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PREVIVAZ - Modelos computacionais para previsão de afluências diárias, semanais e mensais

Apresentação
A capacidade de geração futura do Sistema Interligado Nacional (SIN) é fortemente influenciada pelas afluências futuras, cuja natureza intrinsecamente aleatória deve ser considerada no planejamento da operação do Sistema.
 
O Cepel, no âmbito do Projeto PREVIVAZ, desenvolveu um conjunto de modelos e programas computacionais para a elaboração de previsões de afluências diárias, semanais e mensais.
 
O Modelo PREVIVAZH – Modelo de Previsão de Vazões Diárias foi desenvolvido visando à obtenção das previsões de vazões diárias até 14 dias à frente. As previsões são baseadas na desagregação em intervalos diários das previsões de afluências semanais obtidas pelo modelo PREVIVAZ.
 
Por meio da metodologia adotada para geração das sequências de afluências diárias garante-se a preservação das características da série diária, que apresenta estruturas complexas de dependência temporal com diferenças marcantes entre os períodos de ascensão e recessão, além de distribuições marginais significativamente assimétricas. A metodologia de desagregação não paramétrica das afluências semanais faz uso das últimas afluências diárias e de um conjunto de séries sintéticas de vazões diárias. O  modelo PREVIVAZH permite, ainda, que seja consideradad a previsão de precipitação diária, utilizada para condicionar a distribuição dos incrementos de vazão à ocorrência de classes de precipitação, por exemplo, precipitação baixa e alta (Figura 1).
 
 
Modelo PREVIVAZ – Modelo de Previsão de Vazões Semanais foi desenvolvido visando à obtenção das previsões de afluências semanais até seis semanas à frente. O modelo considera a série histórica de afluências semanais de cada aproveitamento hidrelétrico e seleciona, para cada semana, um modelo dentre diversas alternativas de modelagem estocástica. Essas alternativas baseiam-se nos modelos de séries temporais propostos por Box e Jenkins, mais especificamente, em modelos autorregressivos com ou sem componente de média móvel (AR e ARMA, respectivamente). Estes modelos são construídos como função da informação passada em diferentes passos de tempo (lags), podendo apresentar estrutura de correlação periódica (modelos PAR e PARMA). A estrutura de correlação temporal da série de vazões semanal, expressa por sua Função de Autocorrelação amostral, é definida em grupos de diferentes durações (semanal, mensal, trimestral e semestral). Além disso, os parâmetros desses modelos são estimados segundo diferentes metodologias (método dos momentos e regressão), e a definição das alternativas de modelagem pode ser feita a partir de uma transformação prévia (Box-Cox e/ou logarítmica) da série de vazões semanais.
 
No modelo PREVIVAZ, as alternativas de modelagem são testadas segundo um procedimento de validação cruzada segundo o qual a série histórica é dividida em duas metades. Inicialmente, apenas a primeira metade é utilizada para a estimação dos parâmetros, e a segunda é usada para o cálculo de erros de previsão (etapa de verificação). Em seguida, a estimação dos parâmetros passa a ser feita com a segunda metade da série histórica, ficando a primeira parte apenas para cálculo dos erros de previsão. Para cada parte da série, computa-se o erro médio quadrático de previsão, obtendo-se, a seguir, a média dos valores de erro calculados segundo cada metade da série. A alternativa de modelagem que apresentar o menor erro médio quadrático será adotada para a previsão.
 
O Modelo PREVIVAZM – Modelo de Previsão de Vazões Mensais foi desenvolvido com o objetivo de obter previsões de vazões mensais, até doze meses à frente. O modelo segue a mesma abordagem do modelo PREVIVAZ; assim, para cada aproveitamento hidrelétrico, o modelo PREVIVAZM analisa a série histórica de afluências mensais e seleciona, para cada mês, um modelo estocástico entre diversas alternativas de modelagem. As alternativas de modelagem estocástica são, basicamente, as mesmas adotadas no modelo semanal PREVIVAZ.
 
A escolha entre as alternativas de modelagem estocástica também segue o mesmo procedimento de validação cruzada adotado pelo modelo PREVIVAZ.
 
Para facilitar o uso e a troca de informação entre os três programas, foi desenvolvido um sistema de previsão com interface gráfica (Figura 2). Nas Figuras 3 e 4, são apresentados os gráficos de previsões semanais e mensais para as usinas de Furnas e Tucuruí, utilizando os modelos PREVIVAZ e PREVIVAZM, respectivamente.
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 
Contato

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 previvaz@cepel.br