Esta suíte de ferramentas é adaptada para a representação sob incerteza de sistemas energéticos integrados – envolvendo múltiplas tecnologias de geração e levando em consideração a disponibilidade de recursos renováveis, disponibilidade de combustíveis, e restrições de transporte em linhas de transmissão e gasodutos. Os diversos modelos utilizam técnicas de otimização estocástica são utilizadas para resolver problemas de operação e planejamento.

NCP – Programação da operação de curto prazo

O NCP é um modelo de otimização operativa similar ao SDDP, mas mais adaptado a simulações de curto prazo - com intervalos de tempo de 15 minuts a 1 hora e com horizonte semanal ou mensal. Além das variáveis e parâmetros representados no SDDP, o NCP incorpora questões adicionais típicas do curtíssimo prazo, como unit commitment, "rampa" de usinas termelétricas, e tempo de viagem da água.

De modo a integrar a operação ótima de longo prazo com a operação ótima de curto prazo, os dados cadastrais e a função de custo futuro do SDDP podem ser importados pelo NCP. Por sua vez, os dados do NCP podem ser importados para outros softwares que calculam fluxos de potência em redes, tal como o NetPlan. Esta integração é automática no ambiente ePSR.

Aspectos de modelagem

Os seguintes aspectos são modelados pelo NCP:

  • Equação de balanço de demanda em cada barra, incluindo perdas quadráticas nos circuitos da rede de transmissão
  • Modelo de fluxo de potência linear, incluindo restrições de capacidade nos circuitos para o caso base e contingências
  • Equação de balanço hídrico para usinas em cascatas considerando o tempo de viagem da água e propagação da onda
  • Restrições de potência mínima e máxima de cada usina, considerando as decisões de unit commitment
  • Volumes armazenados mínimos, de alerta e de espera para controle de inundações nos reservatórios
  • Restrições de vazões defluentes mínimas e máximas e restrições sobre a taxa de variação destas vazões
  • Opções de integração com estudos de médio-longo prazo: geração-meta, volume-meta e leitura de função de custo futuro
  • Restrições das usinas térmicas: tempo mínimo de operação e parada, rampas de potência, disponibilidade de combustível, número de partidas
  • Produção hidrelétrica modelada por unidade a partir da curva de eficiência do conjunto turbina-gerador, perdas hidráulicas, elevação do canal de fuga e curva cota x volume
  • Restrições de segurança (reserva primária e secundária, restrições de soma de fluxos nos circuitos, restrições genéricas de geração, etc)

A solução é alcançada usando técnicas avançadas de programação mista linear-inteira.

Características do sistema

  • Interface gráfica em ambiente Windows;
  • Inclui Módulo de preparação de gráficos com resultados do modelo em MS Excel;
  • Diversos resultados (ex: geração hidrelétrica e térmica, custos marginais, fluxos nos circuitos, volumes armazenados, etc).

Exemplos de aplicação

  • Centros de despacho de carga da Bolívia, Equador, Guatemala, El Salvador e Peru (programação da operação diária e semanal)
  • Maiores geradoras de energia elétrica da Turquia, com mais de 30000 MW
  • Instituições de diversos países dos Balcãs em atividades do projeto Southeast European Electrical System Technical Support
  • Agder Energi (Noruega) para maximizar receitas no mercado NordPool
  • Avaliação para utilização na programação diária do sistema elétrico brasileiro (~5800 circuitos, 3900 barras e mais de 100 hidrelétricas)

Metodologia

Modelo de otimização operativa (minimização de custo ou maximização de receita) de curto prazo (intervalos de 15 minutos a 1 hora, horizonte semanal ou mensal) baseado em programação inteira mista, com representação detalhada de hidroelétricas, termelétricas e geração renovável, rede de transmissão com perdas, unit commitment, tempo de viagem da água, restrições ambientais, reservas, extração de vapor em térmicas, acoplamento com modelos de médio prazo etc.

Representa em detalhes sistemas hidrelétricos (balanço hidrico para usinas em cascata, bombas, irrigação, etc.), usinas termelétricas (unit commitment, restrições de rampa, flexibilidade de combustível, função de eficiência côncava), rede de transmissão (leis de Kirchhoff, perdas quadráticas, restrições de segurança etc.) e condição final ao término da etapa de uma semana (interface com o modelo SDDP). NCP é usado em diversos países na América do Sul e Central por operadores dos mercados atacadistas de energia (para determinar o preço horário) e Operadores do Sistema (interface com despacho em tempo real).

O NCP determina a operação de um sistema hidrotérmico com restrições de transmissão de maneira a minimizar os custos de produção ou a maximizar receitas pela venda de energia ao mercado. Os custos incluem o uso de combustíveis (custo variável de produção e arranque), custo de déficit, penalidades por violações de restrições operativas, dentre outros.