + Boqueirão para o reservatório de Sobradinho obtidas com a versão atual do CPINS em DOS e em Windows. Essas pequenas diferenças encontradas devem estar relacionadas aos cálculos internos ao modelo, entre eles arredontamento, tendo em vista que as fórmulas/metodologia utilizada é exatamente a mesma nas duas versões do modelo. ONS Relatório de validação do modelo CPINS em sua versão Windows 6 / 11

7 Figura 2 Resultados da versão do modelo CPINS em DOS para a cheia de 1992 Figura 3 Resultados da versão do modelo CPINS em Windows para a cheia de 1992 ONS Relatório de validação do modelo CPINS em sua versão Windows 7 / 11

8 Tabela 1 Desvios do CPINS em DOS e em Windows para a cheia de 1992 vazão propagada de Carinhanha para Morpará. Carinhanha em Morpará (m 3 /s) Diferenças Data Absoluto DOS Windows % (m 3 /s) 03/02/ ,05% 3 04/02/ ,06% 4 05/02/ ,06% 4 06/02/ ,07% 5 07/02/ ,07% 5 08/02/ ,07% 5 09/02/ ,07% 5 10/02/ ,06% 5 11/02/ ,06% 5 12/02/ ,07% 6 13/02/ ,08% 7 14/02/ ,08% 7 15/02/ ,09% 9 16/02/ ,10% 10 Tabela 2 Desvios do CPINS em DOS e em Windows para a cheia de 1992 vazão propagada de Morpará + Boqueirão para Sobradinho. Morpará + Boqueirão em Sobradinho (m 3 /s) Diferenças Data Absoluto DOS Windows % (m 3 /s) 03/02/ ,16% /02/ ,23% /02/ ,32% /02/ ,41% /02/ ,46% /02/ ,54% /02/ ,58% /02/ ,57% /02/ ,53% /02/ ,45% /02/ ,32% /02/ ,19% /02/ ,06% -5 16/02/ ,00% 0 ONS Relatório de validação do modelo CPINS em sua versão Windows 8 / 11

9 Salienta-se que os resultados para a propagação do trecho Carinhanha Morpará foram obtidos utilizando os parâmetros modificados (recalibrados) na FT- Cpins e no trecho Morpará+Boqueirão para Sobradinho, com os parâmetros originais do modelo. 4 Comparação das grandes cheias de 1979, 1980 e 1992 As Figuras 4 a 6 apresentam as vazões propagadas de Morpará + Boqueirão para o reservatório de Sobradinho, para as cheias de 1979, 1980 e 1992 com os parâmetros novos (definidos na FT-Cpins) e os obtidos com a versão Windows do Cpins. Para a cheia de 1979 (Figura 4) o desvio médio absoluto de todo o período foi de 96m 3 /s e em termos percentuais absoluto, 1,3%. Já para a cheia de 1980 (Figura 5), esses desvios foram, respectivamente, de 71m 3 /s e 1,1%, e para a cheia de 1992 (Figura 6), 78m 3 /s e 1,0%. Em todos os casos, observa-se que não há diferenças consideradas significativas na propagação obtida entre a versão anterior e a atual do Cpins, e as pequenas diferenças encontradas devem estar relacionadas a pequenos ajustes na definição dos parâmetros de propagação e aos cálculos internos ao modelo, tendo em vista que as fórmulas/metodologia utilizada é exatamente a mesma. Figura 4 Cheia de 1979 ONS Relatório de validação do modelo CPINS em sua versão Windows 9 / 11

10 Figura 5 Cheia de 1980 Figura 6 Cheia de 1992 ONS Relatório de validação do modelo CPINS em sua versão Windows 10 / 11

11 5 Resultados obtidos com o modelo Cpins em fase operacional Desde o ano 2000 o modelo Cpins em suas versões em DOS ou em Windows vem sendo utilizado para a previsão de vazões para o PMO e suas revisões do trecho Três Marias / Queimado a Sobradinho. Segue abaixo os índices que foram a- presentados nos relatórios anuais de previsão de vazões do ONS. No ano de 2000 observou-se um erro percentual de 14,9% nas previsões do PMO, caindo para 7,8% quando da previsão semanal. No ano de 2001 este modelo proporcionou um erro percentual de 11% nas previsões do PMO, caindo para 4% quando da previsão semanal. Nos anos de 2002, 2003 e 2004 este modelo proporcionou desvios percentuais de, respectivamente, 4,7%; 4,1% e 6,8% para as previsões com uma semana de antecedência.no ano de 2007 esse desvio foi de 5% e no ano de 2008, de 5,9%. Já no ano de 2009 o desvio da previsão de vazões com o modelo Cpins foi de 8% para previsões com uma semana de antecedência, 14% com duas semanas de antecedência e 17% com três semanas de antecedência. No ano de 2010 o desvio da previsão de vazões com o modelo Cpins foi de 6% para previsões com uma semana de antecedência, 11% com duas semanas de antecedência e 19% com três semanas de antecedência. Assim, observa-se que os resultados dessa modelagem para a previsão de vazões no PMO e suas revisões têm se mostrado bastante eficientes, um vez que e- levados índices de desempenho são obtidos. Na maioria das vezes, o CPINS apresenta os melhores índices de previsão de vazões de todo o SIN. 6 Conclusões e Recomendações Ao longo de quase três décadas, a metodologia usada pelo modelo CPINS tem um bom desempenho para previsões de até duas semanas à frente. A rotina de propagação do modelo SSARR tem se mostrado adequada para a propagação das vazões nos diversos trechos de rio entre o reservatório de Três Marias e Sobradinho. Recomenda-se a homologação da versão Windows do modelo CPINS, tendo em vista que em diferentes testes comparando seus resultados com os obtidos com o modelo em DOS os resultados mostraram-se bastante adequados. 7 Referências bibliográficas U.S. Corps of Engineers (1956). Streamflow Synthesis and Reservoir Regulation (SSARR) - U.S. Corps of Engineers, North Pacific Division. ONS (2006). RE Relatório de Validação do Modelo CPINS (Cálculo e Previsão de Vazões Incrementais e Naturais a Sobradinho). ONS Relatório de validação do modelo CPINS em sua versão Windows 11 / 11