Modelo DECOMP¶
Descrição Geral¶
O modelo DECOMP foi desenvolvido pelo Cepel, para o planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos de curto prazo, e constitui-se na ferramenta oficial para a elaboração dos programas mensais de operação do sistema brasileiro (PMO) pelo Operador Nacional do Sistema (ONS), e para estabelecimento do preço de liquidação de diferenças (PLD), pela Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE).
O DECOMP é formulado como um problema de programação linear, representando as características físicas e as restrições operativas das usinas hidroelétricas de forma individualizada. A estocasticidade das afluências é considerada através de cenários de afluências às usinas do sistema, produzidos pelo modelo GEVAZP (Geração de Séries Sintéticas de Energias e Vazões Periódicas) e representados por uma árvore de afluências, com probabilidades de ocorrência associadas a cada ramo.
Objetivo e Aplicações¶
O objetivo básico do planejamento de mais curto prazo da operação de um sistema hidrotérmico é determinar, para cada intervalo (semana/mês) as metas de geração de todas as usinas em cada patamar de carga, bem como os intercâmbios de energia entre submercados, de forma a minimizar o valor esperado do custo de operação ao longo do horizonte de planejamento, levando em consideração também critérios de aversão ao risco, como o CVaR.
Funcionalidades¶
O modelo possui uma vasta gama de restrições e funcionalidades, incluindo-se:
Características gerais do problema
Períodos semanais, com a representação da curva de carga em Patamares de Carga.
Períodos mensais a partir do segundo mês, com representação das incertezas nas afluências, por meio de uma árvore de cenários, com horizonte de até 1 ano;
Integração com modelos de planejamento da operação de médio prazo (NEWAVE), através de sua função custo futuro;
Modelagem do sistema e da transmissão
Contratos de importação/exportação de energia com submercados externos;
Restrições elétricas especiais que traduzem limitações de geração em conjuntos de usinas, para considerar pontos no sistema elétrico que merecem especial atenção;
Representação da capacidade de transporte de energia entre subsistemas, considerando o intercâmbio entre os mesmos como uma variável de decisão.
Modelagem das usinas hidrelétricas
Balanço hídrico nos reservatórios para cada período e cenário, considerando: Tempo de viagem da água entre usinas hidrelétricas, Evaporação nos reservatórios, retirada de água para outros usos;
Restrições para operação dos reservatórios, como deplecionamento mínimo/máximo, limites de armazenamento, vazão afluente/defluentes mínima/máximas;
Volume de espera para amortecimento de cheias;
Produtividade das usinas hidroelétricas variável com a queda, representada através de uma Função de produção hidrelétrica aproximada (FPHA), levando em consideração de forma individual os impactos do armazenamento, turbinamento e vertimento na geração da usina;
Representação da Eficiência conjunto/gerador das usinas variável com a vazão e a altura de queda;
Representação das Perdas hidráulicas variáveis em função da vazão turbinada;
Representação dos cronogramas de manutenção programada dos grupos turbina-gerador, através de taxas de indisponibilidade;
Modelagem das usinas térmicas
Inflexibilidade de geração térmica, considerando-se um valor mínimo de geração;
Restrições de despacho antecipado para usinas a GNL e gerações provenientes de outras fontes de energia;
Formulação e Resolução do Problema¶
O problema de planejamento de curto prazo é formulado como um problema de programação linear estocástica.
A estrutura do problema permite sua decomposição em subproblemas menores, para cada nó da árvore de cenários. A integração desses subproblemas, baseada na técnica de decomposição de Benders aplicada a problemas estocásticos, resulta na solução iterativa de uma sucessão de subproblemas de despacho econômico, onde é possível estimar, com precisão crescente, por meio de uma função de custo futuro, as consequências futuras das decisões operativas de um determinado nó nos períodos/nós seguintes.
Essa função representa o valor esperado do custo de operação da etapa seguinte até o fim do horizonte considerado e permite comparar o custo de utilizar os reservatórios em uma etapa, por meio da energia turbinada (função de custo imediato), ou “guardar” a água para uma utilização futura. Ao final do seu horizonte, o modelo DECOMP considera a função de custo futuro produzida pelo modelo de planejamento da operação de longo e médio prazo NEWAVE (Modelo de Planejamento da Operação de Sistemas Hidrotérmicos Interligados de Longo e Médio Prazo).
A versão atual do programa DECOMP é processada em ambiente Linux, utilizando processamento paralelo em ambiente de cluster ou na nuvem, o que leva a uma grande redução de tempo de processamento
Documentação¶
A documentação do modelo DECOMP consiste, além desse Manual na Web, dos seguintes documentos que constam da pasta “documentos” do pacote de instalação do modelo:
Manual de Metodologia do Modelo
Manual do Usuário do Modelo
Tutorial para execução do modelo (disponibilizado em versão Linux) em uma máquina virtual Linux em ambiente Windows
Esta documentação está acessível pelo endereço: https://www.cepel.br/produtos/documentacao-tecnica/.
Para mais informações sobre o modelo DESSEM, estamos disponíveis pelo endereço decompm@cepel.br .