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 .