Preprint B32/2009
Redistribuição Ótima em Patamares de Carga da Geração Mensal de Usinas Hidrelétricas
Rachel Marcato
Keywords: Programação quadrática sequencial | planejamento da operação eletroenergética
O planejamento da operação eletroenergética do sistema interligado brasileiro (SIN) constitui um problema de grande porte e sujeito a incertezas, devido ao grande número de reservatórios e à forte predominância hidrelétrica que caracterizam o sistema. A complexidade do problema de otimização resultante leva a uma decomposição em três modelos principais, cada um focado em diferentes horizontes temporais (planejamentos de médio e curto prazo e programação diária da operação). Estes modelos, desenvolvidos pelo Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (CEPEL), são acoplados entre si através dos dados de entrada e saída. Por exemplo, o modelo de médio prazo calcula como saída uma função de custo futuro do sistema, utilizada como dado de entrada para o modelo de curto prazo. O modelo de médio prazo também calcula a evolução mensal ótima dos volumes agregados dos reservatórios. Como conseqüência da discretização utilizada pelo modelo, estes volumes agregados são calculados para os sistemas equivalentes de energia que formam o SIN, correspondentes às regiões Sudeste/Centro-oeste, Sul, Nordeste e Norte do país. Para muitos estudos de médio prazo, porém, é necessário desagregar esses volumes em valores individuais para cada reservatório que compõe o sistema. Atualmente este processo pode ser efetuado pelo modelo SUISHI-O (desenvolvido pelo CEPEL), que distribui as metas agregadas entre os diferentes reservatórios de cada sistema usando técnicas de simulação baseadas em regras heurísticas de operação. Os valores individuais obtidos para cada reservatório representam valores médios mensais, que não discriminam os diferentes patamares de carga (pesada, média e leve, por exemplo). Por esta razão, em alguns casos o modelo pode definir metas individuais para as usinas hidrelétricas que não são suficientes para atender os períodos de carga pesada. Este trabalho propõe uma modelagem complementar à técnica de simulação atualmente utilizada pelo modelo SUISHI-O, que considera os diferentes patamares de carga para cada usina, e que é baseada em métodos de otimização. Mais precisamente, a quantidade total de água turbinada mensalmente em cada usina é distribuída de maneira ótima entre os patamares de carga através da minimização de uma função de desvios não linear. Esses desvios correspondem às diferenças entre as gerações resultantes de cada patamar e as respectivas cargas de energia que devem ser atendidas pelo sistema equivalente. O problema de otimização resultante tem uma função objetivo não linear e restrições lineares e de caixa. Para este tipo de problema, foi desenvolvida uma variante quase-Newtoniana do algoritmo de Programação Quadrática Seqüencial, globalizado por busca linear. A modelagem e a metodologia desenvolvidas são validadas mediante os bons resultados obtidos sobre um estudo de caso real, considerando todo o sistema interligado brasileiro.