Comparação de Regras de Operação de Reservatórios rios para a Operação

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2 Comparação de Regras de Operação de Reservatórios rios para a Operação Energética de Médio M Prazo Autores: Secundino Soares Filho UNICAMP Marcos Rodolfo Cavalheiro CTEEP 2

3 INTRODUÇÃO SIN Predominância de Geração Hidráulica. Meta Otimizar o aproveitamento dos recursos hidráulicos do sistema, atendendo seus requisitos de energia de forma econômica e confiável. Principais dificuldades - Incerteza nas vazões nos rios e interdependência hidráulica entre unidades geradoras situadas numa mesma bacia hidrográfica. Modelo Atual - Modelos de simulação a usinas individualizadas (MSUI, SUISHI- O) em uso no setor buscam a operação em paralelo dos reservatórios, o que pode não proporcionar a maior disponibilidade hidrelétrica do sistema. Além disso, na operação real do SIN se verifica que é comum a regra de armazenar mais água nos reservatórios das usinas de cabeceira, refletindo o paradigma de que por razões estratégicas se deve armazenar mais nos reservatórios das usinas cuja produtividade acumulada seja maior. Objetivo - Comparar diferentes regras de operação de reservatórios em cascata no sentido de confirmar ou não o paradigma adotado pelos modelos de simulação a usinas individualizadas atualmente em uso no setor elétrico brasileiro. 3

4 CRITÉRIOS DE COMPARAÇÃO DE REGRAS DE OPERAÇÃO Energia Firme de um sistema hidrelétrico é o maior valor possível de energia capaz de ser produzido continuamente pelo sistema, sem a ocorrência de déficit, no caso de repetição das afluências naturais do registro histórico. Período Crítico de um sistema hidrelétrico é o período de tempo entre o máximo e o mínimo armazenamento do sistema (sem enchimentos intermediários) durante a simulação que produz a energia firma do sistema. 4

5 PREMISSAS Regras Operação Paralela - As turbinagens das usinas são determinadas de modo a manter o mesmo nível de armazenamento nos reservatórios, isto é, se ocorrer deplecionamento no reservatório à montante, o reservatório à jusante também será igualmente deplecionado. Operação Não Paralela A regra de deplecionamento dos reservatórios é estabelecida definindo-se como cada um deles deve esvaziar em função do esvaziamento geral do sistema. Podem ser utilizadas regras privilegiando o armazenamento a jusante ou a montante. Simulador Programa HydroLab, desenvolvido pela UNICAMP para estudos de simulação e otimização da operação do SIN. Usinas em estudo As simulações foram feitas com a cascata de usinas do Rio Paranaíba (composta pelas usinas hidroelétricas de Emborcação, Itumbiara, Cachoeira Dourada e São Simão). 5

6 OPERAÇÃO PARALELA Regra Linear de Reservatório - Essa regra estabelece que todos os reservatórios devem estar sempre com porcentagens iguais de seus volumes úteis, ou seja, em termos percentuais, todos os reservatórios enchem e deplecionam simultaneamente. Devido a esta característica de sincronismo dos reservatórios, essa regra é conhecida como regra paralela (ou linear). 6

7 OPERAÇÃO EM PARALELO - Resultados Período Crítico entre maio/1936 e novembro/

8 OPERAÇÃO EM PARALELO - Resultados Usina Emborcação Itumbiara Cachoeira Dourada São Simão Total Geração [MW] 447,3 879,5 327,1 1166,4 2820,3 Produtividade [MW/m 3 /s] 1,173 0,721 0,262 0,709 8

9 OPERAÇÃO NÃO PARALELA Armazenamento à Montante Regra Não-Linear de Reservatório Prioridade de armazenamento a montante, conforme paradigma da operação adotado no setor. UHEs Emborcação e Itumbiara UHE São Simão 9

10 OPERAÇÃO NÃO PARALELA Armazenamento à Montante - Resultados Período Crítico entre maio/1936 e novembro/

11 OPERAÇÃO NÃO PARALELA Armazenamento à Montante - Resultados Usina Emborcação Itumbiara Cachoeira Dourada São Simão Total Geração [MW] 438,6 863,8 319,3 1132,4 2754,1 Produtividade [MW/m 3 /s] 1,179 0,725 0,263 0,681 11

12 OPERAÇÃO NÃO PARALELA Armazenamento à Jusante Regra não-linear de Reservatório - Prioridade de armazenamento a jusante, oposta do paradigma da operação adotado no setor. UHE Emborcação UHEs São Simão e Itumbiara 12

13 OPERAÇÃO NÃO PARALELA Armazenamento à Jusante - Resultados Período Crítico entre maio/1935 e novembro/

14 OPERAÇÃO NÃO PARALELA Armazenamento à Jusante - Resultados Usina Emborcação Itumbiara Cachoeira Dourada São Simão Total Geração [MW] 456,3 920,6 333,9 1166,7 2877,6 Produtividade [MW/m 3 /s] 1,133 0,738 0,262 0,718 14

15 CONCLUSÃO Usinas Paralelo Montante Não Paralelo Jusante Energia Firme [MW] Emborcação 447,3 438,6 456,3 Itumbiara Cachoeira Dourada São Simão Total 879,5 863,8 327,1 319,3 1166,4 1132,4 2820,3 2754,1 Produtividade [MW/m 3 /s] 920,6 333,9 1166,7 2877,6 Emborcação 1,173 1,179 1,133 Itumbiara 0,721 0,725 0,738 Cachoeira Dourada 0,262 0,263 0,262 São Simão 0,709 0,681 0,718 15

16 CONCLUSÃO Em relação à Energia Firme do sistema, a regra de operação não paralela com armazenamento à jusante apresenta o melhor desempenho energético (2 a 4% superior às outras regras de operação analisadas). O ganho de energia firme da regra não paralela com prioridade de armazenamento a jusante decorre do aumento de produtividade das usinas que processam as maiores vazões turbinadas do sistema. Portanto, concluímos que é possível obter maiores benefícios armazenando mais água nos reservatórios à jusante, se possível mantendoos operando cheios como usinas a fio d água, e utilizando os reservatórios de cabeceira para regularização das afluências, condição esta oposta à regra de operação adotada pelos modelos vigentes e verificada no pós-operativo do SIN. Desta forma, levantamos a necessidade de se refletir sobre a regra de operação dos reservatórios adotadas nos modelos de simulação atualmente utilizados no setor elétrico brasileiro. 16

17 FIM Obrigado pela Atenção!!! Contato Secundino Soares Filho Marcos Rodolfo Cavalheiro 17