SPEC - Sistema para Estudos de Prevenção de Cheias
Um dos objetivos do planejamento da operação do setor elétrico é a coordenação da operação do sistema hidráulico de reservatórios, minimizando os riscos de geração térmica ou de déficits de suprimentos nos sistemas interligados. Esta coordenação inclui a utilização, durante a estação chuvosa, de parte da capacidade dos reservatórios como volumes de espera para a redução de danos causados por cheias de grande porte em áreas a jusante dos reservatórios. A manutenção desses volumes implica uma redução das disponibilidades energéticas e o aumento do risco de geração térmica futura e déficits de suprimento. Portanto, a contribuição dada pelo setor elétrico para o controle de cheias tem uma característica conjuntural. A cada ano, a alocação de volumes
de espera a ser utilizada tem como base Estudos de Prevenção de Cheias, nos quais os riscos de geração térmica futura e de déficit de suprimento são calculados por simulações da operação dos sistemas interligados sob diferentes hipóteses de alocação de volume de espera correspondentes a selecionados períodos de retorno de cheias.
SPEC - Sistema para Estudos de Prevenção de Cheias: DIANA, CAEV e VESPOT
Com 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 Cepel vem desenvolvendo diversos programas computacionais englobados no Sistema SPEC. Este sistema, que tem como foco a análise de Sistemas Multirreservatório/Múltipontos-de-Controle-de-Cheias e cuja hidrologia apresenta variações intra-anuais, agrega os seguintes módulos:
• DIANA: modelo estocástico de geração multivariada de séries sintéticas de vazões diárias, constituído por seis funções: ENSOCLAS, AUXAJUS, EPN, EEN, GEP,
COMPARA e SIMRESC. O ENSOCLAS permite considerar a influência da oscilação plurianual da circulação geral da atmosfera no Pacífico conhecida como ENSO (El Niño-Oscilação Sul) na geração de séries sintéticas. O AUXAJUS realiza o ajuste automático da taxa de recessão característica da bacia, o EPN e o EEN estimam os parâmetros do modelo, o GEP realiza a geração das séries sintéticas de vazões diárias, o COMPARA analisa estatisticamente as sequências de vazões diárias geradas pelo GEP, e o SIMRESC permite considerar reservatórios que não possuem controle de defluências.
• 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), tomada como a envoltória de trajetórias do volume armazenado, críticas sob o ponto de vista do controle de cheias. Para o cálculo destas envoltórias, adota-se a metodologia das condições de controlabilidade e utilizam-se apenas séries de afluências previamente escolhidas para serem protegidas dentre as séries geradas pelo DIANA.
• VESPOT: desagregação espacial de curvas de volumes de espera de reservatórios
equivalentes em curvas individuais para cada reservatório utilizando uma formulação linear estocástica. Estruturado para evitar alocações de volumes de espera desequilibradas onde deplecionamentos exagerados de reservatórios comprometam a capacidade de geração do sistema. Como técnicas de solução, faz-se uso da decomposição de Benders e de algoritmos de fluxo em redes.
O número de séries a serem protegidas é proporcional ao tempo de retorno fornecido (risco de cheias), ao passo que a escolha das séries que serão protegidas é feita de forma a otimizar uma função de interesse energético escolhida pelo usuário.
Programas para Operação de Controle de Cheias: OPCHEN, OPCHEND e OPCHENS
Durante a ocorrência de uma cheia, pode ser necessária a flexibilização dos volumes. No Planejamento do Curto Prazo, o programa OPCHEN é uma ferramenta para auxiliar 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 programa 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.
O programa OPCHENS 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.
Conjunto de envoltórias ordenado de forma crescente pelo risco de cheias considerado como restrições no PPL resolvido no OPCHEN.
O programa OPCHEND, de forma similar ao modelo OPCHEN no planejamento de curto prazo, 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 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 programa OPCHEND.