Versão do modelo deverá passar por validação pela CPAMP antes de ser utilizada oficialmente
O Cepel disponibilizou, em maio de 2022, a versão 28.1 do modelo NEWAVE, que traz como grande novidade a modelagem da geração eólica de forma explicita no modelo, como recurso despachável, e representando também a incerteza e variabilidade na geração dessa fonte, de forma conjunta com a incerteza nas vazões afluentes, através de cenários gerados pelo modelo GEVAZP.
Esta versão visa a atender a uma das solicitações da CPAMP – Comissão Permanente para Análise de Metodologias e Programas Computacionais do Setor Elétrico, visto que a representação da incerteza dessas fontes é uma das atividades prioritárias, e deverá ser alvo de validação nos próximos ciclos do grupo de trabalho GT-Metodologia da CPAMP.
A primeira versão com esta modelagem (v27.5_CPAMP) foi disponibilizada em dezembro de 2021 à CPAMP, juntamente com um relatório técnico que descreve a metodologia desenvolvida pelo Cepel. O relatório recebeu contribuições e sugestões das instituições da CPAMP até sua versão final, e está disponível para consulta, acesse aqui.
Esta metodologia, desenvolvida durante os anos de 2020 e 2021, é multidisciplinar e conjuga a aplicação de diversas técnicas, como: análise exploratória de dados; métodos estatísticos multivariados (análise de agrupamentos, análise fatorial, regressão linear); análise de séries temporais; e otimização estocástica.
Como resultado, tem-se um modelo integrado de geração conjunta de cenários de velocidade de ventos e afluências às usinas hidrelétricas, de forma individualizada ou por reservatório equivalente de energia, que pode alimentar os modelos NEWAVE, SUISHI e DECOMP.
Esta metodologia envolve a modelagem PAR(p) / PAR(p)-A para representação das vazões naturais afluentes, as correlações espaciais dos regimes de vento entre si e destes com as afluências, além da modelagem da distribuição de velocidades de ventos mensais via distribuição de Weibull, que foi construída a partir de dados históricos/reanálises de vento e geração horários dessas fontes.
O pesquisador José Francisco, gerente do projeto GEVAZP, que contribuiu principalmente na modelagem estatística dos ventos, enfatiza a importância dessa modelagem: “A modelagem proposta permitirá, após os processos de validação junto às instituições da CPAMP e agentes do setor, que os processos de tomada decisão de médio/longo prazo da operação do Sistema Interligado Nacional levem em conta os efeitos da incerteza da geração eólica. Em linhas gerais, a modelagem estatística dos ventos segue os princípios da modelagem da incerteza hidráulica, sendo que o Gevazp foi estendido para se tornar um modelo integrado de geração de cenários sintéticos mensais de afluências e velocidade de ventos. Adicionalmente, muito esforço e criatividade foram aplicados no cruzamento de dados de diferentes fontes e na implementação computacional da representação da incerteza eólica no modelo Newave”.
Uma vez gerados os cenários de velocidade de vento, constrói-se uma curva geração x velocidade mensal dos ventos, por técnicas de regressão, para que a geração possa ser representada no problema de otimização resolvido pelo NEWAVE. Além da desagregação dessa curva para considerar as profundidades de geração por cada patamar – sugestão dada pela CPAMP –, as fontes eólicas são representadas como uma fonte interruptível, ou seja, o modelo NEWAVE pode optar por utilizar ou não o vento disponível para geração, o que é importante em situações de excesso de oferta.
A pesquisadora Cristiane Cruz, gerente do projeto NEWAVE, também atuou na implementação e concepção da metodologia, especialmente na modelagem no problema de otimização. Ela explica: “A consideração da estocasticidade da produção eólica no problema de despacho da operação de médio e curto prazo é fundamental, dada a alta e crescente participação dessa fonte na matriz elétrica brasileira. Ao representarmos as incertezas nas velocidades de ventos de maneira integrada as afluências, o processo de resolução se beneficiará da exploração das complementariedades existentes entre esses regimes resultando em políticas operativas de maior qualidade”.
Os primeiros resultados da metodologia mostram que não há acréscimo significativo de tempo na resolução do problema de otimização do NEWAVE com a inclusão dessa funcionalidade, e sinalizam a obtenção de uma política mais robusta, não só por considerar a incerteza dos ventos, mas também por representar a correlação negativa que existe entre os regimes de vento e de vazões em algumas regiões, tendo portanto um potencial maior de redução de custo na operação do sistema ao considerar a complementaridade dessas fontes.
Finalmente, essa política operativa que considera a incerteza nos ventos pode ser simulada de forma individualizada ou com modelagem agregada a reservatórios equivalentes, obtendo resultados prospectivos de operação do sistema ainda mais realísticos, para vários anos à frente, considerando uma gama grande de cenários sintéticos de afluências e ventos.
Esta política pode servir de insumo para estudos mais refinados tanto pelos modelos eletroenergéticos do centro, não só o SUISHI, DECOMP e DESSEM, mas também modelos como o ANAREDE, que podem ser alimentados por resultados obtidos por aplicação conjunta dos modelos DECOMP e DESSEM, os quais também já consideram a modelagem explícita dos ventos no problema de planejamento de curto prazo e programação diária da operação, respectivamente.
A importância dos estudos integrados considerando a incerteza das fontes eólicas é endossada pelo pesquisador Flávio Alves, chefe do Departamento de Sistemas Eletroenergéticos do Centro, onde tais modelos são desenvolvidos: ”O aumento da participação de geração eólica e solar na matriz energética brasileira torna imperativa a adequada representação da incerteza associada a essas fontes. O trabalho realizado equipa o Newave com uma metodologia matematicamente consistente e compatível com a modelagem da incerteza hidráulica, já implementada no programa. Acredito que precisaremos considerar incertezas em estudos elétricos em um futuro próximo. Estamos começando a discutir isso internamente”.
A concepção, modelagem e implementação da incerteza dos ventos no modelo NEWAVE contou com a colaboração dos pesquisadores Maria Elvira Piñeiro Maceira e Albert Cordeiro Geber de Melo (atualmente na UERJ), além de José Francisco Moreira Pessanha, Cristiane Barbosa da Cruz Oliveira, Victor Andrade de Almeida e Thatiana Conceição Justino. O tratamento e modelagem da entrada de dados, de forma a ficar genérica para todos os modelos, foi feita no ambiente Libs, contando com a colaboração dos pesquisadores Felipe Dias de Rezende Machado, Lilian Chaves Brandão dos Santos e André Luiz Diniz Souto Lima, e dos colaboradores Miryam Gerk Curty e Robério da Rocha Barboza.
