Impacto da representação da rede elétrica no planejamento da operação de médio prazo

The Brazilian Interconnected System has unique characteristics that make it different of any other in the world, such as predominance of hydroelectric power plants and an extensive transmission system. These features, combined with uncertainty in future inflows, leads to necessity of conducting several studies on planning of the operation. The energy operation planning aims to determine targets for hydraulic and thermal generation to meet the consumer energy market with reliability and economy, as well as possible using the available energy resources. For this purpose mathematical models that aims to minimize the expected total cost of the system operation, within a given planning horizon, using different levels of detail are used. The main objective of this work is to evaluate some impacts of the transmission system modeling in the long-term operation planning problem. In this sense, the transmission system is included in its complete form, using nonlinear equations that model the active and reactive power flow in the electrical system. In addition, some operation limits are considered, such as bus voltage limits and power flow limits in the transmission lines and transformers, for each load level. The hydroelectric and thermoelectric plants are represented in an individual form and the producibility function is modeled by fourth degree polynomials. The proposed model uses cost-to-go functions calculated from a long term operation planning program based on equivalent energy systems. In this work the cost-to-go functions produced by MDDH program were used. This program was developed by the Federal University of Juiz de Fora (UFJF). However, it is important to point out that any other model of strategic decision, based on equivalent energy systems, could be used to generate the cost-to-go functions. The proposed methodology is evaluated and validated through the study of medium scale systems and tutorial systems. The main objective is to demonstrate the impact of the detailed transmission system modeling in the total system operating expected total cost and identify differences in operation strategy.O Sistema Interligado Nacional (SIN) possui características peculiares que o torna diferente de qualquer outro no mundo, como por exemplo, predominância de usinas hidrelétricas e uma extensa rede de transmissão. Estas características, aliadas a incerteza nas afluências futuras, conduz a necessidade da realização de vários estudos na área de planejamento da operação. O planejamento da operação energética tem por objetivo determinar metas de geração hidráulica e térmica, de forma a atender o mercado consumidor de energia, com confiabilidade e economicidade, utilizando da melhor forma possível os recursos energéticos disponíveis. Para este propósito são utilizados modelos matemáticos que buscam a minimização do custo total esperado de operação do sistema, dentro de um determinado horizonte de planejamento, utilizando diferentes níveis de detalhamento. O objetivo principal deste trabalho é avaliar alguns impactos da modelagem do sistema elétrico no problema de planejamento da operação de médio prazo. Neste sentido, o sistema de transmissão é representado em sua forma completa, através de equações não lineares que modelam os fluxos de potência ativa e reativa em cada circuito que compõe o sistema elétrico. Além disso, são considerados os limites de tensão nas barras, assim como o limite de carregamento dos circuitos para cada patamar de carga. As usinas hidrelétricas e termelétricas são representadas de forma individualizada, e a função de produtibilidade é modelada através de polinômios de quarto grau. O modelo proposto utiliza Funções de Custo Futuro (FCF) pré-calculadas por um programa de planejamento da operação de médio/longo prazo, baseado em sistemas equivalentes de energia. Neste trabalho foram utilizadas as FCF produzidas pelo programa Modelo de Despacho Hidrotérmico (MDDH), desenvolvido pela UFJF. Entretanto, é importante destacar que outro modelo de decisão estratégica, baseado em sistemas equivalentes de energia, poderia ser adotado para gerar as FCF utilizadas neste trabalho. A metodologia proposta neste trabalho foi avaliada através do estudo de casos tutoriais e de médio porte, objetivando demonstrar os impactos da representação do sistema de transmissão no custo total esperado de operação do sistema e diferenças na estratégia de operação do mesmo.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio