ou produção eólica¶

Geração de cenários de ventos pelo GEVAZP para o NEWAVE e DECOMP¶

A modelagem das usinas eólicas foi incluída de forma explícita nos modelos NEWAVE e DECOMP em Dezembro/2021 5. Os cenários gerados pelo módulo GEVAZP modelam de forma conjunta a incerteza nas energias/vazões afluentes às usinas hidrelétricas e na velocidade de ventos parques eólicos. O modelo estatístico de ventos construído para o GEVAZP 1, baseia-se na distribuição Weibull e foi embutido na estratégia de geração de cenários dos modelos Par(p) e Par(p)-A, para construção de um modelo integrado de geração de cenaríos de ventos/afluências, considerando a correlação espacial entre essas variáveis. Para utilizar essa funcionalidade, o usuário deve informar um histórico de dados de velocidade de ventos/ produção eólica para cada usina eólica da configuração do NEWAVE.

Cenários de geração eólica para o modelo DECOMP¶

Já a versão do modelo DECOMP disponibilizada em Dezembro de 2021 passou a considerar a incerteza da geração eólica a partir de cenários de geração informados pelo ambiente Libs, para cada parque eólico. Ressalta-se que, nesta forma de geração, assume-se o mesmo número de cenários e respectivas probabilidades dos cenários de vazão afluente às usinas hidrelétricas, que já são fornecidas pelo modelo GEVAZP. Para o segundo semestre de 2022, está prevista a disponibilização de versão do modelo GEVAZP já contemplando a geração de cenários conjuntos de geração eólica e afluência, e também considerando a correlação espacial entre essas grandezas.

Geração eólica para o modelo DESSEM¶

No modelo DESSEM considera-se um valor determinístico de previsão de geração eólica, já em energia, que é fornecido externamente pelo usuário, em formato específico também para o modelo DESSEM (vide manual do usuário do DESSEM 2). Esta funcionalidade já foi validada pela CPAMP/FT-DESSEM e é considerada oficialmente no processo de despacho e PLD horário.

Representação no problema de otimização como recurso despachável¶

Por ser uma fonte sem custo, a usina eólica tende a aproveitar todo o recurso de vento disponível para geração. Entretanto, em situações em que há excesso de oferta de geração em determinado ponto do sistema, pode ser necessário dispensar (“cortar”) parte de sua geração, em um ou mais patamares de carga de determinado período (nos modelos NEWAVE e DECOMP), ou em alguma período horário ou patamar cronológico, como é o caso do DESSEM. Esse excesso de oferta pode ocorrer pelo efeito combinado de (i) excesso de afluências naturais aos reservatórios e que não têm como ser armazenadas e necessitam ser turbinadas ou vertidas; (ii) inflexibilidades (gerações mínimas) de usinas térmicas ou outras fontes; (iii) defluências obrigatórias de usinas hidrelétricas devido a restrições operativas; (iv) excesso de geração eólica.

A representação de unidades de armazenamento integradas às usinas eólicas, que é uma funcionalidade já existente no modelo DESSEM, pode reduzir consideravelmenete o corte de geração eólica em situações de excesso de oferta. Entretanto, esse corte pode ainda ser necessário devido a eventuais incompatibilidades entre as disponibilidades horárias de geração das usinas eólicas e o status de geração de outros geradores, cuja combinação pode comprometer os limites de fluxo em algumas linhas ou alguma restrição de segurança elétrica do sistema. Além disso, o corte na geração eólica pode até mesmo ser vantajoso por motivos econômicos, se aliviar o fluxo em algumas linhas da rede e, com isso viabilizar o acionamento de alguma unidade térmica mais barata em substituição a uma mais cara, que estivesse acionada devido às restrições de Unit Commitment Térmico. Estudos referentes a essas questões com o modelo DESSEM são mostrados em 3.

Pelos motivos apontados acima, a usina eólica é representada nos modelos com a possibilidade de ser uma fonte interruptível de energia (usinas eólicas “constrained-off’), de acordo com opção do usuário. Ressalta-se novamente que, como o custo da geração eólica é nulo, o modelo irá procurar gerar o máximo possível desta fonte, que corresponde ao valor de geração disponível no respectivo período ou patamar de carga. É importante lembrar que, em caso de excesso de oferta, a preferência por um vertimento em usina hidrelétrica (ao invés de turbinamento) ou pelo corte de geração eólica será feita com base em “micro penalidades” empregadas no problema de otimização, cuja calibração deve ser feita com base em preferências acordadas com as instituições que utilizam os modelos.

Finalmente, a geração desta fonte é considerada no problema de otimização como uma injeção de potência no submercado (para os estudos/modelos onde a transmissão é representada apenas por intercâmbios) ou barra (para estudos/modelos com rede elétrica detalhada) onde a usina pertence. Estas injeções devem ser consideradas nos cálculos dos fluxos nas linhas da rede elétrica e nas expressões referentes às restrições elétricas especiais (RE), que no modelo DESSEM já contemplam também as usinas eólicas. Detalhes da modelagem das usinas eólicas no problema de otimização podem ser consultados em 3 ^, 4.

Referências

1: M. E. P. Maceira, A. C. G. Melo, J. F. M. Pessanha, C. B. Cruz, V. A. Almeida, and T. C. Justino. Uma abordagem para a representação das incertezas da fonte de geração eólica no planejamento da operação de longo e médio prazos - modelo NEWAVE - relatório final. Technical Report, CEPEL - Centro de Pesquisas de Energia Elétrica, 2021. URL: http://www.cepel.br/produtos/otimizacao-energetica/documentacao-tecnica/.
2: CEPEL - Centro de Pesquisas de Energia Elétrica. Modelo dessem - programação diária da operação e formação de preço horário de sistemas hidrotérmicos com representação detalhada das unidades geradoras, fontes intermitentes, consideração da rede elétrica e restrições de segurança. Technical Report, Manual de Metodologia, 2022. URL: http://www.cepel.br/produtos/otimizacao-energetica/documentacao-tecnica/.
3(1,2): Cotia B. P., C. L. T Borges, and A. L. Diniz. Optimization of wind power generation to minimize operation costs in the daily scheduling of hydrothermal systems. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 113:539–548, 2019. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142061519301024, doi:https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2019.05.071.
4: A. C. G. Melo, M. E. P. Maceira, J. F. M. Pessanha, C. B. Cruz, V. A. Almeida, and T. C. Justino. Uma metodologia para a representação das incertezas da geração eólica no planejamento da operação de longo e médio prazos. In XXVI SNPTEE - Seminário Nacional de Produção e Transmissão de Energia Elétrica. Rio de Janeiro, Brazil, 2022.

Notas

5: Esta funcionalidade ainda não foi objeto de validação pela CPAMP, FT-NEWAVE e FT-DECOMP para uso oficial.