Operação da usina de Itaipu e a teoria das restrições: maisqualidade, confiabilidade e "484" GWh em energia adicional     ...
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Sumário     •   Empresa     •   Problema de Pesquisa     •   Questão de Pesquisa e Objetivos     •   Fundamentação Teórica...
Empresa                                           • Capacidade instalada: 14.000 MW                                       ...
Problema de Pesquisa     • Acordo Brasil, Paraguai e Argentina:       Operação com um máximo de 18 Unidades Geradoras (UGs...
Questão de Pesquisa e Objetivos     A aplicação dos conceitos da TOC na gestão Hidroenergética da Usina     de ITAIPU resu...
Fundamentação TeóricaTOC: 6 dos 9 Princípios     1. Balanceie o Fluxo e não a capacidade;     2. A utilização de um recurs...
Metodologia de Pesquisa       • Natureza - Aplicada       • Abordagem - Quantitativa       • Objetivo - Exploratória      ...
Cadeia de Produção – Onde Está o RRC?Água   Gerador                     Transmissão                      Demanda          ...
15 Indicadores de Desempenhofoco em: aumentar a qualidade do atendimento às necessidades dos clientes da         energia p...
15 Indicadores de Desempenhofoco em: manter ou melhorar os requisitos de sustentabilidade do bom         funcionamento da ...
Gestão Hidroenergética com os Conceitos daTOC     Previsibilidade da   Sazonalidade    Meta Empresarial         Afluência ...
O SIMTOC  26 anos de Dados Hidrológicos                                  Tempo de Operação      ( Rios Paraná e Iguaçu)   ...
Confirmação e Quantificação da Hipótese               CLIENTE                             SUSTENTABILIDADE      (ELetrobra...
Resultados nos Cenários PessimistasDisponibilidade de Pulmão (%)                                 Ganho Médio: 16,47%
Resultados nos Cenários PessimistasCapacidade de Geração de Energia (GWh)                              Ganho Médio: 137,44...
Resultados nos Cenários PessimistasTempo Disponível para Manutenções (%)                               Ganho Médio: 8,78%
Resultados nos Cenários OtimistasDisponibilidade de Pulmão (%)                                Ganho Médio: 28,13%
Resultados nos Cenários OtimistasCapacidade de Geração de Energia (GWh)                              Ganho Médio: 483,57 GWh
Resultados nos Cenários OtimistasTempo disponível para Manutenções (%)                               Ganho Médio: 8,78%
Conclusões     • É benéfico considerar a sazonalidade hidrológica das Afluências em ITAIPU;     • A produção de energia el...
Limitações e Sugestões de Pesquisas Futuras     • As séries hidrológicas ainda em base diária;     • A produtividade na re...
Perfil da demanda do cliente por        unidades geradoras100%95%90%                                                      ...
Usinas a montante de Itaipu
Desvantagens da Aplicação da Proposta                                                                       1088 d        ...
Previsão hidrológica e hidráulica DADOS HIDROMETEOROLÓGICOS                  PREVISÕES METEOROLÓGICAS. Níveis, Precipitaçõ...
Situação atual da ITAIPU               Índices de Indisponibilidade                 Indisponibilidade                     ...
Índice de DisponibilidadeOperacional das Unidades Geradoras  Conceito: Percentual do tempo, no período, durante o qual as ...
Índice de Indisponibilidadeforçada das Unidades GeradorasConceito: Percentual do tempo, no período, durante o qual as unid...
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  1. 1. Operação da usina de Itaipu e a teoria das restrições: maisqualidade, confiabilidade e "484" GWh em energia adicional anualmente em beneficio da sociedade Autor: Celso Villar Torino Trabalho apresentado no 21º Seminário PROFUTURO: “As perspectivas pós-crise para o Brasil na próxima década” 18/03/2011 IBSN: 978-85-99809-02-0 Contato: Programa de Estudos do Futuro/FIA, profuturo@fia.com.br (11)3818-4021 – www.fia.com.br/profuturo
  2. 2. Fundação Instituto de Administração Pós-Graduação em Administração MBA Executivo Internacional OPERAÇÃO DA USINA DE ITAIPU E A TEORIA DAS RESTRIÇÕES: MAISQUALIDADE, CONFIABILIDADE E “484” GWh EM ENERGIA ADICIONAL ANUALMENTE EM BENEFÍCIO DA SOCIEDADEGestão Hidroenergética da Usina ITAIPU Binacional utilizando os conceitos da Teoria das Restrições Celso Villar Torino Prof. Dr. Carlos Honorato Teixeira orientador 18 de Março de 2011
  3. 3. Sumário • Empresa • Problema de Pesquisa • Questão de Pesquisa e Objetivos • Fundamentação Teórica • Metodologia de Pesquisa • Cadeia de Produção – Onde está o RRC ? • Gestão Hidroenergética segundo a TOC • O SIMTOC • Confirmação e Quantificação da Hipótese • Os 15 Indicadores de Desempenho • Resultados nos Cenários Pessimistas • Resultados nos Cenários Otimistas • Conclusões, Limitações e Sugestões de Pesquisas Futuras
  4. 4. Empresa • Capacidade instalada: 14.000 MW • Afluência média: 10.978 m3/s (últimos 10 anos) Produção de Energia (MWh) (últimos 10 anos) 94.684.781 92.689.936 91.651.808 90.620.003 89.911.628 89.151.176 87.970.615 85.970.018 82.914.269 79.307.0752001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
  5. 5. Problema de Pesquisa • Acordo Brasil, Paraguai e Argentina: Operação com um máximo de 18 Unidades Geradoras (UGs); • Disponibilidade operacionais de 20 UGs a partir de 2006.
  6. 6. Questão de Pesquisa e Objetivos A aplicação dos conceitos da TOC na gestão Hidroenergética da Usina de ITAIPU resultará em maior qualidade na produção de energia para seus clientes, mantendo ou até melhorando o atendimento das premissas de sustentabilidade da própria Usina de ITAIPU? Dois objetivos: •Aumentar a qualidade do atendimento às necessidades dos clientes da energia produzida pela Usina de ITAIPU; •Manter ou melhorar os requisitos de sustentabilidade do bom funcionamento da Usina de ITAIPU.
  7. 7. Fundamentação TeóricaTOC: 6 dos 9 Princípios 1. Balanceie o Fluxo e não a capacidade; 2. A utilização de um recurso não gargalo não é determinada por sua disponibilidade, mas por algum outro recurso restritivo do sistema; 3. Utilização e ativação de um recurso não são sinônimos; 4. Uma hora ganha num recurso gargalo é uma hora ganha para o sistema global; 5. Uma hora ganha num recurso “não gargalo” não é nada, é só uma miragem; 6. Os gargalos não só determinam o fluxo do sistema, mas também definem seus estoques.
  8. 8. Metodologia de Pesquisa • Natureza - Aplicada • Abordagem - Quantitativa • Objetivo - Exploratória • Procedimento Técnico - Estudo de Caso • Metodologia Científica – Método Indutivo
  9. 9. Cadeia de Produção – Onde Está o RRC?Água Gerador Transmissão Demanda • Previsão de Afluência Preventiva • Tipos de Manutenção Corretiva Programada Urgentes ou Forçadas
  10. 10. 15 Indicadores de Desempenhofoco em: aumentar a qualidade do atendimento às necessidades dos clientes da energia produzida pela Usina de ITAIPU 1. Aumentar as chances de a ITAIPU atender a programação de energia mesmo diante de imprevistos nas UGs da própria usina; 2. Atenuar os riscos de avaliação equívoca na liberação e no impedimento de UGs no tempo real; 3. Eliminar ou mitigar ao máximo a operação com um número menor que 18 UGs quando o fator restritivo de geração de energia for a UG; 4. Diminuir consideravelmente o tempo de operação com apenas 18 UGs disponíveis quando o fator restritivo de geração for a UG; 5. Diminuir consideravelmente a necessidade de reprogramação dos fluxos de energia nos Sistemas Elétricos Brasileiro e Paraguaio devido a desligamentos forçados de UGs na usina de ITAIPU; 6. Diminuir consideravelmente o potencial de risco de blecaute nos Sistemas Elétricos Brasileiro e Paraguaio durante remanejamento de fluxo de energia face às restrições não programadas de energia na usina de ITAIPU; 7. Aumentar consideravelmente as chances de haver UG disponível na usina de ITAIPU diante da necessidade do Brasil ou Paraguai buscar geração na usina devido a restrições de geração não previstas nas demais usinas interligadas aos sistemas elétricos brasileiro e paraguaio; 8. Atenuar riscos de vertimento de água que poderia estar gerando energia (vertimento turbinável); 9. Atenuar riscos de corte de carga no sistema paraguaio; 10.Disponibilizar maior quantidade de energia ao cliente através da racionalização do uso dos recursos, disponibilizando UGs para a operação quando há disponibilidade do recurso água e transmissão e disponibilizar UGs para a manutenção quando há restrição do recurso água ou do recurso transmissão ; 11.Estabelecer um plano de manutenções preventivas cujos períodos de indisponibilidade das UGs melhor se encaixem as necessidades dos clientes ELETROBRÁS, ONS e ANDE;
  11. 11. 15 Indicadores de Desempenhofoco em: manter ou melhorar os requisitos de sustentabilidade do bom funcionamento da Usina de ITAIPU 12. Manter ou aumentar a quantidade de horas anuais para a execução de manutenções programadas preventivas ou corretivas nas UGs da Usina de ITAIPU; 13. Ter efeito nulo ou positivo para o índice de indisponibilidade forçada das UGs da Usina de ITAIPU; 14. Manter ou aumentar a previsibilidade e a estabilidade do programa de manutenções programadas preventivas ou corretivas da usina mitigando a chance de solicitações de cancelamento e reprogramação das manutenções devido a restrições de energia na usina de ITAIPU; 15. Não aumentar significativamente os custos operacionais da área de manutenção ou, se aumentados, que os mesmos sejam significativamente menores que o custo do não atendimento aos clientes ELETROBRÁS, ONS e ANDE.
  12. 12. Gestão Hidroenergética com os Conceitos daTOC Previsibilidade da Sazonalidade Meta Empresarial Afluência Hidrológica Conceito RRC Pulmão 18 UGs da Produção Produção UG SIM 1 UG Adicional é RRC? 1 UG NÃO Manutenções Manutenções Oportunistas Prioritárias
  13. 13. O SIMTOC 26 anos de Dados Hidrológicos Tempo de Operação ( Rios Paraná e Iguaçu) com Pulmão quando UG é o RRC (%) Limites dos Sistemas de Transmissão Conjunto de Manutenções Capacidade de Preventivas Geração de Energia (GWh) Conjunto de Manutenções Corretivas Programadas Tempo Disponível para as Conjunto de Manutenções Manutenções (%) Forçadas ou Urgentes
  14. 14. Confirmação e Quantificação da Hipótese CLIENTE SUSTENTABILIDADE (ELetrobras / ONS / ANDE) (Manutenções Programadas) Cenário Pós-TOC (otimista) Quantificar Cenário Pós-TOC (pessimista) Benefícios Confirmação da Hipótese da Hipótese Cenário Pré-TOC (pessimista) Cenário Pré-TOC (otimista) 11 4 indicadores indicadores 26 simulações com dados de 18 meses para cada um dos 4 cenários
  15. 15. Resultados nos Cenários PessimistasDisponibilidade de Pulmão (%) Ganho Médio: 16,47%
  16. 16. Resultados nos Cenários PessimistasCapacidade de Geração de Energia (GWh) Ganho Médio: 137,44GWh
  17. 17. Resultados nos Cenários PessimistasTempo Disponível para Manutenções (%) Ganho Médio: 8,78%
  18. 18. Resultados nos Cenários OtimistasDisponibilidade de Pulmão (%) Ganho Médio: 28,13%
  19. 19. Resultados nos Cenários OtimistasCapacidade de Geração de Energia (GWh) Ganho Médio: 483,57 GWh
  20. 20. Resultados nos Cenários OtimistasTempo disponível para Manutenções (%) Ganho Médio: 8,78%
  21. 21. Conclusões • É benéfico considerar a sazonalidade hidrológica das Afluências em ITAIPU; • A produção de energia elétrica não é mais uma commodity; • Proposição de 15 indicadores de desempenho com foco no cliente e na sustentabilidade do negócio; • Desenvolvimento do SIMTOC para suporte à esta pesquisa, gestão operacional e gestão do conhecimento na preparação de novos analistas hidroenergéticos; • Com os resultados dos cenários pessimistas, concluímos que “A aplicação dos conceitos da TOC na gestão hidroenergética da Usina de ITAIPU resulta em maior qualidade na produção de energia da ITAIPU para seus clientes e melhora o atendimento das premissas de sustentabilidade da própria Usina de ITAIPU”; Quantificando: • aumento da proteção da geração de energia ao cliente em média 28,13%; • aumento do tempo disponível para as manutenções na usina dos atuais 6,5% para em média 15,28%; • aumento da capacidade de geração de energia da usina em média 483,75 GWh que atualmente significam US$ 19,34 milhões de dólares adicionais anualmente, ou seja, uma Usina de Corumbá IV que entre 2002 e 2006 custou US$ 330 milhões e levou 4 anos pra ficar pronta.
  22. 22. Limitações e Sugestões de Pesquisas Futuras • As séries hidrológicas ainda em base diária; • A produtividade na relação entre energia gerada e água consumida, e o uso da unidade geradora pulmão; • O calendários das manutenções preventivas focou a sazonalidade – intervalos estratégicos para a alocação ótima das MPC; • Eventos mais severos como, por exemplo, a indisponibilidade longa de uma unidade geradora poderá atenuar os benefícios; • Restrições no Sistema de Transmissão (ex: operar em N-2) podem atenuar os benefícios; • Quanto menos flexível a transferência de geração de energia entre os Setores de 50Hz e 60Hz da Usina de ITAIPU, menor o benefício do recurso “pulmão”; • Aplicar a TOC na gestão hidroenergética na ITAIPU é apenas “ponta do iceberg” quanto as oportunidades de aplicação nos processos de produção e manutenção da usina.
  23. 23. Perfil da demanda do cliente por unidades geradoras100%95%90% Média 1o. Quar85% Mediana 3o. Quar80%75%70% Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
  24. 24. Usinas a montante de Itaipu
  25. 25. Desvantagens da Aplicação da Proposta 1088 d 160% RRC: 1094d – 156% Água ouTransmissão ou 547-1094d – 128 a 156% Demanda 547d – 128% 427d – 100% 26 Estratégia de Operação OPT
  26. 26. Previsão hidrológica e hidráulica DADOS HIDROMETEOROLÓGICOS PREVISÕES METEOROLÓGICAS. Níveis, Precipitações, Umidade, . Previsões qualitativas de tempoVento e Pressão atmosférica . Previsões quantitativas de tempo . Localização de descargas . Imagens de satélites SIMEPAR . Radar meteorológico DINAC. Dados usinas SIMEPAR SUPERVISÃO STH ITAIPU HIDROMETEOROLÓGICA DINAC COPEL CESP PREVISÃO HIDROLÓGICA E HIDRÁULICA TRACTEBEL DUKE . PREVISÃODE AFLUÊNCIAS; . PREVISÃO DE VAZÕES DO IGUAÇU; Horizonte: 7 a 10 dias
  27. 27. Situação atual da ITAIPU Índices de Indisponibilidade Indisponibilidade Tabela ABRAGE – UnidadesEmpresa Programada Forçada Geradoras referência: 2009 EM 1,30% 5,47% EV 2,76% 0,15% EX 2,92% 0,60% EN 2,94% 0,12% ED 3,13% 0,07% ER 4,30% 3,78% Critério EO 5,11% 2,00% ONS / ANEEL Referências ITAIPU EB 5,19% 0,20% TEIF (forçada) 6% (< ou =) 1,53% EK 5,27% 2,76% ITAIPU 5,40% 0,10% IP (programada) 8% (< ou =) 9,61% EL 6,85% 1,78% EF 8,90% 2,72% EA 9,80% 1,00% EJ 83,40% 1,24% 28 Estratégia de Operação OPT
  28. 28. Índice de DisponibilidadeOperacional das Unidades Geradoras Conceito: Percentual do tempo, no período, durante o qual as unidades geradoras permaneceram disponíveis para operação. Diretoria Técnica - 2011 29
  29. 29. Índice de Indisponibilidadeforçada das Unidades GeradorasConceito: Percentual do tempo, no período, durante o qual as unidadesgeradoras permaneceram indisponíveis para operação devido adesligamentos não programados (falhas). Falha U06 representou 0,97% ≤ Diretoria Técnica - 2011 30

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