Caracterização do perfil de geração da usina Presidente Médici

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1 XI Semana de Engenharia da UFF VI Seminário Fluminense de Engenharia Niterói, RJ, Brasil, de outubro de 2009 Caracterização do perfil de geração da usina Presidente Médici 1,2 Juliana A. do Sacramento, 2 Dinemayer Silva, 1 Marcus Th. Schilling 1 Escola de Engenharia - Universidade Federal Fluminense (UFF) Departamento de Engenharia Elétrica (TEE) Niterói, RJ, Brasil 2 Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) Rio de Janeiro, RJ, Brasil jlsacramento@oi.com.br, dine@ons.org.br, theodor@vm.uff.br RESUMO Este artigo apresenta uma metodologia para a determinação do perfil de despacho da usina termelétrica Presidente Médici, analisando os dados reais dos últimos cinco anos ( a 2008). As informações obtidas nesse estudo são relevantes para os estudos de planejamento da operação realizados pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS). Palavras-Chave: Despacho. Usina Presidente Médici. Patamar de Carga. Agregação Estatística. 1. INTRODUÇÃO Para a realização dos estudos de Ampliações e Reforços conduzidos pelo ONS, os níveis de despacho de geração previstos nas bacias hidrográficas do SIN (Sistema Interligado Nacional), bem como das usinas hidráulicas individualmente, constituem insumos de fundamental importância para a avaliação das condições futuras de atendimento à carga e operação do SIN. Os casos de fluxo de potência utilizados como referência nas análises do Plano de Ampliações e Reforços PAR buscam reproduzir tanto as previsões de geração mais prováveis, como as situações consideradas mais críticas para o atendimento de determinada região ou área. Para tanto, são considerados níveis de despachos nas bacias tomando-se como base de dados os resultados dos estudos energéticos. Embora esses dados nos mostrem tendências de despacho, muitas vezes necessitamos de avaliações que retratem a real operação do sistema. Esses dados podem ser obtidos através de sistemas de acesso à Base de Dados Técnica BDT do ONS. Embora acessíveis, é necessário que esses números sejam avaliados e tratados por técnicas estatísticas adequadas. Para realização dos estudos, faz-se necessário a obtenção de alguns parâmetros, tais como geração média, mínima e máxima, baseados nos níveis de despacho

2 efetivamente realizados. Face a grande massa de dados a serem avaliados observou-se a necessidade da proposição de uma metodologia para que tais índices sejam definidos e calculados. 2. METODOLOGIA Para a realização dessa investigação foram obtidos diretamente da BDT (Base de Dados Técnica) os dados de geração de hora em hora da usina termelétrica Presidente Médici, no Rio Grande do Sul. Esta usina possui quatro máquinas, duas de 160 MW e duas de 63 MW, num total da capacidade de geração de 446 MW. A partir desses dados, foram calculadas as médias estatísticas dos despachos em períodos de carga leve, média e pesada. Os horários de ocorrências desses patamares são mostrados na Tabela 1. Tabela 1. Intervalos horários dos patamares de carga de energia (Horário de Brasília). Patamar de carga Sem horário de verão De 2ª feira a sábado Domingo/Feriado Com horário de Verão De 2ª feira a sábado Domingo/Feriado PESADA Das 18 às 21h - Das 19 às 22h - Das 07 às 18h Das 07 às 19h MÉDIA Das 17 às 22h Das 21 às 24h Das 22 às 24h LEVE Fonte: ONS De 00 às 07h De 00 às 17h Das 22 às 24h De 00 às 07h Das 18 às 23h De 00 às 18h Das 23 às 24h Foi definido como horizonte histórico a ser utilizado, os últimos cinco anos ( a 2008). Para a realização dos cálculos, os patamares de carga foram avaliados ano a ano e também considerando todos os valores dos últimos cinco anos. Foi dada prioridade de análise aos períodos seco (janeiro, fevereiro e março) e úmido (junho, julho e agosto) de cada ano. Sabendo que P. Médici está freqüentemente fora de operação, foram avaliados os dados considerando os valores nulos de geração (quando a usina não está operando) e sem considerá-los. Como medida comparativa, foram avaliados tanto os valores de despacho efetivo como o programado pelo ONS. 3. DESENVOLVIMENTO Analisando os resultados obtidos constataram-se diversas peculiaridades que vêm ocorrendo nos últimos anos, chegando-se a algumas conclusões que serão expostas a seguir. Para a verificação dessas informações foram apresentadas as Tabelas A.1 e A.2 A(vide Anexo A) com todos os dados obtidos na realização desse estudo. A usina de P. Médici tem seu valor de geração programado definido pelo período de seco na carga média. Esse valor programado é então estabelecido para os três patamares de carga. Foi observada, em alguns períodos analisados, uma pequena diferença entre os três patamares de carga. Isso ocorre devido a problemas operativos, e algum tipo de indisponibilidade. É possível observar que ocorreu uma diminuição considerável na geração da usina ao longo dos anos. Nos últimos dois anos a geração diminuiu em 47% na carga pesada considerando todos os meses do ano, diminuiu em 14% na carga pesada do período seco e 56% na carga pesada do período úmido (vide Tabela 2)

3 Na carga pesada do período seco a diminuição na geração começou a ser notada a partir de, diminuindo seu valor a cada ano, com exceção do período entre 2007 e 2008, quando ocorreu um pequeno aumento da geração. Nos patamares de carga média e leve há uma variação na geração com valores próximos ao de carga pesada, mas sendo este o mais severo. Tabela 2. Variação do despacho ao longo dos anos. Carga pesada (MW) Carga pesada 2008 (MW) Redução da geração (%) Todo o ano seco úmido Como citado, a usina de P. Médici freqüentemente encontra-se fora de operação. Do período avaliado, o ano de 2008 foi o ano em que mais vezes isso ocorreu, tendo a usina ficado um total de 731 horas sem gerar. Desse total, 72% das horas sem gerar ocorreram durante o período úmido, com valores mais significativos na carga média. Esses valores e os dos outros anos podem ser conferidos na Tabela A.2, em anexo. Apesar da freqüência em que a usina não se encontra operando, desconsiderar os valores nulos não tem impacto significativo nos cálculos das médias. As maiores variações ocorrem no período úmido de 2008 e no período seco de (vide Tabela 3). Tabela 3. Comparativo dos cálculos considerando os valores nulos e sem considerá-los. úmido de 2008 seco de Considerando valores nulos (MW) Desconsiderando valores nulos (MW) Pesada Média Leve Pesada Média Leve É possível observar nos gráficos das Figuras 1, 2 e 3 que a usina P. Médici apresenta uma grande variação no despacho. No ano de 2008 nota-se a mais baixa aderência entre o regime de carga e o despacho da usina. Na Tabela 4 são mostrados os coeficientes de variação (i.e., desvio padrão dividido pela média) durante todo o ano de 2008, considerando apenas os meses dos períodos seco e úmido desse mesmo ano. Tabela 4. Coeficiente de Variação do ano de Pesada (%) Média (%) Leve (%) seco de úmido de

4 Carga Pesada Geração (MW) jan-08 mar-08 jun-08 set-08 dez-08 Figura 1. Gráfico da geração na carga pesada do ano de Carga Média Geração (MW) jan-08 mar-08 jun-08 set-08 dez-08 Figura 2. Gráfico da geração na carga média do ano de Carga Leve Geração (MW) jan-08 mar-08 jun-08 set-08 dez-08 Figura 3. Gráfico da geração na carga leve do ano de 2008.

5 Ao analisar as diferenças nos resultados dos valores obtidos no despacho efetivo e no programado pelo ONS (vide Tabela 5) observa-se que o ONS, em todos os períodos, programou um valor de despacho maior que o efetivo. A maior diferença é notada no ano de, em que o ONS programou um valor 32% maior que o valor de despacho constatado. Tabela 5. Comparativo entre os valores programado e consistido de despacho em seco de úmido de Valor consistido (MW) Valor Programado (MW) Pesada Média Leve Pesada Média Leve Pesada Média Leve Observa-se também que diversas saídas de operação da usina não foram programadas pelo ONS. Durante todo o período de a 2008, a usina P. Médici saiu de operação um total de 114% a mais de horas em relação ao que foi programado pelo ONS. 5. CONCLUSÕES Constatou-se que a usina de P. Médici tem um perfil de geração com baixa aderência aos regimes de carga pesada, média e leve. Esse resultado fica evidente pelos altos valores dos coeficientes de variação obtidos (vide Tabela 4). Esse perfil operativo é justificado pelo fato de tratar-se de uma unidade térmica, cujo despacho, além da natural baixa flexibilidade (transitórios térmicos associados á temperatura da caldeira não são controláveis), deve atender a restrições de natureza energética global (regulação de reservatórios, segurança operativa, etc). 6. REFERÊNCIAS OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA. Consolidação da previsão de carga para a elaboração do Programa Mensal da Operação Energética. Procedimento de Rede, Submódulo 5.6. ANEXO A Tabela A.1 Valores de despacho programado e consistido no período de a Programado Média (MW) Consistido Média (MW) 2008 Pesada Média Leve Pesada Média Leve com sem com sem com

6 sem com sem com sem com sem com sem com sem com sem com sem com sem com sem com sem com sem com sem Tabela A.2. Quantidade de horas em que a usina ficou fora de operação durante os anos de a Programado Horas fora de operação Consistido Horas fora de operação Pesada Média Leve Pesada Média Leve