Operação Econômica de sistemas de potência

Diferente de sistemas puramente termoelétricos onde se assume que a fonte de energia primária estará sempre disponível para a programação de unidades, um sistema termoelétrico possui sua fonte primaria, a agua, como um recurso finito que deve ser usado da melhor maneira possível com o conjunto de previsões que existem, pois, uma decisão errada pode ter severas consequências, esse artigo trata de como é feito o planejamento hidrotérmico de um sistema em pequena escala.

O sistema estudado consiste em uma usina hidroelétrica e três termoelétricas com as características mostradas a seguir, nas tabelas também estão os dados de afluências nos períodos e a demanda esperada. Se supõe que inicialmente o reservatório está com 100% da sua capacidade e caso aconteça corte de carga o custo estipulado é de 500$/MW-médio, também existe uma correção monetária de custos futuros de 10% por estágio.

Para encontrar a melhor decisão a se tomar hoje considerando as suas consequências nas etapas futuras é aplicada uma técnica de programação recursiva, iniciando os cálculos do último estágio, tomando a melhor decisão para aquele estagio e passando para o estágio anterior de acordo com o fluxograma a seguir.

Então para uma etapa K, um nível de reservatório inicial i e um nível final j, é calculado para cada afluência a decisão hidroelétrica em MW, que corresponde a quanto da demanda será possível atender utilizando a agua das chuvas e do reservatório respeitando o turbinamento máximo da planta e sua produtibilidade. Tomada a decisão hidro é necessário tomar uma decisão térmica caso exista demanda remanescente, assim são despachadas as termoelétricas do sistema e por fim calculado a quantidade de corte de carga da combinação. O custo imediato é obtido somando os custos das termoelétricas e do corte de carga, então para o nível final j é calculada a média do custo imediato que é a média dos custos imediatos de todas as afluências, esse valor é calculado como uma média simples caso as afluências tenham a mesma probabilidade de ocorrência ou uma média ponderada caso contrário.

O custo total para cada afluência é obtido com a soma do custo imediato e o custo futuro associado obtido da etapa K+1 ajustado monetariamente com a taxa de atualização econômica, com a média dos valores de custo total é obtido o custo esperado para cada nível final j.

Desse modo para o nível inicial i é obtido o custo ótimo esperado, que representa a melhor decisão caso chegue na etapa K com esse nível. Os cálculos são refeitos para todos os valores discretizados de nível inicial i e move-se para a etapa K-1, nessa etapa são utilizados como valor futuro associados os valores ótimos esperado de cada respectivo nível inicial.

Para escolher o caminho correto a se percorrer ao longo de todo o período é analisado na primeira etapa K para o nível inicial escolhido, então é encontrado nas tabelas o custo ótimo esperado para esse nível inicial e seu respectivo nível final, logo para a etapa k+1 é encontrado o custo ótimo na tabela que possui o nível inicial do reservatório igual ao nível final da etapa k, o processo é repetido até o fim do período.