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Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cepel | 2016

Centro de Pesquisas de Energia Elétrica -CEPEL

Autor/apresentador

Área

Título do trabalho

3º seminário Inserção de Novas Fontes

Renováveis e Redes inteligentes no Planejamento

Energético Nacional

Centro de Pesquisas de Energia Elétrica

Maria Elvira MaceiraDepartamento de Otimização Energética e Meio Ambiente - DEA

Fontes Renováveis e Geração Flexível


Matriz Energética do Brasil

Domestic Energy Supply (%)

3.5%p.y

Source: MME/EPE - PDE 2023

2014Millions of toe:

312.0% renewables:

42.1

2023Millions of toe:

425.8 % renewables:

42.5

WORLD (2010)RENEWABLES: 13%

Domestic Energy Supply (%)


3

Domestic Electricity Supply (%)

2014624.6 TWh

74.5% renewables

4.6%p.y.

2023933.8 TWh

86.1% renewables

WORLD (2010)RENEWABLES: 19%

Matriz Elétrica do Brasil

Source: MME/EPE - PDE 2023


Matriz de Geração de EnergiaElétrica no Brasil (2016)

Biomassa1/3

Fontes: ANEEL, 2016. Banco de Informações de Geração. Disponível em: http://www.aneel.gov.br. Acesso em: 12/09/2016

http://www.aneel.gov.br/


Evolução da capacidade instalada de geração eólica no Brasil (MW)

Fontes: ANEEL, 2016. Banco de Informações de Geração. Disponível em: http://www.aneel.gov.br. Acesso em: 12/09/2016GWEC, 2016. Global Wind Report 2015. Disponível em: http://www.gwec.net/wp-content/uploads/vip/GWEC-Global-Wind-2015-Report_April-2016_22_04.pdf

EstadoCapacidade Instalada

(set/2016)

ParquesEólicos

(set/2016)

Bahia 1.718,1 68

Ceará 1.353,2 49

Paraíba 69,0 13

Paraná 2,5 1

Bahia 595,4 28

Ceará 777,6 28

Rio de Janeiro 28,1 1

Rio Grande do Norte 2.994,1 110

Rio Grande do Sul 1.553,8 67

Santa Catarina 242,5 15

Sergipe 34,5 1

Total 9.368,6 381

http://www.aneel.gov.br/

http://www.gwec.net/wp-content/uploads/vip/GWEC-Global-Wind-2015-Report_April-2016_22_04.pdf

http://www.gwec.net/wp-content/uploads/vip/GWEC-Global-Wind-2015-Report_April-2016_22_04.pdf


Objetivo

prover de forma confiável e econômica o suprimento de energia elétrica aos consumidores

objetivos conflitantes

Planejamento de Sistemas de Energia Elétrica

determinar soluções de compromisso entre custos e confiabilidade

refinar os métodos utilizados na alocação de recursos

considerar as incertezas associadas

considerar as características do sistema (e do país)

interface com outros setores energéticos

Sistemas de Energia Elétrica


Cadeia de Modelos para o Planejamento Energético

Diferentes Horizontes e Graus de Detalhamento

20-30 anos,discretização anual a horária

Programas OficiaisMMEEPE

ANEELONSCCEE

agentes

Definição da Garantia Física das Usinas ; e Elaboração das Diretrizes para os Leilões de Energia.

Planejamento da Expansão;Planejamento e Programação da Operação;Comercialização da Energia de Curto-Prazo;






ANEELONSCCEE

agentes



Planejamento da Expansão

Plano Decenal de Energia

Planejamento da Operação de longo e médio prazo

Planejamento da Operação de curto prazo

Programação da Operação






ANEELONSCCEE

agentes



Modelos de Otimização Estocástica

Modelos de Simulação

Modelos de Geração de Cenários de Vazões

Modelos de Análise Financeira e Comercialização

Modelos de Previsão de Vazões e Ventos

Modelos de Avaliação da Confiabilidade de Geração


O Problema doPlanejamento da Expansão

Determinar uma estratégia de construção de reforços ao sistemausinas geradoras (hidráulicas, térmicas, etc.)interligações

que minimize a somacustos de investimentosvalor esperado dos custos de operação

sujeita a restrições de confiabilidade no atendimento ao mercado consumidor


MATRIZ - Modelo de Projeção de Matriz Energética (Oferta)

Refinaria

Termelétrica

PrimárioÓ

leo

cru

Car

vão

vapo

r

Termelétrica

Secundário

Gas

olin

a

Óle

o di

esel

Ele

tric

idad

e

P-S

S-S

P-S

Aplicação de programação linear para a análise bottom-upda expansão de sistemas energéticos integrados com

demandas energéticas exógenas


MATRIZ - Modelo de Projeção de Matriz Energética

Um sistema energético pode ser descrito como um conjunto de reservas de energia primária e um conjunto de tecnologias especializadas capazes de transformar a energia primária em serviços energéticos

As transformações ocorrem usualmente de forma encadeada, passando por vários níveis de energia:

Primário (renováveis/não renováveis), Secundário, Final e Útil

A cada nível de energia são definidas formas de energia as quais são transformadas em outras através de tecnologias.

Objetivo: Minimização dos custos de investimentos em tecnologias que compõem um sistema energético somados com seus custos de operação

Restrições: Limites..., Balanços..., Penalidades...


ObjetivoDesenvolver metodologia para determinar planos de expansão de longo prazo

MELP – Modelo de Expansão de Longo Prazo

• Minimizar:custos de investimentos de novas fontes geradorascustos de reforços das interligaçõescustos de operação

Considerando Restrições:subproblema de investimento e operação

– problema de programação linear inteira mista de múltiplos estágios

– fornece a cada iteração uma estratégia de investimentos

– Resolução através do algoritmo de Branch & Bound

– função objetivo: minimizar o custo de operação para a hidraulicidade média, garantindo o atendimento da demanda no período crítico

– problema de programação linear– representação simplificada a usinas

individualizadas






ANEELONSCCEE

agentes




Programação da Operação

Dessem

Tempo real

Previsões da velocidade e direção do vento até 48 horas á frente em bases horárias

Dados de geração em tempo real

Previsões da velocidade e direção do vento até 2 dias a frente em bases horárias

Dados de geração em bases horárias

Previsões probabilísticas da geração para as próximas 48 horas

Previsões probabilísticas da geração para os próximos 2 dias

Modelos para o Planejamento Energético


Planejamento da Operação Longo e Médio Prazo Newave

Previsões das velocidades médias mensais

Médias mensaisda geração

Modelagem implícita da incerteza da geração eólica / Cenários mensais da geração eólica ao longo dos próximos anos

Modelos para o Planejamento Energético

Planejamento da Operação Curto Prazo Decomp

Previsões das velocidades médias semanais e mensais

Médias semanais e mensais da geração

Previsões pontuais da geração eólica nas semanas do primeiro mês e modelagem implícita da incerteza da geração eólica / cenários mensais da geração eólica ao longo dos próximos meses


Média no período 6,6555 m/s

Desvio padrão 3,503044

CV 0.5263353

Série horária da velocidade do vento


Média no período 6,6555 m/s

Desvio padrão 0.8590428 m/s

CV 0.1291012

Série mensal da velocidade do vento

Hipótese de normalidadep-value = 0.3234


Média no período 632 kWh

Desvio padrão 675,3 kWh

CV 1,068176

Série horária da geração


Média no período 631,8352 KWh/h

Desvio padrão 162,4183 kWh/h

CV 0.2570581

Série mensal da geração

Hipótese de normalidadep-value = 0.3542


Correlação entre Velocidade/Geraçãox

Energia Natural Afluente

Correlação mensal entre Vento e ENA = 0,31

Correlação mensal entre Geração Eólica e ENA = 0,26


Modelos de previsão probabilística da geração eólica para o curto prazo

CEPEL

1) Regressão quantílica

2) Gaussian Process & Kernel Density Estimator

Duas abordagens:

( ) ( ) ( )∫= dvvfvgfgf |

Quantis da geração eólica como uma função da velocidade

Previsão probabilística até 48 horas à frente

mediana


Previsões até 48 horas a frente

Previsões para os dias 10 e 11 de Novembro de 2014


Regressão quantílica


Processo Gaussiano & Kernel Density Estimator



Previsões até 48 horas a frente








Obrigada

[email protected]

mailto:[email protected]

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