Metodologia de Priorização de Portfólio de Obras no Sistema Elétrico

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1 XXII Seminário Nacional de Distribuição de Energia Elétri SENDI a 10 de novembro Curitiba - PR - Brasil Michele dos Reis Pereira CEMIG Distribuição S.A. michele@cemig.com.br Blunio Elias da Silva CEMIG Distribuição S.A. belias@cemig.com.br Cleber Esteves Sacramento CEMIG Distribuição S.A. cesteves@cemig.com.br Cicéli Martins Luiz CEMIG Distribuição S.A. ciceli@cemig.com.br Metodologia de Priorização de Portfólio de Obras no Sistema Elétrico Palavras-chave Critérios de Priorização Metodologia Multicritério Portfólio de Obras Priorização de Portfólio Sistema Elétrico Resumo O artigo apresenta a metodologia multicritérios utilizada na nova abordagem para a priorização do portfólio de obras proposto pelo planejamento integrado do sistema elétrico da Cemig Distribuição. Esta metodologia se caracteriza pela quantificação dos benefícios proporcionados por cada plano de obra de forma sistemática e padronizada; e é realizada segundo aspectos técnicos, financeiros e de segurança, considerando a profundidade e a abrangência do problema solucionado. Assim como, pelo alinhamento ao planejamento estratégico da empresa. A abordagem diferencial e inovadora da metodologia é que esta se baseia na normalização dos critérios de priorização definidos, a fim de torná-los comparáveis e na ponderação dos mesmos, conforme seu grau de importância para a Cemig Distribuição. 1/11

2 O objetivo da metodologia é direcionar a aplicação dos recursos de investimento em obras que proporcionam a melhor relação benefício/custo para o negócio Distribuição. A aplicação da metodologia no portfólio de obras da Cemig D e a análise dos resultados obtidos mostra que a metodologia é capaz de identificar e priorizar os melhores investimentos para a empresa, considerado os critérios de priorização ponderados, subsidiando a tomada de decisão na aplicação de recursos, garantindo o melhor desempenho do sistema elétrico e a sustentabilidade do negócio distribuição. 1. Introdução As concessionárias de distribuição de energia elétrica têm como obrigação principal, o atendimento do crescimento de mercado previsto em sua área de concessão, atendendo aos critérios técnicos e econômicos definidos pela ANEEL, em especial no PRODIST; e para isso, realizam previsões de crescimento de mercado consumidor e desenvolvem estudos para a expansão, renovação e melhorias de seus sistemas, cujos resultados compõem o PDD Plano de Desenvolvimento da Distribuidora. O Plano de Desenvolvimento da Distribuidora consiste em um elenco de obras propostas para um horizonte de dez anos que visa garantir o crescimento de mercado previsto, atendendo aos critérios de qualidade definidos pela agência reguladora. Na Cemig Distribuição, o portfólio de planos de obras proposto para o sistema elétrico deve ser compatibilizado com a previsão orçamentária definida pela alta direção para o ciclo tarifário vigente, através da aplicação de critérios para priorização, visando definir aqueles que deverão compor o Programa Plurianual de Investimentos da CEMIG-D, uma vez que os recursos financeiros são finitos e muitas vezes, inferiores à necessidade verificada. Antes da implantação da metodologia retratada neste artigo, a priorização era baseada em critérios subjetivos, incluindo a gravidade e a urgência do problema a ser solucionado, históricos de realização por tipo de investimento e regiões do estado e expertise dos profissionais envolvidos na definição do Programa Plurianual de Investimentos. Neste contexto se localiza este trabalho. Este artigo apresenta a metodologia inovadora implantada na Cemig Distribuição para a priorização do portfólio completo dos planos de obras da Cemig-D gerado pelo planejamento integrado da Cemig D, cuja metodologia também será descrita em um artigo a ser submetido ao XXII SENDI. 2. Desenvolvimento 2.1. Objetivo e metodologia de desenvolvimento O objetivo deste trabalho é retratar a metodologia multicritérios para priorização dos planos de obras mais importantes e que tragam mais benefícios para o negócio distribuição, através da ponderação de cada critério avaliado, a fim de direcionar a aplicação dos recursos de investimento na Cemig Distribuição. Para alcançar tal objetivo, adotou-se como metodologia a normalização dos critérios avaliados e a comparação par a par por meio do preenchimento de uma matriz de comparabilidade para ponderar um critério em relação ao outro, estabelecendo os pesos de cada um. Da análise de resultados, obtém-se o portfólio completo de obras ranqueado, em ordem decrescente, conforme a relação benefício/custo, isto é, conforme os benefícios proporcionados pelas obras em relação ao seu custo de 2/11

3 implantação Metodologia Definição e caracterização dos critérios de priorização A metodologia de planejamento integrado do sistema elétrico utilizada na Cemig Distribuição avalia diversos parâmetros de desempenho elétrico e do negócio distribuição para elaborar o diagnóstico do mesmo e posteriormente propor obras para solução dos problemas identificados, conforme descrito no artigo Diagnóstico integrado do Sistema Elétrico Utilizando Geoprocessamento submetido também ao XXII SENDI. Os parâmetros avaliados estão listados na tabela 1. Tabela 1 Parâmetros do Planejamento Integrado do Sistema Elétrico A definição dos critérios de priorização baseia-se nos benefícios que as obras definidas para a solução dos problemas identificados no planejamento integrado podem proporcionar direta ou indiretamente ao sistema elétrico, aos clientes e ao negócio distribuição, conforme descrito abaixo. Assim como, devem estar alinhados aos objetivos estratégicos da Cemig D, isto é, devem seguir as diretrizes da alta direção. Para garantir este alinhamento, avaliaram-se todos os benefícios proporcionados pela implantação das obras e como estes benefícios se correlacionam com os objetivos estratégicos. São eles: Aumento de disponibilidade A implantação de um plano de obras visa manter ou restabelecer as condições técnicas adequadas de operação dos 3/11

4 componentes do sistema elétrico reduzindo o risco de falhas e perda de vida útil, aumentando a disponibilidade para atendimento a novas cargas. Este aumento da capacidade instalada pode ser convertido em aumento de receita e irá beneficiar uma quantidade de clientes atuais ou futuros. As obras que apresentam esta característica estão associadas principalmente à eliminação de sobrecarga dos limites nominal e admissível de linhas, transformadores e redes, mas planos de obras com outros motivadores como nível de tensão violado e melhoria de confiabilidade também podem apresentar como benefício adicional o aumento da disponibilidade Melhoria dos Níveis de Tensão O fornecimento de energia com níveis de tensão fora da faixa adequada compromete o desempenho dos equipamentos elétricos dos clientes. Os limites aceitáveis são definidos pelo órgão regulador, portanto a violação destes limites pode resultar no pagamento de compensações aos clientes que reclamarem ou no pagamento de multas em fiscalizações. Este parâmetro também é um limitador técnico para atendimento a novas cargas e o benefício econômico da correção deste problema pode ser estimado considerando o risco de todos os clientes afetados reclamarem ou da mudança de procedimento para pagamento de compensações pelo órgão regulador. É possível se obter o número de clientes beneficiados pela melhoria dos níveis de tensão e a profundidade do problema em relação aos níveis de referencia. As obras que apresentam esta característica estão associadas à nível de tensão violado, mas planos de obras com outros motivadores como eliminação de sobrecarga dos limites nominal e admissível de linhas, transformadores e redes e melhoria de confiabilidade também podem apresentar como benefício adicional a melhoria no nível de tensão Segurança A implantação de um plano de obras que restabelece as condições técnicas de operação de linhas de distribuição reduz o risco de falhas e acidentes, aumentando a disponibilidade para atendimento a novas cargas e a segurança de pessoas e equipamentos. Este aumento da capacidade instalada pode ser convertido em aumento de receita e irá beneficiar uma quantidade de clientes atuais ou futuros. As obras que apresentam esta característica estão associadas especificamente à eliminação de sobrecarga dos limites nominal em linhas e redes de distribuição. Deve ser avaliado em função da redução da área de exposição e do número de clientes afetados por sobrecarga em linha de distribuição Melhoria no DEC O principal indicador de qualidade do serviço de fornecimento de energia é o DEC Duração Equivalente de Interrupção por consumidor e o maior desafio é o cumprimento das metas estabelecidas pelo órgão regulador. Entretanto, melhorias no DEC podem significar aumento de receita via componente qualidade no fator X e melhores resultados nas pesquisas de satisfação dos clientes. A maioria dos planos de obras resulta direta ou indiretamente em melhoria no DEC e este benefício será calculado e considerado na priorização de obras. Para cada plano de obras é calculado a redução no DEC em comparação com o desempenho de referencia sem o referido plano de obras (DEC evitado) Redução de Perdas Técnicas As perdas técnicas ou perdas ôhmicas são inerentes ao sistema elétrico. Entretanto, como o próprio nome sugere, refletem uma medida de ineficiência no processo e como tal devem ser minimizadas. O órgão regulador estabelece montantes de perdas técnicas aceitáveis, ou seja, que podem ser repassados para a tarifa e acima destes valores a concessionária deve assumir como despesas não reconhecida. Independentemente de qual patamar estejam as perdas técnicas da concessionária: abaixo ou acima do montante reconhecido na tarifa, a redução de perdas técnicas representa um benefício econômico, seja reduzindo as despesas não reconhecidas ou aumentando a diferença entre o montante de perdas praticado e o reconhecido. Dificilmente será viável economicamente implantar um plano de obras 4/11

5 apenas com o motivador de redução de perdas técnicas, entretanto, a maioria dos planos de obras apresentam redução de perdas técnicas e este benefício é calculado em cada uma das alternativas de obras e considerado na priorização. Para cada plano de obras é calculado a redução nas perdas técnicas em comparação com o desempenho de referencia sem o referido plano de obras Redução dos Custos de Operação e Manutenção (O&M) Os custos para operar e manter o sistema elétrico são proporcionais ao tamanho deste sistema elétrico e, portanto, a implantação de planos de obras tende para elevação de custos de O&M. Entretanto, determinados tipos de obras como renovação de ativos, automação e telecomunicações, podem proporcionar redução nos custos de operação e manutenção ou aluguel de canais de comunicação. Para os planos de obras com estas características são calculados e considerados como benefício na priorização a expectativa de redução nos custos de O&M, considerando o desempenho histórico dos componentes. Para cada plano de obras é calculado a redução nos custos de operação e manutenção em comparação com o desempenho de referencia sem o referido plano de obras Redução de Compensação financeira O órgão regulador estabelece limites para os indicadores de qualidade do serviço individuais: DIC, FIC, DMIC e DICRI e a violação destes limites enseja o pagamento de compensações aos clientes. Os limites estabelecidos para os indicadores de qualidade do serviço individuais levam necessariamente ao pagamento de compensações para muitos clientes e os esforços para assegurar o não pagamento de compensações não são viáveis economicamente e talvez não sejam até mesmo tecnicamente. Entretanto, melhorias no DEC significam redução no pagamento destas compensações e aumento de receita bem como melhores resultados nas pesquisas de satisfação dos clientes. A maioria dos planos de obras resulta direta ou indiretamente em melhoria no DEC e este benefício é calculado e considerado na priorização de obras. Para cada plano de obras é calculado a redução no DEC em comparação com o desempenho de referencia sem o referido plano de obras (DEC evitado) e, através de uma correlação é estimada a redução no pagamento de compensações. Além disto, considerou-se como critério de planejamento assegurar a dupla alimentação a todos os clientes atendidos em 13,8 kv com demanda igual ou superior a kw e nestes casos o benefício de redução de compensações é calculado diretamente. Resumindo, os critérios de priorização definidos por meio das análises estão listados na tabela 2. Tabela 2 Critérios de Priorização 5/11

6 2.2.2 Cálculo do Número de Clientes Equivalentes - NCE Como cada critério de priorização possui métrica diferente, utiliza-se uma técnica de normalização (p.u.) para torná-los comparáveis. A unidade escolhida para esta normalização foi o número de clientes beneficiados equivalentes NCE. Para cada benefício será calculado o NCE que considera a profundidade do problema solucionado e a abrangência do mesmo. Para cada critério foi estabelecida uma forma de cálculo conforme abaixo: Aumento de disponibilidade AT NCE=kVA capacidade existente x (%sobrecarga) / (Relação KVA/Cliente das SEs). OBS: Se a SE estiver acima do admissível, considerar todos os clientes da SE. MT NCE= Quantidade de clientes podados no PLANINT devido à sobrecarga. OBS: Se o trecho de MT estiver com mais de 100% de carregamento, considerar todos os clientes após o trecho Melhoria dos níveis de tensão AT NCE = nº de clientes das SE afetadas x (1+ (1,05 tensão nabarra de MT antes da obra das respectivas SEs em pu)) NCE = nº de clientes das SE cuja tensão nabarra de AT seja < 0,95 pu x (1+ (1,0 tensão na barra de AT antes da obra das respectivas SEs em pu)) MT NCE: Quantidade de clientes podados no PLANINT devido a tensão nas faixas críticas/0,92 + precárias/0, Melhoria do DEC NCE: Cliente-hora reduzido / meta de DEC da Cemig em Segurança AT NCE= km LD em sobrecarga x % sobrecarga (carregamento em pu 0,9) x nº de clientes existentes a uma distância máxima de 250 m do eixo da LD. MT NCE= km MT em sobrecarga x % sobrecarga (carregamento em pu 1,0) x nº de clientes ligados nos trechos da MT 6/11

7 Redução de perdas NCE: MWperdas antes da obra *MWperdas depois da obra / (Relação MW/Cliente do polígono) Redução do custo de O&M NCE: Redução do custo de O&M / (Custo O&M / Cliente) Custo de O&M / Cliente: SEs= Custo médio de O&M da Cemig por SE / nº clientes atendidos pela SE XX LDs=Custo médio anual de O&M da Cemig/ nº clientes da Região Redução de Compensações financeiras NCE= Melhoria % do DEC MT x Montante pago de compensação da plano (média dos últimos 3 anos) / Média de pagamento de compensação por cliente Média de pagamento de compensação por cliente = Pagamento total de compensações no local no ano anterior / Número de clientes que receberam compensação no ano anterior Cálculo do Peso Relativo a cada Benefício O Peso é a ponderação aplicada aos critérios de priorização conforme seu grau de importância para a empresa. Para o cálculo dos pesos dos benefícios proporcionados por cada obra proposta, utilizou-se a matriz de comparação par a par por ser uma ferramenta de auxílio na tomada de decisão em problemas complexos que envolvem muitos critérios de avaliação, de fácil manuseio e não necessitar de software ou programas especiais para utilização, proporcionando a transparência necessária. A matriz de comparação par a par busca extrair o conhecimento dos especialistas no assunto através de sucessivas perguntas do tipo: Qual é a importância do benefício 1 em relação ao benefício 2?. Para isso foi elaborada uma matriz quadrada onde é possível comparar um benefício em relação a todos os outros conforme tabela 3. Tabela 3 Tabela de Comparação Par a Par As comparações par a par, expressas por meio de sucessivas perguntas como a descrita anteriormente são convertidas em valores numéricos usando uma escala para julgamentos comparativos, onde a quantificação dos julgamentos é feita através de uma escala de valores que varia de 0,1 a 10, conforme a importância relativa do benefício, de acordo com a tabela 4. 7/11

8 Tabela 4 Tabela para Julgamentos Comparativos A formulação matemática utilizada para o cálculo do peso é simples, sendo o valor total do critério, a soma dos valores que compõem a linha da matriz referente ao mesmo. O peso do critério consiste no cálculo da proporção de cada elemento em relação à soma total para cada planilha preenchida. Para determinar os pesos de cada critério realiza-se novamente o processo descrito, somam-se os valores totais dos critérios de cada uma das planilhas preenchidas e calcula-se o peso do critério através da proporção de cada elemento em relação à soma total. Isto é, utiliza-se a média das avaliações para determinar o peso de cada critério. Esta matriz foi preenchida por diversos profissionais das áreas de operação, manutenção, perdas e planejamento de média e alta tensão do sistema elétrico e da alta direção da empresa. Realizou-se uma análise de sensibilidade para avaliação dos pesos em relação a melhor técnica estatística a ser utilizada. Sendo elas: Média : Considera-se a grandeza de cada nota dada. Mediana: Valor central, ou seja, ordenando os dados em ordem crescente, a mediana será aquela em que 50% dos dados estão acima dela e 50% abaixo. Ela não é influenciada por valores discrepantes, enquanto a média é altamente sensível a isso. Apesar de na teoria a mediana ser mais indicada para esse caso, na prática não verificou-se uma diferença muito grande. A ordem de priorização dos critérios seria invertida apenas entre a segunda e terceira posição, por uma diferença pequena. Média truncada: expurga-se o valor máximo e o mínimo dentro de cada critério. Seria uma forma de tentar cercar e excluir os outliers (valores muito discrepantes). Neste caso a ordem de priorização inverteu entre a 6ª e 7ª posição. Após comparação das alternativas de análise estatística, verifica-se uma redução do peso do DEC, que atualmente é o critério que pode causar a perda da concessão, tanto no uso da mediana quanto na média truncada. Assim como aumento do peso para segurança no caso da média truncada e um aumento ainda maior quando se utiliza a mediana. Portanto optamos pelo o uso da Média como medida de tendência. Na Fig. 1 é mostrado o peso definido para cada critério. 8/11

9 Figura Cálculo do Custo Penalizado O procedimento atualmente adotado pelo órgão regulador para avaliar a prudência dos investimentos considera os percentuais de COM (componentes menores) e CA (custos adicionais) dos investimentos. A escolha de alternativas tem que levar em consideração tanto o mínimo custo, visando solucionar a maior quantidade possível de problemas com o recurso disponibilizado, quanto a prudência do investimento segundo as regras regulatórias vigentes. Em determinadas situações pode ser necessário implantar soluções que apresentem risco de glosa, mas que sejam soluções de mínimo custo com diferença significativa em relação à alternativa com menor risco de glosa. Nestes casos é importante que seja feita uma apresentação na ANEEL buscando-se comprovar a opção focou no menor custo e o aval do regulador para minimizar o risco de glosa. Para cada plano de obras será calculada o percentual de prudência do investimento (1-%glosa) e este parâmetro será considerando na priorização do portfólio. O custo penalizado é dado por: Custo Penalizado = Custo Plano / (1 Glosa %) Cálculo da Relação Benefício/Custo Para cada benefício é calculada o NCE que leva em consideração a profundidade do problema solucionado e a abrangência do mesmo em número de clientes equivalentes, conforme item O valor da NCE x Peso (%) determina a pontuação deste benefício para esta obra. Repetindo-se o cálculo anterior para todos os benefícios proporcionados 9/11

10 por determinada obra e somando-se todas as parcelas, obtém-se a pontuação total desta obra, conforme fórmula a seguir. NCE =? Pontos =? Nota x Peso Os planos são priorizados, por ordem decrescente da relação benefício/custo penalizado (RBC), onde o benefício considerado é a somatória de todas as parcelas anteriores segundo a perspectiva técnica (NCE) e o custo é o montante de recursos necessários para a implantação do plano dividido pelo percentual reconhecido pela ANEEL, ou seja, custo total menos glosa dividido pelo custo total. RBC =?(NCE x Peso)/ Custo Penalizado 3. Conclusões Este artigo apresentou uma metodologia multicritérios utilizada em uma abordagem inovadora de priorização do portfólio de obras do sistema elétrico da Cemig Distribuição. A quantificação de benefícios proporcionados por cada obra que compõe o portfólio de investimento, ponderados por seus custos, agrega valor ao processo de priorização e minimiza de forma considerável a subjetividade nas decisões sobre a aplicação e destinação dos recursos financeiros. Após análises dos resultados constata-se que a metodologia permitiu a comparação efetiva de obras de natureza distinta: expansão, melhoria e renovação, assim como de custos distintos, garantindo a diversidade no ranking de priorização, qualquer que seja o valor financeiro disponível. Este fato se deve à utilização da relação benefício/custo, pois assim é possível comparar obras cujo custo é baixo e os benefícios não são tão relevantes, com obras que apesar do custo ser bastante elevado, proporciona benefícios significativos, confome tabela 5. A análise de sensibilidade dos pesos comprova que os planos de obras propostos foram elaborados de forma integrada e, portanto, proporcionam diversos benefícios, solucionando problemas em todas as áreas. A aplicação da metodologia possibilita a identificação e priorização das obras mais importantes para o negócio distribuição, considerando todos os critérios ponderados. A análise dos resultados obtidos mostra que a metodologia desenvolvida neste trabalho traz ganhos significativos para a gestão de investimentos e deve ser utilizada na tomada de decisão relacionada à aplicação de recursos financeiros, a fim de garantir o melhor desempenho do sistema elétrico e a sustentabilidade do negócio. A metodologia apresentada pode ser utilizada por outras concessionárias de distribuição de energia elétrica desde que sejam realizadas algumas adaptações. 10/11

11 Tabela 5 4. Referências bibliográficas 1. Menezes, T.V, Gestão de Portfólios no Planejamento da Expansão do Sistema Elétrico Um suporte para Implantação : Monografia, IBMEC MG, Belo Horizonte, Janeiro, Pereira, M.D.R, Estabelecimento de Metodologia Multicritérios para Planejamento da Expansão de Sistemas de Distribuição : Monografia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Julho, PRODIST - Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional, Valadão, R.L, Priorização de Portfólio de Projetos de Expansão de Distribuidoras de Energia Elétrica : Monografia, Fundação Getúlio Vargas, Belo Horizonte, Janeiro, Vilas Boas, C.L., Método Multicritérios de Análise de Decisão (MMAD) para as Decisões Relacionadas Ao Uso Múltiplo de Reservatórios: Analytic Hierarchy Process (AHP), Artigo, Universidade de Brasília, Brasília, Novembro, /11