Capítulo 2. O problema da alocação de perdas. 2.1 Classificação das perdas. Capítulo 2

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1 Capíulo 2 O problema da alocação de perdas As perdas que ocorrerem numa rede de disribuição podem er origem e naureza diversas. A sua classificação é efecuada nese capíulo. As perdas por efeio de Joule, as quais são o cenro dese rabalho, dependem do quadrado do módulo da correne que percorre cada elemeno da rede de disribuição. No enano, como consaaremos no capíulo 3, a maioria dos méodos exisenes para alocar esas perdas, uilizam a poência aciva como forma de disinguir os diferenes uilizadores das redes no processo de alocação. Nese capíulo será mosrado em que condições é válida a consideração desa relação enre as perdas em cada elemeno de uma rede de disribuição e o rânsio de poência aciva que nese se faz senir. Mosra-se ambém a influência dos módulos e esfasamenos das ensões de uma rede de disribuição no valor das perdas que nesa ocorrem. O problema de alocação de perdas é ambém descrio nese capíulo, mosrando-se que o faco de ese ser um problema quadráico conduz a que exisa alguma complexidade na sua resolução. Perane a complexidade do problema e a exisência de diferenes meodologias para efecuar alocação das perdas, orna-se necessária a definição de requisios que um méodo ideal deve cumprir, os quais servirão para efecuar comparações enre diferenes meodologias. Tais requisios serão aqui apresenados. Aborda-se ainda, a acual siuação em Porugal no que se refere ao subsisema de disribuição de energia, em especial a forma como as perdas desas redes são alocadas aos seus uilizadores. Para se efecuar esa caracerização foram uilizados os regulamenos do secor em vigor aé Agoso de Classificação das perdas Os rânsios de poência nos elemenos das redes elécricas de disribuição de energia provocam perdas elécricas que, na sua maioria, são uma função do quadrado da correne que circula neses elemenos, e que se raduzem pela dissipação de calor nas linhas de ransmissão, cabos e ransformadores. Esas perdas são devidas ao efeio de Joule mas não são as únicas perdas exisenes nesas redes. Podemos classificar as perdas elécricas que ocorrem nas redes de disribuição quano à sua naureza e quano à sua origem da forma que se segue: Quano à sua naureza, as perdas podem ser: - Perdas de poência, as quais raduzem a diferença exisene enre a poência de enrada ou requerida e a poência de saída ou vendida, num deerminado insane, ou em média num inervalo T (kw). 7

2 - Perdas de energia, as quais raduzem a diferença exisene enre a energia de enrada ou requerida e a energia de saída ou vendida, num deerminado inervalo de empo (kwh). Quano à sua origem, as perdas podem ser classificadas em: - Perdas écnicas, as quais raduzem as perdas resulanes das acividades de disribuição e ransformação da energia elécrica que ocorrem anes da enrega da energia ao consumidor final. Englobam-se aqui as perdas por efeio de Joule já referidas e as perdas no ferro dos núcleos magnéicos dos ransformadores. Ouras perdas que poderiam ser consideradas seriam as perdas por efeio coroa as quais, geralmene, nas redes de disribuição se apresenam como irrelevanes. - Perdas não écnicas, as quais raduzem a poência ou energia efecivamene enregue ao consumidor, mas que não é conabilizada. Incluem-se aqui os furos de energia elécrica e os erros comeidos pela aparelhagem de medição. 2.2 Relação enre as perdas num elemeno de uma rede de disribuição e o rânsio de poência que flui nese elemeno. As perdas elécricas por efeio de Joule num deerminado componene elécrico são proporcionais ao quadrado da poência que nese flui, se a ensão elécrica for manida consane. Para se ilusrar esa afirmação aenemos na figura 2.1 que se segue. S C Figura 2. 1 Ramo de uma rede elécrica A poência consumida pela carga C, no sisema por unidade (pu), é dada por: * S carga = U cargai ( 2. 1) de onde se pode irar que: S I = ( 2. 2) U * carga * carga Por ouro lado, é bem conhecido que as perdas óhmicas, ou por efeio de Joule, num deerminado elemeno de uma rede elécrica, são dadas por: P p = R I (2. 3) onde R é o valor da resisência, em pu, do elemeno. 2 8

3 Subsiuindo a equação (2.2) em (2.3), obemos que: 2 S P p = R. I = R (2. 4) 2 U 2 carga Se U carga for consane, esa expressão pode ser escria na forma: sendo que: P p = k'.s (2. 5) 2 R k ' = (2. 6) 2 U carga Conclui-se assim que as perdas nos elemenos de uma rede de disribuição são, por um lado, inversamene proporcionais ao quadrado da ensão, e por ouro dependem dos rânsios de poência aciva e reaciva. A maioria dos méodos que serão apresenados no capíulo 3 consideram, no processo de alocação de perdas, que esas são proporcionais ao quadrado da poência aciva. Neses casos considera-se um facor de poência ípico, correspondene a um esfasameno enre a ensão e a correne igual a ϕ. Teremos enão que: Q anϕ = P Q = P.anϕ = α. P (2. 7) Considerando a expressão (2.7), podemos rescrever a expressão (2.5) com a forma: 2 P p = k.p (2. 8) onde o valor de k é dado por: 2 k = k' (1 + α ) (2. 9) Uma expressão alernaiva onde se exprime as perdas em função dos módulos e fases das ensões em vez de em função das poências é a expressão (2.10). Esa expressão mosra que as perdas num ramo de uma rede dependem quer dos módulos quer das fases das ensões nas suas exremidades. 9

4 P p ij 2 2 ( V + V 2V V cos( θ θ )) = g ( 2. 10) i j i j i j onde: g ij represena a pare real da admiância do elemeno para o qual se preende deerminar as perdas. V i represena o módulo da ensão na exremidade de emissão de poência do elemeno. V j represena o módulo da ensão na exremidade de recepção do mesmo elemeno. θ i represena esfasameno da ensão na exremidade de emissão de poência no elemeno. θ j represena o esfasameno da ensão na exremidade de recepção de poência do mesmo elemeno. 2.3 O problema da alocação das perdas No âmbio dese rabalho discuem-se meodologias para efecuar a alocação das perdas écnicas dependenes das correnes que circulam nos elemenos das redes de disribuição para e enre os uilizadores desas. A alocação dos cusos desas perdas é um problema complexo, uma vez que à não linearidade das equações do rânsio de poências em cada elemeno da rede, juna-se ainda a não linearidade das perdas em cada elemeno com o rânsio de poência que nese flui. O faco das perdas por efeio de Joule, desprezando o efeio das ensões, serem proporcionais ao quadrado da poência que é veiculada nas canalizações elécricas faz com que as perdas numa linha de ransmissão não sejam proporcionais ao uso desa. Esa paricularidade conduz a problemas na definição da forma como devem ser alocadas as perdas enre os uilizadores de uma rede de disribuição parilhada. e faco, se, individualmene, um deerminado rânsio de poência numa canalização provoca 10 kw de perdas por efeio de Joule e se um ouro rânsio de poência, na mesma canalização provoca 20 kw de perdas, os dois em conjuno não provocarão 30 kw de perdas mas sim um valor superior. Apresena-se de seguida um pequeno exemplo que ilusra esa siuação, no qual se admie que a influência das ensões nas perdas é desprezável, sendo porano o valor k da expressão (2.9) consane. Ramo i C kw Ramo i P 1 P 2 C 2 80 kw Figura 2. 2 Ramo i alimenando de forma individual dois consumidores disinos Quando o ramo i apenas alimena o consumidor C 1, as perdas que ocorrem no ramo são, uilizando a expressão (2.8), iguais a: P pc = k k (2. 11) 1 = Quando o ramo i alimena apenas o consumidor C 2, as perdas que ocorrerem no ramo, valem: 10

5 P pc = k 6400k (2. 12) 2 = Nesas duas siuações, a alocação das perdas seria rivial, cabendo a cada consumidor pagar as perdas do respecivo ramo que os alimena. Nese caso, o consumidor C 2, cuja poência é 80 % da do consumidor C 1 apenas suporaria 64% dos cusos suporados por ese. A siuação complica-se quando ambos os consumidores passam a ser alimenados pelo mesmo ramo, passando as perdas a valer: 2 P poal = ( ). k = k ( 2. 13) Ramo i P 1 +P 2 C kw C 2 80 kw Figura 2. 3 Ramo i alimenando dois consumidores simulaneamene Quando o ramo i alimena os consumidores C 1 e C 2 simulaneamene, as suas perdas êm um valor superior àquele que resula da soma das perdas obidas quando alimena cada um individualmene. O problema da reparição de perdas em redes elécricas parilhadas advém exacamene desa não linearidade. Coloca-se agora a quesão sobre quem será o responsável pelas perdas suplemenares que surgem face à siuação das perdas que cada uma das ransações individuais provocaria se uilizasse o ramo i isoladamene. Como se consaa dese pequeno exemplo, a não linearidade na relação das perdas com os rânsios de poência e o faco das linhas elécricas serem parilhadas enre diferenes uilizadores, fazem com que os fluxos de energia de cada um dos uilizadores da rede parilhada afecem as perdas criadas pelo fluxo de ouros uilizadores. Esa siuação acarrea problemas que podem ser difíceis de resolver. 2.4 Princípios para uma alocação ideal das perdas Como referido aneriormene, o subsisema de disribuição de energia elécrica apresena um conjuno de cusos, enre os quais os cusos das perdas, que êm de ser alocados enre odos os seus uilizadores. A forma como os cusos das perdas são alocados inerfere direcamene com a eficiência económica do sisema de disribuição, uma vez que o processo de alocação de cusos pode ser aproveiado para enviar sinais económicos capazes de incenivar a localização de novas cargas ou produores em regime especial em locais mais favoráveis para a eficiência global da rede. Eses sinais económicos podem ambém ser uilizados para incenivar a uilização mais eficiene da rede de disribuição pelos uilizadores já exisenes e para incenivar o próprio invesimeno no desenvolvimeno da rede, visando aingir maior eficiência global. 11

6 A alocação dos cusos das perdas pode ser efecuada uilizando diversas meodologias disinas. Ese faco implica a necessidade de se efecuar uma comparação enre esas, a qual poderá auxiliar na selecção do méodo mais indicado para arifar as perdas elécricas. Esa comparação deve ser efecuada em relação a um conjuno de requisios desejáveis que cada méodo deveria cumprir. Torna-se assim necessária a definição dos princípios fundamenais que os méodos devem procurar aingir, e que servirão de base à comparação enre eses. Apresenam-se de seguida, os grandes princípios julgados como fundamenais e que servirão de base à caracerização das meodologias efecuada no capíulo 4. Objecividade, ransparência e simplicidade Tal como referido em Odériz (1999), o méodo deve basear-se em dados objecivos da rede e não coner simplificações excessivas em relação à operação dos sisemas elécricos, o que implica que cada méodo respeie as leis físicas que regem os sisemas elécricos. Sendo a rede de disribuição de energia uilizada por várias enidades disinas, a ransparência nas meodologias de alocação de cusos é essencial. O méodo deve ser simples e fácil de compreender por forma a permiir a qualquer agene do mercado efecuar o seu cálculo para esudar siuações fuuras. eve ainda ser ransparene, o que implica que os dados uilizados no cálculo sejam conhecidos e facilmene verificáveis por odos (Odériz, 1999) (Cura, 1998). Eficiência económica A eficiência económica implica que a alocação de cusos reflica os cusos económicos reais, endo ainda em consideração a necessidade de se eviar siuações de subsidiação cruzada. O méodo de alocação de cusos deve permiir a ransmissão de sinais económicos capazes, não só de incenivar consumidores e produores em regime especial a localizarem-se em locais mais favoráveis para a rede (que conduzam a menores perdas globais), mas ambém endenes a incenivar os invesimenos na rede. Noe-se que o méodo deve condicionar a localização dos novos uilizadores da rede e ambém desencorajar passos não económicos dos uilizadores já exisenes, aravés da ransmissão de sinais económicos adequados (IPART 2000). Os sinais económicos ransmiidos pelo méodo devem fazer-se senir, quer nos consumidores e produores em regime especial, quer nos disribuidores, uma vez que os cusos influenciam a forma como os primeiros uilizam a rede e ambém a forma como os disribuidores a exploram e manêm. Reorno suficiene O méodo deve garanir o reorno do valor global das perdas, embora eviando o reorno excessivo. Ese princípio procura garanir a viabilidade financeira da empresa deenora da rede física de disribuição, bem como permiir os invesimenos necessários ao seu funcionameno em condições écnico-económicas adequadas. Igualdade e não discriminação O méodo deve promover a igualdade enre uilizadores da rede nas mesmas circunsâncias. Se ivermos em cona a organização do Sisema Elécrico em Porugal, o méodo não deve fazer discriminação enre clienes do SEP e clienes do SENV, devendo para clienes com iguais caracerísicas efecuar alocações de cusos iguais. Também não deve exisir discriminação enre produores em regime especial com iguais caracerísicas. 12

7 Esabilidade O méodo deve promover a esabilidade dos cusos a suporar por cada uilizador da rede e por consequência a esabilidade do preço da energia. Por ouras palavras, o méodo não deve conribuir para uma excessiva volailidade dos preços da energia. Consisência O méodo deve ser consisene, ou seja fornecer resulados consisenes em diferenes siuações de funcionameno do sisema. Aplicabilidade em mercados aberos O méodo deve poder ser aplicado de forma correca a sisemas elécricos com carácer concorrencial, ou seja, o méodo deve ser poliicamene implemenável. 2.5 Siuação acual em Porugal isribuição de energia elécrica Na acual legislação do secor elécrico poruguês, esão aribuídas aos disribuidores vinculados as acividades de isribuição e de Comercialização de Energia Elécrica. A primeira acividade corresponde à veiculação de energia elécrica desde os ponos de recepção da enidade concessionária da Rede Nacional de Transpore, dos produores em regime especial e das ligações ransfroneiriças aé aos clienes finais. A segunda acividade relaciona-se com a compra e venda de energia elécrica, bem como com as acividades de leiura, facuração e cobrança (ERSE, 2000). O pono 1 do arigo 43º do Regulameno do Acesso às Redes e Inerligações, esabelece que o acesso e o uso das redes de ranspore e de disribuição em MT e AT devem ser proporcionados pela enidade concessionária da Rede Nacional de Transpore e pelas enidades iulares de licença vinculada de disribuição em MT e AT, de forma não discriminaória.... Esa é a acividade de isribuição de Energia Elécrica aribuída acualmene aos disribuidores vinculados. No pono 2 do mesmo arigo 43º, refere-se que...as enidades iulares de licença vinculada de disribuição em MT e AT êm, nos ermos previsos nos diplomas referidos no número anerior, o direio de receber uma reribuição pela uilização das suas insalações e serviços, nos ermos fixados no Regulameno Tarifário. Esa remuneração, como referido em (ERSE, 2001e), provém da aplicação das arifas do Uso da Rede de isribuição. A aplicação desas arifas deve permiir às enidades iulares de licença vinculada de disribuição oberem um conjuno de proveios que se enconram regulados. Em (ERSE, 2001e) refere-se que, para a acividade de isribuição de Energia Elécrica o méodo de regulação subjacene é baseado no limie aos preços, pelo que os proveios a proporcionar nesa acividade dependem da energia elécrica enregue pelas redes de disribuição, do nível de perdas nesas redes e de evenuais cusos da políica ambienal. Por ouras palavras, a acividade de isribuição é regulada por um mecanismo do ipo preço máximo ( pricecap ), no qual são esabelecidos à priori, ou seja, no início do período de regulamenação, os monanes permiidos para a acividade, ou, mais correcamene, parâmeros que em função das quanidades, deerminam os monanes permiidos. 13

8 Assim, as arifas de Uso da Rede de isribuição são esabelecidas no ano -1 para aplicação no ano e deverão permiir aos disribuidores vinculados ober um conjuno de proveios esabelecidos no pono 1 do arigo 35º do Regulameno Tarifário pela fórmula: ~ R 3 = F + P i= 1 i,. E i, + * ( P.( p p )/100. E ) p, + R amb, 2 ( = 1,2,..., n) (2. 14) onde: R ~ represena os proveios que as arifas de uso da rede de disribuição devem proporcionar no ano, em escudos. n represena o número de anos do período de regulação. F represena a componene fixa dos proveios de uso da rede de disribuição no ano, em escudos. i represena o nível de ensão (i=1, 2 ou 3, respecivamene para AT, MT e BT). P i, represena componenes variáveis uniárias dos proveios de uso da rede de disribuição no nível de ensão i, no ano, em escudos/kwh. E i, represena a energia elécrica enregue pela rede de disribuição no nível de ensão i a clienes vinculados e não vinculados, no ano, em kwh. P p, represena a valorização das perdas na rede de disribuição no ano, em escudos/kwh. * p represena o nível de referência das perdas na rede de disribuição no ano, em percenagem. p represena o nível de perdas no ano, em percenagem. E represena a energia elécrica enregue pela rede de disribuição a clienes vinculados e não vinculados no ano, em kwh. R amb, represena os proveios permiidos para a recuperação dos cusos incorridos na proecção do ambiene no ano, em escudos. 2 represena o ajusameno no ano, dos proveios das arifas de uso da rede de disribuição no ano -2, em escudos. A componene fixa dos proveios, F evolui anualmene de acordo com o esabelecido no número 2 do arigo 35º do Regulameno Tarifário. O pono 3 do mesmo arigo esabelece a forma de evolução das componenes variáveis, P,. No pono 5 do mesmo arigo refere-se que o nível de perdas, p é dado pelo quociene enre as perdas e a energia enregue pela rede de disribuição a clienes vinculados e não vinculados. * No pono 6 é referido que o nível de referência das perdas, p, é fixado para cada um dos anos do período de regulação. i 14

9 A valorização das perdas, P p,, é dada pelo cuso médio de aquisição de energia elécrica à enidade concessionária da RNT, do conjuno de disribuidores vinculados no ano (), al como se refere no pono 7 do mesmo arigo. O arigo 36º do mesmo regulameno descreve a forma de deerminação do ajusameno dos proveios,, a proporcionar pela arifa de uso da rede de disribuição no ano. 2 Observe-se que, no que se refere às perdas, a expressão dos proveios permiidos aos disribuidores vinculados coném um mecanismo de incenivo à sua redução. e faco, se o nível de perdas conseguido na rede de disribuição no ano de aplicação da arifa, for inferior ao nível de referência fixado no ano anerior, os proveios permiidos às empresas de disribuição vinculadas aumenam. Se o nível de perdas for superior ao nível de referência, o disribuidor vinculado é penalizado com a diminuição dos proveios permiidos. Ese ipo de mecanismo regulaório visa incenivar a redução das perdas nas redes. Como já referido aneriormene, as arifas de Uso da Rede de isribuição desinam-se a remunerar a acividade de isribuição de Energia Elécrica, a qual em como principais objecivos o planeameno, o esabelecimeno, a operação e a manuenção dos acivos afecos às redes de disribuição, incluindo ambém os equipamenos de medição e de conrolo. Esa arifa é suporada por odos os clienes, quer perençam ao SEP quer ao SENV. Exisem previsas rês arifas de Uso da Rede de isribuição, diferenciadas consoane o nível de ensão do fornecimeno. O quadro que se segue resume esas arifas: Tarifa de uso da rede de disribuição em Ala Tensão Tabela 2. 1 Tarifas de Uso da Rede de isribuição Tarifa Abreviaura Aplicada por Paga por Objeco Observações isribuidores Uso da rede UR AT vinculados MT/AT Tarifa de uso da rede de disribuição em Média Tensão Tarifa de uso da rede de disribuição em Baixa Tensão UR MT UR BT isribuidores vinculados MT/AT isribuidores vinculados MT/AT (acividade de comercialização de energia elécrica) Todos os clienes alimenados em AT e nos níveis de ensão a jusane, ano do SEP como do SENV Clienes finais do SEP alimenados em MT e BT e pelos clienes não vinculados alimenados em MT Clienes finais do SEP alimenados em BT Uso da rede Os clienes do SEP não êm o valor desa arifa descriminado, sendo paga de forma diluída na facura mensal Uso da rede efinida nos ermos do n.º 2 do arigo 31º do Regulameno Tarifário A legislação poruguesa nos arigos 51º do Regulameno Tarifário e arigo 47º do Regulameno do Acesso às Redes e às Inerligações esabelece que, esas arifas são composas por um preço de poência (PTE/kW por mês) e dois preços de energia reaciva (PTE/kVarh), consoane se rae de energia reaciva fornecida ou recebida. Como previso no Regulameno de Relações Comerciais, no seu arigo 78º e no Regulameno de Acesso às Redes e às Inerligações, no seu arigo 47º, e endo em cona os 15

10 valores dos facores k1 e k2 referidos nos mesmos arigos e fornecidos pela ERSE para o ano 2001, o preço de poência aplica-se ao valor da poência a facurar calculada a parir da poência média em horas de pona adicionada de 70% do valor da poência média em horas cheias que exceda o valor da poência média em horas de pona em mais de 20%. As quanidades de poência são deerminadas endo em cona as quanidades de perdas nas redes, o que se consegue aravés da uilização de facores de ajusameno para perdas definidos na lei. Quer iso dizer que, por exemplo, para um cliene não vinculado alimenado em MT, com energia proveniene da RNT, as arifas a pagar, para lá da arifa do uso da rede de ranspore serão as arifas do uso da rede de disribuição em AT e MT. Cada uma desas arifas erá duas componenes, a componene de poência e a componene de energia reaciva. A deerminação das componenes de poência faz-se da forma acima referida, endo no enano em cona o ajusameno de perdas na deerminação da arifa de uso da rede disribuição em AT. Por ouras palavras, na deerminação da poência a facurar na arifa de uso da rede de disribuição em MT uiliza-se a poência calculada como referido aneriormene, enquano que para a definição da arifa do uso da rede de disribuição em AT se usa essa poência acrescida do ajusameno de perdas. Na abela que se segue apresenam-se os facores de perdas em vigor em Porugal, no ano 2001, discriminados por nível de ensão e por poso horário. Tabela 2. 2 Facores de ajusameno para perdas (%) Facores de ajusameno para perdas AT MT BT Horas de Pona γ P 2,2 5,4 9,3 Horas Cheias γ C 1,5 2,5 6,8 Horas de Vazio γ V 1,0 2,2 4,3 Aendendo a que, como referido em (ERSE, 2001e), a poência média em horas cheias geralmene não ulrapassa o respecivo valor em horas de pona em mais de 20%, a poência a considerar nas Tarifas de Uso da Rede de isribuição é calculada com base na energia em horas de pona e logo o coeficiene de perdas relevane para esas quanidades de poência é γ P. A figura que se segue ilusra a aplicação dos facores de correcção de perdas para um cliene não vinculado, ligado à rede de disribuição de MT e cuja poência nesse nível de ensão é igual a P MT. P = ( 1+ γ ). P MAT P AT AT Rede de ranspore Rede de isribuição AT P = ( 1+ γ ). P AT P MT MT Rede de isribuição MT P MT = P MT C MT Rede de isribuição BT Figura 2. 4 Aplicação às poências de facores de correcção para perdas 16

11 No cálculo da arifa de uso da rede de disribuição em MT, a poência a considerar para ese consumidor é igual a P MT, mas no cálculo da arifa de uso da rede de disribuição em AT, a poência a considerar será P MT corrigida para perdas em MT, ou seja: P = ( 1+ γ ). P (2. 15) AT P MT MT O preço de energia reaciva fornecida, de acordo com o arigo 75º do Regulameno de Relações Comerciais, aplica-se à quanidade de energia reaciva induiva que, nas horas fora de vazio, exceder 40% da energia aciva ransiada no mesmo período. O preço da energia reaciva recebida aplica-se a oda a energia reaciva capaciiva nas horas de vazio. Os valores considerados para a energia reaciva recebida e fornecida resulam das enregas relaivas unicamene ao nível de ensão de ligação à rede, uma vez que a compensação é local. Acualmene, a aplicação das Tarifas de Uso da Rede de isribuição só é efecuada de forma dealhada a clienes perencenes ao SENV. Aos clienes do SEP, esa discriminação não é efecuada. Por ouras palavras, as arifas de Uso da Rede de isribuição que deveriam ser suporadas pelos clienes finais do SEP são pagas pelos disribuidores vinculados, na sua acividade de comercialização de energia, com base nos mesmos criérios acima referidos. Eses cusos suporados pelos disribuidores vinculados são depois recuperados aravés das arifas de venda de energia aos consumidores finais, surgindo na sua facura de energia mas de forma não discriminada. A arifa de Uso da Rede de isribuição em baixa ensão não é aplicada a clienes não vinculados, uma vez que a acual legislação só admie clienes não vinculados em MT, AT ou MAT. No que se refere às perdas elécricas convém, anes de mais, referir que os seus cusos não são alocados pelas Tarifas de Uso da Rede. e faco, os cusos associados às perdas que cada consumidor erá de suporar são, segundo a acual legislação poruguesa, um cuso relacionado com compra de energia exra. Por ouras palavras, o disribuidor vinculado e os clienes não vinculados ligados à rede de disribuição do SEP êm de adquirir (aos produores vinculados, não vinculados ou imporação) uma quanidade de energia superior àquela que efecivamene necessiam, por forma a compensarem as perdas que provocam nas redes. Esa quanidade exra de energia é deerminada pela aplicação dos facores de ajusameno para perdas aneriormene referidos, os quais são diferenciados por nível de ensão e poso horário, al como consa do arigo 68º do Regulameno de Relações Comerciais e do arigo 47º do Regulameno do Acesso às Redes e Inerligações. Ese ajusameno para perdas faz-se somene para a energia aciva, converendo-se esa energia absorvida por um consumidor no seu pono de alimenação para o referencial de produção. Assim, por exemplo um consumidor não vinculado ligado à rede de disribuição em AT, em de adquirir uma quanidade de energia dada por: W = 1+ γ ) (1 + γ ) (2. 16) p W c ( AT ( RNT ) AT onde: W p é a energia aciva a produzir por período horário para alimenar o consumidor. W c é a energia aciva enregue ao consumidor por período horário. γ AT(RNT) é o facor de ajusameno para perdas na Rede Nacional de Transpore por período horário. γ AT é o facor de ajusameno para perdas na Rede de isribuição em AT por período horário. 17

12 Se o consumidor se enconrar ligado à rede de disribuição em MT, a quanidade de energia que erá de adquirir é dada pela expressão: W = 1+ γ ) (1 + γ ) (1 + γ ) (2. 17) p W c ( AT ( RNT ) AT MT sendo: γ MT o facor de ajusameno para perdas na rede de disribuição em MT por período horário. A legislação poruguesa prevê ainda, no Regulameno do Acesso às redes e às Inerligações, a possibilidade de virem a exisir Coeficienes de Adesão às Redes. No arigo 46º dese regulameno refere-se que No caso de novas ligações de candidaos a uilizadores das redes, a enidade concessionária da RNT e as enidades iulares de licença vinculada de disribuição em MT e AT devem dar a sinalização económica adequada a uma correca localização geográfica. Refere-se no pono 2 do mesmo arigo 46º que A conveniência de uma deerminada localização geográfica de uma nova ligação relaciona-se, fundamenalmene, com as maiores ou menores perdas de energia elécrica que essa ligação causa. No pono 3 do mesmo arigo refere-se que...é esabelecido um sisema de Coeficienes de Adesão às Redes, nodais ou zonais, que são aplicados ao valor a pagar pela poência aciva a facurar mensalmene, relaiva ao uso da rede a que respeia a nova ligação, durane o período de um ano. Eses coeficienes previsos na legislação podem assumir valores inferiores ou superiores a 1, consoane a localização seja mais ou menos favorável, respecivamene. Acualmene são iguais a 1, cumprindo assim o disposo no pono 8 do arigo 46º do Regulameno do Acesso às redes e às inerligações, que os fixa igual a 1 enquano não for aprovada qualquer proposa de valores. Compee à ERSE, nos ermos do pono 6 do arigo nº46, a aprovação deses coeficienes, após proposas fundamenadas apresenadas pela enidade concessionária da RNT e pelas enidades iulares de licença vinculada de disribuição. Eses facores, se definidos e implemenados poderão funcionar como mecanismo de incenivo à ligação de novos uilizadores em ponos mais convenienes para o sisema, embora enham apenas efeios emporários e não expressem o impaco real que cada novo consumidor ligado à rede erá nas perdas Comenários ao acual sisema arifário O acual sisema arifário rege-se por princípios de não discriminação e de uniformidade arifária. Os cusos inerenes à operação, planeameno, esabelecimeno e manuenção dos acivos afecos às redes de disribuição, são alocados aos seus uilizadores aravés das Tarifas de Uso da Rede de isribuição. A forma como as arifas de Uso da Rede de isribuição são suporadas pelos consumidores finais de energia é diferene consoane se rae de um cliene do SEP ou um cliene não vinculado. Os úlimos pagam esas arifas, de forma discriminada na sua facura energéica, sendo o valor a pagar função de uma poência e da energia reaciva consumida ou injecada na rede, como aneriormene referido. Os clienes do SEP pagam esas arifas diluídas no preço da energia, sem que apareçam discriminadas na sua facura. A recuperação dos cusos da rede de disribuição feia da forma apresenada pode conduzir a siuações de subsidiação cruzada uma vez que não é conabilizada a quanidade

13 de rede que cada cliene uiliza. Por exemplo, dois clienes não vinculados, ligados ao mesmo nível de ensão, com iguais valores de poência e de energia reaciva pagam o mesmo valor pelo acesso à rede de disribuição, independenemene da sua disância à subesação que os alimena, das condições físicas e elécricas da rede e das perdas que provocam. Os clienes do SEP, que consumam igual energia, êm ambém de suporar iguais cusos pelo acesso à rede de disribuição. No que se refere aos cusos das perdas a suporar pelos diferenes uilizadores da rede, podem ambém suceder siuações de subsidiação cruzada devido à forma como é deerminada a quanidade de energia exra a adquirir por eses por forma a compensar as perdas. Por exemplo, dois clienes não vinculados com iguais poências e energias, ligados à rede de disribuição em MT, não êm forçosamene que possuir igual uilização da rede, ou de criar igual valor de perdas. A sua localização geográfica, por exemplo, pode condicionar de forma decisiva as perdas que cada um provoca na rede. No enano, a forma definida na lei para calcular a energia aciva exra que eses êm de adquirir para compensar as perdas que provocam conduz a que ambos suporem igual valor de perdas. No caso de clienes do SEP, o faco de ser o disribuidor vinculado, na sua acividade de comercialização de energia, a suporar os cusos das perdas e poseriormene a ransferi-los para os consumidores finais com base na energia consumida por eses pode ambém ser discuível dese pono de visa. ois clienes com consumo de energia semelhane podem não provocar igual quanidade de perdas na rede, dependendo esas quer da sua localização geográfica quer do espaço emporal em que os consumos são efecuados. As quanidade de energia exra a ser adquirida pelos clienes é deerminada com base no mecanismo de ajusameno para perdas. O problema é que os coeficienes de ajusameno para perdas são consanes, iguais para odos, não endo em cona as perdas que de faco cada uilizador da rede provoca em função da sua localização geográfica e do seu diagrama de cargas. Não se preende, com ese rabalho, discuir o princípio da uniformidade arifária acualmene em vigor em Porugal. Apenas se procura mosrar que, à luz dese princípio, os cusos das redes de disribuição, perdas incluídas, não são alocados a quem de faco os provoca. a análise da acual siuação em Porugal, percebe-se que o processo de alocação das perdas das redes só é explício para clienes não vinculados, sendo que aos clienes vinculados eses cusos são impuados de forma diluída na arifa da energia. Como consa do arigo 37º, nº 7 do Regulameno Tarifário, as arifas de venda de energia aos clienes finais do SEP incluem uma parcela de repercussão dos cusos de monane a qual inclui os cusos de aquisição de energia elécrica que incluem a energia exra necessária para compensar as perdas. A alocação deses cusos aos clienes do SEP aravés da arifa de venda da energia a clienes finais não permie que se responsabilize cada um dos uilizadores pelas perdas que efecivamene provoca. Por ouro lado, eses consumidores não vêem de forma explícia na sua facura os cusos de perdas que esão a suporar. Põem-se assim em causa duas das raves fundamenais da eficiência económica, ou seja, cada um suporar os cusos que origina e er conhecimeno de que os esá a suporar. No enano, esa forma de alocação dos cusos permie maner uma siuação de uniformidade arifária, consagrada na lei poruguesa. 19

14 Produção em regime especial Como referido aneriormene, as necessidades ambienais e de opimização de recursos energéicos conduziram ao aparecimeno de um fenómeno que se sene um pouco por odo o mundo, e que consise no aparecimeno de cenrais produoras de energia elécrica geralmene inerligadas com as redes de disribuição. Na legislação poruguesa esas insalações são designadas por Produores em Regime Especial (PRE). Na sua maioria, esas cenrais de produção de energia elécrica são caracerizadas por erem uma pequena poência e por se enconrarem inerligadas com a rede de disribuição nos níveis de ensão mais baixos. No enano exisem ambém produores em regime especial com poências significaivas e inerligados com níveis de ensão superiores. Os casos dos parques eólicos ou de insalações de co-geração são casos evidenes desa siuação. Em Porugal, desde a publicação do ecreo-lei 189/88, esas insalações apareceram em força e, na sua maioria, enconram-se ligadas às redes de disribuição, as quais geralmene êm uma esruura radial ou são exploradas com opologia radial. Tal faco conduz a alerações no funcionameno das redes de disribuição, deixando esas de ser um elemeno passivo para passarem a er um comporameno acivo, dificulando a arefa de gesão desas redes. Embora nese rabalho ineresse fundamenalmene analisar o impaco dos PRE nas perdas das redes de disribuição, não podemos esquecer que o impaco dos PRE não se limiam às perdas e que ambém se fazem senir quer nas redes de ranspore quer no sisema elecroproduor cenralizado. O problema de avaliação do impaco provocados pelos PRE nas redes de disribuição é complexo e agravado pelo faco de muias das pequenas cenrais aproveiarem como energia primária recursos foremene variáveis no empo (quer a curo quer a longo prazo) ais como a água de pequenos rios ou o veno. O aparecimeno de PRE nas redes de disribuição conduziu ao aumeno das dificuldades de exploração desas redes, uma vez que: O rânsio de poências aciva e reaciva que radicionalmene eram unidireccionais, com senido da subesação para as cargas, podem passar a ser bidireccionais, em especial nas horas de vazio dos sisemas de disribuição onde pode ocorrer uma inversão no senido dos rânsios de poência dos ramos, e mesmo no senido do rânsio de poência enre a rede de ranspore e a rede de disribuição. Os perfis de ensão nas redes de disribuição deixam de ser monoonamene decrescenes desde a subesação aé à carga mais afasada para passarem a er um comporameno menos monóono, ou seja, podem surgir ensões mais elevadas em deerminados nós da rede siuados próximos da inerligação de um PRE. Podem surgir fluuações lenas e rápidas nas ensões das redes devido às enradas e saídas de serviço dos PRE e às variações no recurso primário respecivamene. As poências de curo-circuio que radicionalmene eram decrescenes à medida que nos afasávamos da subesação deixam de apresenar al monoonia. e faco, a presença de PRE em deerminados nós conduz a um aumeno das poências de curocircuio no nó de inerligação e nos nós vizinhos. Aumenam as dificuldades na coordenação das proecções da rede recepora, orna-se mais complexo efecuar uma eficaz regulação da ensão, aumena a probabilidade de inerrupções de serviço, aumena a poluição harmónica das redes.

15 A acrescenar a eses, surgem impacos nas perdas da rede de disribuição. e faco, anes do aparecimeno dos PRE, as perdas dependiam quase exclusivamene dos regimes de carga e das condições de exploração da rede, mas acualmene surge mais uma variável que influencia o seu valor. O padrão de injecção de energia na rede pelos PRE inerfere direcamene e significaivamene no valor global das perdas desas redes. O impaco dos PRE nas perdas de uma rede de disribuição, pode ser negaivo ou posiivo. Geralmene, acarrea para a rede uma redução do valor global das perdas. Um esudo elaborado e apresenado em (Peças Lopes e al, 2000) mosra que os PRE êm um impaco global posiivo nas perdas das redes de disribuição. Consaa-se ainda nese documeno que as perdas são uma função dos diferenes cenários de exploração e das caracerísicas de ligação dos PRE às redes receporas (comprimeno do ramal, ensão da rede recepora). Ese relaório envolveu um vaso conjuno de esudos que se esenderam, por sua vez, por vários cenários de operação associados a regimes hidrológicos húmidos e secos e a siuações de pona e vazio.. Em (Peças Lopes e al, 2000) refere-se ainda que, globalmene, pode afirmar-se que o impaco dos PRE nas perdas acivas e reacivas na rede recepora é benéfico durane os dias de semana, conduzindo à sua diminuição, e prejudicial nos fins de semana, conduzindo ao seu aumeno, ainda que de menor ampliude. O esudo revela que, nos dias da semana, a presença de PRE conduz a uma redução dos rânsios de poência nos ramos siuados enre a PRE e a subesação. O rânsio de poências faz-se com o senido da subesação para a rede. Ao fim de semana, consaa-se que, exisindo PRE, o rânsio de poência aciva se faz da rede para a subesação, podendo conduzir a aumeno das perdas acivas. O rânsio de poência reaciva permanece com senido da subesação para a rede. Tendo em cona os impacos referidos e o âmbio do presene rabalho, impora perceber como a acual legislação poruguesa conabiliza o impaco nas perdas das redes de disribuição dos PRE. O ecreo-lei n.º 168/99 de 18 de Maio regulamena a remuneração da produção renovável ou uilizando resíduos indusriais, agrícolas ou urbanos. No que se refere aos aproveiamenos hidroelécricos, ese diploma apenas é aplicável a insalações com poência insalada aé 10 MW. Com esa regulamenação a remuneração da energia dos PRE deixa de esar ligada ao preço de venda ao cliene final do SEP, adopando-se uma remuneração baseada em cusos eviados, onde se incluem os cusos ambienais e das perdas. A energia produzida pelos PRE que uilizam recursos renováveis como energia primária é, nos ermos dese ecreo-lei, remunerada com base na expressão: V. = k p.( PF + PV + PA). kp kipc (2. 18) onde: PF é a chamada parcela fixa sendo proporcional quer à uilização da poência insalada quer à poência média. PV é a chamada parcela variável, proporcional à energia enregue pelo PRE. PA é designada por parcela ambienal sendo ambém proporcional à energia enregue. k p é um facor que procura raduzir as perdas eviadas nas redes pelos PRE. Ese facor é função da poência insalada, assumindo o valor 1,036 para poências insaladas inferiores a 5 MW e 1,015 para poências iguais ou superiores aos 5 MW. k IPC é um facor que esá relacionado com a axa de inflação e que se calcula aravés do quociene enre o índice de preço no consumidor, sem habiação, no coninene, referene ao mês anerior, e o mesmo índice, mas referene ao mês de ezembro de

16 k p é um facor que permie ponderar a energia enregue pelos PRE em função dos períodos arifários (pona, cheia, vazio). Ese facor é opaivo, endo o PRE que decidir no aco de licenciameno se preende que ese enha o valor 1 ou enão um valor obido pela expressão: k p 1,25. E pc + 0,65. EV = (2. 19) E sendo: E pc a energia enregue nos períodos de pona e de cheia E V a energia enregue nos períodos de vazio E a energia oal enregue Os ponos 2 a 22 do mesmo ecreo-lei 168/99 esabelecem a forma de cálculo de cada um dos facores envolvidos na expressão (2.18). O ecreo-lei 538/99 de 13 de ezembro regulamena a forma de remuneração da energia produzida por produores em regime especial baseados na co-geração. Nese diploma, no pono 2 do arigo 10º esabelecem-se rês arifários disinos, aplicáveis a oda a energia fornecida pelas respecivas insalações à rede do SEP. Um deses arifários é aplicável a insalações de co-geração com poência de ligação aé 10 MW inclusive, ouro a insalações com poência de ligação superior a 10 MW e o erceiro às insalações cuja energia primária seja consiuída em mais de 50% por recursos renováveis ou resíduos indusriais, agrícolas ou urbanos, independenemene da poência de ligação. No pono 3 do mesmo arigo 10º esabelece-se que as arifas de venda da energia ao SEP devem reflecir os cusos eviados pelo SEP devido à enrada em serviço da insalação de cogeração, enre os quais os cusos das perdas. As porarias 30/2000 e 31/2000 de 27 de Janeiro e a poraria n.º 525/2001 de 25 de Maio esabelecem as formulas de remuneração da energia enregue respecivamene pelas insalações de co-geração com poências igual ou inferior a 10 MW, superior a 10 MW e que uilizam energia primária que, em cada ano, seja consiuída em mais de 50% por recursos renováveis ou resíduos. A expressão da remuneração da energia enregue por esas insalações em a forma: V ). = ( PF + PV + PA k P ( 2. 20) onde os facores êm o mesmo significado anerior e são calculados nos ermos expressos em cada uma das porarias referidas. No que se refere ao facor k p, para as insalações de co-geração, os seus valores são diferenes daqueles referidos para os PRE cuja energia primária é do ipo renovável. Para insalações de co-geração com poência aé 10 MW, o facor k p assume o valor 1,02 se a poência for maior ou igual a 5 MW e o valor 1,04 se a poência é inferior aos 5 MW. Para insalações com poência superior aos 10 MW o facor k p é uniário. Para insalações de co-geração cuja energia primária seja consiuída em mais de 50% por recursos renováveis ou resíduos, independenemene da sua poência, o facor k p assume o valor 1,02 se a poência da insalação é igual ou superior a 5 MW e o valor 1,04 se a poência é inferior aos 5 MW. 22

17 2.5.4 Comenários à acual fórmula de remuneração aos PRE A acual forma de remuneração da energia enregue pelos PRE às redes de disribuição assena no conceio dos cusos eviados, enre os quais as perdas. Significa iso que, a energia enregue pelos PRE é remunerada endo em cona as perdas eviadas por eses face à siuação da sua ausência. Como referido em 2.5.3, a forma legal de expressar o valor das perdas eviadas acualmene em vigor em Porugal, assena na uilização de um facor, k p, o qual pode assumir cinco valores disinos, em função da poência insalada e do ipo de PRE. O faco dese facor k p só poder assumir eses cinco valores conduz a que possam exisir siuações de subsidiação cruzada enre PRE. Por exemplo, dois PRE do mesmo ipo, com iguais poências insaladas e que produzam a mesma quanidade de energia podem originar diferenes valores de perdas eviadas, uma vez que eses valores dependem da sua posição geográfica, das caracerísicas da rede juno ao seu pono de inerligação e do próprio regime de funcionameno de cada PRE. A acual forma remuneraória da energia enregue pelos PRE não conempla porano, as perdas efecivamene eviadas por cada um deses. Por ouro lado, os PRE são igualmene remunerados por perdas eviadas mesmo em inervalos de empo em que evenualmene conribuam para o seu aumeno. Como referido aneriormene, nos períodos de menor carga da rede de disribuição podem ocorrer aumenos das perdas nesa causadas pela presença dos PRE. Neses casos, e perane a acual fórmula remuneraória, os PRE coninuarão a receber por perdas eviadas quando de faco conribuem para o seu aumeno. 2.6 Enquadrameno do presene rabalho na siuação poruguesa Com ese rabalho não se preende, como foi aneriormene referido, discuir o princípio da uniformidade arifária acualmene em vigor em Porugal. A escolha de uma deerminada forma de alocar os cusos das redes de disribuição, de perdas ou ouros, aos diferenes uilizadores desas não depende somene da procura de uma eficiência económica ópima. Facores sociais podem ambém ser deerminanes no processo de selecção da meodologia a uilizar para efecuar alocação dos cusos. Por ouras palavras, a escolha de uma deerminada meodologia para efecuar a alocação dos cusos depende dos objecivos de gesão da rede que se preendem aingir mas ambém de objecivos sociais que não podem ser descurados. No enano, mesmo que no processo de alocação das perdas das redes de disribuição seja uilizado o princípio da uniformidade arifária é sempre desejável conhecer quem de faco origina ou evia eses cusos. Ese conhecimeno permiirá, às enidades ligadas com a regulamenação do secor elécrico, avaliarem o grau de subsidiação enre uilizadores da rede. 23

18 2.7 Conclusões As perdas écnicas de uma rede elécrica de disribuição são, na sua esmagadora maioria, perdas por efeio de Joule e porano dependenes do quadrado da correne que percorre cada elemeno dessa rede. Esa correne é, por sua vez, função dos módulos e das fases das ensões nas exremidades de cada elemeno, o que permie concluir que as perdas numa rede elécrica são ambém função dos módulos e esfasamenos das ensões em cada barrameno desa. A consideração de que as perdas num deerminado elemeno de uma rede elécrica são proporcionais ao quadrado do rânsio de poência aparene que nele se faz senir é uma aproximação à realidade que pode ser mais ou menos grosseira como se demonsrou. Uma aproximação que pode ser ainda menos realisa é a consideração de que as perdas num elemeno de rede são proporcionais ao quadrado da poência aciva que flui nesse elemeno. e faco, al aproximação pressupõe a definição de um facor de poência ípico o qual se pode afasar da realidade. Quer se considere que as perdas são proporcionais ao quadrado da correne quer proporcionais ao quadrado da poência, esas regem-se sempre por uma expressão não linear. A esa não linearidade das perdas juna-se ainda a não linearidade que caraceriza os rânsios de poência (e das correnes) nas redes elécricas, ornando complexo o problema da alocação das perdas elécricas enre os uilizadores de uma rede. iferenes meodologias podem ser adopadas para efecuar al alocação, o que orna necessária a definição de criérios que permiam comparar o comporameno de cada uma face a uma meodologia ideal imaginária. Esa comparação permie, em úlima insância, efecuar uma comparação enre os diferenes méodos de alocação de perdas. Nese capíulo foram definidos os grandes princípios, julgados como fundamenais, para uma correca alocação de perdas. Em Porugal, a alocação de perdas aos clienes não vinculados é efecuada aravés da obrigação deses adquirirem uma quanidade de energia superior aquela que efecivamene receberão. No caso dos clienes do SEP, compee ao disribuidor adquirir essa quanidade exra de energia repercuindo os seus cusos na arifa final de venda da energia aos consumidores. A quanidade de energia exra a adquirir por um cliene não vinculado ou pelo disribuidor vinculado, é deerminada com base em facores de ajusameno para perdas definidos na lei e publicados pela ERSE no regulameno arifário. No caso dos PRE, a acual legislação impõe uma remuneração da energia enregue por eses ao SEP, baseada em cusos eviados. Neses cusos eviados incluem-se as perdas elécricas que, suposamene, cada PRE evia por esar presene na rede. A forma como, na legislação poruguesa, são definidos e aplicados aos consumidores os facores de ajusameno para perdas e aos PRE os coeficienes que raduzem as perdas eviadas conduz a siuações de subsidiação cruzada enre os uilizadores das redes de disribuição, mas garane a uniformidade arifária. 24