Capítulo: 5 Estudo da Demanda de Energia Elétrica

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1 Universidade Federal de Paraná Setor de Tecnologia Departamento de Engenharia Elétrica Capítulo: 5 Estudo da Demanda de Energia Elétrica Dr. Eng. Clodomiro Unsihuay Vila Curitiba-Brasil, 20 de Junio del 2014

2 Conceitos Fundamentais: Demanda de Energia Elétrica: Pode ser classificado em: i) Demanda de Consumo ou simplesmente Consumo (kwh, MWh ou GWh) e ii) Demanda de Energia Elétrica ou simplesmente demanda média (kwhméd MWméd) iii)) Demanda de Potência (ou Carga) (MW)

3 i) Consumo de Energia Elétrica (GWh): Representa a energia elétrica total consumida em um período determinado. Isto é a potência (MW) integralizada em No de Horas do Período. Fonte: EPE, %20-%20Demanda%20de%20Energia%20El%C3%A9trica% pdf

4 Fonte: EPE, 2015

5 Fonte :EPE, 2013

6 ii) Demanda de carga ou simplesmente Demanda Média (MWmédio). MEGA WATT MÉDIO: MW = (Energia em MWh) / ( N o de Horas do Período) Fonte :EPE, 2013 Carga de Energia - Evolução Mensal :

7 Fonte :EPE, 2015

8 ii) Carga de demanda (ou simplesmente CARGA). A demanda de potência corresponde à potência em determinado instante ou intervalo de tempo curto (Em contraposição à demanda média, que corresponde ao valor médio solicitado ao sistema durante um intervalo de tempo mais longo: dia, semana, mês ou ano). Pode ser integrada de hora em hora e, neste caso, corresponde ao valor médio no intervalo de 60 minutos: Demanda Integrada (MWh/h) Pode se referir à demanda máxima instantânea, que corresponderá ao maior valor assumido pela carga em um curto intervalo de tempo (MW) Tanto a demanda integrada quanto a demanda máxima instantânea são informações da maior relevância, na medida em que o sistema (geração e transmissão) tem que estar preparado para atender a estas solicitações extremas.

9 ONS- Demanda Máxima Instantânea em MW:

10 Fonte: EPE, 2015.

11 Comportamento da Carga do SIN durante a Copa 2006 Partida: Brasil x Gana (27/06/2006) Fonte: ONS. Boletim 4 da Copa: Brasil 3 x 0 Gana, 27/06/2006 Resultados da Operação do Sistema Interligado Nacional.

12 Fator de Demanda Fd=Dmáx/Pinst Dmáx: Demanda máxima (integrada) do sistema ou instalação, em kw, MW ou MVA Pinst: Potência instalada do sistema ou da instalação, em KW, MW ou MVA Exemplo 1: Da Figura 1: O Fator de demanda é: Fd= 480/750= 0,65

13 Fator de Carga Fc=Dmédia/Dmáx Dmédia: Demanda média do sistema ou instalação durante o período de tempo considerado, em kwméd., MWméd. Dmáx: Demanda máxima integrada do sistema ou da instalação para o mesmo período em kwh/h, MWh/h. Exemplo 2: Da Figura 1 o fator de carga diário da instalação é: Fcd= 288/480= 0,60 Exemplo 3: Sabendo que a conta de luz da instalação registrou um consumo mensal de energia elétrica foi de kwh, calcule o fator de carga mensal da instalação: Fcm= /740/480= 0,43

14 Fator de Carga * Quanto maior o período de tempo ao qual se relaciona o fator de carga, menor o seu valor isto é, o fator carga anual é menor que o mensal, que por sua vez, é menor que o semanal e assim sucessivamente. Manter um elevado fator de carga no sistema significa obter os seguintes benefícios: Otimização dos investimentos da instalação elétrica Aproveitamento racional e aumento da vida útil da instalação elétrica Redução do valor da demanda pico.

15 Como melhorar o Fator de Carga? Conservar o consumo e reduzir a demanda máxima - Programas de conservação de energia. - Controle automático de carga: Sistemas de ar condicionado, etc. - Deslocamento da carga pico para outros intervalos de tempo de baixo consumo. - Reprogramação da operação de cargas Conservar a demanda máxima e aumentar o consumo

16 CONCEITOS FUNDAMENTAIS PREVISÃO (FORECAST): Forecast é usado no sentido de prever algo que já se espera que aconteça, algo que possui histórico de ocorrer e deseja-se determinar o seu módulo (valor, magnitude). Alguma coisa que se quer ver antes que ela exista PREDIÇÃO (FORESIGHT): Foresight é na concepção de profetizar algo, que é um tipo diferente de previsão; onde os horizontes tendem a serem maiores e não se possui dados históricos sobre o que se deseja antever. Uma adivinhação, um insight sobre o futuro. forma de indicar algo que deverá existir no futuro PROJEÇÃO (PROJECTION): A previsão de demanda é uma projeção matemática da demanda futura baseada nas tendências de demanda histórica.

17 Previsão Demanda Série temporal é uma sequencia cronológica de observações, de uma variável de interesse particular, que quando analisadas poderiam ajudar a previsão a partir das características passadas desta série. A previsão de uma série temporal é a determinação dos prováveis valores que serão assumidos pela variável de estudo, dentro de um horizonte máximo de tempo.

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19 Conceito de Previsão Uma previsão é, por definição errada. A razão pela qual não há previsão 100% exata é devido ao fato de que a demanda contém várias variáveis aleatórias. No entanto, é possível aplicar modernos e avançados algoritmos matemáticos para calcular o tamanho das variáveis e, assim, gerar previsões mais precisas e melhor planejamento de demanda Previsão é mais um arte do que uma ciência.

20 Previsão de Demanda Previsão do consumo é uma ferramenta de suporte essencial para a tomada de decisões e funções de controle do sistema elétrico de potência. Ela é também um recurso bastante utilizado no PLANEJAMENTO DA OPERAÇAO E EXPANSAO da geração, TRANSMISSAO E DISTRIBUIÇAO, avaliação da segurança do sistema entre outros

21 Previsão de Demanda Em maior ou menor grau, todas a distribuidoras brasileiras precisaram aperfeiçoar o processo de elaboração das previsões, tendo em vista o novo modelo para o setor elétrico. A área de aplicações que envolvem previsões já justifica a importância em se estimar uma variável com maior precisão.

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23 Previsão de Demanda: Classificação A previsão pode ser desmembrada em quatro tipos: curtíssimo prazo ( Horizonte: alguns minutos até uma hora) curto prazo ( Horizonte: 24 horas até uma semana) médio prazo ( Horizonte: alguns meses) longo prazo ( Horizonte: períodos superiores a um ano)

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25 Cenários e Fatores que Afetam a Previsão de Demanda

26 - Macroeconômico : PIB, diversificação da produção industrial As conseqüências da crises financeiras nacional e internacional - Demográfico : Observar o crescimento e eventuais deslocamentos da população. - Conservação da Energia : Observar o aumento da eficiência tanto do lado da produção (oferta) como do lado do consumo (demanda). - Autoprodução : Verificar a evolução da autoprodução e eventuais deslocamentos na matriz energética (p.ex. substituição de eletricidade por gás natural).

27 Fatores ou premissas básicas que influenciam a demanda As premissas demográficas, macroeconômicas e setoriais, assim como aquelas relativas à eficiência energética e à autoprodução, têm papel fundamental na determinação da dinâmica do consumo de energia elétrica, com implicação direta no comportamento de vários indicadores de mercado. O número de ligações à rede elétrica depende de variáveis demográficas, como a população, o número de domicílios e o número de habitantes por domicílio; o consumo médio por consumidor apresenta correlação com a renda, com o PIB e com o PIB per capita. Premissas de eficiência energética, as quais perpassam todos os setores de consumo, sendo, muitas vezes, considerada a forma mais econômica de atendimento à demanda.

28 Comportamento da Carga do SIN durante a Copa 2010

29 Exemplo de premissa demográfica

30 Exemplo de premissa macroeconômicas Aumento da demanda por commodities no comércio mundial, beneficia países, como o Brasil, que possuem destaque destes bens em sua pauta de exportação Espera-se que a economia brasileira, no longo prazo, siga com taxas de crescimento acima da economia mundial. Sustentação do crescimento econômico devido a Investimentos no setor de petróleo e gás, daqueles relativos à infraestrutura necessária para a realização dos eventos esportivos e também os referentes ao setor habitacional Aumento do consumo doméstico, estimulado por crescimento de renda e acesso a crédito, ainda que com um fôlego menor que o observado anteriormente.

31 Fonte :EPE, 2015

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