Usinas Elevatórias / Reversíveis¶

Uma usina elevatória, também chamada de usina de usina de bombeamento, é capaz de bombear água de um reservatório a uma cota inferior (reservatório de jusante) para outro (reservatório de montante). Dois tipos de estações de bombeamento podem ser considerados nos modelos:

Usinas elevatórias entre rios diferentes¶

Neste caso, a estação de bombeamento lança água para um reservatório localizado em um rio adjacente, em uma cota superior (reservatório de montante), conforme ilustrado a seguir.

Tal operação é vantajosa quando se obtém um ganho de produtividade, ao se desviar a água de um curso de rio para o outro. Para cada estação elevatória i, os seguintes dados devem ser informados para os modelos:

vazão mínima (\(\underline{{Q_b}_i}\)) e máxima (\(\overline{{Q_b}_i}\)) que pode ser bombeada;
consumo específico \({{cons_{EB}}_i}\) da estação de bombeamento, fornecida em \((MW/(m^3/s))\), que é um valor constante que relaciona a potência consumida \({Eb}_i^t\) pela estação de bombeamento \(i\) em cada período \(t\), em função de sua vazão bombeada \({Q_b}_i^t\).

Portanto, estes parâmetros estabelecem as seguintes restrições e relações para o subproblema de coordenação hidrotérmica, para cada usina elevatóri \(i\), período de tempo \(t\) e cenário \(s\) (quando aplicável):

\(\underline{{Q_b}_i} \leq {Q_b}_i^{t,s} \leq \overline{{Q_b}_i}\);
\({{Eb}_i^{t,s} = {{cons_{EB}}_i} Q_b}_i^{t,s}\);

As estações de bombeamento impactam as restrições de balanço hídrico de suas usinas de montante e jusante. Nessas restrições, o volume bombeado em uma determinada estação de bombeamento no período t é acrescido ao volume afluente no mesmo período para a usina de montante, e deduzido do volume final para a usina de jusante, como mostram as equações

\(V_A^{t,s} = V_A^{t-1,s} + \varsigma^t (I_A^{t,s} - Q_A^{t,s} - S_A^{t,s} - {Q_b}_i^{t,s})\)

\(V_B^{t,s} = V_B^{t-1,s} + \varsigma^t (I_B^{t,s} - Q_B^{t,s} - S_B^{t,s} + {Q_b}_i^{t,s})\),

onde \(\varsigma^t\) é um fator de conversão de unidades de vazão para volume, que depende da duração do período \(t\) considerado.

Para fins de representação da equação de balanço hídrico, define-se \({M_{eb}}_i\) e \({J_{eb}}_i\) como sendo o conjunto de estações elevatórias que possuem a usina \(i\) como montante e jusante, respectivamente.

Além do aspecto hidráulico, a operação da estação de bombeamento também impacta a equação de atendimento à demanda do submercado ao qual a usina pertence, que é descrita na seção Balanço de carga por submercado.

Usinas hidrelétricas reversíveis¶

Usinas hidrelétricas reversíveis correspondem a arranjos onde uma mesma usina pode gerar energia ou bombear água de seu reservatório de jusante para o de montante. A representação de usinas reversíveis é possível, bastando para tal:

definir uma usina hidrelétrica “A” como sendo puramente de reservatório (sem geração), que corresponderá ao armazenamento de jusante da usina reversível. O armazenamento máximo deste reservatório deverá ser a capacidade máxima de armazenamento a jusante da usina reversível;
definir uma usina hidrelétrica “B” com geração, que corresponderá ao armazenamento de montante da usina reversível. O armazenamento máximo deste reservatório deverá ser a capacidade máxima de armazenamento a montante da usina reversível;
definir uma usina elevatória cuja usina de jusante será a usina hidrelétrica “A” e cuja usina de montante será a usina hidrelétrica “B”.

Observe que, com as definições acima, representa-se uma usina reversível que bombeia água de A para B, e cuja geração em B resulta em afluência para a usina A, conforme ilustra o desenho em perfil na figura anterior .

Dados de Entrada: Formato Libs¶

Funcionalidade: ESTACAO-BOMBEAMENTO¶

decomp_opcional

Card: ESTACAO-BOMBEAMENTO¶

Cadastro das estações de bombeamento.

Tabela 48 Card ESTACAO-BOMBEAMENTO¶
Campos	Obrigatorio	Anulável	Descrição
ESTACAO-BOMBEAMENTO	Sim	Não	Identificador referente ao card
Código Estação de Bombeamento	Sim	Não	Codigo da Estação de Bombeamento
Nome da Estação de Bombeamento	Não	Não	Nome da estação de bombeamento
	Sim	Não
	Sim	Não
Taxa de Consumo	Sim	Não	Taxa de consumo da estação de bombeamento
Bombeamento Máximo	Não	Não	Capacidade máxima de bombeamento da estação

Tabela 49 Campos para o card ESTACAO-BOMBEAMENTO¶
Campos	Tipo	Unidade	Mínimo	Máximo	Padrão
Código Estação de Bombeamento	inteiro		1	300
Nome da Estação de Bombeamento	texto
	inteiro
	inteiro
Taxa de Consumo	real	MW/(m^3/s)	0.0
Bombeamento Máximo	real	m^3/s	0.0		99999.0

Listagem 24 Exemplo card ESTACAO-BOMBEAMENTO¶

&**************************************************
& Descrição colunas:
&**************************************************
& ID: Identificador do card
& CodBomb : Codigo da Estação de Bombeamento
& NomeEstacaoBomb : Nome da estação de bombeamento
& CodUsih: Código da usina hidrelétrica
& CodUsih: Código da usina hidrelétrica
& ConsEstBomb : Taxa de consumo da estação de bombeamento
& BombMax : Capacidade máxima de bombeamento da estação
&******************;IIIIIII;SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS;IIIIIII;IIIIIII;FFFFFFFFFFFFFFF;FFFFFFFFFFFFFFF;
ESTACAO-BOMBEAMENTO;      1;NomeEstacaoBomb               ;      1;      2;            1.0;          99999

Card: ESTACAO-BOMBEAMENTO-LIMITES¶

Cadastro dos limites das estações de bombeamento.

Tabela 50 Card ESTACAO-BOMBEAMENTO-LIMITES¶
Campos	Obrigatorio	Anulável	Descrição
ESTACAO-BOMBEAMENTO-LIMITES	Sim	Não	Identificador referente ao card
Código Estação de Bombeamento	Sim	Não	Codigo da Estação de Bombeamento
Vazão Minima Bombeável	Não	Não	Vazão mínima bombeável para a estação
Vazão Máxima Bombeável	Não	Não	Vazão máxima bombeável para a estação

Tabela 51 Campos para o card ESTACAO-BOMBEAMENTO-LIMITES¶
Campos	Tipo	Unidade	Mínimo	Máximo	Padrão
Código Estação de Bombeamento	inteiro		1	300
Vazão Minima Bombeável	real	m^3/s	0.0		0.0
Vazão Máxima Bombeável	real	m^3/s	0.0		99999.0

Listagem 25 Exemplo card ESTACAO-BOMBEAMENTO-LIMITES¶

&**************************************************
& Descrição colunas:
&**************************************************
& ID: Identificador do card
& CodBomb : Codigo da Estação de Bombeamento
& VazMinBomb : Vazão mínima bombeável para a estação
& VazMaxBomb : Vazão máxima bombeável para a estação
&***************************;*******;***************;***************
&                           ;CodBomb;VazMinBomb     ;VazMaxBomb
&-                          ;       ;m^3/s          ;m^3/s
&SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS;IIIIIII;FFFFFFFFFFFFFFF;FFFFFFFFFFFFFFF
 ESTACAO-BOMBEAMENTO-LIMITES;      1;            1.0;            1.0

Funcionalidade: ESTACAO-BOMBEAMENTO-SUBMERCADO¶

decomp_opcional

Card: ESTACAO-BOMBEAMENTO-SUBMERCADO¶

Cadastro das estações de bombeamento.

Tabela 52 Card ESTACAO-BOMBEAMENTO-SUBMERCADO¶
Campos	Obrigatorio	Anulável	Descrição
ESTACAO-BOMBEAMENTO-SUBMERCADO	Sim	Não	Identificador referente ao card
Código Estação de Bombeamento	Sim	Não	Codigo da Estação de Bombeamento
Código Submercado	Sim	Não	Código do Submercado

Tabela 53 Campos para o card ESTACAO-BOMBEAMENTO-SUBMERCADO¶
Campos	Tipo	Unidade	Mínimo	Máximo	Padrão
Código Estação de Bombeamento	inteiro		1	300
Código Submercado	inteiro		1	999

Listagem 26 Exemplo card ESTACAO-BOMBEAMENTO-SUBMERCADO¶

&**************************************************
& Descrição colunas:
&**************************************************
& ID: Identificador do card
& CodBomb : Codigo da Estação de Bombeamento
& CodSubm : Código do Submercado
&******************************;*******;********
&                              ;CodBomb;CodSubm
&-                             ;       ;
&SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS;IIIIIII;IIIIIIII
 ESTACAO-BOMBEAMENTO-SUBMERCADO;      1;       1