PROGRAMAÇÃO DIÁRIA DE DEFLUÊNCIA DOS APROVEITAMENTOS HIDROELÉTRICOS DO SISTEMA INTERLIGADO BRASILEIRO CONSIDERANDO O CONTROLE DE CHEIAS

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1 SNPTEE SEMINÁRIO NACIONAL DE PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA GOP a 21 Outubro de 2005 Curtba - Paraná GRUPO IX GRUPO DE ESTUDO DE OPERAÇÃ DE SISTEMAS ELÉTRICOS - GOP PROGRAMAÇÃO DIÁRIA DE DEFLUÊNCIA DOS APROVEITAMENTOS HIDROELÉTRICOS DO SISTEMA INTERLIGADO BRASILEIRO CONSIDERANDO O CONTROLE DE CHEIAS Fernanda da Serra Costa Jorge Machado Damázo * Danela de Souza Kyllos CEPEL/ UERJ UERJ CEPEL Helena M. G. Dantas Angela de O. Ghrard Vnícus Foran Rocha ONS ONS ONS RESUMO Uma das partculardades do planejamento da operação do sstema hdrotérmco nterlgado braslero é a necessdade do uso de parte da capacdade dos seus reservatóros como volumes de espera para a redução de danos causados por cheas de grande porte em áreas a jusante dos reservatóros. Este artgo apresenta os recentes desenvolvmentos do modelo OPCHEND, cujo objetvo é programar para o próxmo da a ocupação ou esvazamento dos volumes de espera do sstema, quando este se encontra em stuação de chea normal ou emergênca, através da solução de um problema de programação lnear e da utlzação de Dagramas de Emergênca. PALAVRAS-CHAVE Controle de Cheas, Volumes de Espera, Programação Eletro-energétca, Dagrama de Emergênca, Programação Lnear INTRODUÇÃO Tendo em vsta a complexdade do Sstema Interlgado Naconal (SIN) o planejamento da operação é feto em três etapas, e em cada uma os modelos utlzados possuem dferentes horzontes de planejamento, dscretzação do tempo, e graus de detalhamento na representação das undades geradoras. Estes modelos são encadeados através do acoplamento no fnal de seus horzontes das polítcas de alocação dos recursos hídrcos e térmcos produzda pelo modelo herarqucamente superor, formando uma cadea de modelos (1). No topo da cadea está o planejamento de médo prazo onde o modelo de otmzação estocástca, NEWAVE (1), obtém a polítca de alocação dos recursos hídrcos e térmcos de mínmo custo para cada mês do horzonte (cnco a dez anos). O parque hdroelétrco é representado de forma agregada em quatros reservatóros equvalentes de energa representando os subsstemas do sul, sudeste, nordeste e norte. A segur, no chamado planejamento de curto prazo, o modelo DECOMP (1) também de otmzação estocástca, determna uma programação de geração em cada usna do sstema para as semanas do mês segunte e para o segundo mês. Na base da cadea, está a programação dára, em fase de mplantação, onde o modelo DESSEM (1) de otmzação determnístca, calculará o despacho de geração para cada mea hora do da segunte. Tendo em vsta que a maora dos grandes reservatóros braslero pertencerem ao SIN, uma das partculardades do planejamento da operação desse sstema é a necessdade do uso de parte da capacdade dos reservatóros dos aprovetamentos hdroelétrcos como volumes de espera para a redução de danos causados por cheas de grande porte em áreas a jusante dos reservatóros. A defnção e o planejamento do uso destes volumes de espera devem ser fetos de forma cudadosa, para se evtar desperdícos, mnmzando os rscos de geração térmca ou de défcts de suprmentos no SIN e, ao mesmo tempo, garantndo a proteção das áreas a jusante dos reservatóros. *Av. Hum s/n o., Cdade Unverstára Ilha do Fundão - CEP Ro de Janero - RJ - BRASIL Tel.: (021) Fax: (021) e-mal:damazo@me.uerj.br

2 2 A metodologa atualmente em uso nos estudos de prevenção de cheas do planejamento da operação do SIN, descrta em detalhes em (2), (3), (4) e (5), para defnção dos volumes de espera consdera a ncerteza hdrológca através do uso de conjuntos de séres sntétcas de afluêncas dáras ao sstema e adota as condções de controlabldade, onde o sstema de reservatóros analsado é decomposto em sstemas parcas, representando-se cada sstema parcal por um reservatóro equvalente, para o qual calcula-se para cada tempo de retorno uma curva-gua superor para toda a estação chuvosa (envoltóra). Os volumes correspondentes a esta envoltóra são desagregados espacalmente, em curvas ndvdualzadas para cada reservatóro do sstema, através de um problema lnear estocástco com função objetvo refletndo nteresses da geração de energa elétrca. A utlzação dos volumes de espera durante a ocorrênca de cheas deve segur dretrzes e nstruções específcas para a stuação de operação normal de chea (chea que permanece, ao longo de sua duração, sem perspectva de esgotamento dos volumes de espera dos reservatóros e de lberação de descargas defluentes que ultrapassem restrções à jusante dos aprovetamentos) e para stuação de operação em emergênca (chea com perspectva de esgotamento dos volumes de espera dos reservatóros, sendo necessáro provdencar descargas defluentes totas que superam as restrções à jusante dos aprovetamentos, provocando danos). Na stuação em emergênca as regras de operação são defndas de forma a garantr a segurança da barragem, fcando em segundo plano a operação energétca e a proteção das áreas à jusante, já na stuação Normal as regras de operação têm como objetvo permtr a utlzação dos volumes de espera da melhor forma possível sob o ponto de vsta energétco e de controle de cheas. Na ntegração entre o planejamento da operação energétca e a operação para controle de cheas os volumes de espera são representados nos modelos da operação energétca como lmtes dnâmcos do armazenamento máxmo de cada reservatóro. No planejamento de médo prazo, devdo ao horzonte e dscretzação temporal, não há a necessdade do detalhamento da ocupação/esvazamento dos volumes de espera, enquanto que no médo prazo e na programação dára os lmtes de armazenamento referentes as envoltóras devem ser relaxados de forma a permtr a ocupação dos volumes de espera quando da ocorrênca de cheas. No planejamento de curto prazo, o relaxamento dos lmtes de armazenamento é feto através do uso dos modelos ARISCO (6) e OPCHEN (7). Na programação dára, o relaxamento desses lmtes de armazenamento é feto através do uso do modelo OPCHEND (8), (9) e (10). O modelo OPCHEND programa para o próxmo da a ocupação ou esvazamento dos volumes de espera do sstema através da solução de um problema de programação lnear (PPL). Tendo em vsta o ntervalo de tempo dáro, e que, em alguns trechos do sstema, o tempo de translação dos transentes hdráulcos nos canas fluvas que nterlgam os aprovetamentos pode suplantar 24 horas, o OPCHEND consdera na sua formulação mas que um ntervalo de tempo e além de defnr a ocupação/esvazamento dos volumes de espera nas stuações normas de cheas, também verfcar a possbldade de entrar-se em stuação de emergênca e nestes casos programar as defluêncas necessáras para a proteção do aprovetamento. Este artgo apresenta os desenvolvmentos mas recentes do modelo OPCHEND. O caso-estudo é sstema da baca do ro Paraná até o ponto de controle de chea Porto São José onde estão localzados 40 aprovetamentos hdroelétrcos e 19 pontos de controle de chea. Num sstema como esse o número de sstemas parcas é 764. No caso de ocorrênca de cheas smultaneamente em dversas sub-bacas (Paranaíba, Grande, Paranapanema,) o número de restrções atvas no PPL torna-se grande, podendo chegar a pouco mas de 20000, levando a um tempo de processamento ncompatível com a necessdade da programação dára. É apresentada uma estratéga para redução do tempo de processamento de forma a torná-lo compatível com as necessdades da programação dára MODELO OPCHEND 2.1 Operação em stuação normal de chea No que se refere a operação para controle de cheas os aprovetamentos hdroelétrcos de uma baca hdrográfca podem ser classfcados em três categoras consderando sua contrbução para o controle de cheas: Aprovetamentos que pertencem ao sstema de controle de cheas ntegrado da baca. Neste categora estão os aprovetamentos em que parte dos seus volumes útes são alocados como volumes de espera para proteção ntegrada dos pontos de controle da baca, ou os aprovetamentos a fo d água que possuam ponto de controle medatamente a jusante; Aprovetamentos que não pertencem ao sstema de controle de cheas ntegrado da baca. Estes aprovetamentos não foram consderados na etapa de cálculo dos volumes de espera dos estudos de prevenção de cheas; Aprovetamentos com controle de cheas solado e localzados nas cabeceras do sstema de controle de cheas. Neste caso, o volume de espera alocado nestes reservatóros é utlzado apenas para a proteção de sua restrção, não contrbundo para o controle de cheas ntegrado da baca. Seja R o conjunto de aprovetamentos hdroelétrcos de um sstema, tal que R=R CCI R Cab R SCC, onde: R CCI, conjunto de aprovetamentos do sstema de controle de cheas ntegrado; R Cab, conjunto de aprovetamentos de cabeceras com controle de cheas de sua própra restrção de jusante, e R SCC, conjunto de aprovetamentos do sstema que não fazem parte do controle de cheas ntegrado e não pertencem a R Cab.

3 3 Sejam V, =1,.., R as capacdades dos reservatóros de cada aprovetamento, e M, =1,.., R CCI R Cab, os lmtes de defluêncas em cada aprovetamento que não causam danos à jusante. Seja U o conjunto de sstemas parcas (5) e (7) do sstema formado por R CCI. Seja γ o maor tempo de vagem da água entre aprovetamentos do sstema e, sejam R τ, os conjuntos de aprovetamentos do sstema cujo tempo de vagem até o aprovetamento mas a CCI Cab SCC jusante do sstema é menor ou gual a τ, para τ =1,,γ. Logo Rτ = Rτ Rτ Rτ. Supondo-se dsponível as seguntes nformações: os volumes vazos verfcados nos γ das anterores ao da corrente, e ( t) os volumes vazos programados para o fnal do da corrente, e ( d) ; ; t= d -1, d -2,...d -γ; as afluêncas ncrementas prevstas para o da a ser programado (d+1) e para γ das à frente, q(t), t=d+1,, d-γ; t, t=d-1,, d-γ +1 ; defluêncas totas verfcadas para os (γ -1) das anterores ao da corrente, ( ) defluênca total programada para o da corrente (d), m(d); defluêncas mínmas, representando a operação energétca para o da a ser programado (d+1) e γ das à frente; as varações máxmas de defluênca, Δ ; os valores das envoltóras de cada sstema parcal u U correspondentes ao fnal do da a ser programado e alguns das a frente para cada conjunto de envoltóra, =1,,K, ENVu ( t), t=d+1,...d+γ. Para =1, consderase o tempo de retorno seleconado nos Estudos de Prevenção de Cheas. Os outros são tempos de retorno menores, correspondendo a stuações de maor rsco para ocorrênca de rompmento das restrções. Obtêm-se as defluêncas dáras de cada aprovetamento para o da a ser programado, r (d+1), através da solução de um problema de programação lnear (PPL), cujas restrções são: n + t d j= 1 e (t) c,jr j(t τ j, ) r (t) = e(t 1) q(t 1) R t = d + 1,...,d + γ (1) 0 d e (t) V Rt t = d + 1,..., d + γ (2) r (t) m (t) Rt d t = d + 1,..., d + γ (3) r ( t τ ) δ () t ENV ( t), δ ( t) ej j, u u u 0 t = d + 1,..., d + γ u U = 1,...,K j u reservatóro mas jusante do sstema (4) Cab () t δ () t VE () t, δ () t 0 R t d t = d + 1,..., + γ e {} {} {} d (5) CCI t d Cab t d r (t) p(t) M p(t) 0 R R t = d + 1,..., d + γ (6) f f f () t () t faxa λ () t 0 R t = d + 1,...,d + γ f 1,..., nf e λ t d = (7) f f f () t () t faxa θ () t 0 R t = d + 1,...,d + γ f 1,..., nf e θ t d = (8) () t r ( t 1) + ν () t Δ ν () t 0 R t = d + 1,..., d + γ r t d (9) ( t 1) r () t + υ () t Δ υ ( t) 0 R t = d + 1,..., d + γ r t d (10) onde: c,l = 1 se reservatóro l está medatamente a montante de, c,l = 0 se reservatóro l não está medatamente a montante de, τ l, é o tempo de vagem entre os reservatóros l e, VE{}( t) s são os volumes de espera alocados nos reservatóros de cabeceras; f δ () t s, δ {}( t) s, p () t s, λ () t f s, θ () t s, ν ( t) s e υ ( t) s são folgas. u

4 4 Se na solução do PPL todas as folgas δ u () t s, δ{}( t) e p ( t) em estudo não estará em stuação de chea. Se na solução do PPL pelo menos uma das folgas δ ( t) s são nulas, prevê-se que o sstema no horzonte u e/ou δ{}( t) é maor que zero e todas as folgas p(t) s são nulas, prevê-se que o sstema deverá operar no da t no modo de operação normal de cheas, sem ocorrênca de volação das defluêncas máxmas que causam danos à jusante. Se na solução do PPL pelo menos uma das folgas p (t) é maor que zero, prevê-se que o sstema deverá operar no da t no modo de operação de cheas com emergêncas relaconadas com os pontos de controle onde ocorreram p (t) s maores que zero, com volação das defluêncas máxmas. A volação da defluênca máxma, quando o dagrama de emergênca não é consultado, só ocorre quando o volume se esgota. Com a nclusão da consulta ao dagrama de emergênca (que será apresentada na próxma seção) a volação da defluênca máxma poderá ser antecpada de forma a garantr a segurança da barragem. A função objetvo do PPL consste na mnmzação do somatóro do produto entre as varáves de folga das restrções do problema e as penaldades assocadas. Os valores das penaldades estão relaconados com a ordem em que se aceta que as restrções sejam voladas em caso de não ser possível atender a todas as restrções do PPL sem que todas ou algumas varáves de folgam assumam valores dferentes de zero. A ordem de volação das restrções está assocada ao tpo de operação de controle de cheas que se espera num sstema de reservatóros formados pelos três tpos de aprovetamentos hdroelétrcos descrtos anterormente. A déa básca é que os volumes de espera dos aprovetamentos de cabeceras, quando estes não fazem parte do controle de chea ntegrado, só devem ser utlzados para o controle de suas taxas de varação de defluênca e suas defluêncas máxmas. Além dsto, os níves dos reservatóros defndos pela programação energétca (refletda pela faxa de operação) dos aprovetamentos que não fazem parte do controle de chea ntegrado da baca e cabecera com controle de chea solado, só devem ser alterados após a utlzação dos volumes de espera dos aprovetamentos que fazem parte do controle de chea ntegrado da baca, caso contráro seus volumes deveram ter sdo consderados na etapa do cálculo dos volumes de espera nos estudos de prevenção de cheas. Desta forma a regra de operação em stuação normal de chea conduz a segunte ordem de volação das restrções: 1. Defluênca energétca de todos os aprovetamentos da baca, 2. Faxas de armazenamentos dos aprovetamentos que pertencem a R CCI, 3. Envoltóras dos sstemas parcas assocadas aos aprovetamentos pertencem a R CCI, 4. Faxas de armazenamento dos aprovetamentos que pertencem a RSCI e a R Cab, 5. Taxa de varação de vazão de todos os aprovetamentos da baca, exceto os que pertencem a R Cab, 6. Defluênca máxmas dos aprovetamentos que pertencem a R CCI, 7. Envoltóras dos aprovetamentos pertencem a R Cab, 8. Taxa de varação de vazão dos aprovetamentos que pertencem a R Cab, 9. Defluênca máxmas dos aprovetamentos que pertencem a R Cab. Além desta prorzação, as restrções de defluênca máxma e de nível programado têm anda uma prorzação temporal, sto é, caso seja necessáro volar estas restrções e haja a opção de volá-las no da a ser programado ou nos das subseqüentes, deve-se prmero volá-las nos das subseqüentes. 2.2 Operação em stuação de emergênca As regras de operação em stuação de emergênca estão consoldadas nos Dagramas de Emergênca (DE), que fornecem, a partr da afluênca ao aprovetamento e o seu nível de armazenamento, a defluênca superor a restrção, necessára para garantr a segurança da barragem, quando há a perspectva de esgotamento do seu volume de espera. Exstem também DE para reservatóros equvalentes, formados pelo conjunto de aprovetamentos a montante de um ponto de controle de cheas, neste caso consdera-se a afluênca a todos os aprovetamentos formadores do reservatóro equvalente e a soma de seus volumes vazos para a defnção da defluênca no reservatóro mas à jusante. Estando o armazenamento do reservatóro (solado ou equvalente) em qualquer stuação, pode ocorrer uma chea em que a últma vazão observada seja de tal magntude que mplcará necessaramente em uma vazão defluente maor que a vazão de restrção (11). A afluênca pode ser tão alta que mesmo cessando naquele momento a chuva, o volume contdo sob o hdrograma de recessão das vazões afluentes até a vazão de restrção mplcará, caso mantda a defluênca gual à vazão de restrção, em um volume a ser armazenado no reservatóro maor que o volume vazo nele dsponível. Sejam: t o nstante atual; q A a vazão afluente observada no nstante atual; M a vazão de restrção; VA a volume afluente a ser armazenado supondo-se a vazão defluente gual a vazão de restrção e Vd o volume vazo dsponível no reservatóro; então se VA > Vd confgura-se a Operação em Emergênca (OE). Neste caso, é necessáro operar com uma vazão defluente maor que a vazão de restrção, de forma a garantr que o volume excedente da chea (dferença entre o volume afluente e o volume defluente) seja gual ao volume vazo dsponível no reservatóro. Ao ser caracterzada a OE, o problema passa a ser a defnção da vazão defluente total a ser adotada a cada nstante, de forma a assegurar que o volume a ser armazenado não seja maor que o volume vazo dsponível. O DE defne esta defluênca para dversos valores de armazenamento no reservatóro (ou nível d água, no caso de reservatóros solados) e de vazão afluente. A metodologa para determnação do DE encontrase descrta em (11).

5 5 O DE tem como dados de entrada báscos a vazão afluente ao reservatóro e o volume armazenado no reservatóro (no caso de reservatóros solados, pode-se adotar o nível do reservatóro). O resultado é a vazão total a ser defluída. A hpótese fundamental assumda na construção do dagrama é a da recessão da vazão afluente à partr do últmo valor meddo. Conhecda a vazão do curso d'água em um nstante qualquer e havendo estagem, as afluêncas subsequentes podem ser prevstas pela segunte expressão matemátca: q t = q 0 e -aδt (11) onde: q t é a vazão em um nstante t qualquer da recessão; q 0 é a vazão em um nstante t 0 anteror a t, também da recessão; a é a constante característca da baca hdrográfca e Δt = t - t 0. Uma das formas de determnação da constante característca da baca hdrográfca, defnda em (11), consdera que a recessão das vazões de um curso d'água apresenta duas fases dstntas; uma prmera fase mas acentuada, que corresponde ao escoamento da água armazenada na zona aerada do solo, e uma segunda fase, de decamento mas suave, relaconada com o depleconamento da água acumulada na zona saturada do solo (lençol freátco) e recomenda adotar como crtéro para determnação da constante de recessão a ser utlzada na construção do DE, a busca do valor que produz o melhor ajuste médo entre o prevsto e o verfcado na faxa de vazões acma da restrção de jusante. O volume afluente num ntervalo qualquer é obtdo ntegrando (11): VΔt 1 q0 a aδt ( 1 e ) = (12) A equação (12) permte enuncar o segunte problema: dada uma vazão afluente e um volume vazo dsponível no reservatóro, qual a vazão que assegura um volume excedente, a ser armazenado, gual ao volume dsponível. O DE é construído resolvendo o problema acma para dversos valores de vazão afluente e volume vazo no reservatóro. Sejam: t 0 o nstante atual; q A a vazão afluente ao reservatóro no nstante atual; q D a vazão defluente do reservatóro que faz com que o volume excedente a ser armazenado (V) seja gual ao volume vazo dsponível (V d ); V o volume a ser armazenado no reservatóro; V d o volume vazo dsponível no reservatóro e t o nstante em que a vazão afluente se guala à vazão defluente. Baseado na equação (12) e fazendo t 0 = 0, tem-se: qa V = a qa at e qd t a (13) A equação (13) possu duas ncógntas, q D e t. Entretanto, o valor de t é defndo como o nstante em que a vazão at afluente se guala à vazão defluente, portanto: q e = q. Substtundo-se o valor de t em (13): A qa qd qd q = A V ln a (14) a a qd Fazendo-se o volume V gual ao volume vazo dsponível no reservatóro V d tem-se na equação (14) uma expressão matemátca onde a únca ncógnta é q D. Entretanto, não é possível explctar a varável q D na equação (14) de forma a resolvê-la analtcamente. A resolução desta equação é feta por um processo teratvo, utlzandose o Método do Bsseconamento (11). Alguns reservatóros podem operar acma do seu nível máxmo operatvo durante um processo de amortecmento de cheas, uma vez que, em geral, o topo das comportas fechadas stua-se pouco acma do nível máxmo operatvo. Este tpo de operação denomnada, ndução de sobrecarga, é possível com a abertura parcal de todas as comportas smultaneamente. A utlzação de sobrecarga pode ser feta quando o volume exstente no reservatóro (solado ou equvalente) entre o nível máxmo operatvo e o nível máxmo maxmorum é maor que o volume necessáro para amortecmento da chea de projeto do vertedor. Neste caso, esta dferença pode ser utlzada para controle de cheas. Outra vantagem do uso da sobrecarga nduzda é a possbldade de se ter uma transção mas suave da vazão defluente até que se atnja a operação do vertedor em lâmna lvre. A descrção da construção do DE com sobrecarga nduzda pode ser encontrada em (11). 2.3 Verfcação de ocorrênca de stuação de emergênca Como na resolução do PPL não se verfca a possbldade de esgotamento dos volumes de espera, a cada da a programação defnda através da resolução do PPL (armazenamentos e defluêncas dos aprovetamentos) é testada através dos DE dos reservatóros e reservatóros equvalentes do sstema, para verfcar a ocorrênca de Stuação de Emergênca: se for ndcada Stuação de Emergênca em algum aprovetamento ou conjunto de aprovetamentos, e se a defluênca calculada pelo DE for maor que a defluênca obtdas na resolução do PPL, então defluênca calculado pelo DE é mposta como restrção de defluênca mínma e retorna-se para a resolução do novo PPL. O processo para quando não for ndcada Stuação de Emergênca em nenhum aprovetamento ou D

6 6 conjunto de aprovetamentos do sstema, ou quando as defluêncas calculadas pelo DE forem guas as defluêncas obtdas na resolução do PPL APLICAÇÃO Consderou-se o sstema da baca do ro Paraná até Porto São José, compreendendo 40 aprovetamentos hdroelétrcos e 19 pontos de controle de chea, estendendo-se entre as regões sudeste e sul do Brasl, Fgura 1. Nesta baca a estação chuvosa corresponde ao período de novembro a abrl. O tempo de vagem da água do aprovetamento mas a montante até o ponto de controle mas a jusante (Porto São José) é de 4 das. CONVENÇÃO usna com reservatóro CAMARGOS usna a fo d água Ro Corumbá Ro Paranaíba NOVA PONTE ITUTINGA 400 FUNIL - GRANDE 1100 FURNAS 4000 restrção de vazão máxma (m³/s) reservatóro com operação ntegrada para proteção das restrções de Porto São José reservatóro com operação solada para o controle de cheas EMBORCAÇÃO 5000 MIRANDA MASCARENHAS DE MORAES 4400 L. C. BARRETO CACONDE CORUMBÁ I JAGUARA EUCLIDES DA CUNHA IGARAPAVA A. S. OLIVEIRA ITUMBIARA VOLTA GRANDE 5000 CACHOEIRA DOURADA 7000 SÃO SIMÃO MARIMBONDO 8000 ÁGUA VERMELHA Canal P. Barreto ILHA SOLTEIRA NOVA AVANHANDAVA IBITINGA BARRA BONITA Ro Tet TRÊS IRMÃOS PROMISSÃO BARIRI 2000 JUPIÁ PORTO PRIMAVERA PORTO SÃO JOSÉ ROSANA CAPIVARA CANOAS II CHAVANTES JURUMIRIM Ro Paranapanem TAQUARUÇU CANOAS I L. N. GARCEZ PIRAJU Ro Paraná Fgura 1 Topologa do sstema da baca do ro Paraná até Porto São José. 3.1 Smulação da programação da Chea 96/97 No prmero caso-exemplo deste trabalho o modelo OPCHEND fo aplcado consderando uma chea que ocorreu nesta baca na estação chuvosa 96/97 entre janero e feverero. Incou-se a smulação em 06/jan/1997 consderando os estados de armazenamento verfcados na época, adotou-se como prevsões as afluêncas dáras verfcadas naquele período. Os estudos de prevenção de cheas para a baca do Paraná até Porto São José consderam a nfluênca das fases da ENSO (El Nño-Osclação Sul) no cálculo dos volumes de espera, nesta aplcação consderou-se a fase normal da ENSO e cnco conjuntos de envoltóras assocados aos tempos de retorno de 30 anos (tempo de retorno recomendado nos estudos de prevenção de cheas), 25 anos, 20 anos, 15 anos e 5 anos, à exceção dos sstemas parcas da baca do Paranapanema, onde foram utlzados os tempos de retorno de 50 anos, 40 anos, 30 anos, 20 anos e 10 anos. Para o aprovetamento de Camargos, que faz controle de chea solado e localza-se na cabecera, utlzou-se apenas o volume de espera de 50 anos. A Fgura 2 apresenta a operação dos aprovetamentos hdroelétrcos Jurumrm, Chavantes, Camargo e o ponto de controle de chea Porto São José. Jurumrm e Chavantes, localzados no ro Paranapanema, a partr do da 28/01 entraram em stuação de emergênca, tendo sdo verfcadas defluênca superores as suas defluêncas máxmas. A operação do aprovetamento fctíco em Porto São José, que corresponde ao ponto mas à jusante do sstema e que apesar de não possur reservatóro medatamente a montante possu DE por reservatóro equvalente, não apresenta ocorrênca de stuação de emergênca, porém sua defluênca atngu o valor máxmo.

7 7 JURUMIRIM CHAVANTES VAZÃO (M3/S) %VU VAZÃO (M3/S) Natural Afluênca Restrção Defluênca Deflu Verf Armaz. %VU Armaz Verf %VU Afluênca Restrção Defluênca Deflu Verf Armaz. %VU 10 Armaz Verf /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/1997 DIA DIA PORTO SÃO JOSÉ VAZÃO (M3/S) Afluênca Restrção Defluênca Natural PPr+Ros Armaz. %VU 0 06/01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /02/1997 DIA 03/02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/1997 FIGURA 2 Operação defnda pelo modelo OPCHEND durante o período 06/01/97 a 23/02/ Estratégas para redução do tempo computaconal Apesar do modelo, em geral, consegur programar as defluêncas do sstema da baca do ro Paraná de forma adequada na stuação de chea, conforme o exemplo do tem 3.1, num sstema como esse (19 pontos de controle de chea e 20 aprovetamentos pertencente ao controle de chea ntegrado da baca) o número de sstemas parcas resultante é 764, no caso de ocorrênca de cheas smultaneamente em dversas sub-bacas (Paranaíba, Grande, Paranapanema, Tetê) o número de restrções atvas no PPL pode chegar a cerca de 20000, levando a um tempo de processamento ncompatível com a necessdade da programação dára. Exemplos dessa stuação são as programações das defluêncas para o da 7/02/83 e para o da 8/02/83, quando pratcamente todo o sstema se encontrava em stuação de chea. Nesses casos as envoltóras assocadas aos dos maores tempos de retorno (30 e 25 anos, 50 e 40 anos no Parananapanema) encontravam-se voladas em pratcamente todos os sstemas parcas. O tempo de processamento para obter a programação de defluênca para o da 7/02/83 fo de 2 hora e 30 mnutos e para o da 8/02/83 4horas e 25 mnutos em um Pentum IV, 2.17GHz, 1Gb RAM. Introduzuse, então, um pré-processamento com o objetvo de checar o nível de armazenamento ncal dos sstemas parcas com o lmte de armazenamento das respectvas envoltóras e elmnar as restrções relatvas às n-1 envoltóras cujo nível de armazenamento fosse nferor ao nível de armazenamento ncal, escolhendo para preservar a envoltóra correspondente ao nível mas alto entre elas. Este procedmento reduzu o tempo de processamento dos dos casos menconados para respectvamente 25 mnutos e 46 mnutos, tempos estes compatíves com as necessdades da programação dára de defluêncas. Os resultados obtdos sem e com o pré-processamento apresentam apenas pequenas dferenças, conforme Tabelas 1 e 2, podendo-se na prátca serem consderados guas. TABELA 1 Aprovetamento/Pontos de controle que apresentaram dferenças sem e com pré-processamento. 7/2 Pré- Marmbo- A.Vermelha I.Soltera Capvara Taquaruçu Rosana P.S.José Processa mento do Afluênca (m 3 /s) Sem Com Defluênca (m 3 /s) Sem Com Volume Fnal (%) Sem Com

8 8 TABELA 2 Aprovetamento/Pontos de controle que apresentaram dferenças sem e com pré-processamento 8/2 Pré- Marmbo- A.Vermelha I.Soltera Camargos Itutnga S.Grande Canoas I Processam ento do Afluênca (m 3 /s) Sem Com Defluênca (m 3 /s) Sem Com Volume Fnal (%) Sem Com CONCLUSÃO Este artgo apresentou os recentes desenvolvmentos do modelo OPCHEND, cujo objetvo é a programação dára da ocupação de volumes de espera em reservatóros de sstemas hdroelétrcos consderando as defluêncas energétcas programadas para os das seguntes, os volumes vazos reservados para a alocação das cheas, as taxas máxmas de varação de defluênca, as defluêncas máxmas e os Dagramas de Emergênca. O modelo fo aplcado no sstema de reservatóros da baca do ro Paraná até Porto São José durante a smulação da operação dára do período de 06/01/97 a 23/02/97 tendo defndo uma operação de ocupação dos volumes de espera de forma a proteger Porto São José, dentfcando a stuação de emergênca no ro Paranapanema. No caso do aprovetamento Camargos, cuja operação de seu volume de espera é reservada para proteger sua restrção, o modelo manteve sua operação solada, deflundo a restrção de 06/01 a 05/02, ocupando seu volume de espera até atngr 82,3% de seu volume útl. A análse da operação durante este período chuvoso mostra a adequação dos crtéros de operação em stuação normal de cheas mplementados no modelo e sua capacdade de dentfcar stuações de emergênca. A nclusão do pré-processamento para relaxar as restrções assocadas às envoltóras dos sstemas parcas mostrou-se uma mplementação promssora para o objetvo de redução do tempo de processamento dos casos onde ocorre cheas em todo a baca de forma smultânea. Os tempos de processamento em um Pentum IV, 2.17GHz, 1Gb RAM para obter a programação de defluênca para o da 7/02/83 fo reduzdo de 2 hora e 30 mnutos para apenas 25 mnutos e para obter a programação de defluênca para o da 8/02/83 fo reduzdo de 4horas e 25 mnutos para apenas 46 mnutos REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) Macera, M.E.P., Terry, L.A., Costa, F.S., et al, Chan of Optmzaton Models for Settng the Energy Dspach and Spot Prce n Brazlan System, Power System Computaton Conference PSCC 02, Sevlla, Span, June 12-23, (2) DAMÁZIO, J. M., MARIEN, J. L., PEREIRA, M. V. F., KELMAN, J. e COSTA, F.S, Condções de Controlabldade de Sstemas de Reservatóros para Controle de Cheas e seu uso na Operação de Sstemas com Múltplos Usos, Relatóro Técnco CEPEL DPST-036/89, (3) DAMÁZIO, J. M., MARIEN, I., COSTA, F.S, Buldng Flood Control Rule Curves for Multpurpose Multreservor System Usng Controllablty Condton, Water Resources Research, Vol30, n04, pp1135, 1144, Aprl, (4) COSTA, F.S, DAMÁZIO, J. M e KELMAN, J., Condções de Controlabldade de Sstemas de Reservatóros para Controle de Cheas CAEV1, Relatóro Técnco CEPEL DPST-272/ (5) COSTA, F.,S., DAMÁZIO, J. M., Aspectos Metodológcos do Sstema SPEC- Sstema para Estudos de Prevenção de Cheas em Sstemas Hdrelétrcos, Relatóro Técnco CEPEL, (6) GCOI, Programa ARISCO Avalação do Rsco na Operação de Controle de Cheas, Baca do Ro Paraná, Rel SCEN/GTHO-01/96, Ro de Janero,1996. (7) COSTA, F.S., DAMÁZIO, J.M., ROCHA, V.F., Regras de Operação de Controle de Cheas em Stuação Normal - Modelos OPCHEN e OPCHENS, n XIV Smpóso Braslero de Recursos Hídrcos, Aracaju, SE, (8) COSTA, F.S., DAMÁZIO, J.M., Regras de Operação Dára de Controle de Cheas em Stuação Normal - Modelo OPCHEND - Manual de Metodologa, Relatóro Técnco CEPEL, (9) COSTA, F.S., DAMÁZIO, J.M., KYRILLOS, D.S., ROCHA, V.F., GHIRARDI, A. O, DANTAS, H. M. G., Programação da Operação de Sstemas Hdroelétrcos em Stuação de Controle de Cheas Usando Técncas de Programação Lnear Modelo OPCHEND, n XV Smpóso Braslero de Recursos Hídrcos, Curtba, PR, (10) COSTA, F.S., DAMÁZIO, J.M., KYRILLOS, D.S., ROCHA, V.F., GHIRARDI, A. O, DANTAS, H. M. G., PROGRAMAÇÃO DA OPERAÇÃO DE CONTROLE DE CHEIAS EM RESERVATÓRIOS DE SISTEMAS HIDROELÉTRICOS - MODELO OPCHEND, n XXI Congreso Latnoamercano de Hdraulca, São Pedro, SP, Brasl, outubro (11) SCEN-CECCA, REGRAS DE OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS PARA CONTROLE DE CHEIAS, SCEN- CECCA-03-77, Ro de Janero, 1977.