A operação dos reservatórios e o planejamento da operação hidrotérmica do Sistema Interligado Nacional

Transcrição

1 A operação dos reservatórios e o planejamento da operação hidrotérmica do Sistema Interligado Nacional Renato Carlos Zambon Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental IEE

2 Grupo de Pesquisa Renato Carlos Zambon (PHA/EP/USP) Mario Thadeu Leme de Barros (PHA/EP/USP) Paulo Sérgio Franco Barbosa (DRH/FEC/UNICAMP) Alberto Luiz Francato (DRH/FEC/UNICAMP) João Eduardo Gonçalves Lopes (DRH/FEC/UNICAMP) William W-G. Yeh (CEE/UCLA) IEE

3 Tópicos Introdução, geração de energia no SIN Otimização da operação a usinas individualizadas Evolução da capacidade instalada e de regularização Volumes de espera e controle de cheias Não estacionariedade das vazões Vazões mínimas e a seca Armazenamento nos subsistemas Cenários Considerações finais IEE

4 Introdução, geração de energia no SIN 152 hidrelétricas de médio e grande porte, mais PCHs $$$$$ Composição da carga por fonte geradora (médias mensais) IEE

5 Desenvolvimentos anteriores 2003, SISOPT: usinas hidrelétricas individualizadas, interface e otimização Excel/Fortran. Artigo ASCE/JWRPM (pioneiro, 153 citações indexadas no Google Scholar e 84 no Scopus) 2008, HIDROTERM: inclui térmicas, intercâmbios, expansão do sistema, topologia variável, determinístico, uso Delphi/GAMS: Optimization of Large-Scale Hydrothermal System Operation J. Water Resour. Plann. Manage., 138(2), ASCE. Em desenvolvimento, HIDROTERM: versão estocástica multiestágios IEE

6 HT(Qt+Qv) Qv Qt Qt max (H-HT) P(Qt,H-HT) Ev (A(H(S))) S H A (t-1,t) Smax(FC) Smin QI Qt Qv upstream Quc IEE

7 IEE

8 Decisão sob incerteza mais hidro úmido seco ok! raciona? armazena úmido seco verte ok! IEE

9 Interface HIDROTERM IEE

10 Capacidade Instalada (MW) Histórico da capacidade instalada N NE S SE/CO IEE

11 EARmax (MWmês) Histórico da capacidade de EAR N NE S SE/CO IEE

12 EARmax / Capacidade Instalada (meses) EAR / Capacidade instalada IEE

13 Energia Armazenada Máxima Capacidade de armazenamento SIN 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Reservatórios de Regularização IEE

14 Volumes de espera Cod Usina Sistema VE4 VE5 VE6 VE7 VE8 VE9 VE10 VE11 VE12 VE1 VE2 VE3 1 CAMARGOS 1 34,2% 55,1% 55,1% 49,1% 37,2% 6 FURNAS 1 5,2% 7,6% 5,4% 4,1% 2,3% 7 M. DE MORAES 1 20,0% 20,0% 20,0% 17,1% 7,6% 14 CACONDE 1 7,9% 9,9% 7,9% 4,0% 2,0% 17 MARIMBONDO 1 27,5% 33,3% 25,4% 19,5% 11,5% 5,0% 18 A. VERMELHA 1 42,5% 42,5% 42,5% 16,4% 7,3% 24 EMBORCACAO 1 3,4% 4,5% 3,9% 2,8% 1,8% 25 NOVA PONTE 1 2,8% 3,6% 3,1% 2,3% 1,6% 31 ITUMBIARA 1 17,2% 17,6% 10,5% 6,9% 3,6% 33 SAO SIMAO 1 48,7% 48,7% 48,7% 18,0% 8,0% 37 BARRA BONITA 1 1,2% 23,4% 47,9% 42,9% 33,1% 23,4% 14,4% 40 PROMISSAO 1 71,1% 71,1% 71,1% 19,9% 5,9% 44 I. SOLT. EQV 1 54,2% 54,2% 54,2% 54,2% 17,5% 47 A.A. LAYDNER 1 14,2% 7,7% 8,1% 1,9% 9,7% 0,8% 10,8% 14,2% 14,2% 14,2% 14,2% 49 CHAVANTES 1 11,8% 7,7% 8,1% 1,9% 9,7% 0,8% 10,8% 20,9% 11,8% 11,8% 11,8% 61 CAPIVARA 1 7,3% 16,6% 5,1% 77 SLT.SANTIAGO 2 1,0% 122 SANTA BRANCA 1 5,3% 5,3% 7,9% 2,6% 123 FUNIL 1 16,5% 46,2% 36,3% 36,3% 14,9% 148 IRAPE 1 9,5% 10,8% 9,0% 6,5% 3,8% 156 TRES MARIAS 1 15,7% 21,6% 15,2% 7,5% 162 QUEIMADO 1 33,4% 28,2% 23,1% 18,0% 10,3% 2,6% 169 SOBRADINHO 3 21,5% 22,2% 22,2% 22,2% 22,2% 21,9% 172 ITAPARICA 3 39,4% 42,4% 42,4% 43,0% 42,3% 11,0% 190 B. ESPERANCA 3 33,0% 35,6% 37,7% 37,7% 37,7% 33,5% IEE

15 Principais bacias do SIN Incerteza climática + mudanças no uso do solo (transformação chuva-vazão) IEE

16 Q (m³/s) Q (m³/s) Não estacionariedade das vazões Itaipu, vazão natural média mensal e média móvel 12 meses Tucuruí, vazão natural média mensal e média móvel 12 meses IEE

17 Q (m³/s) Q (m³/s) Não estacionariedade das vazões Sobradinho, vazão natural média mensal e média móvel 12 meses Jirau, vazão natural média mensal e média móvel 12 meses IEE

18 Vazões mínimas e a seca Cod Usina Sistema Qmin,hist (m³/s) até 2012 Qmin,hist (m³/s) atual 1 CAMARGOS % 2 ITUTINGA % 4 FUNIL-GRANDE % 6 FURNAS % 7 M. DE MORAES % 8 ESTREITO % 9 JAGUARA % 10 IGARAPAVA % 11 VOLTA GRANDE % 12 P. COLOMBIA % 17 MARIMBONDO % 18 A. VERMELHA % 20 BATALHA % 21 SERRA FACAO % 24 EMBORCACAO % 25 NOVA PONTE % 26 MIRANDA % 27 CAPIM BRANC % 28 CAPIM BRANC % 31 ITUMBIARA % % Cod Usina Sistema Qmin,hist (m³/s) até 2012 Qmin,hist (m³/s) atual 32 CACH.DOURADA % 44 I. SOLT. EQV % 120 JAGUARI % 123 FUNIL % 129 SIMPLICIO % 130 ILHA POMBOS % 139 CANDONGA % 141 BAGUARI % 143 AIMORES % 144 MASCARENHAS % 148 IRAPE % 155 RETIRO BAIXO % 156 TRES MARIAS % 169 SOBRADINHO % 172 ITAPARICA % 176 COMP PAF-MOX % 178 XINGO % 192 GUILMAN-AMOR % 193 SA CARVALHO % Em 39 de 152 usinas foi batido o recorde de vazões mínimas mensais do histórico! IEE %

19 EAR ótima, HIDRO % 100% 90% 90% 80% 80% 70% 70% 60% 60% 50% 50% 40% 40% 30% 30% 20% 20% 10% 10% 0% % % 100% 90% 90% 80% 80% 70% 70% 60% 60% 50% 50% 40% 40% 30% 30% 20% 20% 10% 10% 0% 0% (SE, S, NE e N) IEE

20 HT : cenário 0,91 GH e 90% MLT Sem déficit, mas despacha maioria das térmicas no horizonte de 4 anos IEE

21 HT : cenário 0,91 GH e 70% MLT Déficit médio de 9,6% no horizonte de 4 anos... IEE

22 Considerações Finais Seca desde 2012 e atraso na expansão: dezenas de bilhões de reais, o quadro só não é pior pelo freio na economia. Expansão a fio d água e capacidade relativa decrescente de regularização: novos desafios para a operação, necessidade de maior capacidade complementar instalada e tendência a sazonalidade. Complementaridade hidro-eólica: como lidar tanto no planejamento como em tempo real quando aumentar a participação na matriz? A manutenção prolongada de níveis baixos implica perda significativa de produtividade nas usinas: o despacho térmico elevado só garantiu o atendimento a demanda, mas não a recuperação do sistema (o modelo oficial estima a produtividade a 65% do volume útil nos reservatórios). Como lidar com restrições operativas e usos múltiplos da água no planejamento da operação? Muitas eram baseadas no histórico (infactíveis e com conflitos no cenário atual). IEE

23 Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Obrigado! IEE