a operação dos reservatórios e o planejamento da operação ... zambon_20150402 seminario... ·...

A operação dos reservatórios e o planejamento da operação hidrotérmica do

Sistema Interligado Nacional

Renato Carlos Zambon

1 IEE 2015.04.02 [email protected]

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental

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 2015.04.02 [email protected] 2

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 2013..2015

• Armazenamento nos subsistemas

• Cenários 2015..2018

• Considerações finais


Introdução, geração de energia no SIN

4

152 hidrelétricas de médio e grande porte, mais PCHs

$$$$$

IEE 2015.04.02 [email protected]

Composição da carga por fonte geradora (médias mensais)

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


6

QI upstream

Qt Qv Quc

Qv

Ev

Qt

Smax(FC)

Smin

P(Qt,H-HT)

HT(Qt+Qv)

Qtmax(H-HT)

S

(t-1,t)

(A(H(S))) H A


Decisão sob incerteza

8

mais hidro

armazena

ok! seco

verte úmido

raciona seco

ok! úmido

?


Interface HIDROTERM


Histórico da capacidade instalada


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Cap

acid

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stal

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EAR

max

(M

Wm

ês)

N

NE

S

SE/CO

Histórico da capacidade de EAR


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EAR

max

/ C

apac

idad

e I

nst

alad

a (m

ese

s)

EAR / Capacidade instalada


Capacidade de armazenamento SIN

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0 10 20 30 40 50 60 70 80

Ener

gia

Arm

azen

ada

Máx

ima

Reservatórios de Regularização


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%

Principais bacias do SIN


Incerteza climática + mudanças no uso do solo (transformação chuva-vazão)

Não estacionariedade das vazões


0

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1931 1941 1951 1961 1971 1981 1991 2001 2011

Q (m

³/s)

Itaipu, vazão natural média mensal e média móvel 12 meses

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1931 1941 1951 1961 1971 1981 1991 2001 2011

Q (m

³/s)

Tucuruí, vazão natural média mensal e média móvel 12 meses

Não estacionariedade das vazões


0

2000

4000

6000

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10000

12000

1931 1941 1951 1961 1971 1981 1991 2001 2011

Q (m

³/s)

Sobradinho, vazão natural média mensal e média móvel 12 meses

0

5000

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1931 1941 1951 1961 1971 1981 1991 2001 2011

Q (m

³/s)

Jirau, vazão natural média mensal e média móvel 12 meses

Vazões mínimas e a seca 2013.. 2015

Cod Usina Sistema Qmin,hist

(m³/s) até 2012

Qmin,hist (m³/s) atual

%

1 CAMARGOS 1 34 22 65%

2 ITUTINGA 1 34 22 65%

4 FUNIL-GRANDE 1 68 45 66%

6 FURNAS 1 204 95 47%

7 M. DE MORAES 1 225 109 48%

8 ESTREITO 1 226 112 50%

9 JAGUARA 1 227 113 50%

10 IGARAPAVA 1 229 117 51%

11 VOLTA GRANDE 1 235 125 53%

12 P. COLOMBIA 1 245 144 59%

17 MARIMBONDO 1 418 233 56%

18 A. VERMELHA 1 484 348 72%

20 BATALHA 1 16 8 50%

21 SERRA FACAO 1 27 13 48%

24 EMBORCACAO 1 73 47 64%

25 NOVA PONTE 1 53 43 81%

26 MIRANDA 1 64 44 69%

27 CAPIM BRANC1 1 65 44 68%

28 CAPIM BRANC2 1 68 44 65%

31 ITUMBIARA 1 261 220 84%


Cod Usina Sistema Qmin,hist

(m³/s) até 2012

Qmin,hist (m³/s) atual

%

32 CACH.DOURADA 1 273 242 89%

44 I. SOLT. EQV 1 1538 1403 91%

120 JAGUARI 1 7 5 71%

123 FUNIL 1 51 45 88%

129 SIMPLICIO 1 10 0 0%

130 ILHA POMBOS 1 104 99 95%

139 CANDONGA 1 43 38 88%

141 BAGUARI 1 163 116 71%

143 AIMORES 1 205 164 80%

144 MASCARENHAS 1 221 187 85%

148 IRAPE 1 8 6 75%

155 RETIRO BAIXO 1 25 10 40%

156 TRES MARIAS 1 80 35 44%

169 SOBRADINHO 3 506 396 78%

172 ITAPARICA 3 501 404 81%

176 COMP PAF-MOX 3 501 404 81%

178 XINGO 3 501 409 82%

192 GUILMAN-AMOR 1 22 16 73%

193 SA CARVALHO 1 24 18 75%

Em 39 de 152 usinas foi batido o recorde de vazões mínimas mensais do histórico!

EAR “ótima”, HIDRO 1940..2009

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(SE, S, NE e N)


HT 2015.04: cenário 0,91 GH e 90% MLT


Sem déficit, mas despacha maioria das térmicas no horizonte de 4 anos

HT 2015.04: cenário 0,91 GH e 70% MLT


Déficit médio de 9,6% no horizonte de 4 anos...

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).


Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental

Obrigado!

[email protected]

IEE 2015.04.02 23 [email protected]

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