Jurandir A. Cavalcanti 1 Carlos E. O. Coutinho Paulo F. R. V. Souto Marcus S. Parentoni

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1 GPL/ a 26 de Outubro de 2001 Campinas - São Paulo - Brasil GRUPO VII GRUPO DE ESTUDO DE PLANEJAMENTO DE SISTEMAS ELÉTRICOS AVALIAÇÃO DA ATRATIVIDADE DA AMPLIAÇÃO DAS INTERLIGAÇÕES NORTE-SUL E NORTE- NORDESTE, VERSUS APLICAÇÃO DE UM PARQUE HIDROELÉTRICO OU TERMELÉTRICO Jurandir A. Cavalcanti 1 Carlos E. O. Coutinho Paulo F. R. V. Souto Marcus S. Parentoni CHESF ELETROBRÁS RESUMO Este trabalho apresenta a análise de viabilidade técnica e econômica da implantação da interligação Sudeste- Nordeste e duplicação da interligação Norte-Sul, aqui denominada Norte-Sul II. São apresentados além dos aspectos de avaliação econômica das alternativas de rota visualizadas para a interligação Sudeste-Nordeste, a evolução e as avaliações dos benefícios energéticos numa visão estrutural e conjuntural dos dois empreendimentos. PALAVRAS CHAVE : Análise de Viabilidade, Parque hidroelétrico, Parque termalétrico, Interligações Regionais, Benefícios Energéticos. 1.0 INTRODUÇÃO Em 1992, foi criado um grupo de trabalho conjunto CTEE/CTST, dentro do GCPS, que realizou avaliações energéticas que confirmaram um aumento significativo da energia garantida no Sistema Interligado Brasileiro, decorrente da implantação da interligação Norte/Sul com capacidade de 1000 MW. Foram realizadas análises do comportamento do fluxo nessa interligação, constatando-se um alto grau de utilização (mais de 62 % do tempo carregada no seu limite máximo), observando-se, também, uma característica sazonal do fluxo de energia. Esse empreendimento entrou em operação comercial em março de 1999 e a partir do mês de julho assumiu um papel de fundamental importância no atendimento ao mercado da região Nordeste, devido a uma conjuntura energética desfavorável por que passou essa região. Estudos posteriores realizados pela Eletrobrás em 1996, indicaram a atratividade de ampliar a capacidade das interligações Norte-Sul para 2500 MW e Norte- Nordeste para 3000 MW. O benefício energético advindo da interligação Norte- Sul II e Sudeste-Nordeste (ampliação da Norte- Nordeste), de natureza estrutural, traduzido pelo acréscimo na energia garantida do Sistema Interligado Brasileiro, é um dos indicadores da atratividade econômica dessas interligações. O benefício energético, ditos conjuntural, representados pela redução na geração térmica e/ou déficit de energia na ocorrência de determinadas situações hidrológicas, caracteriza um outro tipo de indicador que, juntamente com os benefício estrutural, possibilita uma visão mais abrangente dos reais benefícios destas interligações e suas ampliações. As ampliações das interligações Norte-Nordeste para 3000 MW e Norte-Sul para 2500 MW, representam uma alternativa atrativa para atendimento ao mercado do Nordeste a partir de dezembro de. Tal aspecto vem sendo sinalizado por estudos já publicados pela área energética da Eletrobrás. Os resultados obtidos nesses estudos indicam um ganho incremental da ordem de 1300 MWano para essa ampliações. Os benefícios energéticos potenciais associados a essas interligações, onde a rede de transmissão tem um papel significativo, dependem fundamentalmente da sinergia obtida com a operação integrada dos sistemas 1 Rua Delmiro Gouveia, 333 bloco D sala 229, Recife PE Brasil CEP Tel: Fax: jresende@chesf.gov.br

2 2 geradores localizados nas diferentes bacias hidrográficas que formam o Sistema Interligado Brasileiro. Um ponto importante a ser lembrado, é que o ganho de 1300 MWano, associado a Interligação Norte Sul II e implantação da Interligação Sudeste-Nordeste, após o comissionamento da UHE Tucurui II, se mantém robusto mesmo depois da implantação do parque gerador do médio Tocantins. Representa, portanto, uma alternativa muito importante de integração das bacias hidrográficas das regiões Norte, Nordeste e Sul/Sudeste do Brasil. Assim sendo a implantação das referidas interligações estão vinculadas a implantação da segunda etapa da UHE Tucuruí. Os estudos para caracterização desta sinergia foram baseados em modelos de pré-despacho de geração processados de modo integrado e interativo com modelos de simulação de rede. No detalhamento de tais estudos foi feita uma interação muito significativa entre as áreas de planejamento da geração e transmissão na caracterização dos fluxos de energia entre as áreas Norte, Nordeste, Sudeste e Sul; despachos de geração; concepção de alternativas de transmissão; cenários de fluxo de potência; etc. Além desses aspectos destaca-se os desenvolvimentos metodológico e de ferramental com uma participação muito importante do CEPEL. Nesse sentido foram feitas ações de melhorias nos tempos de respostas do planejamento da transmissão, introduzindo-se modificações no programa de planejamento automático de redes ANASIN. As análises de síntese de rede para concepção/seleção de alternativas foram realizadas utilizando o ferramental anteriormente citado e pautadas, portanto, no desempenho em regime permanente. Estudos posteriores de desempenho a 60 Hz e de transitórios eletromagnéticos foram realizados pelo consórcio Hidroservice-Enerconsulte-Marte-PTI. Os estudos desenvolvidos pelo consórcio foram realizados apenas para a alternativa selecionada nas análises de síntese de rede e recomendada para constar do Plano Decenal 1999/2008 pelo GCPS, na reunião do Comitê Diretor realizada em Salvador em 15 de outubro de Este relatório descreve o processo de análise de viabilidade técnica das alternativas de transmissão para as interligações Norte-Sul II e Sudeste-Nordeste, assim como os aspectos econômicos decorrentes dos ganhos energéticos esperados. Na figura 1 é apresentado o mapa do Sistema Elétrico Brasileiro indicando as alternativas de rotas estudadas para a interligação Sudeste-Nordeste. 2.0 OBJETIVO O objetivo desse estudo foi analisar as alternativas de transmissão para escoar as energias associadas as capacidades de 2500 MW na interligação Norte-Sul e 3000 MW na interligação Norte-Nordeste. Foram abordados os seguintes aspectos:! as rotas: Miracema-Sobradinho e S. da Mesa- Governador Mangabeira, para a interligação Sudeste-Nordeste;! a definição dos reforços nas regiões Norte, Nordeste e Sudeste;! o custeamento das alternativas;! a seleção da alternativa técnica e economicamente mais atrativa;! comparação com aplicação de um parque hidrolétrico no Norte ou termelétrico no Nordeste. 3.0 EVOLUÇÃO E CUSTO DA ALTERNATIVA 3.1 Miracema-Sobradinho Ano Reforços no sistema oeste da Bahia LT 230 kv Sobradinho-Irecê D1 AT 500/230/13.8 kv- 300 MVA em Sobradinho CE 100MVAr em B.J.Lapa 230 kv Custo R$ ,00 Ano 2003 LT 500 kv Miracema/Sobradinho (inclui Custo R$ ,00 Reforços no sistema oeste da Bahia LT 230 kv Sobradinho-Irecê D2 Custo R$ ,00 LT 230 kv Camaçari-G. Mangabeira Custo R$ ,00 Reforços na Interligação Norte - Nordeste BCS na LT 500 kv Pres. Dutra - Sobradinho Custo R$ ,00 Ano 2010 LT 500 kv Camaçari-G. Mangabeira SE G. Mangabeira 500 kv (inclui Custo R$ ,00

3 3 Ano 2013 LT 500 kv Xingó/Jardim/G. Mangabeira (inclui Custo R$ ,00 Valor Presente dos Investimentos R$ ,00 (referido a ) 3.2 Serra da Mesa-G. Mangabeira Ano Reforços no sistema oeste da Bahia BCS 230 kv em Irecê e B.J.Lapa Custo R$ ,00 Ano 2003 LT 500 kv Serra da Mesa/G. Mangabeira (inclui Custo RS$ ,00 LT 230 kv Camaçari - G. Mangabeira Custo R$ ,00 Reforços na Interligação Norte - Nordeste BCS na LT 500 kv Presidente Dutra - Sobradinho Custo R$ ,00 Valor Presente dos Investimentos R$ ,00 (referido a ) 3.3 Norte-Sul II Ano 2003 LT 500 kv Imperatriz-S. da Mesa (inclui Custo RS$ ,00 Reforços na área Sudeste (inclui LT 500 kv S. da Mesa-Samambaia LT 500 kv Samambaia-Itumbiara LT 500 kv Samambaia-Emborcação Custo R$ ,00 Valor Presente dos Investimentos R$ ,00 (referido a ) 4.0 COMPARAÇÃO ECONÔMICA DAS ALTERNATIVAS Constatou-se que a alternativa Miracema-Sobradinho é 14 % mais cara que a alternativa S. da Mesa-G. Mangabeira, para o valor presente dos investimentos e perdas, a uma taxa de desconto de 10 % a.a.. Para uma taxa anual de 15 % a diferença cai para 6%. 5.0 CARACTERIZAÇÃO DA INTERLIGAÇÃO SUDESTE-NORDESTE E NORTE-SUL II Estudos energéticos mostraram que a ampliação da Interligação Norte-Sul para MW, em dezembro de, e o aumento da capacidade do sistema de transmissão para o Nordeste, de forma que possa importar MW, representariam um acréscimo de energia garantida da ordem de 1300 MWano na oferta do Sistema Interligado Brasileiro. Assim, está programado, para, o circuito 500 kv, ligando Serra da Mesa, do sistema de FURNAS, a G. Mangabeira, do sistema CHESF, no Estado da Bahia, com três subestações intermediárias, localizadas em Correntina, Bom Jesus da Lapa II e Ibicoara. Este acréscimo de 1300 MWano de energia garantida se fará a um custo da ordem de 15 R$/MWh. Ressalta-se que na subestação de Bom Jesus da Lapa II deverá ser implantado dois autotransformadores 500/230kV-300MVA, e um compensador estático de (- 200,200) MVAr 230 kv, que, além de proporcionarem uma melhora nas possibilidades de intercâmbio energético com as outras regiões do país, possibilitarão um adequado suprimento às cargas do oeste da Bahia. Ressalta-se ainda que, na SE G. Mangabeira, deverão ser implantados, também em dezembro de, dois autotransformadores 500/230kV - 600MVA, para atendimento do mercado do sul da Bahia. As Tabela 1 e 2 apresentam as principais obras de transmissão previstas após o ano. 6.0 AVALIAÇÃO DOS BENEFÍCIOS ENERGÉTICOS Os benefícios energéticos advindos da interligação Norte-Sul II e da implantação da interligação Sudeste- Nordeste, são de natureza estrutural, ou seja, tais benefícios podem ser traduzidos pelo acréscimo na energia garantida do Sistema Interligado Brasileiro, evitando-se ou adiando-se a construção de novos projetos de geração. Estes benefícios estruturais são um dos indicadores da atratividade econômica das ampliações de interligações regionais. No entanto, outros benefícios energéticos, ditos conjunturais, representados pela expectativa de redução da geração térmica e/ou déficit de energia na ocorrência de determinadas situações hidrológicas, caracterizam um outro tipo de indicador que, juntamente com os benefícios estruturais, possibilitam uma visão mais abrangente da atratividade destas interligações e suas ampliações.

4 4 A Tabela 3 apresenta os resultados das avaliações recentes realizadas. Para cada uma dessa configurações foram consideradas quatro hipóteses: 1) Hipótese I, que é hipótese básica, sem considerar os reforços das interligações e sobre a qual foram avaliados os benefícios energéticos advindos; 2) Hipótese II, que considera somente o reforço da Interligação Norte-Sul (Norte-Sul II); 3) Hipótese III, que considera somente a implementação da interligação Sudeste-Nordeste, sem o reforço da Norte-Sul; e 4) Hipótese IV, que considera os dois reforços de transmissão. 7.0 CONCLUSÕES As duas alternativas estudadas garantiram nas análises de regime permanente a transferências de energias associadas aos intercâmbios considerados nesse estudo. Pelas resultados obtidos nas análises de desempenho durante emergência de elementos de rede e transitórios eletromecânicos, se faz necessário diminuir os intercâmbio máximo na interligações Norte-Nordeste, dos 3000 MW, considerado como hipótese inicial, para 2500 MW. Contemplando a redução supracitada no intercâmbio, foram feitos novos estudos energéticos para avaliação do benefício da implantação da interligações Norte-Sul II e Sudeste Nordeste. Para tais situações foi verificado um benefício da ordem de 1300 MWano associado a esses empreendimentos. Uma capacidade superior a 2500 MW nas interligações Norte-Sul e Norte-Nordeste, implicará em sobrecusto de transmissão elevado, com benefícios energéticos de pouco significado. Considerando os custos de investimento e perdas a alternativa Miracema-Sobradinho é 14 % mais cara que a alternativa S. Mesa-G. Mangabeira. Em ambas as alternativas visualiza-se a necessidade de implementação de compensação série nos circuitos de 500 kv Pres. Dutra-Sobradinho para uma melhor equalização dos fluxos nos três circuitos direcionados para a CHESF, estimados em cerca de R$ ,00. Índice de mérito das alternativas: Para cálculo dos índices de mérito das alternativas, foram incluídos os custos associados a Interligação Norte Sul II, aos reforços da Interligação Norte Nordeste e no sistema sudeste, explicitados no item 3. " Alternativa Miracema-Sobradinho 15,7 R$/MWh " Alternativa Serra da Mesa-G. Mangabeira 15,6 R$/MWh A ampliação da Interligação Norte Sul e a implantação da Interligação Sudeste Nordeste tiveram sua viabilidade associada a UHE Tucuruí II. Foram consideradas mais atrativas que a implantação de um parque hidroelétrico no Norte ou térmico no Nordeste. 8.0 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA Análise de Viabilidade Técnica e Econômica da Implantação da Interligação Sudeste-Nordeste e Duplicação da Norte-Sul ELETROBRÁS dezembro de 1999.

5 5 TABELA 1 PROGRAMA DECENAL DE TRANSMISSÃO APÓS INTERLIGAÇÃO SUDESTE/NORDESTE PRINCIPAIS OBRAS DE TRANSMISSÃO LINHAS DE TRANSMISSÃO ORIGEM DESTINO kv km ANO Serra da Mesa Correntina Correntina B. J. da Lapa II B. J. da Lapa II Ibicoara Ibicoara Gov. Mangabeira SUBESTAÇÕES kv EQUIPAMENTOS ANO Serra da Mesa entrada de linha em 500 kv 3 Reatores de linha (monof.) 50 MVAr Correntina pátio em 500kV 2 entradas de linhas em 500 kv 4 Reatores de barra (monof.) 33 MVAr 7 Reatores de linha (monof.) 50 MVAr B. Jesus Lapa Pátio em 500 kv e 230 kv Duas entradas de linhas em 500 kv 2 conexões com o pátio de 230 kv existente Reatores de Linha(monof.) 50 MVAr 500 Compensador estático (-140,200) MVAr 500/230/13,8 7 Autotrafos. (monof.) 100 MVAr Ibicoara pátio em 500kV 2 entradas de linhas em 500 kv 4 Reatores de barra (monof.) 33 MVAr Reatores de linha (monof.) 50 MVAr Gov. Mangabeira pátio em 500 kv e 230 kv 1 entrada de linha em 500 kv Secionamento de três linhas em 230 kv existentes (ou duas conexões com o pátio de 230 kv existente) Reatores de linha (monof.) 50MVAr 500/230/13,8 7 Autotrafos (monof.) 200 MVA TABELA 2 PROGRAMA DECENAL DE TRANSMISSÃO 2000/2009 INTERLIGAÇÃO NORTE-SUL PRINCIPAIS OBRAS DE TRANSMISSÃO LINHAS DE TRANSMISSÃO ORIGEM DESTINO kv km ANO Imperatriz Colinas C Colinas Miracema C Miracema Gurupi C Gurupi Serra da Mesa C Serra da Mesa Samambaia C Samambaia Itumbiara C Samambaia Emborcação SUBESTAÇÕES kv EQUIPAMENTOS ANO Imperatriz Reatores de linha (monof.) 45.3 MVAr 1 Capacitor série de 161 MVAr 1 TCSC de MVAr Colinas Reatores de linha (monof.) 45.3 MVAr 2 Capacitores série de 161 MVAr Miracema Reatores de Linha(monof.) 45.3 MVAr 1 Capacitor série de 161 MVAr Gurupi Reatores de Linha(monof.) 45.3 MVAr 2 Capacitores série de 161 MVAr Serra da Mesa Reatores de Linha(monof.) 45.3 MVAr 1 TCSC de MVAr Samambaia Reatores de linha (monof.) 45.3 MVAr 7 Reatores de Linha(monof.) 24.5 MVAr Emborcação Reatores de linha (monof.) 30.3 MVAr

6 6 TABELA 3 GANHOS ENERGÉTICOS DAS INTERLIGAÇÕES MWano (benefícios estruturais) Config. julho de 2001 (antes de Tucurui II) Config. dezembro de 2004 (após Tucurui II) Hip. I Sem Reforços - - Hip. II Somente N/S II Hip. III Somente SE/NE Hip. IV N/S II + SE/NE STA ELENA BOA VISTA COARACY NUNES SANTANA MIRAMAR SANTARÉM BALBINA ALTAMIRA MANAUS RURÓPOLIS ITAITUBA MARABÁ UTINGA S.MARIA SÃO LUÍS V. CONDE TUCURUÍ IMPERATRIZ P.DUTRA TERESINA FORTALEZA MOSSORÓ AÇU NATAL SAMUEL PORTO VELHO RIO BRANCO ABUNÃ GUAJARÁ- MIRIN ARIQUEMES JIPARANÁ P.BUENO VILHENA ALTA FLORESTA CUIABÁ RONDONÓPOLIS SINOP SORRISO XINGUARA REDENÇÃO NOVA MUTUM MANSO COLINAS MIRACEMA GURUPI SERRA DA MESA BARRA DO PEIXE GOIANIA B.ESPERANÇA S.J.PIAUÍ BARREIRAS SOBRADINHO B.J.LAPA IRECÊ BRASÍLIA MONTES CLAROS GOV. MANG. 5 FUNIL ARACAJU SALVADOR EUNÁPOLIS XINGÓ J.PESSOA RECIFE MACEIÓ RIO VERDE 4 T.MARIAS MASCARENHAS CORUMBÁ C.GRANDE DOURADOS SÃO PAULO IVAIPORÃ ITAIPU F.AREIA S.OSÓRIO/S.CAXIAS CURITIBA S.SANTIAGO P.FUNDO ITÁ BLUMENAU GARABI C.NOVOS SÃO BORJA STO. ANGELO URUGUAIANA ALEGRETE 50 MW PORTO ALEGRE BELO HORIZONTE VITÓRIA J. FORA CAMPOS RIO DE JANEIRO C.PAULISTA LIVRAMENTO 70 MW CANDIOTA 1 COMPLEXO RIO PARANÁ 2 COMPLEXO RIO PARANAPANEMA 3 COMPLEXO RIO GRANDE 4 COMPLEXO RIO PARANAÍBA COMPLEXO PAULO AFONSO Eletrobrás DIRETORIA DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ESTUDOS ELÉTRICOS BR-9908 Principais Linhas de Transmissão Configuração 2008 Figura 1: Mapa Eletrogeográfico do Sistema Elétrico Brasileiro e rotas da Interligação SE-NE