Volumes de espera em reservatórios considerando informações climáticas (Fonte: Plano Anual de Prevenção de Cheias Ciclo 2020/2021 – ONS)
Desde 1977, o Sistema Interligado Nacional (SIN) utiliza seus reservatórios de forma conjuntural para controle de cheias, em duas etapas: planejamento e operação.
Durante o planejamento, são definidos os volumes de espera associados a determinados tempos de retorno que representam riscos de cheia. Os volumes de espera são espaços vazios alocados nos reservatórios, durante o período úmido, destinados a amortecer possíveis cheias.
Na ocorrência de cheias, a operação para o controle de cheias define como se dará a ocupação dos volumes de espera dos reservatórios ou de sistemas de reservatórios que fazem este controle de forma integrada. Esta definição é feita de forma otimizada e com o acompanhamento dos riscos de cheias associados à operação.
Com o intuito de dar suporte à realização dessas duas etapas de forma eficiente e minimizar os conflitos com a geração de energia elétrica, o Cepel desenvolveu um conjunto de modelos para controle de cheias formado pelo sistema SPEC e pelos modelos OPCHEN, OPCHEND, OPCHENS e PAVES.
O sistema SPEC é utilizado durante a etapa do planejamento, sendo composto pelos modelos DIANA, CAEV, VESPOT, DECA e ANTECIPA. Nesta etapa, também é possível considerar informações climáticas para o dimensionamento de volumes de espera adequados à intensidade prevista da estação chuvosa.
Na etapa da operação, são utilizados os modelos OPCHEN (operação de curto prazo), OPCHEND (programação diária), OPCHENS (simulação da operação de curto prazo) e PAVES (acompanhamento da ocupação dos volumes de espera).
SPEC – Sistema para Estudos de Prevenção de Cheias: DIANA, CAEV, VESPOT e DECA
O sistema SPEC tem o objetivo de apoiar os Estudos de Prevenção de Cheias realizados no âmbito dos Planos Anuais de Operação dos Sistemas Interligados do Setor Elétrico Brasileiro. O sistema, cujo foco é a análise de sistemas multi-reservatório com múltiplos pontos de controle e cuja hidrologia apresenta variações interanuais, agrega os seguintes modelos:
Figura 1. Fluxo do sistema SPEC
DIANA: Modelo estocástico de geração multivariada de séries sintéticas de vazões diárias, constituído pelas funções ENSOCLAS, AUXAJUS, EPN, EEN, GEP, COMPARA e SIMRESC:
CAEV: O sistema de reservatórios é decomposto em sistemas parciais representados, cada um, por um reservatório equivalente, para o qual se calcula uma curva-guia superior para toda a estação chuvosa (curva de volume de espera), chamada de Envoltória. Para o cálculo destas envoltórias, adota-se a teoria das condições de controlabilidade e seleciona(m)-se subconjunto(s) das séries de afluências geradas pelo DIANA para ser(em) protegida(s).
Figura 2. Envoltórias das trajetórias críticas.
VESPOT: Realiza a desagregação espacial de curvas de volumes de espera de reservatórios equivalentes em curvas individuais para cada reservatório, utilizando uma formulação linear estocástica. É estruturado para evitar alocações de volumes de espera desequilibradas, onde deplecionamentos exagerados de reservatórios possam comprometer a capacidade de geração do sistema.
Figura 3. Desagregação espacial de curvas de volumes de espera de reservatórios equivalentes em curvas individuais para cada reservatório.
Figura 3. Desagregação espacial de curvas de volumes de espera de reservatórios equivalentes em curvas individuais para cada reservatório.
DECA: Cálculo da cheia decamilenar, ou seja, a cheia com tempo de recorrência de 10 mil anos. Esse dado é necessário para reservatórios que não têm vertedor.
ANTECIPA: Cálculo da evolução temporal do risco de cheias associado a operações de antecipação do reenchimento do volume de espera em anos secos ou invasão temporária do volume de espera.
Modelos para a operação de controle de cheias: OPCHEN, OPCHENS, OPCHEND e PAVES
OPCHEN: Durante a ocorrência de uma cheia, o modelo OPCHEN auxilia a planejar como se dará, na semana em análise, a ocupação/esvaziamento dos volumes de espera definidos nos Estudos de Prevenção de Cheias. A metodologia baseia-se na solução de um problema de programação linear, sujeito à situação hidrológica atual e ao atendimento, ao fim da semana em análise, de um conjunto de envoltórias, ordenado de forma crescente pelo risco de cheias. Nesse modelo, a programação de defluência oriunda da programação energética é utilizada como defluência mínima. O horizonte temporal é de até cinco semanas. O modelo OPCHEN é também uma ferramenta utilizada nos estudos para verificação da possibilidade de relaxamento das restrições de volumes de espera durante os meses finais da estação chuvosa, visando aumentar a probabilidade de terminar a estação chuvosa com os reservatórios cheios.
OPCHEND: De forma similar ao modelo OPCHEN no planejamento de curto prazo, este modelo tem como objetivo a revisão, durante a ocorrência de cheias, dos limites dinâmicos de armazenamento dos reservatórios. O OPCHEND programa, para o próximo dia, a ocupação/esvaziamento dos volumes de espera do sistema por meio da solução de um problema de programação linear similar ao adotado no OPCHEN. O seu horizonte de operação é de até 15 dias. Tendo em vista o intervalo de tempo diário, e que, em alguns trechos do sistema o tempo de translação dos transientes hidráulicos nos canais fluviais que interligam aproveitamentos pode suplantar 24 horas, o OPCHEND considera o tempo de viagem da água. Outra diferença é o fato de que, na programação diária, também se torna necessário verificar a possibilidade de uma situação de emergência. Nesses casos, devem-se programar as defluências necessárias para a proteção do aproveitamento através dos Diagramas de Emergência. A metodologia destes Diagramas está implementada no modelo OPCHEND.
Figura 4. Interação entre os modelos energéticos (DECOMP e DESSEM) e o controle de cheias (OPCHEN e OPCHEND).
OPCHENS: Este modelo é baseado no modelo OPCHEN. Entretanto, sua finalidade é realizar estudos para avaliar estatisticamente as regras de operação de controle de cheias e o grau de proteção (risco) fornecido pelas curvas de volume de espera calculadas nos Estudos de Prevenção de Cheias. Estes estudos são realizados através de simulações da operação semanal de controle de cheias durante toda a estação chuvosa utilizando cenários de afluências históricas ou sintéticas.
PAVES: O modelo foi desenvolvido para realizar o acompanhamento da ocupação semanal dos volumes de espera, permitindo o acompanhamento ao longo de toda a estação chuvosa. O modelo calcula o nível de armazenamento dos sistemas parciais na semana corrente, indicando, quando ele utiliza parte do volume de espera, o quanto deste é utilizado e o risco associado, dentre outras informações. O modelo pode ser aplicado em qualquer bacia hidrográfica que utilize o sistema SPEC, uma vez que sua análise é feita em termos de sistemas parciais.
E-mail institucional:
