Renato Carlos Zambon.

Visa o desenvolvimento e a aplicação de técnicas de simulação e de otimização para o estudo e análise de sistemas de recursos hídricos, energéticos e ambientais.

Visa o desenvolvimento e a aplicação de técnicas de simulação e de otimização para o estudo e análise de sistemas de abastecimento de água e de coleta e transporte de esgotos sanitários.

Desenvolvimento do sistema de suporte à decisão (SSD) de planejamento da operação do Sistema Interligado Nacional (SIN), chamado OperaSIN, com otimização estocástica não linear a usinas individualizadas, recurso a múltiplos estágios, explorando diferentes formas de cenarização e reamostragem. Entre outras, estão previstas as seguintes inovações: a) Considerar alternativas na representação do principal componente de risco, as vazões afluentes ao sistema, explorando diversas formas de cenarização e técnicas de reamostragem; b) Introdução de mecanismos de segurança energética, associados ao armazenamento mínimo desejado por subsistema no final do horizonte de planejamento; c) Integração com novos algoritmos para determinação de soluções iniciais, consistência de dados, análise de restrições, etc., evitando falhas no processo de solução devido a infactibilidades e contribuindo com a redução no tempo de processamento; d) Inovações na simplificação das não linearidades, que combinadas permitem tornar o modelo mais eficaz, com redução significativa esperada no tempo de processamento mas preservando características básicas da PNL e permitindo maior profundidade na análise estocástica; e) Introdução de ferramental para avaliação da qualidade e do valor da solução da otimização estocástica; Introdução de ferramental para avaliar variáveis econômicas, como o impacto da introdução dos mecanismos de aversão a risco na formação do custo marginal de operação (CMO).

O sistema elétrico brasileiro é um sistema hidrotérmico de grande porte, com forte predominância de usinas hidrelétricas, sendo mais de 140 delas de médio e grande porte. Nos últimos doze anos, em média 91% da geração foi de origem hidrelétrica, o restante complementado pelas usinas térmicas e outras fontes. Em trabalhos anteriores, foi desenvolvido o modelo HIDROTERM para otimizar o planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos considerando usinas hidrelétricas individualizadas, térmicas e outras fontes, intercâmbios, múltiplos usos da água e a expansão do sistema, resolvido com programação não linear (PNL) e utilizando uma abordagem determinística. Um exemplo típico com 15 mil variáveis de decisão é processado em poucos minutos. Resultados preliminares com uma nova versão estocástica já foram obtidos, mas com apenas 10 cenários de abertura simples já exige muitas horas de processamento. Diversas melhorias são necessárias para incorporar diretamente a estocasticidade das vazões e também representar a variação horária das demandas em patamares de carga. É proposta a otimização estocástica com recurso a dois estágios. No primeiro intervalo de tempo há uma previsão de vazões e uma única decisão de operação que pode ser implementada. Do segundo intervalo em diante, o sistema abre gradualmente uma árvore de cenários até o final do horizonte de planejamento. Para viabilizar o tratamento da programação estocástica devem ser estudadas diferentes técnicas de redução dos cenários em árvores e métodos para reduzir o tempo de processamento, exigindo uma completa reformulação do modelo, interface, banco de dados, algoritmos de simulação e de obtenção de soluções iniciais.

Desenvolvimento de um modelo de planejamento energético do despacho hidrotérmico das usinas que compõem o Sistema Interligado Nacional (SIN), com representação a usinas individualizadas, consideração dos limites de transferência de energia entre subsistemas, das relações não-lineares entre variáveis, do uso múltiplo da água nos reservatórios, da estocasticidade das vazões e de outras variáveis que se mostrarem relevantes, em ambiente computacional com recursos modernos de banco de dados e interface amigável com o usuário.

O projeto tem como objetivo estudar cenários futuros de custos marginais de operação (CMO) como forma de diminuir as incertezas nas tomadas de decisões por agentes do Setor Elétrico Brasileiro. Une avanços dos estudos climatológicos às mais novas metodologias de modelagem chuva-vazão, construindo cenários de vazões e de energia natural afluente (ENA) para as principais bacias do Sistema Interligado Nacional. De posse de previsões de ENA, de evolução da demanda e do armazenamento atual de energia, projeta valores de CMO por meio de tecnologias de redes neurais artificiais e equacionamento empírico de regressão.

Desenvolvimento da metodologia PATRICh (Proteção Associada ao Tempo de Retorno Implícito de Cheias) de sistematização das necessidades de proteção contra cheias a jusante de usinas hidroelétricas e de definição de critérios para fixação do risco aceitável nos diferentes casos.

O projeto visa desenvolver a base conceitual e metodológica da gestão de riscos, revendo criticamente a forma com que tais conceitos vêm sendo aplicados aos sistemas de suprimento hídrico e de energia elétrica. Adicionalmente, serão propostos avanços metodológicos na gestão de riscos dos sistemas sob investigação, com base na pesquisa a ser realizada, incluindo o aporte de inovações advindas da interlocução internacional e, fazendo uso de sistemas de suporte à decisão já desenvolvida em pesquisas anteriores pela equipe proponente.

O objetivo básico do projeto foi apresentar à Petrobrás, em conjunto com o IEE e a FUSP, alguns modelos matemáticos aplicados ao planejamento operacional do SIN, que possibilitam analisar de forma adequada o papel que as usinas térmicas possuem hoje, e terão no futuro, no processo de produção de energia elétrica no país.

O projeto tem como objetivo desenvolver um sistema de apoio à tomada de decisão em nível de planejamento operacional do SIN- Sistema Interligado Nacional. Serão desenvolvidos dois modelos, chamados de SISOPT2 e SOLVERSIN. O SISOPT2 objetiva otimizar a operação do SIN considerando as usinas isoladamente. Ele será programado em GAMS, podendo trabalhar com diferentes topologias, diferentes formulações de otimização e diferentes métodos de otimização (SOLVERS). A base conceitual do SISOPT2 segue a metodologia já testada do modelo SISOPT. Nessa nova versão pretende-se trabalhar com o sistema hidrotérmico, considerando também as usinas hidro. Além disso, serão acrescentadas à formulação novas restrições operacionais, tais como limites de intercâmbio entre sistemas produtores. O modelo SOLVERSIN será uma versão simplificada do NEWAVE e seu objetivo será analisar diferentes políticas operacionais de participação entre energia hidro e termo para um determinado horizonte de tempo, além da transferência de energia entre sub-sistemas. O modelo SOLVERSIN deverá empregar a técnica GAMS e adotará a metodologia de reservatórios equivalentes de energia do NEWAVE. Os dois modelos serão acoplados a uma interface que facilitará o processamento dos mesmos em tempo real.

A pesquisa propõe o desenvolvimento de um conjunto de modelos voltados à otimização da operação de um grande sistema de distribuição de água, com regras operacionais pré-definidas e de racionamento para situações hidrológicas adversas. Como caso estudo será analisado um dos maiores sistemas de distribuição de água no mundo, o sistema adutor da Região Metropolitana de São Paulo.