1

Ciclo de Palestras NÚCLEO DE LICENCIAMENTO AMBIENTAL DO IBAMA/RS

Porto Alegre, 19 de agosto de 2011

Planejamento da operação energética do Sistema Interligado Nacional e gestão dos reservatórios de hidrelétricas

José Vicente Miranda Regina

Tractebel Energia | GDF SUEZ - Todos os Direitos Reservados

2

Tópicos

Visão Geral do ONS

Programa Mensal de Operação – PMO

Consideração dos Usos Multiplos

Exemplo Controle Cheias

3

Créditos

Os slides que compõem esta apresentação foram

montados a partir de diferentes apresentações do

ONS, devidamente autorizados por aquele

operador.

4

Estrutura Institucional do Setor Elétrico Brasileiro –SEB

5

6

Características do Sistema Interligado Nacional

7

Características Gerais do SIN

8

Características Gerais do SIN

9

Características Gerais do SIN

Fonte: ONS

Sistema Isolado 2%

Norte Norte Interligado Interligado

6,56,5%% NordesteNordeste1313%%

CentroCentro--Oeste Oeste 66%%

Sul Sul 1818%%

SudesteSudeste54,554,5%%

SIN

Fonte: ONS

Sistema Isolado 2%

Norte Norte Interligado Interligado

6,56,5%% NordesteNordeste1313%%

CentroCentro--Oeste Oeste 66%%

Sul Sul 1818%%

SudesteSudeste54,554,5%%

SINSIN

Distribuição Percentual do Consumo de Energia Elétrica

10

Complementariedade Hidrológica

11

Características da produção hidráulica

12

Produção de energia no SIN em 2010

13

A Importância Estratégica da Transmissão

14

Operador Nacional do Sistema Elétrico

•Atribuições Legais do ONS

15

Atribuições Legais

16

Área de Atuação do ONS

17

Atribuições e Macro-funções do ONS

18

O Processo de Otimização do Despacho Hidrotérmico

19

Compromisso e equilíbrio na operação do sistema

20

Usina vertendo(vertimento turbinável)

Usina esvaziando

Térmica complementando

Energia Transferida

Fonte: ONS

O Papel da Interligação – Sistemas Interligados

Custo Marginal Nulo Custo Marginal Elevado

Equalização de CustosMinimização do Custo Total de Operação

21

Operação Otimizada dos Sistemas Elétricos

22

A Operação Energética dos Sistemas

A operação energética do sistema tem por objetivo a gestão dos recursos energéticos:

Visa otimizar o uso dos recursos energéticos, buscando:• Assegurar o atendimento presente e futuro – segurança do

atendimento energético• Operação a menor custo total – otimização econômica

Princípios básicos• Geração termelétrica tem custo operacional associado ao preço do

combustível e o da geração hidroelétrica associado ao valor da água

• Cada unidade de energia elétrica (MWh) que deixe de ser suprida tem seu custo associado ao impacto na economia – quanto perde a economia com a falta de suprimento

23

Usar água

OK

déficit

vertimento

OK

Economizar água

Decisão Afluências Conseqüências futuras

Acoplamento Temporal

Sistemas Hidrotérmicos

24

VAZÕES LATERAIS

VAZÕES LATERAIS

Várias usinas em cascata com diferentes proprietáriosA geração de uma usina

afeta as usinas rio abaixo

Acoplamento Espacial

Sistemas Hidrotérmicos

VAZÕES DEFLUENTES

25

Modelos de Otimização Energética

26

MÉDIO PRAZOhorizonte: 5 anos

discretização: mensal

CURTO PRAZOhorizonte: até12 meses

discretização: semanal / mensal

CURTÍSSIMO PRAZOhorizonte: até 1 semana

discretização: 5 patamares / dia

Planejamento daOperação Energética

NEWAVENEWAVE

DECOMPDECOMP

DESSEMDESSEM

-....

.+

Os modelosOs estudosOs enfoques

+.....

-

Objetivo: Minimizar o custo total da operaçãoObjetivo: Minimizar o custo total da operação

Horizontes de Planejamento

27

Planejamento e Programação da Operação Energética

Cadeia de Modelos

Médio prazo

Curto prazo

Programação diária

horizonte: 2 a 6 mesesetapas: semanas

horizonte: 1 semanaetapas: até 5 patamares de carga /dia

horizonte: 5 anosetapas: mensais

NEWAVE

DECOMP

DESSEM

28

Operação Otimizada dos Sistemas Elétricos

Corte de carga (déficit)

Geração Térmica

Geração Hidráulica

Intercâmbio entre regiões

OBJETIVO:

Minimizar custo total,

do presente ao futuro, através de decisões de:

29

$

100%0%

Situação 1Atende à carga com ÁGUAVolume reservatório: ZEROCusto imediato: ZEROCusto futuro: ALTO

1

Situação 2Atende à carga com UTEsVolume reservatório: 100%Custo imediato: ALTOCusto futuro: BAIXO

2

Custo Total = Custo Imediato + Custo Futuro Custo Total = Custo Imediato + Custo Futuro

Custo Imediato

Custo Futuro

Objetivo: Minimizar o custo total da operaçãoObjetivo: Minimizar o custo total da operação

Custo Total da Operação

30

Para otimizar, precisamos conhecer os custos imediato e futuro

Custo imediato - conhecido

Custo futuro - desconhecido (depende das vazões no futuro)

Como obter o custo futuro?

Estudando-se o comportamento estatístico das vazões

Custo Futuro na Operação do Sistema

31

Planejamento da Operação Energética

Usinas hidroelétricas

Usinas termoelétricas

Linhas detransmissão

Previsão de carga

Previsão de vazões

Otimização dos recursos

Minimizar custo total, do presente ao futuro, através de decisões de:

Geração térmica, Geração Hidráulica, Intercâmbio entre regiões

e Corte de carga (déficit)

Restrições

32

O sistema brasileiro no DECOMP

Despacho individualotimizado

Despacho individualotimizado

Metas de geração:•hidráulicas•térmicas

Intercâmbios

Subsistema 1 Subsistema 1 = SE/CO= SE/CO

Subsistema 2 Subsistema 2 = SUL= SUL

Subsistema 3 Subsistema 3 = NORDESTE= NORDESTE

Subsistema 4 Subsistema 4 = NORTE= NORTE

Subsistema 1 Subsistema 1 = SE/CO= SE/CO

Subsistema 2 Subsistema 2 = SUL= SUL

Subsistema 3 Subsistema 3 = NORDESTE= NORDESTE

Subsistema 4 Subsistema 4 = NORTE= NORTE

33

Mecanismos de Aversão a Risco

•Procedimentos Operativos de Curto Prazo – POCP

•Curva de Aversão a Risco – CAR

34

Estratégia de Operação Visando a Segurança de Atendimento Bianual –Nível Meta

35

Estratégia de Operação Visando Segurança de Atendimento Bianual –Nível Meta

36

Níveis Meta para 2011 -Regiões SE/CO e NE

37

Estimativas de ESS para 2011Com

38

Curva de Aversão a Risco – CAR

39

Como se calcula a Curva de Aversão a Risco?

40

CAR SE e NE 2011/2012

41

Garantia do Atendimento

42

Características da Oferta –2010 e 2015

43

Evolução Capacidade de Regularização dos Reservatórios do SIN

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

EA

R m

áx

/Ca

rga

EAR máx/ Carga

44

Evolução Capacidade de Regularização dos Reservatórios do SIN

45

Etapas de estudos e projetos paraimplantação de aproveitamentos hidrelétricos

46

Participação Regiões na Energia Armazenável 2011

RegiãoEnergia

Armazenável (Mwmed.mês)

Participação (%)

SE / CO 200.718 70,37 Sul 19.617 6,88

Nordeste 51.806 18,16 Norte 13.082 4,59

TOTAL 285.223 100,00

fonte: O.N.S.

Capacidade Reservatórios 2011

47

Planejamento Mensal da Operação Energética - PMO

48

Programa Mensal da Operação Energética - PMO

ONS

AGENTES

GERAÇÃO DISTRIBUIÇÃO

COMERCIALIZAÇÃO IMPORTAÇÃO

Coordenar e Elaborar o Programa Mensal da Operação Energética

Dados, informações e participar do processo de elaboração

RESPONSABILIDADES

Reuniões Mensais no ONS

49

Programa Mensal da Operação Energética - PMO

NEWAVE

Função de Custo Futuro (FCF)

Modelo Decomp

Previsões Mensais e Semanais de afluências

Previsões Mensais e Semanais de Carga

Disponibilidade / Inflexibilidade das térmicas e custos

Condicionantes e Restrições

Política de Operação Energética

(Despacho Térmico e Intercâmbio entre

Subsistemas)

Geração/Armazenamento usina individualizada

Limites elétricos entre e intra subsistema – Rede de operação completa – Rede de operação alterada (Prog. Intervenções SIN)

Segurança Operativa do SIN – Número mínimo de unidades geradoras sincronizadas (ERAC, ECEs e Controle de Tensão)

Estado inicial de armazenamento dos

reservatórios

(*) Necessidade de Revisões Semanais

(*)

50

As Restrições utilizadas por aproveitamento

Natureza das Restrições Estruturais e Conjunturais

Restrições Hidráulicas

(físicas)Taxa deEnchimento oudeplecionamento

Restrições de Uso Múltiplo hidrovia

Restrições Ambientais piracema

exemplos

Informações dos Agentes e/ouResoluções da ANA

Obs. As Restrições Estruturais estão consolidadas no Inventário de Restrições Hidráulicas, atualizadopelo ONS

51

ReservatórioReservatório

SubestaçãoSubestação

Casa de ForçaCasa de Força

VertedouroVertedouro

Vazão Vazão TurbinadaTurbinada

e taxa de e taxa de variação variação máximamáxima

Vazão Vazão VertidaVertida

e taxa de e taxa de variação variação máximamáxima

Vazão Vazão DefluenteDefluente

e taxa de e taxa de variação variação máximamáxima

BarragemBarragem NA NA

JusanteJusante

e taxa de e taxa de variação variação máximamáxima

Restrições Hidráulicas a Jusante dos Reservatórios

52

TURBINA

AFLUÊNCIA

CASA DE FORÇA

GERADORGERADOR

RE

CANAL DE FUGA

DEFLUÊNCIADEFLUÊNCIA

QQN.A.min

restrição de volume (hm3) restrição elétrica (MW)RHV

RHArestrição de afluência (m3/s)

RHQrestrição de defluência (m3/s)

4 “famílias” de restrições

As Restrições utilizadas por aproveitamento

PMO: ~ 90 restriçõesPMO: ~ 40 restrições

PMO: ~ 2 restrições

PMO: ~ 110 restrições

Inventário: ~ 35 restrições

Inventário: ~ 152 restrições

53

Otimização Energética

Fatores Considerados:

Restrições Ambientais de Cada Bacia;

Uso Múltiplo da Água;

Interdependência Operativa de Bacias e Usinas;

Confiabilidade e Segurança Operativa do SIN.

54

NA máx

NA min

NA máx

NA minCanal de Fuga

Restrições de Montante

Também podem ser modeladas as taxas de variação máxima de deplecionamento e enchimento do reservatório

Projeto Original

Restrições Hidráulicas a Montante dos Reservatórios

55

Navegação transversal no lago da UHE Mascarenhas de Moraes

Nível mínimo operativo para navegação: 75%VU (cota 663,47 m)

São João Batista do

GlóriaPassos

13 Km com navegação

54 Km sem navegação(trecho sem asfalto)

Restrições Hidráulicas a Montante dos Reservatórios

56

Restrições Ambientais Conjunturais

Salvamento dos peixes durante operação de parada de máquinas

57

Piracema

Ambientais - Ictiofauna

58

Ambientais - Ictiofauna

59

Ambientais - Ictiofauna

PONTOS ACIDENTADOS PONTOS ENCAIXADOSOscilação do Nível do RioOscilação do Nível do RioOscilação do Nível do RioOscilação do Nível do Rio

60

Ambientais - Ictiofauna

OSCILAÇÃO OSCILAÇÃO DE NÍVELDE NÍVEL

OSCILAÇÃO OSCILAÇÃO DE NÍVELDE NÍVEL

600 m3 / seg

50 m3 / seg

61

Defluências Mínimas

Ambientais - Ictiofauna

62

UHE JAGUARA

Ambientais - Ictiofauna

63

UHE JAGUARA

Ambientais - Ictiofauna

64

fluxo

Restrições - Plantas Aquáticas

65

Limpa-grades e caminhão sendo carregado

Em 1999 o problema tomou proporções

UHE JUPIÁ

Restrições - Plantas Aquáticas

66

Aspecto da grade de proteção succionada da tomada d’água

UHE JUPIÁ

Restrições - Plantas Aquáticas

67

UHE PORTO PRIMAVERA

Restrições - Limpeza de Grade

68

Camargos

Rio Grande

Igarapava

V.Grande

Rio Paranaíba

Itutinga

Funil Grande

Furnas

M.Moraes

L.C.Barreto

Jaguara

P. Colômbia

Marimbondo

Água Vermelha

Rio Paraná

I. Solteira

Jupiá

P.Primavera

Itaipu

M.Moraes: Navegação transversal no reservatório (75%VU)

Restrições de Uso Múltiplo

Ilha Solteira / Três Irmãos: Hidrovia Tietê – Paraná (T.Irmãos 37,6% VU)Jupiá / P.S.José: Controle de Cheias (16.000 e 24.000 m³/s)

Itaipu: Navegação longitudinal rio Paraná (nível em Guairá 218,50 m)

Restrições Ambientais

Marimbondo: Defluência mínima 1.100 m³/s (Ictiofauna - Piracema)

Jupiá: Defluência mínima 4.300 m³/s (Ictiofauna)

P.Primavera: Navegação transversal a jusante (def min 5.500 m³/s)

A. Vermelha: Defluência mínima 800 m³/s (Ictiofauna - Piracema)

Nova Avanhandava

Enroncamento

T. Irmãos

Rio Tietê

Exemplos de Restrições: bacia do rio Paraná

69

ILHA SOLTEIRA

RIO PARANÁ

CANALPEREIRA BARRETO

N. AVANHANDAVA

ENROCAMENTO

RIO TIETÊIBITINGA BARIRI

B.BONITA446,50 m47,8% VU

PROMISSÃO381,00 m

28,75% VU

TRÊS IRMÃOS325,40 m45,7% VU

Exemplos de Restrições: Hidrovia Tietê - Paraná

70

Três Marias: Controle de Cheias (4000 m³/s cidade de Pirapora), Navegação e Abastecimento;

Sobradinho: Controle de Cheias (8000 m³/s), Navegação e Abastecimento;

Queimado: Controle de Cheias (250 m³/s cidade de Unaí) e Ictiofauna;

Exemplos de Restrições: bacia do rio São Francisco

Três Marias Rio São Francisco

Queimado

Sobradinho

Itaparica

Moxotó P.A.123

P.A.4

Xingó

Itaparica: Controle de Cheias (NA máximo 304,0 m);

Xingó: Controle de Cheias (8000 m³/s) e Abastecimento.

71

Hidrovia Tietê - Paraná

Uso Múltiplo - Navegação

72

Uso Múltiplo - Captação d’água (Rio de Janeiro)

Rio GuanduLagoa - rio Queimados/Poços – rio Ipiranga

Estruturas de Captação

Captação

73

Possíveis Impactos das Restrições Hidráulicas na Operação do SIN

Alterações na Política de Operação

Alterações nos Custos de Operação

Alterações nos Custos Marginais de Operação Segurança Elétrica do SistemaEncargos do Sistema Elevação das Curvas de Aversão ao Risco Aumentos nos Riscos de Déficit de Energia

Condicionantes ambientais e restrições de uso múltiplo de jusante podem não ser atendidas

+

74

Relatório do Balanço Energético - Diagrama de Intercâmbio Início

ITAIPU50 Hz

60 Hz

SE/CO

FICT. SUL

FICT. NORTE

NE3216 993

4063

4848

2223 0

3972

876

R$ 27,48/MWh R$ 27,48/MWh

R$ 27,74/MWh

R$ 27,74/MWh

906

N

S

SEMANA 1

MÉDIA DO ESTÁGIO

Caso 1: PMO_RV0

Caso 2

75

Relatório do Balanço Energético - Diagrama de Intercâmbio Início

ITAIPU50 Hz

60 Hz

SE/CO

FICT. SUL

FICT. NORTE

NE2505 254

4687

4240

2251 0

4942

702

R$ 27,75/MWh R$ 27,75/MWh

R$ 27,75/MWh

R$ 27,75/MWh

906

N

S

SEMANA 2

MÉDIA DO ESTÁGIO

Caso 1: PMO_RV0

Caso 2

76

Relatório do Balanço Energético - Diagrama de Intercâmbio Início

ITAIPU50 Hz

60 Hz

SE/CO

FICT. SUL

FICT. NORTE

NE1361 161

4894

4379

1200 0

4542

163

R$ 27,85/MWh R$ 27,85/MWh

R$ 27,85/MWh

R$ 27,85/MWh

906

N

S

SEMANA 3

MÉDIA DO ESTÁGIO

Caso 1: PMO_RV0

Caso 2

77

Relatório do Balanço Energético - Diagrama de Intercâmbio Início

ITAIPU50 Hz

60 Hz

SE/CO

FICT. SUL

FICT. NORTE

NE557 494

4915

4211

63 218

4828

617

R$ 27,92/MWh R$ 27,92/MWh

R$ 27,92/MWh

R$ 27,92/MWh

885

N

S

SEMANA 4

MÉDIA DO ESTÁGIO

Caso 1: PMO_RV0

Caso 2

78

Diagrama de Balanço Hidráulico - Bacias do Subsistema Sul Início

ERNESTINACEEE

PASSO FUNDOTRACTEBEL

PASSO REALCEEE

ITÁTRACTEBEL

QUEBRA-QUEIXOMACHADINHOTRACTEBEL

53

53

100100226

83,8

863230

858859789

4242

45 4547 956

149

633629584

208192

20020184

30

30

1600

65,2

85,2

81,5

96,4

Rio UruguaiRio Passo Fundo

Rio Chapecó

JACUÍCEEE

2022

202203165

ITAÚBACEEE

26260

262262212

D. FRANCISCA331

69

330331112

FOZ DO AREIACOPEL

234

234

450451512

61,4

SEGREDOCOPEL

586

73

10331014882

0,0

SALTO SANTIAGOTRACTEBEL

1064

21

718719677

100

SALTO OSÓRIOTRACTEBEL

728

10

727727452

SALTO CAXIASCOPEL

874

147

870870518

Rio Jacuí Rio Iguaçu

Rio Jordão

JORDÃO

CAMPOS NOVOSCPFL

956149

633629584

96,4

BARRA GRANDECPFL

129129

494493698

71,4

Rio Canoas Rio Pelotas

SEMANA 1

MÉDIA DO ESTÁGIO

xxx Vazão Defluente (m³/s)

xxx Vazão Afluente (m³/s)Caso 1: PMO_RV0

Caso 2 xxx Vazão Incremental (m³/s)

xxx Vazão Turbinada (m³/s) xxx Geração (MWmed)

xxx Armazenamento (%VU)

79

Diagrama de Balanço Hidráulico - Bacias do Subsistema Sul Início

ERNESTINACEEE

PASSO FUNDOTRACTEBEL

PASSO REALCEEE

ITÁTRACTEBEL

QUEBRA-QUEIXOMACHADINHOTRACTEBEL

51

51

100100226

81,6

1293282

128812881184

4848

45 4548 918

230

1011996927

223207

20020184

34

34

1600

69,6

85,5

86,6

90,9

Rio UruguaiRio Passo Fundo

Rio Chapecó

JACUÍCEEE

2022

202203165

ITAÚBACEEE

27472

274274221

D. FRANCISCA356

82

355356120

FOZ DO AREIACOPEL

333

333

689690775

55,7

SEGREDOCOPEL

836

66

764764660

10,9

SALTO SANTIAGOTRACTEBEL

804

30

10261025967

96,6

SALTO OSÓRIOTRACTEBEL

1048

22

10471047651

SALTO CAXIASCOPEL

1242

195

12381237734

Rio Jacuí Rio Iguaçu

Rio Jordão

JORDÃO

CAMPOS NOVOSCPFL

918230

1011996927

90,9

BARRA GRANDECPFL

180180

446446623

64,0

Rio Canoas Rio Pelotas

SEMANA 2

MÉDIA DO ESTÁGIO

xxx Vazão Defluente (m³/s)

xxx Vazão Afluente (m³/s)Caso 1: PMO_RV0

Caso 2 xxx Vazão Incremental (m³/s)

xxx Vazão Turbinada (m³/s) xxx Geração (MWmed)

xxx Armazenamento (%VU)

80

Diagrama de Balanço Hidráulico - Bacias do Subsistema Sul Início

ERNESTINACEEE

PASSO FUNDOTRACTEBEL

PASSO REALCEEE

ITÁTRACTEBEL

QUEBRA-QUEIXOMACHADINHOTRACTEBEL

72

72

100100226

80,2

1122298

111711171027

5959

53 5255 946

143

824813760

227211

20020184

35

35

1600

74,3

85,9

100

97,8

Rio UruguaiRio Passo Fundo

Rio Chapecó

JACUÍCEEE

2022

202203165

ITAÚBACEEE

27573

275275222

D. FRANCISCA359

84

358359121

FOZ DO AREIACOPEL

445

445

550551616

53,9

SEGREDOCOPEL

730

83

798799689

0,0

SALTO SANTIAGOTRACTEBEL

815

7

910911856

95,2

SALTO OSÓRIOTRACTEBEL

931

21

930930578

SALTO CAXIASCOPEL

1103

173

10991099652

Rio Jacuí Rio Iguaçu

Rio Jordão

JORDÃO

CAMPOS NOVOSCPFL

946143

824813760

97,8

BARRA GRANDECPFL

242242

508507697

56,6

Rio Canoas Rio Pelotas

SEMANA 3

MÉDIA DO ESTÁGIO

xxx Vazão Defluente (m³/s)

xxx Vazão Afluente (m³/s)Caso 1: PMO_RV0

Caso 2 xxx Vazão Incremental (m³/s)

xxx Vazão Turbinada (m³/s) xxx Geração (MWmed)

xxx Armazenamento (%VU)

81

Diagrama de Balanço Hidráulico - Bacias do Subsistema Sul Início

ERNESTINACEEE

PASSO FUNDOTRACTEBEL

PASSO REALCEEE

ITÁTRACTEBEL

QUEBRA-QUEIXOMACHADINHOTRACTEBEL

71

71

9696216

79,0

1200352

119511951099

7171

70 6973 833

151

848834782

318224

19920083

37

37

9400

59,5

88,0

100

96,8

Rio UruguaiRio Passo Fundo

Rio Chapecó

JACUÍCEEE

2023

202203165

ITAÚBACEEE

27977

279279225

D. FRANCISCA367

88

366367124

FOZ DO AREIACOPEL

669

669

560561627

55,5

SEGREDOCOPEL

748

41

746746643

0,0

SALTO SANTIAGOTRACTEBEL

772

16

918918861

92,9

SALTO OSÓRIOTRACTEBEL

948

30

946947588

SALTO CAXIASCOPEL

1155

209

11511150682

Rio Jacuí Rio Iguaçu

Rio Jordão

JORDÃO

CAMPOS NOVOSCPFL

833151

848834782

96,8

BARRA GRANDECPFL

294294

349348475

55,0

Rio Canoas Rio Pelotas

SEMANA 4

MÉDIA DO ESTÁGIO

xxx Vazão Defluente (m³/s)

xxx Vazão Afluente (m³/s)Caso 1: PMO_RV0

Caso 2 xxx Vazão Incremental (m³/s)

xxx Vazão Turbinada (m³/s) xxx Geração (MWmed)

xxx Armazenamento (%VU)

82

UHE G.B. MUNHOZ

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

Inic. Sem 1 Sem 2 Sem 3 Sem 4 Sem 5 Sem 6

%V.

U.

UHE SLT.SANTIAGO

84,0

86,0

88,0

90,0

92,0

94,0

96,0

98,0

100,0

Inic. Sem 1 Sem 2 Sem 3 Sem 4 Sem 5 Sem 6

%V.

U.

UHE BARRA GRANDE

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

Inic. Sem 1 Sem 2 Sem 3 Sem 4 Sem 5 Sem 6

%V.

U.

UHE MACHADINHO

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

Inic. Sem 1 Sem 2 Sem 3 Sem 4 Sem 5 Sem 6

%V.

U.

UHE PASSO FUNDO

60,0

65,0

70,0

75,0

80,0

85,0

90,0

95,0

100,0

Inic. Sem 1 Sem 2 Sem 3 Sem 4 Sem 5 Sem 6

%V.

U.

UHE ERNESTINA

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

Inic. Sem 1 Sem 2 Sem 3 Sem 4 Sem 5 Sem 6

%V.

U. UHE PASSO REAL

75,0

80,0

85,0

90,0

95,0

100,0

Inic. Sem 1 Sem 2 Sem 3 Sem 4 Sem 5 Sem 6

%V.

U.

83

REGIÕES SUDESTE/CENTRO-OESTE

84,0

85,0

86,0

87,0

88,0

89,0

%EA

Rm

ax

PMO_RV0 88,1 87,8 87,7 87,1 86,6 85,8

x-x-x

Inic. Sem 1 Sem 2 Sem 3 Sem 4 Sem 5 Sem 6

REGIÃO SUL

60,0

65,0

70,0

75,0

80,0

%EA

Rm

ax

PMO_RV0 77,1 73,7 69,9 67,8 67,3 66,4

x-x-x

Inic. Sem 1 Sem 2 Sem 3 Sem 4 Sem 5 Sem 6

REGIÃO NORDESTE

75,0

80,0

85,0

90,0

95,0

%EA

Rm

ax

PMO_RV0 90,5 88,9 86,8 84,9 83,2 81,3

x-x-x

Inic. Sem 1 Sem 2 Sem 3 Sem 4 Sem 5 Sem 6

REGIÃO NORTE

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

%EA

Rm

ax

PMO_RV0 99,8 99,8 99,8 99,8 99,8 99,8

x-x-x

Inic. Sem 1 Sem 2 Sem 3 Sem 4 Sem 5 Sem 6

84

Impacto das restrições de uso múltiplo no

Custo Marginal de Operação

85

104

105

106

107

108

CM

Os

(R$/

MW

h)

Sudeste-C.Oeste / Sul

PMO 107,73 106,96 107,37 107,5 106,86Sem Rest 107,53 106,41 106,71 106,8 105,89

SEM1 SEM2 SEM3 SEM4 SEM5

Exemplo: PMO

86

50

51

52

53

54

55

56

CM

Os

(R$/

MW

h)

Nordeste

PMO 53,59 53,93 54,35 55,05 55,4Sem Rest 52,18 52,53 53,19 53,56 53,88

SEM1 SEM2 SEM3 SEM4 SEM5

Exemplo: PMO

87

• O que é

t

Q-RESTR

Q-DEFLQ-AFL

Operação dos sistemas dereservatórios de forma a amortecer cheiase evitar danos por inundação em locais a jusante

VOLUME DE ESPERA

NÍVEL MAX NORMAL

Q-RESTR

local sujeito a inundação

Controle de Cheias no SIN - Contextualização

88

– A proteção desejada aos locais sujeitos a inundações implica no estabelecimento de restrição de vazão máxima – Qrestr

– As restrições de vazão máxima devem ser atendidas por um ou mais reservatórios situados a montante

– Os volumes de espera são obtidos, em base semanal, no período de controle de cheias, no qual, devido, ao regime hidrológico, há risco de inundações

Controle de Cheias no SIN - Contextualização

89

– Os volumes de espera são determinados para cheias de um tempo de recorrência pré-estabelecido

TEMPO DE RECORRÊNCIA DE UMA CHEIA – TR

É o inverso do risco de sua ocorrência

TR = 1 / RISCO ; RISCO = 1 / TR

Exemplo: Para uma cheia de TR = 20 anos, tem-se:

RISCO = 1 / 20 = 0,05 ( 5% )

Considerando um histórico de 60 anos de dados de vazões, este risco representa a cheia da ordem da 3ª maior cheia observada

–Nas bacias em que há influência de tendências climáticas, os volumes de espera são condicionados à ocorrência destes (bacias dos rios Paraná, Iguaçu e Jacuí)

Controle de Cheias no SIN - Contextualização

90

Controle de Cheias no SIN - Contextualização

Elaboração do Plano Anual de Prevenção

de Cheias

Elaboração das Diretrizes para as

Regras de Operação de Controle de

Cheias

•Estabelece as configurações dos sistemas de reservatórios para operação de controle de cheias;

•Estabelece os volumes de espera, para cada reservatório dos sistemas de reservatórios;

•Executa a avaliação dos impactos energéticos no SIN, decorrentes da aplicação das alternativas de volumes de espera

•Estabelece as regras para a operação de controle de cheias nas situações Normal e de Emergência;

•Estabelece as regras para as revisões dos volumes de espera;

•Contém as tabelas de alocação temporal dos volumes de espera estabelecidos no Plano Anual para o cenário hidrológico considerado;

•Contém as tabelas e diagramas das variáveis utilizadas no controle de cheias; e a sistemática de coleta e disponibilização de dados.

•Subsidia a elaboração da programação da operação hidráulica de controle de cheias

Planejamento

• Quando é feito (etapas)Program

ação

Programação Semanal e Diária da Operação Hidráulica

no Período de Controle de Cheias

•Aplicação das revisões dos volumes de espera;

•Elaboração da programação da operação hidráulica de controle de cheias

•Realização de teleconferências com os agentes envolvidos.

91

Controle de Cheias no SIN - Contextualização

Elaboração das Instruções de

Operação

•Estabelece os procedimentos para as áreas de Tempo Real do CNOS, CORS, COS e Agentes de Geração executarem a programação da operação hidráulica de controle de cheias - baseados nas diretrizes para as regras de operação de controle de cheias.

Operação

• Quando é feito (etapas)

Execução da Operação •Execução da operação em Tempo Real coordenada pelo CNOS com o subsídio das Instruções de Operação.

92

• Onde se aplica

Bacia do rio Parnaíba-inundação em áreas urbanas (Teresina e Floriano)

Bacia do rio Jequitinhonha-inundação em áreas urbanas (Coronel Murta)

Bacia do rio São Francisco- inundação em áreas urbanas (Pirapora, Juazeiro, Petrolina, Traipu e São Brás, entre outras)

Bacia do rio Paraíba do Sul-Inundação em áreas urbanas(Guararema, Jacareí, Resende, Barra Mansa, Volta Redonda)

Bacia do rio Iguaçu- áreas urbanas (União da Vitória e Porto União)- Casa de máquinas UHE Salto Santiago

Bacia do rio Jacuí-áreas rurais- Subestação UHE Jacuí

Bacia do rio Paraná-inundação em áreas urbanas (Ribeirão Vermelho, S.J. Rio Pardo, Itumbiara e Barra Bonita, entre outras)-inundação em áreas rurais-Casa de máquinas UHE M. de Moraes.- pontes: BR050, BR153, BR364 (Gumercindo Penteado)-Ferrovias-Inundação de PCHs- Transporte hidroviário

Controle de Cheias no SIN - Contextualização

93

ENSOCLAS

DIANA

Relatório

Relatório

Relatório

Envoltórias

CAEV

opções

opções

opções

opções

VESPOT

Relatório

VazõesSintéticas

RegistrosHistóricos da

ENSO

VazõesHistóricas

SISTEMASPEC

Prevenção de Cheias no SIN - Metodologia

Tendências Macroclimáticas

Geração de VazõesMédias Diárias

Cálculo de Volumes de Espera

Distribuição Espacialdos Volumes de Espera

94

12000 séries sintéticas

Prevenção de Cheias no SIN - Geração de séries sintéticas

SH

SS

...

...

SS

1º bloco 2º bloco 3º bloco 4º bloco 5º bloco bloco n

12000 anos

12000 anos

Análise univariada para a vazão diária e para o volume de espera anual:MédiaDesvio PadrãoProbabilidade (Sintético > Histórico)

Análise Multivariada para o volume de espera anual

95

Alocação Temporal de Volumes de Espera Método das Trajetórias Críticas

Método das Trajetórias Críticas

AbordagemEstocástica

VE(t) = Max{VEs(t)}s=1,..,ns

VE

T

VE

T

VE

T

Ss1

Ss2

Ss3

Ss12000

ABORDAGEM ESTOCÁSTICA

VE

T

envoltória

VE

T

Prevenção de Cheias no SIN - Cálculo da Envoltória

96

ALGUMAS SÉRIES NÃO DEVEM SER PROTEGIDAS

No de s.s. não protegidas = No de ss/TR

ALGUMAS SÉRIES NÃO DEVEM SER PROTEGIDAS

No de s.s. não protegidas = No de ss/TR

Maximização da probabilidade de recuperação dos Volumes de Espera: “Máximo Reenchimento”

Exemplo:

Nº SS = 12.000 ; TR = 30 anos

Nº Séries descartadas = 12.000/30 = 400

t

Estação Chuvosa

∆VE1∆VE2

VETraj.Crítica retirada

Tag2 > Tag1

Minimização do maior valor de Volume de Espera: “Máxima Flecha”

t

Estação Chuvosa

∆VE1∆VE2

VE Traj.Crítica retirada

∆VE1 > ∆VE2

Prevenção de Cheias no SIN - Descarte de séries

97

Tendências macroclimáticas x Cenários hidrológicos

Série Histórica Classificação dos Anos por um índice climático (SOI Non

Standard)Ano-1

Ano-2

Ano-3

Ano-n

Anos Úmidos

Anos Secos

Anos Normais

Geração das Séries Sintéticas

VE

TVE

TVE

T

Ss1Ss2Ss3

VE

T

VE

T

VE

TVE

TVE

T

Ss1Ss2Ss3

VE

T

VE

T

VE

TVE

TVE

T

Ss1Ss2Ss3

VE

T

VE

T

98

Sudeste/Centro-Oeste

70%

72%

74%

76%

78%

80%

82%

84%

86%

88%

90%

92%

94%

96%

98%

100%

ago/

09se

t/09

out/0

9no

v/09

dez/

09ja

n/10

fev/

10m

ar/1

0ab

r/10

mai

/10

jun/

10ju

l/10

ago/

10se

t/10

out/1

0no

v/10

dez/

10ja

n/11

fev/

11m

ar/1

1ab

r/11

mai

/11

jun/

11ju

l/11

ago/

11se

t/11

out/1

1no

v/11

dez/

11ja

n/12

fev/

12m

ar/1

2ab

r/12

mai

/12

jun/

12ju

l/12

ago/

12se

t/12

out/1

2no

v/12

dez/

12ja

n/13

fev/

13m

ar/1

3ab

r/13

mai

/13

jun/

13ju

l/13

ago/

13se

t/13

out/1

3no

v/13

% E

AR

max

ÚmidoSecoNormal

Seco

Normal

Úmido

1 – Energia armazenável máxima

SUDESTE/CENTRO-OESTE

Período de cenário independente

Ciclo 2008-2009

99

Sul

70%

72%

74%

76%

78%

80%

82%

84%

86%

88%

90%

92%

94%

96%

98%

100%

ago/

09se

t/09

out/0

9no

v/09

dez/

09ja

n/10

fev/

10m

ar/1

0ab

r/10

mai

/10

jun/

10ju

l/10

ago/

10se

t/10

out/1

0no

v/10

dez/

10ja

n/11

fev/

11m

ar/1

1ab

r/11

mai

/11

jun/

11ju

l/11

ago/

11se

t/11

out/1

1no

v/11

dez/

11ja

n/12

fev/

12m

ar/1

2ab

r/12

mai

/12

jun/

12ju

l/12

ago/

12se

t/12

out/1

2no

v/12

dez/

12ja

n/13

fev/

13m

ar/1

3ab

r/13

mai

/13

jun/

13ju

l/13

ago/

13se

t/13

out/1

3no

v/13

% E

AR

max

ÚmidoSecoNormal

Seco

Normal Úmido

SUL

Período de cenário independente

1 – Energia armazenável máxima

Ciclo 2008-2009

100

NORDESTE NORDESTE

60%

62%

64%

66%

68%

70%

72%

74%

76%

78%

80%

82%

84%

86%

88%

90%

92%

94%

96%

98%

100%

ago/

09se

t/09

out/0

9no

v/09

dez/

09ja

n/10

fev/

10m

ar/1

0ab

r/10

mai

/10

jun/

10ju

l/10

ago/

10se

t/10

out/1

0no

v/10

dez/

10ja

n/11

fev/

11m

ar/1

1ab

r/11

mai

/11

jun/

11ju

l/11

ago/

11se

t/11

out/1

1no

v/11

dez/

11ja

n/12

fev/

12m

ar/1

2ab

r/12

mai

/12

jun/

12ju

l/12

ago/

12se

t/12

out/1

2no

v/12

dez/

12ja

n/13

fev/

13m

ar/1

3ab

r/13

mai

/13

jun/

13ju

l/13

ago/

13se

t/13

out/1

3no

v/13

% E

AR

max

Período de cenário independente

1 – Energia armazenável máxima

Ciclo 2008-2009

101

Bacia do rio Iguaçu

SALTO CAXIAS

SALTO OSÓRIO

SEGREDO

JORDÃOFOZ DO AREIA

SALTO SANTIAGO

Rio Iguaçu

Rio

Jord

ão

União da VitóriaNAmax=742,0 m

19000

CONVENÇÃO

usina com reservatório

reservatórioreservatório com operaçãopara o controle de cheias

usina a fio d’água restrição de vazão máxima (m³/s)

SANTACLARA

Configuração dos sistemas de reservatórios

102

Bacia do rio Iguaçu - Resultados

103

Bacia do rio Jacuí

Configuração dos sistemas de reservatórios

2400 1450PASSO REAL

JACUÍ

ITAÚBA

D. FRANCISCA

CONVENÇÃO

reservatório com

operação para o

controle de cheias

reservatório usina a fio d’água

restrição de vazão máxima (m³/s)

104

Bacia do rio Jacuí - Resultados

PASSO REAL - Independente - Ciclo 2009-2010 Verão (1450 m³/s - TR 14 anos) e Ano Todo (2400 m³/s - TR 62 anos)

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

24/1

0/20

0931

/10/

2009

07/1

1/20

0914

/11/

2009

21/1

1/20

0928

/11/

2009

05/1

2/20

0912

/12/

2009

19/1

2/20

0926

/12/

2009

02/0

1/20

1009

/01/

2010

16/0

1/20

1023

/01/

2010

30/0

1/20

1006

/02/

2010

13/0

2/20

1020

/02/

2010

27/0

2/20

1006

/03/

2010

13/0

3/20

1020

/03/

2010

27/0

3/20

1003

/04/

2010

10/0

4/20

1017

/04/

2010

24/0

4/20

1001

/05/

2010

08/0

5/20

1015

/05/

2010

22/0

5/20

1029

/05/

2010

05/0

6/20

1012

/06/

2010

19/0

6/20

1026

/06/

2010

03/0

7/20

1010

/07/

2010

17/0

7/20

1024

/07/

2010

31/0

7/20

1007

/08/

2010

14/0

8/20

1021

/08/

2010

28/0

8/20

1004

/09/

2010

11/0

9/20

1018

/09/

2010

25/0

9/20

1002

/10/

2010

09/1

0/20

1016

/10/

2010

23/1

0/20

1030

/10/

2010

06/1

1/20

1013

/11/

2010

20/1

1/20

1027

/11/

2010

04/1

2/20

10

km³

Ciclo 2009-10 TR 14anos e TR 62 anos

105

www.tractebelenergia.com.br