ESTUDOS PARA A LICITAÇÃO DA EXPANSÃO DA GERAÇÃO

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1 ESTUDOS PARA A LICITAÇÃO DA EXPANSÃO DA GERAÇÃO Cálculo da Garantia Física da UHE Belo Monte Ministério de Minas e Energia

2 GOVERNO FEDERAL MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA MME/SPE MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA MME/SPE ESTUDOS PARA A LICITAÇÃO DA EXPANSÃO DA GERAÇÃO Ministério de Minas e Energia Ministro Edison Lobão Secretário Executivo do MME Márcio Pereira Zimmermann Secretário de Planejamento e Desenvolvimento Energético Altino Ventura Filho Diretor do Departamento de Planejamento Energético Gilberto Hollauer Cálculo da Garantia Física da UHE Belo Monte. Empresa pública, vinculada ao Ministério de Minas e Energia, instituída nos termos da Lei n , de 15 de março de 2004, a EPE tem por finalidade prestar serviços na área de estudos e pesquisas destinadas a subsidiar o planejamento do setor energético, tais como energia elétrica, petróleo e gás natural e seus derivados, carvão mineral, fontes energéticas renováveis e eficiência energética, dentre outras. Presidente Mauricio Tiomno Tolmasquim Diretor de Estudos Econômicos, Energéticos e Ambientais Amilcar Guerreiro Diretor de Estudos de Energia Elétrica José Carlos de Miranda Farias Diretor de Estudos de Petróleo, Gás e Biocombustíveis Elson Ronaldo Nunes Diretor de Gestão Corporativa Ibanês César Cássel Coordenação Geral Mauricio Tiomno Tolmasquim José Carlos de Miranda Farias Coordenação Executiva Oduvaldo Barroso da Silva Equipe Técnica Angela Regina Livino de Carvalho Fernanda Gabriela B. dps Santos Leonardo A F P. Sant Anna Ronaldo Antonio de Souza Thais Iguchi Thiago Correa César URL: Sede SAN Quadra 1 Bloco B Sala 100-A Brasília DF Escritório Central Av. Rio Branco, 01 11º Andar Rio de Janeiro RJ N o EPE-DEE-RE-004/2010-r0 Data:25 de janeiro de 2010

3 APRESENTAÇÃO A Empresa de Pesquisa Energética - EPE é uma empresa vinculada ao Ministério de Minas e Energia (MME), criada pela Lei , de 15 de março de 2004 e Decreto n 5.184, de 16 de agosto de 2004, que tem por finalidade prestar serviços na área de estudos e pesquisas destinados a subsidiar o planejamento da expansão do setor energético brasileiro. A EPE tem como missão tornar-se referência nos estudos e pesquisas orientados para o planejamento energético brasileiro, considerando que os mesmos devem ser técnica, econômica e socialmente viáveis e ambientalmente sustentáveis. Dentre as competências previstas para a EPE, está o cálculo da garantia física dos empreendimentos de geração, segundo descrito no inciso IV do parágrafo 2º do Artigo 6º do Decreto nº de 16/09/2004. Esta Nota Técnica descreve o processo de cálculo da garantia física do aproveitamento hidrelétrico de Belo monte, no rio Xingu, com vistas à participação no Leilão de Compra de Energia Elétrica da referida usina, com início da entrega em O referido leilão será realizado conforme disposto na Resolução CNPE, Nº 5, de 3 de setembro de 2009 e na Portaria MME nº. 417, de 29 de outubro de Vale ressaltar que o cálculo da garantia física do empreendimento foi efetuado segundo metodologia estabelecida na Portaria MME nº. 258, de 28 de julho de iii

4 SUMÁRIO APRESENTAÇÃO... iii 1. Introdução Metodologia de cálculo das garantias físicas Critérios e Premissas Para o Cálculo das Garantias Físicas Modelagem do AHE Belo Monte Garantia Física do Aproveitamento Hidroelétrico Belo Monte Garantias Físicas Durante o Período De Motorização Resumo dos Resultados Convergência Do Conjunto De Dados De Garantia Física Anexo 1 Configuração Hidrotérmica de Referência Anexo 2 Dados Energéticos da Casa de Força Principal da UHE Belo Monte 24 Anexo 3 Dados Energéticos da Casa de Força Complementar da UHE Belo Monte iv

5 ÍNDICE DE TABELAS Tabela 1 Proporcionalidade da Carga de Energia Ano Tabela 2 - Valores de TEIF e IP recomendados pelo Bracier... 9 Tabela 3 Características do AHE Belo Monte Tabela 4 Carga crítica e média dos riscos anuais de déficit Tabela 5 Valores finais para o AHE Belo Monte Tabela 6 Aproveitamento: Belo Monte Garantia Física no período de motorização para a Casa de Força Principal Tabela 7 Aproveitamento: Belo Monte Garantia Física no período de motorização para a Casa de Força Complementar Tabela 7 Convergências Tabela 8 Configuração Hidrelétrica Tabela 9 Configuração Termelétrica ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 Limites de Transmissão entre os quatro subsistemas Figura 2 Limites de Transmissão entre os cinco subsistemas v

6 1. Introdução Consoante a Lei nº , de 15 de março de 2004, Art. 1, 7, o CNPE proporá critérios gerais de garantia de suprimento, a serem considerados no cálculo das garantias físicas e em outros respaldos físicos para a contratação de energia elétrica, incluindo importação. E, segundo o Decreto de 30 de junho de 2004, Art. 4, 2, O MME, mediante critérios de garantia de suprimento propostos pelo CNPE, disciplinará a forma de cálculo da garantia física dos empreendimentos de geração, a ser efetuado pela Empresa de Pesquisa Energética EPE, mediante critérios gerais de garantia de suprimento. No mesmo Decreto 5.163, Garantia Física é definida como a quantidade máxima de energia associada ao empreendimento, que poderá ser utilizada para comprovação de atendimento de carga, ou comercialização por meio de contratos. Desta forma, constata-se que a garantia física possui um papel fundamental dentro da estrutura do atual modelo institucional, uma vez que esse valor representa a garantia do seu lastro físico, com vistas à comercialização de energia via contratos de atendimento ao mercado dos distribuidores representados pelo pool existente, tanto no Ambiente de Contratação Regulada (ACR) quanto no Ambiente de Contratação Livre (ACL). A Resolução CNPE nº 9, de 28 de julho de 2008 estabelece que o critério de cálculo das garantias físicas de energia e potência de novos empreendimentos de geração e do planejamento da expansão da oferta de energia elétrica adote a igualdade entre o Custo Marginal de Operação - CMO e o Custo Marginal de Expansão - CME, assegurando a otimização da expansão do sistema elétrico, respeitado o limite para o risco de insuficiência da oferta de energia elétrica estabelecido no art. 2º da Resolução CNPE nº 1, de 17 de novembro de Por sua vez, a Portaria MME nº. 258 de 28 de julho de 2008, em seu Anexo I, define a metodologia, as diretrizes e o processo de Cálculo da Garantia Física de todos os empreendimentos de geração com o objetivo de efetivamente garantir o seu lastro físico, com vistas à comercialização de energia via contratos. 2. Metodologia de cálculo das garantias físicas O cálculo de garantia física segue a metodologia prevista na Portaria MME nº. 258 de 28 de julho de 2008, que pode ser resumida pelos seguintes passos: 6

7 1) Determinação da oferta total de energia, correspondente à garantia física do sistema interligado (Norte/Macapá/Manaus, Nordeste, Sudeste/Centro-Oeste/Acre/Rondônia e Sul), obtida por simulação estática da operação do sistema hidrotérmico empregando-se o modelo NEWAVE, em sua versão No processo iterativo de ajuste da oferta total, mantém-se uma proporção fixa entre as ofertas dos subsistemas Sul, Sudeste/Centro-Oeste e Acre/Rondônia, assim como entre as dos subsistemas Norte/Macapá/Manaus e Nordeste, de acordo com proporcionalidade do mercado utilizado nos estudos do Plano Decenal de Energia. No entanto, há uma variação livre da oferta conjunta e da proporção relativa entre estes dois grandes sistemas regionais. O processo é considerado convergido quando, no mínimo, um subsistema de cada sistema regional atende ao critério de igualdade entre o custo marginal de operação médio anual (CMO) e o custo marginal de expansão (CME), admitindo-se uma tolerância. Neste processo, nenhum subsistema poderá estar com riscos de déficit superiores ao risco de déficit estabelecido na Resolução CNPE nº1/2004, admitida uma tolerância. 2) Rateio da garantia física do SIN ou oferta total (igual ao somatório das cargas críticas resultantes para os quatro subsistemas), realizado a partir de dois grandes blocos de energia, oferta hidráulica EH e oferta térmica ET, que são obtidos multiplicando-se a oferta total por um Fator Hídrico FH e um Fator Térmico FT. Estes fatores correspondem à participação relativa das gerações hidráulica e térmica na geração total e são calculados com base em uma ponderação pelo custo marginal de operação CMO das gerações hidráulicas GH e térmicas GT, que são obtidas na simulação com o modelo NEWAVE, utilizando-se configuração estática, horizonte de 5 anos e 2000 séries sintéticas de energias afluentes. 3) Rateio da oferta hidráulica do conjunto das usinas hidrelétricas da configuração, ou oferta hidráulica EH, feito proporcionalmente às energias firmes das usinas hidráulicas. Estas energias firmes são obtidas com auxílio do modelo MSUI 1, por simulação a usinas individualizadas do sistema integrado puramente hidrelétrico, utilizando séries de vazões históricas e tendo como referência o período crítico do sistema interligado, sendo limitada ao valor da sua disponibilidade máxima de geração contínua. 4) Rateio da oferta térmica do conjunto das usinas termelétricas da configuração, feito por usina termelétrica e limitado ao valor de sua disponibilidade máxima de geração contínua, sendo o excedente distribuído entre as demais térmicas da configuração, na proporção de suas garantias físicas. 1 O modelo MSUI sofreu atualizações necessárias para a modelagem da UHE Belo Monte, como a influência de contribuições de vazões laterais (do trecho de vazão reduzida e do rio Bacajás) no nível do canal de fuga. Portanto, foi utilizada para cálculo da sua energia firme a versão 3.2, que incorpora estes aprimoramentos. 7

8 3. Critérios e Premissas Para o Cálculo das Garantias Físicas São listados a seguir os modelos, os critérios e as premissas considerados para o cálculo da Garantia Física de novos empreendimentos hidrelétricos. Modelos Utilizados: NEWAVE - Versão 15.0 MSUI - Versão 3.2 Configuração hidrotérmica estática com 5 anos de simulação, 10 anos de período estático inicial e 5 anos de período estático final. Parâmetros do NEWAVE: Mínimo de 1 e máximo de 45 iterações, 200 simulações forward e 20 aberturas; Curva de aversão a risco: não considerada; Racionamento preventivo: considerado; Tendência hidrológica: não considerada; Acoplamento hidráulico entre os subsistemas: não considerado. Modelagem de Acoplamento Hidráulico: conforme descrito no item anterior, a funcionalidade de Acoplamento Hidráulico entre subsistemas não foi utilizada, por ainda não estar validada na versão 15 do Modelo NEWAVE. Desta forma, todas as usinas com capacidade de regularização que se encontram hidraulicamente conectadas a um subsistema e eletricamente a outro, devem ser representadas no primeiro subsistema por uma usina fictícia com as mesmas características da usina real, porém sem máquinas, para não contabilizar duplamente a geração da mesma. Casos típicos nesta configuração são as usinas Três Marias, Serra da Mesa e Queimado. Proporcionalidade da carga: adotada a média anual do ano 2014 considerada nos estudos de projeção de carga para o Plano Decenal; já incorporada a carga prevista para os trechos isolados dos estados de Acre e Rondônia que, na data em questão, já estarão interligados ao SIN. Foi mantida a premissa de ajuste dos sistemas dois a dois (Sudeste/Centro-Oeste/Acre/Rondônia-Sul e Norte/Macapá/Manaus-Nordeste). A proporcionalidade é apresentada a seguir: 8

9 Tabela 1 Proporcionalidade da Carga de Energia Ano 2014 MERCADO DE REFERÊNCIA 2014 ESTUDOS PARA O PLANO DECENAL SE/CO/RO S NE N SSE NNE 79,74% 20,26% 60,73% 39,27% 77,1% 22,9% As cargas relativas a Manaus/Macapá passaram a ser consideradas na simulação, bem como a oferta associada a estas regiões, em função do leilão realizado em 27 de junho de 2008 para a concessão das linhas de transmissão que tornarão possível a integração destas regiões ao SIN, segundo Edital ANEEL 004/2008. Critério de Garantia de Atendimento à Carga: igualdade, em pelo menos um dos subsistemas das regiões SE/CO/AC/RO-S e N/Macapá/Manaus-NE, entre o custo marginal de operação médio anual (CMO) e o custo marginal de expansão (CME), admitindo-se uma tolerância de aproximadamente 1,5%. Em paralelo, o risco de déficit médio nos 5 anos do estudo deve ser menor ou igual 5%, conforme Resolução CNPE nº. 1, de 17 de novembro de Custo Marginal de Expansão: CME = 146 R$/MWh, segundo previsto no Plano Decenal de Expansão de Energia PDE Taxa de Desconto: 12% ao ano. Função Custo do Déficit de Energia: foi considerado o valor atualizado de R$ 2.900,00/MWh, de acordo com a metodologia prevista na Nota Técnica MME/EPE nº EPE- DEE-RE-030/2009-r0 - Atualização do valor para patamar único de Custo de Déficit 2009, de 25 de junho de Penalidade por não atendimento ao desvio de água para outros usos: Penalidade associada à violação da restrição = R$ 2.905,00/MWh. Manutenção: não foram considerados valores verificados de manutenção, e sim índices de indisponibilidade forçada - TEIF e indisponibilidade programada IP. Para as usinas termelétricas, os índices são apresentados no Anexo 1. Para as usinas hidrelétricas, foram adotados os índices recomendados pelo BRACIER, conforme tabela a seguir: Tabela 2 - Valores de TEIF e IP recomendados pelo Bracier Potência (MW) TEIF (p.u.) IP (p.u.) , , , , , , , ,

10 Topologia: 4 subsistemas interligados Sudeste/Acre/Rondônia/C.Oeste, Sul, Nordeste e Norte/Macapá/Manaus (vide esquema a seguir). Limites de transmissão entre subsistemas: os limites utilizados no Caso Base são apresentados a seguir: Figura 1 Limites de Transmissão entre os quatro subsistemas N IMP SE NE S Perdas nas interligações: não consideradas. Consumo próprio (consumo interno): não considerado. Importação: não foi considerada disponível a energia proveniente da Estação Conversora de Freqüência de Garabi, da Companhia de Interconexão Energética - CIEN, segundo previsto na Resolução Normativa ANEEL Nº 224, de 20 de junho de São consideradas apenas as usinas despachadas centralizadamente pelo ONS. Volume mínimo e Restrições Operativas Hidráulicas: para as usinas em operação, foram considerados volumes mínimos e restrições operativas de caráter estrutural recomendados pelo ONS, segundo o relatório Inventário das restrições operativas hidráulicas dos aproveitamentos hidrelétricos - Revisão - 3 de Histórico de vazões: O histórico de vazões de todos os empreendimentos foi ampliado até o ano de Foram utilizados os valores apresentados na revisão do Relatório ONS RE-3/229/2008 Atualização de séries históricas de vazões - Período 1931 a Usos Consuntivos: são modelados como retirada de água sem devolução, sujeita à 10

11 penalização por não atendimento. Para as usinas hidrelétricas existentes e previstas, constantes da configuração, que não tiveram valores de uso consuntivos publicados através de Resoluções da Agência Nacional de Águas (ANA), foram utilizadas estimativas de uso para o horizonte 2013, com base em metodologia compatível com o restante da bacia onde se localiza o reservatório. Ressalte-se que para efeitos da simulação energética, são disponibilizados para o modelo os valores incrementais de uso consuntivo. Desta forma, é respeitada a captação de água no trecho incremental entre as usinas. Por este motivo, o valor constante nos arquivos de entrada dos modelos NEWAVE e MSUI pode ser distinto dos valores publicados pela ANA. O desvio d água foi atualizado de acordo com o PMO de junho de Em relação às características das usinas hidrelétricas, é importante destacar a compatibilização entre o histórico de vazões e os dados operativos utilizados no cálculo da garantia física e no Plano Decenal de Energia. Segundo previsto na Portaria MME Nº 258/2008, adotou-se a Configuração de Referência Inicial composta pelo conjunto de usinas hidrelétricas em operação e todas as usinas que já possuem contrato de concessão ou ato de autorização. A seguir algumas observações sobre a Configuração Termelétrica: Utilizou-se a configuração de usinas termelétricas consideradas no caso base do último leilão (A-5 de 2008), acrescida das novas UTE que venderam energia no leilão A-5 UTE existentes e futuras de Acre, Rondônia e Manaus. O Anexo 1 apresenta os dados da configuração termoelétrica de referência considerada no estudo. Para determinação do despacho das térmicas, foram utilizados os custos variáveis unitários adotados no Programa Mensal da Operação (PMO) de junho de Para aquelas que não estão presentes neste deck, como as usinas de Manaus (Aparecida, El Paso GDLW, El Paso TGB, El Paso TGD, Mauá Expansão, Pie C Rocha, Pie Jaraqui, Pie Manauara, Pie Ponta Negra e Pie Tambaqui) e Macapá (Santana Expansão, Santana GDL e Santana TG), foram considerados os CVUs do Plano Decenal Uma consideração importante é a modelagem das usinas do Termo de Compromisso da Petrobrás com a ANEEL, que, neste caso, foi considerada a configuração do final do horizonte previsto na Portaria MME Nº125/2007. Configuração Hidroelétrica: a configuração hidroelétrica considerada nos estudos é apresentada no Anexo 1 e inclui a UHE Baixo Iguaçu, contratada no Leilão A-5 de

12 4. Modelagem do AHE Belo Monte Algumas diretrizes previstas na Resolução CNPE Nº 5, de 03 de setembro de 2009, estão diretamente relacionadas ao cálculo da garantia física da usina Belo Monte, a saber: UHE Belo Monte estará integrada ao Submercado Norte/Macapá/Manaus, para efeitos de comercialização e autoprodução da energia elétrica. Desta forma, a UHE foi modelada em um subsistema isolado (de forma a preservar as suas características hidrológicas singulares) com uma ligação infinita com o subsistema Norte/Macapá/Manaus. Para os demais limites estão previstos reforços de forma a não restringir o escoamento da energia da usina. A ligação infinita entre os subsistemas Belo Monte e Norte/Macapá/Manaus garante a igualdade dos custos marginais, atendendo à determinação da Resolução CNPE. A Figura 2 apresenta a configuração final dos limites. Figura 2 Limites de Transmissão entre os cinco subsistemas BM N IMP NE SE S O empreendimento hidrelétrico em questão foi estudado a partir das características descritas no seu Estudo de Viabilidade, entregue na ANEEL em março de 2009, e pelo estudo complementar elaborado pela EPE. A seguir são resumidas as principais características energéticas que configuram o Aproveitamento Hidrelétrico de Belo Monte e a Figura 2 apresenta o Arranjo Previsto para o AHE. Aproveitamento de Belo Monte Casa de Força Principal Casa de Força Complementar Rio Tabela 3 Características do AHE Belo Monte UF Potência Instalada (MW) Número de Unidades Potência por Unidade (MW) Xingu PA , ,1 Xingu PA 233,1 6 38,9 12

13 Ministério de Minas e Energia Figura 2 Arranjo Previsto para a UHE Belo Monte Reservatório dos Canais Altamira R Transamazônica B Tomada d Água e Casa de Força Principal Belo Monte 0-23 Canais de Derivação Reservatório na Calha do Rio Vertedouro Complementar Barragem, Vertedouro Principal e Casa de Força Complementar Fonte: Eletrobrás Os dados utilizados nas simulações foram obtidos dos documentos citados. Estes dados são apresentados com maiores detalhes no Anexo 2. Alguns dados receberam tratamento específico, conforme detalhado a seguir: Na simulação com o modelo Newave a UHE Belo Monte foi inserida com um pequeno reservatório de regularização (10,3hm3) de forma a evitar a simplificação da correção das perdas por engolimento máximo para usinas a fio d água, visto que a imprecisão de tal tratamento é significativa para uma UHE do porte de Belo Monte. Condições Gerais de Operação do Reservatório que impactam a modelagem energética do cálculo da garantia física e que deverão ser respeitadas, segundo previsto no Art. 4º da Resolução ANA 740/2009: Vazão Mínima a ser mantida no reservatório dos canais: 300 m3/s; Vazões médias mensais a serem mantidas no trecho de vazão reduzida (TVR), 13

14 alternando os hidrogramas A e B em anos consecutivos. Onde: Caso, em dado mês, a vazão afluente for inferior à prevista para ser mantida no TVR, deve ser mantida vazão igual à afluente no TVR; O NA mínimo do reservatório poderá ser reduzido para atender simultaneamente as duas condições expressas acima, quando a vazão afluente for inferior à vazão prescrita para o TVR somada a 300m 3 /s. Para simular esta operação, foi adotado o seguinte procedimento: O modelo MSUI a partir da versão 3.1 permite o controle do nível de montante de uma usina a fio d água em função de sua vazão afluente. A partir da série de vazões defluentes determinada pelo próprio modelo foi possível identificar os meses do período crítico em que se torna necessário intervir na operação do reservatório de Belo Monte para manter a referida restrição. Utilizando o polinômio volume-cota foi possível determinar a cota final de cada mês identificado para que a defluência mínima seja mantida e o reservatório retorne a seu nível normal logo que possível. Desta maneira, o modelo calculou os níveis de montante para realizar a operação e a partir daí foi possível determinar a energia firme da casa de força principal do AHE Belo Monte. Visto que o nível de montante das duas casas de força é o mesmo e que o modelo não é capaz de adotar para a casa de força complementar o mesmo nível de montante da principal nesta operação especial, foi necessário corrigir, externamente ao modelo, a geração no período crítico da casa de força complementar considerando seus níveis de montante iguais aos da principal. Na simulação com o modelo Newave, para a casa de força principal, foi utilizada a série de vazões naturais e, o hidrograma ecológico foi cadastrado no arquivo de desvios alternando os hidrogramas A e B em anos consecutivos. O modelo MSUI não permite utilizar vetores anuais distintos ao longo da simulação estática, portanto para este modelo o desconto do hidrograma ecológico foi realizado diretamente na série de vazões, gerando assim um posto de vazões artificiais para a casa de força principal do AHE Belo Monte. Para a simulação da casa de força complementar, a série de vazões afluentes médias mensais utilizada foi a estimativa de vertimento da casa de força principal, dada pela 14

15 simulação com o modelo MSUI, acrescidos dos desvios realizados para o atendimento do hidrograma ecológico previsto na Resolução ANA 740/2009. Canal de Fuga da Casa de Força Principal O Trecho de Vazão Reduzida recebe outras contribuições de vazões de rios afluentes ao rio Xingu, principalmente do rio Bacajá. Essas contribuições foram estimadas como diretamente proporcionais à área de drenagem adicional, totalizando 7% da vazão natural do AHE Belo Monte. Tanto as vazões obrigatórias ao Trecho de Vazão Reduzida como as contribuições do rio Bacajá não são turbináveis na casa de força principal, mas influenciam o nível do canal de fuga. Essa influência foi considerada nas simulações com o modelo MSUI versão 3.2. Essa versão do modelo permite a consideração de um posto de vazões médias mensais que influenciam o nível do canal de fuga de uma usina. Polinômios Cota-Volume, Cota-Área: Foram utilizados os constantes do Capitulo 8 do Estudo Complementar entregue na ANEEL em março de 2009 citado anteriormente, após análise da validade dos mesmos. Polinômios Vazão Nível de Jusante: Para a casa de força principal foi utilizado o polinômio previsto no Capitulo 8 do Estudo Complementar, porém para a casa de força complementar, em função das novas vazões afluentes (vazões obrigatórias + vertimentos na casa de força principal), foi ajustada uma nova curva a partir dos pontos fornecidos no item do Apêndice 2 Estudos Hidrometeorológicos e Fisiográficos do Relatório Final dos Estudos de Viabilidade de fevereiro de Vetores de Evaporação: Os modelos energéticos trabalham com Evaporação mensal líquida, que é obtida através da diferença entre a Evapotranspiração Potencial e a Evaporação no reservatório. Foram utilizados os valores indicados no Capítulo 8 do Relatório Complementar, citado anteriormente. Usos Consuntivos: Os valores para a usina de Belo Monte são os constantes na Resolução ANA Nº 740, de 06 de outubro de 2009, foi adotado o valor previsto para o horizonte 2019, totalizando 6,5 m 3 /s. Rendimento Médio do Conjunto Turbina-Gerador: Nas duas casas de força foram utilizadas curvas de rendimento teóricas de turbinas compatíveis com as especificadas. A série de vazões afluentes (considerando o hidrograma ecológico) foi dividida em 20 classes de igual freqüência e para cada uma foi encontrado seu despacho ótimo. Uma vez 15

16 determinado o ponto de operação de cada classe, o rendimento médio do conjunto turbinagerador é a média dos rendimentos de cada classe ponderados por sua produção energética. Sendo assim foram obtidos os rendimentos médios de 91,8% e 89,4% para a casa de força principal e complementar, respectivamente. 5. Garantia Física do Aproveitamento Hidroelétrico Belo Monte CARGA CRÍTICA E BLOCO HIDRÁULICO A carga crítica é a máxima oferta global de energia que pode ser atendida ao critério de garantia de suprimento, de equalização dos custos marginais de operação (CMO) ao custo marginal de expansão (CME), estabelecido pela regulamentação em vigor. Esta carga crítica é obtida por simulação estática da operação do sistema hidrotérmico, empregando-se o modelo NEWAVE. A partir dos dados e das premissas apresentados nos capítulos 3 e 4, incluindo a usina de Belo Monte, foram feitas simulações com o modelo NEWAVE para obtenção da carga crítica que é atendida pela configuração hidrotérmica descrita no Anexo 1. A carga crítica, a média dos riscos anuais de déficit e os CMO para cada subsistema estão detalhados a seguir. Tabela 4 Carga crítica e média dos riscos anuais de déficit Carga Crítica (MWmédios) Sudeste/Centro-Oeste ,08 Sul ,34 Nordeste ,58 Norte ,93 BRASIL Média dos Riscos Anuais de Déficit (%) O Bloco Hidráulico, obtido a partir da ponderação pelo Custo Marginal de Operação das gerações hidráulica e térmica encontradas durante a simulação final do NEWAVE que definiu a Carga Crítica, corresponde a MWmédios (79.51% da carga crítica de MWmédios). 16

17 ENERGIA FIRME E GARANTIA FÍSICA DA USINA BELO MONTE A Energia Firme do AHE Belo Monte foi obtida através de simulações com o Modelo MSUI, versão 3.2, e resultou em 4.371,79 MWmédios, sendo que a energia firme total do sistema hidráulico somou em ,51 MWmédios. A Garantia Física do aproveitamento hidrelétrico foi obtida pela repartição do Bloco Hidráulico proporcionalmente ao seu fator de participação, que é obtido pela razão entre sua energia firme e o somatório de energias firmes do sistema hidráulico. Os valores finais para a usina Belo Monte estão discriminados na tabela abaixo. Aproveitamento Rio UF Belo Monte Casa de Força Principal Belo Monte Casa de Força Complementar Tabela 5 Valores finais para o AHE Belo Monte Potência Instalada (MW) Energia Firme (MWmed) Garantia Física (MWmed) Xingu PA , , ,9 Xingu PA 233,10 145,52 152,1 Garantia Física Total (MWmed) 4.571,0 6. Garantias Físicas Durante o Período De Motorização A discretização da garantia física ao longo do período de motorização foi obtida a partir das disponibilidades máximas de geração contínua de cada unidade, até ser completado o valor total da garantia física do empreendimento. Para o cálculo da Garantia Física por máquina foram determinados os valores de Potência Disponível, conforme fórmula abaixo. Potência Disponível = Potência Efetiva da Unidade * (1 TEIF) * (1 IP) As Tabelas a seguir resumem os valores obtidos para as garantias físicas por unidade: Tabela 6 Aproveitamento: Belo Monte Garantia Física no período de motorização para a Casa de Força Principal CASA DE FORÇA PRINCIPAL GARANTIA FÍSICA (MWmed) Unid.1 593,3 Unid ,6 Unid ,9 Unid ,1 Unid ,4 Unid ,7 17

18 CASA DE FORÇA PRINCIPAL GARANTIA FÍSICA (MWmed) Unid ,0 Unid.8 a ,9 A partir da unidade 8 a casa de força principal passa a contar com toda a sua garantia física, sendo este o número de unidades de base. Tabela 7 Aproveitamento: Belo Monte Garantia Física no período de motorização para a Casa de Força Complementar CASA DE FORÇA COMPLEMENTAR GARANTIA FÍSICA (MWmed) Unid.1 36,1 Unid.2 72,3 Unid.3 108,4 Unid.4 144,5 Unid.5 e 6 152,1 A partir da unidade 5 a casa de força complementar passa a contar com toda a sua garantia física, sendo este o número de unidades de base. 7. Resumo dos Resultados Aproveitamento Rio UF Belo Monte Casa Força Principal Belo Monte Casa Força Complementar Potência Instalada (MW) Energia Firme (MWmed) Garantia Física (MWmed) Número de Unidades Número de Unidades de Base Xingu PA , , , ,1 145,5 152, Convergência Do Conjunto De Dados De Garantia Física A Tabela 1, a seguir, apresenta um resumo dos resultados das convergências dos conjuntos de dados simulados, tanto para o caso base, quanto para o leilão da UHE Belo Monte. Tabela 8 Convergências Caso Base Carga Crítica (MWmed) e Risco (%) SE S NE N ,62 2,02 0,00 1,23 Caso Leilão Belo Monte Carga Crítica (MWmed) e Risco (%) SE S NE N ,08 1,34 0,58 0,93 18

19 Carga Brasil: MWmed Fator Hidráulico: 78,50% Bloco Hidráulico: ,0 MWmed Bloco Térmico: ,0 MWmed Carga Brasil: ,0 MWmed Fator Hidráulico: 79,51% Bloco Hidráulico: ,0 MWmed Bloco Térmico: ,0 MWmed Anexo 1 Configuração Hidrotérmica de Referência Sudeste / Centro-Oeste / Acre / Rondônia Tabela 9 Configuração Hidrelétrica A. VERMELHA DARDANELOS JAGUARI QUEIMADO A.A. LAYDNER E. DA CUNHA JAURU RETIRO BAIXO A.S. LIMA EMBORCACAO JIRAU RONDON 2 A.S.OLIVEIRA ESPORA JUPIA ROSAL AIMORES ESTREITO L.N. GARCEZ ROSANA B. COQUEIROS FIC MAUA LAJEADO SA CARVALHO BAGUARI FONTES LAJES SALTO BARRA BONITA FOZ R. CLARO M. DE MORAES SALTO GRANDE BARRA BRAUNA FUNIL MANSO SAMUEL BATALHA FUNIL-GRANDE MARIMBONDO SANTA BRANCA BILLINGS FURNAS MASCARENHAS SAO DOMINGOS CACH.DOURADA GUAPORE MIRANDA SAO SALVADOR CACONDE GUARAPIRANGA NAVANHANDAVA SAO SIMAO CACU GUILMAN-AMOR NILO PECANHA SERRA FACAO CAMARGOS HENRY BORDEN NOVA PONTE SERRA MESA CANA BRAVA I. SOLT. EQV OURINHOS SIMPLICIO CANDONGA IBITINGA P. COLOMBIA SLT VERDINHO CANOAS I IGARAPAVA P. ESTRELA SOBRAGI CANOAS II ILHA POMBOS P. PASSOS STA CLARA MG CAPIM BRANC1 IRAPE P. PRIMAVERA STO ANTONIO CAPIM BRANC2 ITAIPU PARAIBUNA TAQUARUCU CAPIVARA ITIQUIRA I PEIXE ANGIC TRES MARIAS CHAVANTES ITIQUIRA II PICADA VOLTA GRANDE CORUMBA I ITUMBIARA PIRAJU CORUMBA III ITUTINGA PONTE PEDRA CORUMBA IV JAGUARA PROMISSAO Sul 14 DE JULHO FUNDAO MAUA SALTO OSORIO BAIXO IGUACU G.B. MUNHOZ MONJOLINHO SALTO PILAO BARRA GRANDE G.P. SOUZA MONTE CLARO SAO JOSE CAMPOS NOVOS ITA PASSO FUNDO SEGREDO CASTRO ALVES ITAUBA PASSO REAL SLT.SANTIAGO D. FRANCISCA JACUI PASSO S JOAO STA CLARA PR ERNESTINA JORDAO QUEBRA QUEIX FOZ CHAPECO MACHADINHO SALTO CAXIAS Nordeste 19

20 B. ESPERANCA FIC QUEIMADO ITAPARICA SOBRADINHO COMP PAF-MOX FIC RETIRO B ITAPEBI XINGO FIC IRAPE FIC T.MARIAS P. CAVALO Norte BALBINA ESTREITO TOC FIC PEIXE AN TUCURUI COARA NUNES FIC CANA BR FIC SAO SALV CURUA-UNA FIC LAJEADO FIC SERRA M Tabela 10 Configuração Termelétrica Usina Subsistema Combustível Potência Efetiva (MW) Fcmax (%) TEIF (%) IP (%) Disponibilidade máxima (Mwmed) Inflexibilidade (Mwmed) CVU (R$/MWh) ALEGRETE S OLEO ,91 12,25 49, ,57 ALTOS NE DIESEL 13, ,3 12, ,5 ANGRA 1 SE/CO/AC/RO NUCLEAR ,83 509,82 20,17 ANGRA 2 SE/CO/AC/RO NUCLEAR , ,78 APARECIDA G N/MAN GAS , ARACATI NE DIESEL 11, ,3 11, ,5 ARAUCARIA_T S GAS 484, ,5 458, BAHIA 1_L NE OLEO 8, , ,33 BAHIA 1_TC NE GAS 22, , ,19 BAIA FORMOSA NE BIOMASSA ,00 0 0,01 BATURITE NE DIESEL 11, ,3 11, ,5 BOA VISTA SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 BONFIM SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 Cacimbaes SE/CO/AC/RO GNL 126, ,3 2,7 121, ,28 CAMACARI G NE GAS ,9 8,2 289,75 2,3 360,81 Camacari MI NE Oleo Comb , ,11 Camacari PI NE Oleo Comb , ,11 CAMPINA GRANDE NE OLEO COMB 169, ,3 2,7 162, ,89 CAMPO MAIOR NE DIESEL 13, ,3 12, ,5 CANDIOTA 3 S CARVAO ,5 4,1 317, ,85 CANOAS_TC S GAS 250,6 66,7 1,75 6,74 153, ,93 CARIOBA SE/CO/AC/RO OLEO , CAUCAIA NE DIESEL 14, ,3 14, ,5 Cauhyra I SE/CO/AC/RO O. Comb. B , ,3 CHARQUEADAS S CARVAO ,94 12,25 54, ,98 Cisframa S Cavaco Mad ,5 6 3, ,5 COCAL SE/CO/AC/RO BIOMASSA , ,32 CODORA SE/CO/AC/RO BIOMASSA 44, ,70 0 0,01 Colorado SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 Costa Pinto SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 CRATO NE DIESEL 13, ,3 12, ,5 CUBATAO_L SE/CO/AC/RO GAS 148, , ,86 59,3 184,66 CUBATAO_TC SE/CO/AC/RO GAS 67,9 80,2 2,8 3,4 51,13 27,15 222,22 CUIABA G CC SE/CO/AC/RO GAS ,31 431,31 12,02 6,27 20

21 DAIA SE/CO/AC/RO OLEO 44,4 85 2,5 2,2 35, ,41 DO ATLANTICO SE/CO/AC/RO GAS PROCES ,79 419,78 106,48 EL PASO GDLW N/MAN DIESEL , EL PASO TGB N/MAN GAS , EL PASO TGD N/MAN GAS , ELETROBOL_L SE/CO/AC/RO GAS 312, ,9 2,3 302, ,68 ELETROBOL_TC SE/CO/AC/RO GAS 73,1 31 0,9 2,16 21, ,87 ENGUIA PECEM NE DIESEL 14, ,3 14, ,5 Escolha SE/CO/AC/RO GNL 337, ,3 2,7 324, ,81 ESTER SE/CO/AC/RO BIOMASSA 37, ,70 0 0,01 F.PAULISTA SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 FAFEN_TC NE GAS ,7 2,81 6,48 125, ,15 FERRARI SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 Potência Disponibilidade Fcmax TEIF IP Inflexibilidade CVU Usina Subsistema Combustível Efetiva máxima (%) (%) (%) (Mwmed) (R$/MWh) (MW) (Mwmed) FIGUEIRA S CARVAO ,4 12,25 13, ,18 FORTALEZA NE GAS ,94 1,91 327, ,72 GLOBAL 1 NE OLEO COMB 148, , ,76 GLOBAL 2 NE OLEO COMB 148, , ,76 Goiania 2 BR SE/CO/AC/RO DIESEL 145, , ,39 IACANGA SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 IBIRITERM_TC SE/CO/AC/RO GAS ,5 2,68 212, ,89 Iconha SE/CO/AC/RO O. Comb. B ,7 2,42 176, ,14 IGARAPE SE/CO/AC/RO OLEO ,46 9,27 108,80 2,23 645,3 IGUATU NE DIESEL 14, ,3 14, ,5 Interlagos SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 ITAPEBI NE OLEO COMB 137, , ,7 J Alencar NE GNL , ,21 J.LACERDA A1 S CARVAO ,67 12,25 48, ,85 J.LACERDA A2 S CARVAO ,38 11,09 105, ,07 J.LACERDA B S CARVAO ,02 219, ,92 J.LACERDA C S CARVAO ,11 5,44 329, ,78 JAGUARARI NE DIESEL 101, ,3 98, ,5 JUAZEIRO NE DIESEL 14, ,3 14, ,5 JUIZ DE FORA SE/CO/AC/RO GAS 87,1 90, , LAGOA PRATA1 SE/CO/AC/RO BIOMASSA 47, ,20 0 0,01 LAGOA PRATA2 SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 LINHARES SE/CO/AC/RO GNL , ,32 MACAE MER_L SE/CO/AC/RO GAS 275, , , ,31 MACAE MER_TC SE/CO/AC/RO GAS 653, ,5 0,49 627, ,83 MARACANAU 1 NE OLEO COMB , ,63 MARACANAU II NE OLEO , ,63 MARAMBAIA NE DIESEL 13, ,3 12, ,5 MAUA EXP N/MAN GAS , MC2 Camaca 1 NE Óleo Comb , ,84 MC2 Camaçari NE O. Comb. B , ,5 MC2 Camaçari NE O. Comb. B , ,5 MC2 Catu NE Óleo Comb , ,84 MC2 D DAV 1 NE Óleo Comb , ,84 MC2 D DAV 2 NE Óleo Comb , ,84 MC2 Feira NE Óleo Comb , ,36 21

22 MC2 Gov Mang NE O. Comb. B , ,5 MC2 João Nei SE/CO/AC/RO GNL , ,97 MC2 Joinvile SE/CO/AC/RO GNL , ,97 MC2 Macaíba NE O. Comb. B , ,35 MC2 Messias NE O. Comb. B , ,04 MC2 N S SOCO NE O. Comb. B , ,74 MC2 N VENECI SE/CO/AC/RO O. Comb. B , ,5 MC2 PECEM 2 NE O. Comb. B , ,29 MC2 RIO LARG NE O. Comb. B , ,04 MC2 SAPEACU NE O. Comb. B , ,5 MC2 SR BONFI NE Óleo Comb , ,84 MC2 STO ANT NE O. Comb. B , ,5 MC2 SUAPE II NE O. Comb. B , ,29 Potência Disponibilidade Fcmax TEIF IP Inflexibilidade CVU Usina Subsistema Combustível Efetiva máxima (%) (%) (%) (Mwmed) (R$/MWh) (MW) (Mwmed) MONTE PASCOAL NE OLEO COMB 137, , ,69 MPX NE CARVAO ,7 8,3 630, ,61 NAZARIA NE DIESEL 13, ,3 12, ,5 NORTEFLU-1 SE/CO/AC/RO Gas ,00 399,99 37,8 NORTEFLU-2 SE/CO/AC/RO Gas ,56 7,61 87, ,93 NORTEFLU-3 SE/CO/AC/RO Gas ,56 7,61 174, ,69 NORTEFLU-4 SE/CO/AC/RO Gas 168, ,56 7,61 147, ,68 NOVA OLINDA N/MAN OLEO COMB 165,9 96 1,3 2,7 152, ,88 NOVAPIRAT_TC SE/CO/AC/RO GAS 572,1 97 2,69 3,4 521, ,98 NUTEPA S OLEO ,8 0,1 19, P PECEM 2 NE CARVAO IMP ,5 3,5 342, ,81 P.MEDICI A S CARVAO , ,9 P.MEDICI B S CARVAO , ,9 PALMEIRA GOI SE/CO/AC/RO OLEO DIESE 174,3 80 2,5 2,2 132, ,47 Pau FerroI NE Oleo Diesel 102, , ,8 PERNAMBUCO 3 NE O. Comb. B 200, , ,37 Pernambuco 4 NE Óleo Combu 200, , ,78 PETROLINA_L NE OLEO ,5 5,5 125, ,52 PIE C ROCHA N/MAN GAS , PIE JARAQUI N/MAN GAS , PIE MANAUARA N/MAN GAS , PIE P NEGRA N/MAN GAS , PIE TAMBAQUI N/MAN GAS , PIE-RP SE/CO/AC/RO BIO+OUTROS 27, ,8 2 26, ,92 PIONEIROS II SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 PIRAT.34_TC SE/CO/AC/RO VAPOR ,47 11,02 238, ,98 PORTO ITAQUI N/MAN CARVAO 360, ,5 3,5 342, ,14 Potiguar NE Oleo Diesel 53, , ,24 Potiguar III NE Oleo Diesel 66,4 82, , ,23 QUATA SE/CO/AC/RO BIOMASSA 53, ,60 0 0,01 Quirinop_EXP SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 Quirinopolis SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 R.BRILHANTE1 SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 R.BRILHANTE2 SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 R.SILVEIRA G SE/CO/AC/RO GAS ,06 12,25 25, ,35 Rafard SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 22

23 RIO ACRE SE/CO/AC/RO DIESEL 43 37, , ,84 RIO MADEIRA SE/CO/AC/RO DIESEL 64,5 54, , ,1 S R CASSIA NE Óleo Comb. 174, , ,78 S.J.BOAVISTA SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 S.JERONIMO S CARVAO ,25 1,25 17, ,31 Santa Isabel SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 SANTANA EXP N/MAN DIESEL , SANTANA GDL N/MAN DIESEL 62, , SANTANA TG N/MAN DIESEL , Sao Jose SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 SJoao Biogas SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 ST CRUZ NOVA 12 SE/CO/AC/RO GAS ,2 6,3 458, ,25 ST.CRUZ 34 SE/CO/AC/RO OLEO ,18 5,44 343, ,41 Potência Disponibilidade Fcmax TEIF IP Inflexibilidade CVU Usina Subsistema Combustível Efetiva máxima (%) (%) (%) (Mwmed) (R$/MWh) (MW) (Mwmed) STACRUZ AB 1 SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 STACRUZ AB 2 SE/CO/AC/RO BIOMASSA ,00 0 0,01 SUAPE II NE OLEO 355, , ,02 TERMBAHIA_TC NE GAS 185,9 85,5 1,5 4,22 149, ,43 TERMCEARA_L NE GAS 152, ,2 0,6 150, ,32 TERMCEARA_TC NE GAS 70, ,93 2,9 66, ,29 TERMOCABO NE OLEO 49, , ,37 Termomanaus NE Oleo Diesel 156, , ,8 TERMONORDESTE NE OLEO COMB 170, , ,61 TERMONORTE 2 SE/CO/AC/RO OLEO , ,79 TERMONORTE I SE/CO/AC/RO OLEO , ,33 TERMOPARAIBA NE OLEO COMB 170, , ,61 TERMOPE NE GAS 532, ,5 493,56 348,8 70,16 TERMOPOWER 5 NE O. Comb. B 200, , ,37 TERMOPOWER 6 NE O. Comb. B 200, , ,37 TERMORIO_L SE/CO/AC/RO GAS 739, ,7 712,15 71,71 141,86 TERMORIO_TC SE/CO/AC/RO GAS 296,8 99,4 1,34 1,72 286,06 28,79 214,48 TOCANTINOPOLIS N/MAN OLEO COMB 165,9 96 1,3 2,7 152, ,88 TRES LAG_L SE/CO/AC/RO GAS 132, ,2 2,88 127, ,31 TRES LAG_T SE/CO/AC/RO GAS 217,6 30,7 1,15 3,45 63, ,34 UTE BRASILIA SE/CO/AC/RO DIESEL ,45 0 6, ,38 UTE SOL SE/CO/AC/RO Residuos I 196,5 81,4 0, ,38 154,37 0,01 VALE ACU_TC NE GAS 367,9 84,3 3 5,2 285, ,83 VIANA SE/CO/AC/RO OLEO COMB 174, ,3 2,7 167, ,89 W.ARJONA SE/CO/AC/RO DIESEL ,92 2,32 163, ,02 XAVANTE SE/CO/AC/RO DIESEL 53, ,5 8 47, ,09 23

24 Anexo 2 Dados Energéticos da Casa de Força Principal da UHE Belo Monte UHE BELO MONTE - CASA DE FORÇA PRINCIPAL Potência total da usina (MW) Número total de máquinas 18 Usina de Jusante - Tipo de turbina Francis Rendimento médio do conjunto turbina-gerador(%) 91,8 Taxa de indisponibilidade forçada - TEIF (%) 2,917 Indisponibilidade programa - IP (%) 0 Queda bruta (m) 91,26 Queda líquida de referência (m) 87,6 Perda no circuito hidráulico (m) 2,06 Influência do vertimento no canal de fuga? Vazão efetiva (m 3 /s) 775 Vazão sanitária (m³/s) - Vazão remanescente (m³/s) - Vazão mínima do histórico (m³/s) 380 Vazão mínima defluente (m³/s) 300 Sim RESERVATÓRIO Volume máximo (hm 3 ) 4802,3 Volume mínimo (hm 3 ) 4802,3 Cota máxima (m) 97 Cota mínima (m) 97 Área máxima (km 2 ) 516 Área mínima (km 2 ) 516 Regulação diária EVAPORAÇÃO LÍQUIDA MÉDIA MENSAL (mm) Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez POLINÔMIOS A0 A1 A2 A3 A4 PVC 7,737574E+01 9,358076E-03-2,098553E-06 2,790282E-10-1,470611E-14 PCA 2,036649E+05-9,269563E+03 1,578430E+02-1,193841E+00 3,393662E-03 PVNJ 2,839302E+00 1,105776E-04 9,494451E-09-3,608393E-13 3,887772E-18 VAZÕES DE USO CONSUNTIVO (m 3 /s) Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 24

25 SÉRIE NATURAL DE VAZÕES MÉDIAS MENSAIS - Resolução nº 740 de 06/10/2009 (DRDH) Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

26 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez SÉRIE ARTIFICIAL DE VAZÕES MÉDIAS MENSAIS Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

27 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez