• VOLTAR
  • Imprimir
  • ENVIAR
  • A+ A-
MELP - Modelo de Expansão de Longo Prazo

Apresentação
MELP é o modelo computacional em contínuo desenvolvimento pelo CEPEL para estudos de planejamento de expansão de geração (PEG) de longo prazo do sistema elétrico brasileiro, normalmente realizados com horizonte de 20 a 30 anos a frente. Um dos principais objetivos do PEG é determinar um plano de expansão que assegure um suprimento econômico e confiável para o crescente mercado de energia. Matematicamente, trata-se de um problema de otimização inteira mista multi-estágio de grande porte, cujo objetivo é minimizar o investimento total e os custos operacionais necessários para suprir a demanda de acordo com um determinado critério de confiabilidade. Os investimentos incluem novas usinas de geração e reforços e/ou novas interligações entre subsistemas. A questão da confiabilidade diz respeito a um fornecimento adequado de energia sob condições adversas, que são incertas. Para grandes sistemas de energia com predominância hidrelétrica, as incertezas relacionadas às afluências são representadas de forma simplificada nos estudos de PEG, caso contrário o esforço computacional aumentaria drasticamente, limitando a representação de outras incertezas importantes como o crescimento da demanda de energia e os custos de combustível. No modelo MELP, são considerados cenários hidrológicos críticos e médios para a análise da operação. O modelo MELP foi utilizado nos estudos de planejamento associados ao Plano Nacional de Energia 2030.

O uso crescente do gás natural para geração de eletricidade requer um planejamento integrado de expansão dos sistemas de energia elétrica e gás natural. Para isso, o modelo MELP foi aprimorado com a adição da representação do sistema de gás natural, que inclui fornecedores, gasodutos e usuários finais. Usinas termelétricas a gás natural acoplam os sistemas de gás natural ao sistema de energia elétrica. Para explorar o padrão sazonal de produção de fontes renováveis ​​(por exemplo, hidrelétrica, eólica e de cogeração a partir do bagaço de cana) e estimar adequadamente os reforços nas interligações entre subsistemas, a análise da operação no modelo MELP é realizada com discretização trimestral. Além disso, para cada um desses períodos, a operação do sistema é avaliada para três patamares de demanda.

O modelo MELP faz uso do algoritmo branch-and-cut (BC) disponível no pacote computacional CPLEX / IBM. No entanto, para casos mais complexos, o desempenho da abordagem padrão de BC não mostrou-se adequada em termos de tempo computacional. A fim de melhorar a eficiência computacional, uma abordagem de busca local foi desenvolvida para encontrar soluções viáveis ​​de alta qualidade. No entanto, para casos complexos com dimensões ainda maiores, o problema de programação inteira mista resultante pode facilmente atingir a ordem de milhões de variáveis ​​e restrições, tornando-se intratável sua solução sem a adoção de uma abordagem adequada de decomposição. Para estes tipos de problemas, uma abordagem de programação inteira baseada na decomposição de Dantzig-Wolfe foi desenvolvida, resultando em um algoritmo de Branch-and-Price que se caracteriza como o estado da arte na solução de problemas inteiros de grande porte.

Com relação às questões ambientais, a versão atual do MELP permite considerar qualquer restrição definida pelo usuário, como um nível máximo de emissões de gases de efeito estufa acumulado ao longo do horizonte de planejamento, participação de renováveis ​​na matriz elétrica etc. Com a representação de tais restrições, pode-se realizar uma análise muiti-critério do planejamento da expansão, levando em consideração os aspectos econômicos e ambientais.

Para uma melhor avaliação da operação do sistema com relação às incertezas hidrológicas, o modelo MELP pode ser acoplado ao modelo NEWAVE (Modelo de Planejamento de Operação de Longo Prazo para Sistemas Hidrotérmicos Interligados), melhorando a análise da adequação do plano de expansão. Para este propósito, um processo interativo entre os modelos MELP e NEWAVE pode ser realizado para aplicações em estudos de planejamento da expansão com horizonte decenal.

 
Dados Principais
 
1 - Dados gerais:
horizonte de planejamento;
taxa de desconto;
2 - Sistema elétrico:
configuração do sistema (subsistemas e interligações);
mercado de energia para cada subsistema;
dados técnicos e econômicos de projetos de usinas geradoras;
dados técnicos e econômicos dos projetos de interligação;
custos de combistível;
custos fixos e variáveis de O&M;
3 - Sistema de gás natural:
configuração do sistema ( subsistemas de gás natural e gasodutos);
mercado de gás natural para outros usos (ou seja, que não sejam para geração termelétrica a gás natural) para cada subsistema;
- dados técnicos e econômicos dos projetos de plantas de processamento de gás natural, de unidades de regaiseficação e dos gasodutos.
 
Contato

Entre em contato com a área responsável através do e-mail:


 melp@cepel.br