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Pesquisadores do Cepel participam da principal conferência europeia em métodos computacionais em sistemas de energia elétrica

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Pesquisadores do Cepel participam da principal conferência europeia em métodos computacionais em sistemas de energia elétrica

18-07-2018

Os pesquisadores André Luiz Diniz Souto Lima, chefe do Departamento de Otimização Energética e Meio Ambiente (DEA), Maria Elvira Piñeiro Maceira e Lilian Chaves Brandão dos Santos, também do DEA, participaram da "20th PSCC - Power Systems Computation Conference", realizada entre 11 e 15 de junho, em Dublin, Irlanda. Os dois primeiros, com recursos próprios, e a última, em missão oficial pelo Cepel.

 

Patrocinada por sociedade científica de mesmo nome, a PSCC ocorre na Europa a cada dois anos, reunindo engenheiros e pesquisadores da área de sistemas de energia elétrica. Considerado um dos mais renomados eventos do setor e principal fórum de desenvolvimento e aplicação de metodologias na área de otimização energética, a PSCC conta com um processo extremamente rigoroso para aceitação e aprovação de artigos. O Cepel apresentou quatro trabalhos na conferência, que tiveram como objetivo principal submeter à crítica e consolidar, na comunidade científica internacional, algumas das metodologias desenvolvidas para os modelos de otimização energética do Centro, utilizadas oficialmente no setor elétrico brasileiro, além de apresentar recentes aprimoramentos que mantêm esses modelos no estado da arte.

 

A pesquisadora Maria Elvira Maceira apresentou o trabalho "Twenty Years of Application of Stochastic Dual Dynamic Programming in Official and Agent Studies in Brazil – Main Features and Improvements on the NEWAVE Model", com coautoria dos pesquisadores Débora Jardim, André Diniz, Roberto Pinto, Albert Melo, Cesar Vasconcellos e Cristiane Cruz, todos do DEA. “Este trabalho apresenta os desenvolvimentos realizados no modelo NEWAVE1 na última década, tanto do ponto de vista metodológico – como a consideração de mecanismos de aversão a risco, amostragem seletiva de cenários hidrológicos, representação de usinas a GNL e elaboração de metodologia para a definição de quando um sistema deve entrar ou não em racionamento de energia –, quanto para melhoria do desempenho computacional – como o processamento paralelo e o processo de seleção de cortes”, esclarece Maria Elvira, gerente do projeto NEWAVE.

 

Também foi apresentado o aprimoramento mais recente introduzido no modelo em 2017, onde as usinas hidroelétricas passaram a ser representadas de forma híbrida, ou seja, com uma modelagem individualizada no início do horizonte de estudo - quando é importante uma representação mais detalhada do sistema - e em reservatórios equivalentes de energia no restante do período. Com isso, segundo Maria Elvira, consegue-se um trade-off adequado entre a representação do sistema e o tempo computacional, permitindo ao modelo focar na modelagem mais detalhada das incertezas do problema, especialmente em relação às vazões afluentes às usinas hidroelétricas. “Celebrar os 20 anos de desenvolvimento metodológico e de aplicação prática do modelo NEWAVE, em um fórum como a PSCC, é motivo de orgulho para os pesquisadores envolvidos e para o Cepel”, complementa a pesquisadora.

 

Ainda relacionado ao processo de planejamento da operação e estabelecimento de preço, desta vez no curto prazo, o pesquisador André Diniz apresentou o trabalho “Short/Mid-Term Hydrothermal Dispatch and Spot Pricing for Large-Scale Systems - the Case of Brazil”, em coautoria com os pesquisadores Fernanda Costa, Maria Elvira, Tiago Norbiato, Lilian Brandão e Renato Cabral, todos do DEA, que integram a equipe do projeto DECOMP2 nos últimos anos. Neste trabalho, foram apresentados os principais aspectos metodológicos e práticos do modelo, cujo principal objetivo é determinar o despacho de geração e preços semanais para o sistema brasileiro, em três patamares de carga, atuando de forma integrada com o modelo NEWAVE. “O modelo DECOMP representa as usinas hidroelétricas de forma individualizada e leva em consideração um conjunto muito vasto de restrições operativas para as usinas hidroelétricas e termoelétricas, ao mesmo tempo em que enxerga diversos cenários de possíveis afluências às usinas para o segundo mês do estudo”, explica André Diniz, gerente do projeto DECOMP.

 

O pesquisador complementa: “Além disso, o DECOMP é capaz de produzir uma função de custo futuro ao final da primeira semana de estudo, o que é fundamental para estabelecer os valores da água para otimização da programação diária da operação com o modelo DESSEM3, que está sendo executado diariamente pelo Operador Nacional do Sistema (ONS) e a Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE), para ser utilizado oficialmente a partir de Janeiro de 2020”.

 

Os avanços mais recentes na metodologia de programação dinâmica dual e aplicação de processamento paralelo no modelo DECOMP foram apresentados pela pesquisadora Lilian Brandão, no trabalho “Accelerating Dual Dynamic Programming for Stochastic Hydrothermal Coordination Problems”, que está relacionado também à sua dissertação de mestrado, defendida no dia 13 de julho pelo programa de Engenharia de Sistemas da Coppe/UFRJ e com orientações de André Diniz e do professor Luidi Simonetti, da Coppe/UFRJ.

 

“Ao lidar com problemas de grande porte, é preciso buscar soluções teóricas e práticas de forma a obter uma solução de maneira eficiente em termos de uso de memória e tempo computacional. Dessa forma, este trabalho visa explorar técnicas aplicadas ao algoritmo de solução do problema, que possam trazer benefícios principalmente em ambientes multiprocessados”. A implementação deste trabalho foi feita no âmbito do projeto LIBS [Ambiente de Biblioteca], no qual estão sendo realizados diversos desenvolvimentos para reformulação computacional dos modelos de planejamento da expansão e operação do DEA.

 

A pesquisadora Maria Elvira também apresentou o trabalho “A Probabilistic Approach to Define the Amount of Energy to be Traded in Hydro Dominated Interconnected Systems”, em coautoria com os pesquisadores Fabio Batista, Luis Fernando Cerqueira, Albert Melo, Luiz Guilherme Marzano e o bolsista de mestrado Rafael Rates. O trabalho propõe aperfeiçoamentos na atual metodologia para cálculo da garantia física de energia das usinas hidroelétricas do Sistema Interligado Nacional. As principais propostas consistem na utilização de múltiplos períodos de hidrologia crítica, os quais são determinados através de uma simulação considerando a configuração hidrotérmica do sistema brasileiro e 2 mil diferentes cenários sintéticos de vazões afluentes aos reservatórios, além da utilização do modelo SUISHI4, em conjunto com o modelo NEWAVE, de modo a considerar a operação individualizada das usinas hidroelétricas neste processo. Estas propostas, entre outras reflexões do trabalho, contribuem para que limitações da atual metodologia sejam superadas.

 

Os modelos de otimização energética do Cepel vêm sendo utilizados oficialmente há duas décadas pelo Ministério de Minas e Energia (MME) e instituições setoriais - Empresa de Pesquisa Energética (EPE), ONS e CCEE - no planejamento energético da operação e da expansão do sistema interligado nacional, na formação do preço de liquidação de diferenças, no cálculo da garantia física de energia e nos leilões de compra de energia; além de serem utilizados por todas as concessionárias e agentes do setor elétrico brasileiro.

 

Os trabalhos apresentados nessa edição da PSCC acrescentam-se a tantos outros publicados anteriormente na mesma conferência, dentre os quais se destacam os clássicos artigos de 2002, onde é apresentada a cadeia de modelos de otimização energética; o de 2008, onde foram descritas as funcionalidades desenvolvidas no NEWAVE na sua primeira década de aplicação; e o de 2016, em que a metodologia elaborada pelo Centro foi fundamental para evitar o racionamento de energia nos anos de 2014 e 2015.

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NEWAVE1 - Modelo de Planejamento da Operação de Sistemas Hidrotérmicos Interligados de Longo e Médio Prazo
DECOMP2 - Modelo de Planejamento da Operação de Sistemas Hidrotérmicos Interligados de Curto Prazo
DESSEM3 - Modelo de Despacho Hidrotérmico de Curto Prazo
SUISHI4 - Modelo de Simulação a Usinas Individualizadas de Subsistemas Hidrotérmicos Interligados