Comparação de Métodos de Previsão de Vazões Naturais Afluentes a Aproveitamentos Hidroelétricos

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1 RBRH Revsta Braslera de Recursos Hídrcos Volume 12 n.3 Jul/Set 2007, Comparação de Métodos de Prevsão de Vazões Naturas Afluentes a Aprovetamentos Hdroelétrcos Luz Gulherme Ferrera Gulhon, Vncus Foran Rocha ONS Operador Naconal do Sstema Elétrco gulhon@ons.org.br, vforan@ons.org.br Jonatas Costa Morera Hcon Engenhara Ltda. jonatas@hcon.com.br Recebdo: 01/11/06 - revsado: 23/01/07 - aceto: 26/07/07 RESUMO O presente trabalho trata do desenvolvmento de concorrênca entre dferentes alternatvas de modelos de prevsão de vazões médas dáras, com horzonte de até 12 das à frente, utlzando nformações de precptação, para aplcação em a- provetamentos hdroelétrcos do Sstema Interlgado Naconal SIN. Os aprovetamentos hdroelétrcos consderados neste trabalho estão localzados nas bacas dos ros Iguaçu, Paraná e Paranaíba. Foram empregados, no desenvolvmento dos modelos concorrentes, dversos métodos de prevsão, abrangendo modelagem físca, com modelos dos tpos concetual concentrado e dstrbuído, metodologas híbrdas combnando tanto técncas de ntelgênca artfcal e modelos estocástcos dversos, como técncas de ntelgênca artfcal e mneração de dados. Palavras-chave: prevsão de vazões, prevsão de precptação, ntelgênca artfcal, ro Iguaçu, ro Paraná, ro Paranaíba, UHE Itapu, UHE São Smão, UHE Salto Osóro, UHE Foz do Area, ONS. INTRODUÇÃO A sgnfcatva predomnânca da hdroeletrcdade no parque gerador de energa elétrca do Brasl faz com que a nformação de vazão natural afluente aos aprovetamentos hdroelétrcos apresente-se como nsumo fundamental para o planejamento e programação da operação do Sstema Interlgado Naconal - SIN. Concetua-se a vazão natural afluente como a vazão que ocorre em uma seção de um ro no qual não exstem ações antrópcas que alterem o seu regme, ou seja, aquela vazão que ocorrera em uma seção do ro caso não houvesse a operação de reservatóros a montante, nem a vazão evaporada pelos lagos artfcas, nem mesmo retradas de água consumdas com abastecmento e rrgação a montante. Em síntese, a vazão provda pela própra natureza. No planejamento e programação da operação dos recursos de geração e transmssão, ntegrantes do SIN, atvdades realzadas pelo Operador Naconal do Sstema Elétrco ONS, são adotados métodos de otmzação a partr de programação dnâmca dual estocástca, as quas tratam as afluêncas aos aprovetamentos hdroelétrcos através de cenáros hdrológcos determnístcos para o 1º mês do horzonte de estudo e probablístcos para os meses subseqüentes até o fnal do horzonte de estudo, em geral, 5 anos a frente. Para a obtenção dos cenáros de afluênca determnístcos para o prmero mês do estudo, são adotados modelos de prevsão de vazão, enquanto que para a obtenção dos cenáros de afluênca probablístcos para o período de 2 meses a 5 anos a frente, são utlzados modelos de geração de séres sntétcas de afluêncas. Desta forma, os aperfeçoamentos metodológcos para a obtenção dos cenáros hdrológcos de prevsão ou geração de afluêncas contrbuem para a melhora do processo de planejamento e programação da operação do SIN. Neste contexto, este trabalho aborda o projeto de desenvolvmento de novos modelos de prevsão de vazões, realzado entre os anos de 2004 e 2006, no âmbto do ONS, no qual foram comparadas dferentes alternatvas tecnológcas para a prevsão de vazões, com o objetvo de aprmorar a qualdade deste nsumo para a operação do SIN. 13

2 Comparação de Métodos de Prevsão de Vazões naturas Afluentes a Aprovetamentos Hdroelétrcos PREVISÃO HIDROLÓGICA NO ÂMBITO DO SIN As prevsões de vazões naturas, para todos os locas de aprovetamentos hdroelétrcos do SIN, são obtdas, com a partcpação dos agentes de geração responsáves por essas nstalações, para dos horzontes temporas: de curtíssmo prazo, até 12 das, com dscretzação em valores médos dáros, para fns de programação dára; e de curto prazo, até ses semanas, através de valores médos semanas, para o planejamento de curto prazo da operação eletroenergétca. Os modelos de prevsão de vazões, atualmente utlzados para todos os locas de aprovetamento, à exceção do aprovetamento de Sobradnho, na baca do ro São Francsco, são os modelos estocástcos Prevvaz [Macera et al, 1999] e Prevvazh [de Carvalho et al, 2001], respectvamente, modelos de prevsão de vazões médas semanas e dáras. Estes modelos consderam, como nsumo, apenas as nformações hstórcas de vazões naturas observadas nos locas de aprovetamentos hdrelétrcos. A análse de desempenho dsponível destes modelos ao longo dos últmos anos mostra que as vazões prevstas apresentam desvos absolutos, em relação às vazões naturas observadas, de 12% a 68%, no caso da prevsão de vazões médas semanas, para o período de 1997 a 2004, consderando uma semana a frente, e de 10% a 52%, no caso da prevsão de vazões médas dáras, para os anos 2000 e 2001, consderando um da à frente. A Tabela 1 apresenta os desvos médos absolutos percentuas dos modelos de prevsão de vazões naturas médas semanas (Prevvaz) e dáras (Prevvazh) em alguns locas de aprovetamento. Entende-se por desvo absoluto o índce MAPE defndo por: 1 MAPE = N N Q t = 1 P, t Q Q O, t O, t x100 onde, MAPE = desvo absoluto = vazão (semanal ou dára) prevsta no nstante Q P, t t. Q O, t = vazão (semanal ou dára) observada no nstante t. N = número total de passos de tempo (semanas ou das) usados na avalação. Tabela 1 Desvos médos absolutos dos modelos de prevsão de vazões Prevvaz (de 1997 a 2004) e Prevvazh (de 2000 a 2001) Usna Desvo Desvo Prevvaz (%) Prevvazh (%) Tucuruí 12,3 10,2 Itapu 15,5 30,4 S.Smão 18,4 17,7 Marmbondo 20,9 16,2 S.Grande 21,6 12,9 Furnas 27,9 24,2 Parabuna 28,6 37,2 Três Maras 35,3 31,8 S.Mesa 35,4 51,7 Foz do Area 38,0 12,2 Passo Real 42,0 27,9 Itá 67,6 NA NA Não avalado. PREVISÃO METEOROLÓGICA NO ÂMBITO DO SIN Nas últmas décadas, as dferentes tecnologas de modelagem, para reproduzr os fenômenos naturas, têm evoluído contnuamente, propcando ao homem a oportundade de amplar seus conhecmentos sobre a natureza e compreender seus processos físcos e bológcos. Em relação a estes fatos destacam-se os a- vanços no tema de varabldade clmátca e de prevsão de tempo e clma. A cada ano a habldade de prevsões em escala global evolu e novos desenvolvmentos são esperados, com benefícos nas áreas técncas, econômcas e socas. Uma das lnhas de pesqusa que tem contrbuído para esse desenvolvmento é a técnca de regonalzação da prevsão clmátca. Para a hdrologa exste um pleno potencal de utlzação dessas estmatvas clmátcas de chuvas, na área de prevsão de vazões, e no aprmoramento do conhecmento sobre os dferentes fenômenos naturas que consttuem o cclo hdrológco. Há alguns anos, o ONS tem utlzado as prevsões de precptação geradas e dsponblzadas pelo CPTEC/INPE para a elaboração de prevsão meteorológca para as bacas hdrográfcas com a- provetamentos ntegrantes do SIN. Dentre estas prevsões, destaca-se a obtda pelo modelo regonal ETA, com resolução 40 km X 40 km, que apresenta resultados com qualdade razoavelmente satsfatóra para os horzontes consderados. O modelo regonal ETA, apresentado em Chou (1996), trata-se de um modelo atmosférco desenvolvdo pela Unversdade de Belgrado em conjunto com o Insttuto de Hdrometeorologa da 14

3 RBRH Revsta Braslera de Recursos Hídrcos Volume 12 n.3 Jul/Set 2007, Iugosláva, que é utlzado para smular a prevsão do estado atmosférco. Fo nstalado em 1996, no Centro de Prevsão de Tempo e Estudos Clmátcos do Insttuto Naconal de Pesqusas Espacas (CP- TEC/INPE), onde é executado operaconalmente, desde então, com o objetvo de fornecer a prevsão numérca de tempo em sua área de cobertura, que engloba a maor parte da Amérca do Sul e oceanos adjacentes. O modelo ETA é utlzado para prever fenômenos em mesoescala, como aqueles assocados à orografa, brsas marítmas e tempestades severas. Devdo à maor não-lneardade dos sstemas nesta escala, a prevsbldade é pequena e as prevsões são de curto prazo. Maores detalhes sobre o modelo ETA podem ser encontrados em Chou (1996). Dentre as varáves meteorológcas prevstas pelo modelo está a precptação acumulada em 24 horas a cada da. As prevsões de precptação são fornecdas em uma grade regular com resolução espacal de 40 km, ncando-se às 12 TMG Tempo Médo de Greenwch (correspondente às 09 horas do horáro de Brasíla quando não está em vgor o horáro de verão) e estendendo-se por um horzonte de 10 das. Na fgura 1, a segur, apresenta-se, para o prmero semestre de 2002, uma comparação entre a chuva acumulada para 7 (sete) das obtda a partr do modelo ETA, ou seja, chuva prevsta, e a méda de chuva observada nos pluvômetros para a baca do ro Paraná no trecho ncremental entre a UHE Rosana, a UHE Porto Prmavera e a UHE Itapu, onde observa-se que, ao fnal do mês de janero, houve uma subestmatva da precptação, e em seguda ao fnal de feverero houve uma superestmatva de precptação, enquanto que em meados de mao houve uma chuva regstrada nos pluvômetros que não fo prevsta pelo ETA. Precptação (mm) Prevsão de Chuva Acumlada de 7das- Itapu Prev-7d Obs-7d jan/02 fev/02 mar/02 abr/02 ma/02 jun/02 Fgura 1 Prevsão de Precptação em Itapu CONCEPÇÃO DO PROJETO DE NOVOS MODELOS DE PREVISÃO DE VAZÕES EM CONCORRÊNCIA Consderando a ordem de grandeza dos desvos exstentes nas prevsões de vazões naturas aos aprovetamentos do SIN, apresentadas na Tabela 1, é razoável supor um sgnfcatvo potencal de melhora nos processos de planejamento e programação da operação do SIN, caso houvesse alguma redução nestes desvos. O acompanhamento dos avanços ocorrdos nas áreas de prevsão de tempo e clma, com a crescente redução dos desvos nas prevsões de precptação na escala de tempo, assocado à demanda latente pela redução dos desvos nas prevsões de vazões, levaram à concepção de um projeto de aperfeçoamento das prevsões de vazões em locas de aprovetamentos hdrelétrcos do SIN, consderando nformações de precptação. Entretanto, antes de se estabelecer o escopo do desenvolvmento a ser feto neste projeto, fo realzada uma etapa prelmnar de conhecmento da oferta tecnológca dsponível para a prevsão hdrológca, com uso de nformações de precptação. Para sso, foram desenvolvdas entrevstas com especalstas de dferentes áreas do conhecmento, abrangendo os temas prevsão meteorológca, hdrologa físca, hdrologa estocástca e sstemas ntelgentes. Nestas entrevstas a abordagem baseouse na troca de nformações entre os técncos do ONS e os especalstas, sendo que os técncos do ONS apresentaram a stuação atual da prevsão hdrológca no âmbto do SIN e os especalstas expuseram as suas experêncas consderadas váldas para os problemas enuncados pelo ONS. Após esta fase de prospecção tecnológca e a partr da dversdade de alternatvas metodológcas exploradas nessas entrevstas, algumas com experêncas já extosas em prevsão hdrológca e outras acompanhadas de aplcações de sucesso em outras áreas, dentfcou-se um amplo conjunto de alternatvas promssoras para o aperfeçoamento da prevsão hdrológca. Por outro lado, não se teve clareza acerca de qual sera a melhor alternatva. Dessa forma, fo estruturado um projeto que prevu o desenvolvmento de novos modelos de prevsão de vazões, utlzando como prncpas nsumos as séres hstórcas de vazões naturas e de precptação, bem como as prevsões de precptação orundas do modelo numérco ETA, tendo sdo dvddo 15

4 Comparação de Métodos de Prevsão de Vazões naturas Afluentes a Aprovetamentos Hdroelétrcos em dferentes fases, conforme as etapas apresentadas a segur. Etapa 1 - Desenvolvmento de metodologas de modelos de prevsão de vazão, consoldadas em protótpos prelmnares. Etapa 2 - Análse do desempenho dos protótpos prelmnares dos modelos de prevsão de vazão e seleção dos modelos para mplementação. Etapa 3 - Desenvolvmento e aqusção dos protótpos fnas dos modelos seleconados. A estruturação do projeto em três etapas vsou a segmentação entre a fase de desenvolvmento metodológco e a fase de transferênca tecnológca, a fm de possbltar, ncalmente, uma maor expermentação de dferentes metodologas, sem o custo da aqusção da tecnologa. Para vablzar a transção entre a fase de expermentação, representada pelo desenvolvmento dos protótpos prelmnares (Etapa 1) e a fase de transferênca tecnológca, representada pelo desenvolvmento e aqusção dos protótpos fnas (Etapa 3), fo concebda a etapa de análse de desempenho dos protótpos prelmnares (Etapa 2), que teve como fnaldade a realzação da seleção das melhores metodologas a partr de aplcações prátcas e comparáves entre s. Um aspecto fundamental para razoabldade da etapa de análse de desempenho era o de dsponblzar condções equânmes para as aplcações prátcas. Neste sentdo, optou-se pela formação de uma base de dados únca, dsponblzada para o desenvolvmento de todas as alternatvas metodológcas, à exceção daquelas que exgssem a utlzação de nformações peculares e específcas. A base de dados do projeto fo, então, formada por séres hstórcas de dados hdrológcos nos locas de aprovetamentos e em postos fluvométrcos e por séres hstórcas de precptação observada em postos pluvométrcos e séres hstórcas de 6 anos (de 1996 a 2001) de precptação prevsta para o horzonte de 10 das, obtdas do modelo regonal ETA. O objetvo de nclur estas últmas nformações fo o de aproxmar ao máxmo o ambente de desenvolvmento às condções reas de dados que estarão dsponíves no ambente de operação, no qual os modelos estarão nserdos. Em complementação à concepção do projeto, foram defndas três bacas hdrográfcas como bacas ploto para a realzação dos desenvolvmentos e aplcações prevstos no âmbto do projeto. São elas as bacas dos ros Iguaçu, em todo o seu trecho a montante do aprovetamento hdroelétrco de Salto Osóro, Paraná, no trecho ncremental entre os a- provetamentos de Itapu, Rosana e Porto Prmavera, e Paranaíba, no trecho ncremental entre os aprovetamentos hdroelétrcos de São Smão e Itumbara. Na seleção destes trechos de bacas fo levada em consderação a dversdade de regmes hdrológcos, bem como a relevânca da acuráca da prevsão hdrológca nestes trechos para o planejamento e programação eletroenergétca do SIN. DESENVOLVIMENTO DO PROJETO Etapa 1 - Desenvolvmento de metodologas de modelos de prevsão de vazão, consoldadas em protótpos prelmnares. Esta etapa, conforme já menconado, teve por objetvo o desenvolvmento de metodologas alternatvas para a prevsão de vazões naturas afluentes aos aprovetamentos hdroelétrcos do SIN, tendo como resultado os seguntes produtos esperados: Prevsão de vazão natural méda semanal (para 1 semana à frente); Prevsões de vazões naturas médas dáras do 1º ao 12º da. A partr de um processo de seleção dentre 41 propostas recebdas, combnando metodologas e suas aplcações aos trechos de bacas defndos no escopo do projeto, foram escolhdas oto delas, as quas envolvam ses dferentes alternatvas tecnológcas, conforme descrto a segur. Modelo Mult-Layer Perceptron (MLP) Modelo que utlza técnca de Intelgênca Artfcal baseadas em Redes Neuras Artfcas, desenvolvdo pela PUC-Ro, somente para a baca do ro Iguaçu. Modelo de Regressão Dnâmca Modelo que utlza técncas Estocástcas de Regressão Dnâmca, desenvolvdos pela PUC-Ro, para as bacas dos ros Paranaíba e Paraná. Modelo Fuzzy Recorrente Modelo híbrdo utlzando Técncas de Mneração de Dados, com emprego de Cubo OLAP, e Modelos de Intelgênca Artfcal, baseados em algortmos Fuzzy Recorrentes, desenvolvdo pela UFF em conjunto com a U- FRJ. Modelo SMAP Modelo Físco Concentrado SMAP (Lopes, 1999; Lopes et al, 1982), aplcado pelo LACTEC/PR. 16

5 RBRH Revsta Braslera de Recursos Hídrcos Volume 12 n.3 Jul/Set 2007, Modelo SMAP-MEL Solução com modelo híbrdo, utlzando uma combnação do Modelo Físco Concentrado SMAP e do Modelo Estocástco Multvarado MEL, desenvolvdos pela Fundação Centro Tecnológco de Hdráulca da USP. Modelo MGB-IPH Modelo Físco Dstrbuído complementado com Modelo Estocástco de Correção da Prevsão, desenvolvdo pela Rhama Consultora Ambental Ltda. Essas cnco alternatvas foram desenvolvdas e aplcadas nos trechos de bacas apresentados na Tabela 2. Tabela 2 - Aplcações das propostas metodológcas por trechos de bacas Baca - Trecho Baca do ro Iguaçu Paranaba Trecho ncremental a São Smão Modelo Fuzzy Recorrente Mult-Layer Perceptron - MLP Físco Concentrado - SMAP Regressão Dnâmca Físco Dstrbuído MGB-IPH Paraná Trecho Regressão Dnâmca ncremental a I- Físco Dstrbuído MGB-IPH tapu Físco/Estocástco SMAP- MEL Etapa 2 - Análse do desempenho dos protótpos prelmnares dos modelos de prevsão de vazão e seleção dos modelos para mplementação. O esquema desta segunda etapa apresentase na fgura 2. Com o objetvo de poder comparar o desempenho dos dferentes modelos nas dferentes bacas hdrográfcas, foram aplcados testes de avalação do desempenho das prevsões de vazões naturas. Estes testes procuraram smular, com o maor realsmo possível, um ambente de utlzação do protótpo em tempo real, onde os dados observados na últma semana são recebdos e armazenados numa base aproprada, as prevsões de precptação (modelo ETA-CPTEC) para os próxmos 10 das são recebdas e armazenadas e os modelos de prevsão são aconados, fornecendo a prevsão de vazões dáras para 12 das à frente, além das prevsões de vazões médas semanas para as uma semanas à frente, conforme descrto anterormente. Para aplcação dos testes fo escolhdo o período de janero de 2002 a dezembro de 2003, por ser o período subseqüente ao empregado para trenamento dos modelos, evtando assm problemas de falta de contnudade dos dados, que poderam afetar determnadas metodologas. Foram empregados nas análses dversos índces estatístcos para comparar o desempenho das dversas metodologas, sendo que apenas os quatro índces mas mportantes vão ser consderados no presente documento. A termnologa empregada é a segunte: QP vazão méda prevsta na semana ; QO vazão méda observada na semana ; N número de semanas consderadas na estatístca; Além do MAPE foram consderados também naa avalações outros três índces mportantes: MAD MAD Méda dos valores absolutos dos desvos = 1 N N = 1 QP QO NASH - Coefcente de Efcênca de Nash. NASH = R 2 = 1 = 1.. N = 1.. N 2 ( QP QO ) 2 ( QO ) QO NASH-LOG - Coefcente de Efcênca de Nash aplcado aos logartmos. Fgura 2 - Esquema da etapa 2 do PROJPREV NASHLOG = 1 2 ( log( QP ) log( QO )) = 1.. N 2 ( log( QO ) log( QO) ) = 1.. N 17

6 Comparação de Métodos de Prevsão de Vazões naturas Afluentes a Aprovetamentos Hdroelétrcos O sgnfcado destes índces pode ser descrto da segunte manera: MAPE Traduz o quanto as prevsões se desvam em valor percentual relatvo aos valores observados. Este valor deverá ser muto elevado para locas com vazões pequenas, pos qualquer desvo poderá sgnfcar muto e deverá ser menor para locas com vazões maores, pos, mesmo com grandes varações, estas sgnfcarão pouco em relação ao total a ser prevsto. MAD Traduz o quanto as prevsões de vazões se desvam (em m³/s) em relação aos valores observados, ou seja, em relação ao seu objetvo que é acertar a prevsão. A tendênca é que esse valor seja mas elevado para locas com maores vazões e seja menor para locas com valores menores de vazões. Quanto menor seja o seu valor melhores são as prevsões. NASH Conhecdo como coefcente de efcênca de Nash-Sutclffe, traduz a efcênca de realzar prevsões mas acertadas nas cheas, ou seja, quando o aprovetamento encontra-se com vazões bastante elevadas. Quanto maor a efcênca, ou seja, maor o valor do índce, melhores serão as prevsões. Este índce é lmtado em 1. NASHLOG É o coefcente de efcênca de Nash- Sutclffe aplcado aos logartmos, o qual valorza mas as vazões baxas que o coefcente NASH tornando-se menos sensível a cheas. Quanto maor a efcênca, ou seja, maor o valor do índce, melhores serão as prevsões. Este índce é lmtado em 1. Estas estatístcas também foram aplcadas a sub-períodos do período de teste, tas como: Apenas as prevsões realzadas para o ano 2002; Apenas as prevsões realzadas para o ano 2003; Período Úmdo (menos para o Iguaçu) Jan/2002-Abr/2002; Nov/2002 Abr/2003; Nov/2003-Dez/2003; Úmdo Iguaçu (semanas 3 a 7, 16 a 26, 31 a 52 do ano 2002 e semanas 5 a13, 22 a 31 e 43 a 52 do ano 2003); Período Seco (menos para o Iguaçu) Ma/2002-Out/2002; Ma/2003-Out/2003; Seco Iguaçu (semanas 1 e 2, 8 a 17, 27 a 30 de 2002 e semanas 1 a 4, 14 a 21, 32 a 42 de 2003); Itapu (semanas 1 a 6, 19 a 23, 47 a 50 de 2002 e 3 a 13 e 45 a 51 de 2003); São Smão (semanas 1 a 14 de 2002 e semanas 1 a 18 e 49 a 51 de 2003). BACIA DO RIO PARANAÍBA Nesta baca, para o trecho ncremental entre a UHE Itumbara e a UHE São Smão, concorreram o modelo concetual dstrbuído, MGB-IPH e um modelo estocástco baseado em regressão dnâmca. Na Tabela 3, apresenta-se uma comparação dos resultados dos modelos de prevsão de vazões concorrentes e os resultados do modelo em uso atualmente pelo Setor Elétrco, Prevvaz. Observa-se nessa Tabela 3, que, os resultados do modelo MGB- IPH foram superores aos demas modelos em todos os índces. Tabela 3 Resultados na Baca do ro Paranaíba ESTATÍSTICA PREVIVAZ MGB/IPH REGRESSÃO MAD 169,84 112,97 131,74 MAPE 16,15 10,82 11,94 NASH 0,759 0,889 0,859 NASHLOG 0,842 0,928 0,902 BACIA DO RIO PARANÁ Nesta baca, para o trecho ncremental entre as UHE Rosana, UHE Porto Prmavera e a UHE Itapu, concorreram o modelo concetual dstrbuído, MGB-IPH, o modelo físco concetual/estocástco SMAP-MEL, e um modelo estocástco baseado em regressão dnâmca. Na Tabela 4, apresenta-se uma comparação dos resultados dos modelos de prevsão de vazões concorrentes e os resultados do modelo em uso atualmente no Setor Elétrco, Prevvaz. Observa-se nessa Tabela 4, que, os resultados do modelo MGB-IPH foram superores aos demas modelos em todos os índces. Tabela 4 - Resultados na Baca do ro Paraná ESTATÍSTICA PREVIVAZ SMAP-MEL MGB-IPH REGRESSÃO MAD 687,48 524,79 458,92 579,30 MAPE 28,37 20,90 19,28 23,43 NASH 0,031 0,382 0,570 0,306 NASHLOG 0,242 0,563 0,666 0,498 18

7 RBRH Revsta Braslera de Recursos Hídrcos Volume 12 n.3 Jul/Set 2007, BACIA DO RIO IGUAÇU Nesta baca, para as UHE Jordão, UHE Foz do Area e o trecho ncremental entre a UHE Foz do Area a UHE Jordão e a UHE Salto Osóro, concorreram o modelo concetual concentrado, SMAP, o modelo de Redes Neuras Mult-Layer Perceptrons com Back Propagaton e o modelo Fuzzy Recorrente baseado no emprego do cubo OLAP para exploração de técncas de mneração de dados. Nas Tabelas 5, 6 e 7 apresentam-se comparações dos resultados dos modelos de prevsão de vazões concorrentes e os resultados do modelo em uso atualmente no Setor Elétrco, Prevvaz, para os três trechos de baca avalados. Observam-se nessas tabelas que os resultados do modelo da Fuzzy Recorrente foram superores aos demas modelos em quase todos os índces. Tabela 5 - Resultados na UHE Foz do Area ESTATÍSTICA PREVIVAZ SMAP MLP FUZZY MAD 199,49 216,23 166,15 159,73 MAPE 40,68 38,50 35,64 31,93 NASH 0,260 0,131 0,565 0,582 NASHLOG 0,487 0,576 0,651 0,720 Tabela 6 - Resultados na UHE Jordão ESTATÍSTICA PREVIVAZ SMAP MLP FUZZY MAD 51,16 59,44 41,99 38,01 MAPE 43,81 47,47 32,88 36,99 NASH -0,034-0,269 0,145 0,488 NASHLOG 0,286 0,288 0,358 0,573 Tabela 7 Resultados na ncremental à UHE S.Osóro ESTATÍSTICA MAD MAPE NASH NASHLOG PREVIVAZ 151,83 46,88-0,023 0,299 SMAP 107,52 31,15 0,450 0,546 MLP 120,28 31,91 0,210 0,456 FUZZY 97,60 31,23 0,584 0,654 Etapa 3 Desenvolvmento e aqusção dos protótpos fnas dos modelos seleconados. A partr dos resultados apresentados anterormente fo seleconada a segunte alternatva de desenvolvmento e aqusção de protótpos fnas: Para a baca do ro Paranaíba: consderando-se a dferença sgnfcatva dos resultados favoravelmente ao modelo MGB-IPH resolveu-se optar por esse modelo concetual dstrbuído. Para a baca do ro Iguaçu: apesar dos resultados não apontarem de forma unânme para um únco modelo, a grande maora dos resultados fo favorável ao modelo Fuzzy Recorrente, razão pela qual se optou por esse modelo. Para a baca do ro Paraná: embora os resultados também ndcassem um resultado favorável ao modelo MGB-IPH, consderando a necessdade de se conhecer e aplcar dferentes metodologas nas bacas de nteresse do SIN optou-se por o modelo físco concentrado/estocástco, SMAP-MEL, por consderar seus resultados também bastante satsfatóros. Essa decsão de opção pelos modelos escolhdos permtu a mplementação de uma dversfcação de metodologas, no sentdo de ncar seu uso e avalar os resultados no planejamento e programação da operação dos aprovetamentos do SIN. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES A partr do desenvolvmento do projeto de prevsão de vazões com nclusão de nformações de precptação, chegou-se às seguntes conclusões: Os novos modelos seleconados tveram um desempenho superor ao Prevvaz nos índces avalados. A nformação de prevsão de precptação ncorpora um ganho de qualdade aos modelos de prevsão de vazões. Recomenda-se nvestr em melhorar anda mas a qualdade da prevsão de precptação obtda com o modelo regonal ETA, seja por modfcação em sua parametrzação, seja por alteração em sua escala. Recomenda-se estudar formas de obter prevsões de precptação que não fossem smplesmente resultados dretos da saída do 19

8 Comparação de Métodos de Prevsão de Vazões naturas Afluentes a Aprovetamentos Hdroelétrcos modelo ETA, mas uma composção destes resultados com outras nformações obtdas a partr de outros modelos numércos em dferentes escalas, bem como dados de magens de satélte e radar meteorológco. Deverão ser acompanhados os resultados obtdos com esses modelos a partr de sua mplantação na atvdade de planejamento e programação da operação do SIN. Deve-se nvestr cada vez mas na melhora das prevsões de precptação, pos poderão trazer anda mas benefícos aos resultados dos modelos chuva-vazão desenvolvdos. Ths study compares the results of dfferent daly streamflow forecast models usng nformaton on observed and forecast ranfall, appled to hydropower plants of the Brazlan Natonal Integrated System - SIN. These streamflow forecastng models are defned to obtan future values up to 12 days ahead for the Iguaçu rver basn, the rver basn upstream from Itapu and the Paranaíba rver basn between Itumbara and São Smão hydropower plants. These models are developed usng varous technques, ncludng concentrated and dstrbuted ranfall-runoff models, a stochastc approach and dfferent artfcal ntellgent technologes usng fuzzy and data mnng. Key-words: streamflow forecasts, ranfall forecasts, artfcal ntellgence, Iguaçu rver, Paraná rver, Paranaba rver, Itapu Hydropower Plant, São Smão Hydropower Plant, Salto Osóro Hydropower Plant, Foz do Area Hydropower Plant, SIN (Natonal Integrated System) REFERÊNCIAS CHOU, S. C. Regonal ETA Model. In Clmanálse - Boletm de Montoramento e Análse Clmátca. Edção Comemoratva de 10 anos. Insttuto Naconal de Pesqusas Espacas, INPE/CPTEC, Cachoera Paulsta, SP, MACEIRA M.E.P., DAMÁZIO J.M., GHIRARDI A.O. & DAN- TAS H. (1999): Perodc ARMA Models Appled to Weekly Streamflow Forecasts. Proceedngs of the 1999 IEEE Powertech, Budapest. DE CARVALHO, A. R. L., COSTA, F. S., DAMÁZIO, J. M. e GUILHON, L. G. F. (2001): Prevsão de Vazões Dáras através de uma Abordagem Estocástca Modelo PREVIVAZH, In XIV Smpóso Braslero de Recursos Hídrcos, Aracaju, SE, Brasl. LOPES, J. E. G. Manual do modelo SMAP LOPES, J. E. G.; BRAGA, B. P. F.; CONEJO, J. G. L. SMAP - A Smplfed Hydrologcal Model, Appled Modellng n Catchment Hydrology, Ed. V.P.Sngh, Water Resources Publcatons, Comparson of Forecastng Methods for Natural Inflows n Hydropower Developments ABSTRACT 20