Um dos principais objetivos do planejamento de um sistema de potência é estabelecer quando e onde deverão ser instalados os equipamentos necessários para um atendimento econômico e confiável da demanda prevista. A confiabilidade está associada à capacidade de o sistema atender aos requisitos dessa demanda dentro de determinados padrões técnicos.
Nos estudos de planejamento, a avaliação da confiabilidade multi-area é necessária para:
• definir margens de reserva de potência;
• definir requisitos para atendimento à demanda prevista, considerando um determinado nível de risco;
• identificar áreas com necessidade de potência adicional;
• identificar interligações com necessidade de reforço.
No caso do Sistema Interligado Nacional (SIN), predominantemente hidroelétrico, a capacidade de geração é dependente da política de operação que, por sua vez, está sujeita à disponibilidade de água nos reservatórios. Portanto, além das indisponibilidades das unidades geradoras e das interligações entre subsistemas (ou áreas), as incertezas quanto à disponibilidade de água nos reservatórios e à política de operação do sistema também afetam os seus índices de confiabilidade.
O programa CONFINT é um modelo computacional, desenvolvido pelo Cepel, para avaliação da confiabilidade de sistemas hidrotérmicos interligados.
O CONFINT calcula índices de confiabilidade para todo sistema, por patamar de carga, área e sistema barra única, para cada mês ou semana de estudo. Os índices de confiabilidade calculados são:
• probabilidade de perda de carga – LOLP (%);
• número esperado de horas de déficit de potência - LOLE (horas);
• valor esperado de potência não suprida - EPNS (MW);
• valor esperado de energia não suprida - EENS (MWh);
• frequência esperada de eventos de falha - LOLF (ocorrências/h);
• valor esperado de duração de perda de carga - LOLD (horas);
• índice de severidade do sistema (minutos);
• índice de sensibilidade das interligações (%).
Os índices de confiabilidade podem ser computados por meio de um método analítico (Integração Direta) ou por Simulação Monte Carlo. O sistema elétrico é representado por meio de um grafo, e o conceito de fluxo máximo/corte mínimo é utilizado na análise de desempenho dos estados do sistema.
Representação do Sistema
Um sistema multi-area pode ser representado através de um modelo linear de fluxos em redes, no qual os nós representam as áreas, e os arcos, as interligações entre as áreas.
A geração de cada área é modelada como um arco chegando ao nó, proveniente do nó “fonte”, S. Por sua vez, a demanda de cada área é representada como um arco que deixa o nó e entra no nó “sumidouro”, T. A Figura 1 ilustra a representação multi-area para um sistema com quatro áreas.
Figura 1 - Modelo de fluxo em redes.
A capacidade de cada arco de geração é uma variável aleatória, representando a disponibilidade de potência na área correspondente. Sua distribuição de probabilidade é calculada a partir da convolução das distribuições de probabilidade das potências disponíveis das unidades geradoras pertencentes à área. A tabela de frequência de capacidade disponível é calculada por meio da convolução dos diagramas de Markov das unidades geradoras. A capacidade de cada arco de interligação também é uma variável aleatória, em virtude das limitações nas capacidades máximas de transferência entre as áreas, cuja distribuição é normalmente fornecida por estudos do sistema de transmissão. Finalmente, as capacidades dos arcos de demanda são variáveis aleatórias, representando flutuações na carga.
Dados Principais
Os dados necessários para o cálculo dos índices de confiabilidade são:
• configuração do parque gerador termelétrico;
• configuração do parque gerador hidrelétrico. Esta configuração considera a variabilidade hidrológica, por meio de séries de potências disponíveis fornecidas pelo modelo SUISHI-O (Modelo de Simulação a Usinas Individualizadas de Subsistemas Hidrotérmicos Interligados);
• capacidade das interligações entre as áreas;
• dados de indisponibilidade programada das unidades geradoras;
• dados de falha das unidades geradoras e interligações;
• demanda de cada área;
• recebimentos e fornecimentos de cada área;
• diagrama de transição de carga (para estudos onde a carga é representada por um modelo de Markov, a saber, aqueles que utilizam a Integração Direta ou a Simulação Monte Carlo não sequencial);
• curvas de carga cronológicas (para estudos que requerem o conhecimento da evolução temporal da carga, a saber, aqueles que utilizam a Simulação Monte Carlo sequencial).
Interface Gráfica
O programa CONFINT é parte integrante do ENCAD (Sistema de Encadeamento de Modelos Energéticos), desenvolvido pelo Cepel. Sua interface gráfica permite:
• importação e exportação dos dados de entrada de um caso já existente;
• edição dos dados de forma mais amigável;
• execução automática do programa CONFINT;
• visualização de gráficos e relatórios de saída em formatos texto.
Na Figura 2, é apresentada a janela da interface gráfica de edição de dados de entrada do programa CONFINT. Na Figura 3, é apresentada a janela de visualização gráfica dos resultados.
