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Desafios do Operador Nacional do Sistema
        Elétrico com as Fontes Limpas na Matriz de
                      Energia Elétrica


                 XIV Congresso Brasileiro de Energia
        “Mesa 2 – Energia Limpa: Viabilidade e Desafios”

           Francisco Arteiro
       Diretor de Planejamento e
             Programação
                                              Rio de Janeiro, 23/10/2012
A energia que liga o País                                             1
Sumário da apresentação

  Visão Geral do Sistema Interligado Nacional – SIN
  Fontes Limpas X Intermitência
  Planejamento e Programação da Operação do SIN
  O Presente e o Futuro - Desafios




A energia que liga o País                              2
Visão Geral do
    Sistema Interligado Nacional - SIN




3
Características Gerais do SIN

                                 +3.400km
                                            • O SIN cobre dois terços do território
                                              nacional: 5 milhões de km²,
             Sistemas Isolados
                                              estendendo-se do Pará ao Rio Grande
                                              do Sul.
                                            • O SIN atende cerca de 98% do
                                              consumo de energia elétrica do país.
                                            • Geração hidroelétrica é predominante:
                                              cerca de 74,6% da capacidade
                                              instalada.
      Sistema
      Interligado
      Nacional                              • Geração térmica complementar com
                                              diversas fontes: nuclear, carvão, gás
                                              natural, óleo combustível, diesel =
                                              cerca de 20%.
                                            • Pequena participação (~4%) de outras
  +3.400km




                                              fontes renováveis: eólicas e biomassa.
                                            • Rede Básica de Transmissão
                                              (≥ a 230 kV) com grande extensão.



A energia que liga o País                                                              4
Características da Produção Hidráulica
             Integração de Bacias




                    Xingu
                                                               Cemig
                              Tocantins
       Madeira
                                                               Furnas              Rio Grande
                                          Parnaíba
                                                               AES-Tiete
                                                                                                          Rio Tietê
                                               São Francisco   CESP               Rio Paranaiba
                 Paraguai                                      CDSA
                                                               Consorcios
                            Paranaíba
                                                               Copel        ITAIPU                    Rio Paranapanema
                              Grande                                        BINACIONAL
                 Paraná/Tietê                Paraíba do Sul    Tractebel
                  Paranapanema

                    Iguaçu                                                               Rio Iguaçu
                      Uruguai


                  Jacui
                                              Múltiplos proprietários: 35 empresas públicas e privadas têm
                                               Múltiplos proprietários: 35 empresas públicas e privadas têm
                                              141 usinas hidro (>30MW) em 14 bacias hidrográficas – 85.690 MW.
                                               141 usinas hidro (>30MW) em 14 bacias hidrográficas – 85.690 MW.
                                              Há atualmente 69 usinas com reservatório (regulação mensal ou
                                               Há atualmente 69 usinas com reservatório (regulação mensal ou
                                              acima), 68 a fio d’água e 4 usinas de bombeamento.
                                               acima), 68 a fio d’água e 4 usinas de bombeamento.
                                              Com as novas usinas em construção, as hidroelétricas totalizarão
                                               Com as novas usinas em construção, as hidroelétricas totalizarão
                                              103 GW em 2016.
                                               103 GW em 2016.
                                              Interdependência entre usinas e bacias para produção requer a
                                               Interdependência entre usinas e bacias para produção requer a
                                              coordenação centralizada da operação do SIN.
                                               coordenação centralizada da operação do SIN.

A energia que liga o País                                                                                             5
A Importância Estratégica da Transmissão

                                       • Rede Básica tem múltiplos
                                         proprietários: 72
                                       • Além da função transporte de
                                         energia das usinas aos
                                         centros de carga, permite:
                                          a otimização econômica
                                           do uso dos recursos
                                           energéticos do SIN
                                          melhoria da segurança
                                           elétrica



                            Extensão de linhas de transmissão ≥ 230 kV (km)
                                    ano 2002     2010    2012       2019
                                    km 72.500 98.649 116.000 132.379 (*)
                                                                (*) Fonte EPE




A energia que liga o País                                                  6
Fontes Limpas
     Intermitência




7
Variabilidade e Sazonalidade Hidrológica
                                    MWmed
                            ENA                   ENA Nordeste
                            Norte




                                            ENA
                             ENA Sul
                                            Sudeste/C.Oeste




A energia que liga o País                                        8
Diversidade do Armazenamento


                                     N: 14.267
                                        5,0%     NE: 51.859
                                                   18.1%




                              SE: 201.265                  Total do SIN
                                 70,1%                287.009 MWmês




                            S: 19.618
                              6,8%


                                                           Legenda:
                                                           Cap.armazenamento
                                                            xxx.xxx MWmês
                                                             xx,x % do SIN

A energia que liga o País                                                      9
Perspectiva de Geração Hidroelétrica
    4    IMPACTOS DO USO DO POTENCIAL HIDRELÉTRICO POR REGIÃO
                                                                     Escassez eepoucos rios
                                                                      Escassez poucos rios
        Riscos de inundação de
         Riscos de inundação de                                             perenes
                                                                             perenes
           grandes áreas de
            grandes áreas de
          florestas tropicais
           florestas tropicais                                          Conflitos de uso:
                                                                         Conflitos de uso:
                                                                     agricultura (irrigação)
                                                                      agricultura (irrigação)
            Conflito de usos:
             Conflito de usos:
        navegação, agricultura,
         navegação, agricultura,   113GW
                                    113GW
           terras indígenas ee
            terras indígenas         43%
                                      43%
             biodiversidade
              biodiversidade
                                                      26GW
                                                       26GW
                                                       11%
                                                        11%

,                                     36GW
                                       36GW
                                       14%
                                        14%   43GW
                                               43GW
                                               16%
                                                16%




                                    42GW
                                     42GW       Enchentes eepoluição agruindustrial, rios
                                                 Enchentes poluição agruindustrial, rios
                                     16%
                                      16%                     fronteiriços
                                                               fronteiriços
                                                 Conflitos de uso: agricultura eeturismo
                                                  Conflitos de uso: agricultura turismo



A energia que liga o País                                                                       10
Sinergia das diversas Fontes
                        SIN - Complementaridade entre as fontes
      Complementaridade Média Anual
                                Ano 2015 (Base PEN 2011)
      1,80

      1,60
                                                         Safra da cana-de-açucar

      1,40

      1,20

      1,00

      0,80                                                                  Eólicas
 W




      0,60
 M
 m
 o
 n
 u
 p
 ê
 a
 /
 s
 )
 (
 .




      0,40

      0,20
                                                               Período seco do SIN
        -
                JAN       FEV      MAR    ABR   MAI     JUN    JUL    AGO    SET     OUT   NOV   DEZ

                                                  Bio
                                                  PCT    EOL   UHEs


             Fonte : ONS Ref. Maio/2011


A energia que liga o País
11                                                                                                     11
Sinergia das diversas Fontes
   Complementaridade Verificada




                                  12
A energia que liga o País              12
Características do Vento




                            Região NE
                            - Ventos alísios
                            - predomínio de SE
                            - constantes ao longo do ano




                            Região Sul
                            - afetada por vários sistemas
                            meteorológicos
                            - variações bruscas de
                            intensidade e direção
A energia que liga o País                                   13
Perspectiva de Geração Eólica no Brasil




A energia que liga o País                  14
Previsão Eólica - Estado da Arte
Região NE - Previsão de Geração Eólica


                                              Projeto Inédito no Brasil




                                          Contratação do INESC/Porto




                                                                      “road map” para
                            Suporte            Simulação de casos     evolução e
                            técnico e          em plataforma          desenvolvimento
                                               própria para           continuado do
                            transferência
                                                                      sistema de previsão
                            de tecnologia à    estabelecimento de
                            UFPE/FADE          “benchmarking”

A energia que liga o País                                                                   15
Acompanhamento Geração Eólica – Região Sul

                                               Máximo diário 2º Sem/2011:
                                               236,3 MWmed                           Máximo diário 1º Sem/2012:
                                                                                     219,6 MWmed




                  Máximo diário 1º Sem/2011:
                  218,2 MWmed




                                                                                                   Mínimo diário 1º Sem/2012:
                                                                                                   8,1 MWmed



Mínimo diário 1º Sem/2011:                              Mínimo diário 2º Sem/2011:
2,6 MWmed                                               14,6 MWmed




A energia que liga o País                                                                                                       16
Acompanhamento Geração Eólica – Região NE

                                                                                  Máximo diário 2º Sem/2011:
                                                                                  367,4 MWmed



                                                                                                    Máximo diário 1º Sem/2012:
                                                                                                    368,1 MWmed




                        Máximo diário 1º Sem/2011:
                        154,2 MWmed




                                                                                                         Mínimo diário 1º Sem/2012:
                                                     Mínimo diário 2º Sem/2011:                          27,7 MWmed
 Mínimo diário 1º Sem/2011:                          24,1 MWmed
 1,4 MWmed




A energia que liga o País                                                                                                             17
Acompanhamento Geração Eólica – Região Sul




                            04/09/2012   05/09/2012




A energia que liga o País                             18
Acompanhamento Geração Eólica – Região NE


                    13/09/2012   14/09/2012




A energia que liga o País                     19
Integração das Fontes Renováveis Alternativas
   Geração Eólica (Modalidade geração dispersa):
   •Desenvolver modelos   de previsão de geração (até 72 horas antes) a partir do
   acompanhamento dos dados históricos, das previsões das condições climáticas
   e dos dados topográficos;
   •Estabelecer estratégias de reserva de potência, para fazer frente ao caráter
   intermitente do vento e as imprecisões da previsão (particularmente para
   variações bruscas de vento);
   •Acompanhamento de      desempenho dinâmico do conjunto de parques eólicos
   conectados a um mesmo barramento da rede elétrica, em função do eventual
   valor baixo de relação de curto-circuito;
   •Estabelecimento de requisitos de supervisão de forma a “enxergar” a geração
   eólica em montante adequado;
   •Avaliação de centros de despacho regionais para concentrar a operação e
   relacionamento de um conjunto destas fontes com o operador do sistema;
   •Monitoração de valores de indicadores de qualidade de energia elétrica,
   principalmente os indicadores de distorção harmônica e flutuação de tensão.



A energia que liga o País                                                           20
Questões Relevantes
 Avaliação dos impactos decorrentes das intermitências
  relacionadas à operação em regime normal de grandes montantes
  de geração eólica regionalizada.

 Necessidade de reserva adicional de potência nas usinas
  hidrelétricas.

 Necessidade de recursos extras de controle rápido de tensão nas
  grandes interligações.

 Necessidades de novas soluções estruturais robustas o suficiente
  para possibilitar troca de grandes montantes de geração com
  mínimo impacto na frequência e tensões da rede.

 Avaliação dos impactos decorrentes de contingências na rede,
  especialmente nas interligações, buscando evitar sua propagação.


A energia que liga o País                                            21
Perspectiva de Geração Solar no Brasil




                                                       Valores anuais médios da irradiação
                                                       solar do Brasil:
                                                                     1.550 a 2.370 kWh/m²


                                                       Valores de referência no mundo:
                                                        Média Europa: 1.200 kWh/m²
                                                        Oriente Médio:
                                                                      1.800 – 2.300 kWh/m²




Fonte: Atlas Brasileiro de Energia Solar – INPE/2006


A energia que liga o País                                                                22
Intermitência da Geração Solar




A energia que liga o País        23
Perspectiva de Geração Biomassa no Brasil




   Fonte: Única/COGEN 2009

A energia que liga o País                   24
Planejamento e Programação da
                   Operação do SIN



25
O “Problema” da operação ótima e segura

      Repartir adequadamente a geração entre usinas
      termoelétricas, e hidroelétricas a fim de minimizar o custo
      da operação, respeitando-se as restrições operativas

                                                       Condições hidrológicas
                                                           (m3/s)




                                                       Abatidas da carga


        Custo de operação
               CVU
             ($/MWh)


                                                 Outras Fontes


A energia que liga o País                                                  26
Operação Hidrotérmica - Desafios

                                 Futuro
        Decisão                Afluências   Consequências


                            Úmidas
                                                  OK
     Usar Água
   Geração Térmica                           Ações do ONS
     Minimizada             Secas           para evitar déficit



                                              Vertimento =
                            Úmidas            Desperdício

   Guardar Água
   Geração Térmica
                            Secas
     Maximizada                                   OK

A energia que liga o País                                         27
Novos paradigmas da abordagem do “Problema”


                                 OBJETIVO:

                   Minimizar custo total,
              do presente ao futuro, através de decisões de:



                        Geração Térmica
                                                    Restrições operativas
Sujeito a                                           Restrições hidráulicas
                            Geração Hidráulica
Restrições
de Segurança
                               Intercâmbio entre regiões
Operativa
(CAR/POC)
                                   Corte de carga (déficit)

A energia que liga o País                                                    28
Novos paradigmas da abordagem do “Problema”

Características da Oferta Térmica



      Geração                  GT Inflexível          • Independem do CVU
      Térmica                                         • Aumentam a segurança
     (Recurso                  GT Flexível
    Previsível)

                  CVU baixo                     CVU alto
  • Normalmente despachadas                    • Despachadas por ordem de mérito
  • Aumentam segurança                           somente a partir da caracterização
                                                 de condições hidrológicas
                                                 adversas

                                               • Utilizadas por segurança
 “Esvaziam os reservatórios”                     energética quando da aplicação de
                                                 POCP


A energia que liga o País                                                             29
Planejamento e Programação da Operação
             Etapas de Estudos e Cadeia de Modelos Matemáticos
Mais incertezas e menos detalhes


               Médio                                 horizonte: 5 anos
               prazo       PEN                       etapas: mensais
                                                             revisões           NEWAVE

                Curto                                horizonte: 1 mês
                           PMO
                prazo                                etapas: semanais
                                                      revisões semanais         DECOMP


           Programação                              horizonte: 1 a 4 dias
              diária   PDE
                                                    etapas: ½ hora
                                                            revisões diárias
                                                                                DESSEM
                                                                                       futuro
 Menos incertezas e mais detalhes
                                                PEN Plano Energético Anual
                         PMO Programa Mensal da Operação   PDE Programa Diário Eletroenergético
A energia que liga o País                                                                       30
Cadeia do Planejamento e Programação da Operação Energética
– Produtos



             1 ano a 5 anos a frente
 Planejamento de Médio Prazo
 Planejamento de Médio Prazo                       PEN Análise das Condições de Atendimento à Carga;
                                                   PEN
                                                         Estimativas de CMO, Intercâmbios, Geração
 Função de Custo Futuro
 Função de Custo Futuro                                  Térmica, Evolução Armazenamento


                                                        PMO Despacho Térmico; Intercâmbio entre
                                                        PMO Subsistemas
                                  1 mês a frente
                                                               CMO por Subsistema / Patamar
            Planejamento de Curto Prazo
            Planejamento de Curto Prazo                        Metas de Geração e Armazenamento por
            – Políticas Energéticas
            – Políticas Energéticas                            Usina


                                                                                 1 dia a frente
                                                          Programação Diária
                                                          Programação Diária
                                                          – Diretrizes Eletroenergéticas
                                                          – Diretrizes Eletroenergéticas
                                                            Previsão de Carga; Programa de Geração
                                                            (Hidro + Termo)
    Calculo PLD
    Calculo PLD
                           Agentes
                           Agentes                          Intercâmbio entre subsistemas
  Deck
  Deck     Deck
           Deck                                             Diretrizes Eletroenergéticas para Operação
 Newave   Decomp                                            em Tempo Real
 Newave   Decomp      MME // CMSE // ANEEL
                      MME CMSE ANEEL

A energia que liga o País                                                                                31
Restrições Hidráulicas na Operação do SIN


                                               Subestação
        Reservatório
                           Vertedouro
 Nível d’água Mínimo
 Nível d’água Máximo                         Vazão Vertida
 Taxa de Variação Máxima de Nível
                                             e taxa de variação
                                                  máxima
     Casa de Força



                                                                   Vazão
      Barragem                                                    Defluente
                                  Vazão               NA        e taxa de
                                Turbinada            Jusante      variação
                                 e taxa de                         máxima
                                                    e taxa de
                                 variação           variação
                                  máxima             máxima



32
Restrições Hidráulicas na Operação do SIN


             restrição de volume (hm3)
             ~ 35 restrições
                                           restrição elétrica (MW)
                                           ~ 99 restrições


                                CASA DE FORÇA
           N.A.min
AFLUÊNCIA
                                                   restrição de defluência (m3/s)
                                     GERADOR       ~ 117 restrições

                                                   DEFLUÊNCIA

                               TURBINA                  CANAL DE FUGA
     Situação atual


33
Natureza das Restrições Hidráulicas




            USOS MÚLTIPLOS DA ÁGUA
            CONDICIONANTES AMBIENTAIS
            CONTROLE DE CHEIAS

               saneamento   hidrovias



                   controle de cheias




34
O Futuro
     Desafios



35
Modelo de Expansão da Oferta

 A totalidade do mercado deve estar 100% contratada.




 Preços dos                                                            Preços dos
  Contratos                                                             Contratos
resultados de                                                          Livremente
   leilões                                                             negociados




                                  Leilões Projetos Estruturantes,
      LEN A - 5       LEN A - 3
                                  LER/LFA (Eólicas, Biomassa, Solar)


                  Definem as características da Oferta
                  Definem as características da Oferta

A energia que liga o País                                                           36
A Matriz de Energia Elétrica – 2012 a 2016                   (*)



                                                                     Crescimento 2011-
                            2011                   2016                    2016
      Tipo
                     MW             %         MW           %          MW            %
  Hidráulica       87.791          78,7    103.447        71,2      15.656          18
    Nuclear         2.007          1,8       3.395         2,3      1.388           69
  Gás / GNL         9.263          8,3      12.686         8,7      3.423           37
    Carvão          1.765          1,6       3.205         2,2      1.440           82
  Biomassa          4.999          4,5       6.811         4,7      1.812           36
     Óleo /
                    4.451          4,0       7.657         5,3      3.206           72
     Diesel
     Eólica         1.342          1,1       8.176         5,6      6.834          509
     Total        111.618          100     145.377        100       33.759          29

     (*) Objeto de Leilões de Energia Nova (A-3, A-5, LER, LFA, Leilões Estruturantes)


A energia que liga o País                                                                37
Geração Eólica – 2012 a 2016

    (ano) = ano de entrega
                                                                               Montante Contratado          [MW]
       Montante Contratado         [MW]                                         2º LER/2009 (2012)          543,00
      13º LEN A-5/2011 (2016)      57,60                                        2º LFA/2010 (2014)          150,00
               TOTAL               57,60                                      12º LEN A-3/2011 (2014)       103,60
                                                                                4º LER/2011 (2014)          174,50
      Montante Contratado         [MW]                                        13º LEN A-5/2011 (2014)       328,00
     12º LEN A-3/2011 (2013)      75,60                                               TOTAL                1.299,10
              TOTAL               75,60
                                                                                Montante Contratado          [MW]
                                                                                 2º LER/2009 (2013)          549,27
                                                                                 2º LFA/2010 (2013)          829,00
                                                                                 3º LER/2010 (2012)          227,40
         Montante Contratado         [MW]                                      12º LEN A-3/2011 (2014)        52,80
          2º LER/2009 (2012)         323,60                                      4º LER/2011 (2014)          405,36
          2º LFA/2010 (2013)         150,00                                    13º LEN A-5/2011 (2016)       321,80
          3º LER/2010 (2012)         261,00                                            TOTAL                2.385,63
        12º LEN A-3/2011 (2014)      265,60
          4º LER/2011 (2014)         148,80
        13º LEN A-5/2011 (2016)      149,90                                     Montante Contratado           [MW]
                                                                               12º LEN A-3/2011 (2014)        78,00
                 TOTAL              1.298,90
                                                                                        TOTAL                 78,00
         Montante Contratado       [MW]
          2º LER/2009 (2012)        50,00
                                                                              Montante Contratado        [MW]
          2º LFA/2010 (2013)       226,20
                                                                               2º LER/2009 (2012)         30,00
          3º LER/2010 (2012)        20,00
                                                 SIN                [MW]             TOTAL                30,00
        12º LEN A-3/2011 (2013)    492,00
          4º LER/2011 (2014)       132,40      TOTAL               6.265,03
        13º LEN A-5/2011 (2015)    119,60      241 EMPREENDIMENTOS
                TOTAL             1.040,20




A energia que liga o País                                                                                              38
Geração a Biomassa – 2012 a 2016
    (ano) = ano de entrega

                                                                             Montante Contratado     [MW]
                                                                              1º LER 2008 (2013)     45,00
                                                                                    TOTAL            45,00




                                                                              Montante Contratado        [MW]
                                                                               3º LER 2010 (2013)         80,00
     Montante Contratado    [MW]                                                     TOTAL                80,00
      1º LER 2008 (2013)     72,70
      4º LER 2011 (2012)     30,00
            TOTAL           102,70                                              Montante Contratado          [MW]
                                                                                1º LFA A-3/2007 (2012)        20,00
                                                                                        TOTAL                 20,00
       Montante Contratado         [MW]
         1º LER 2008 (2012)        257,53
         4º LER 2011 (2014)        50,00
                                                                             Montante Contratado         [MW]
      13º LEN A-5/2011 (2014)      50,00
                                                                            1º LFA A-3/2007 (2012)        50,00
               TOTAL               357,53
                                                                              1º LER 2008 (2012)         162,00
          Montante Contratado        [MW]                                   2º LFA A-3/2010 (2013)        25,00
            4º LER 2011 (2014)        30,00                                   3º LER 2010 (2013)          33,00
         12º LEN A-3/2011 (2014)      67,80                                   4º LER 2011 (2012)         187,00
                                                SIN               [MW]              TOTAL                457,00
                  TOTAL               97,80
                                              TOTAL              1.160,03
                                              20 EMPREENDIMENTOS




A energia que liga o País                                                                                             39
Perda da Capacidade de Regularização

                                                             Evolução do Volume Útil Acumulado e da Potência Instalada (Geração Hidráulica) no SIN
                                   110.000                                                                                                                                                                  330

                                                    Potência Instalada                                                                               Serra da Mesa
                                   100.000          Volume Útil                                                                                      - 43,3 . 103hm3                                        300
                                                                                                                     Emborcação
                                                                                                                    - 13,1 . 103hm3
                                    90.000                                                                                                     Nova Ponte                                                   270
                                                                                             3       3
                                                                          Capivara - 5,7 . 10 hm                        Tucuruí              - 10,4 . 103hm3
                                                                                                                    - 39,0 . 103hm3
                                    80.000                                                       3
                                                                         Sobradinho - 28,7 . 10 hm
                                                                                                         3                                                                                                  240
   Potência Instalada Hidro (MW)




                                                                          São Simão - 5,5 . 103hm3
                                    70.000                                                                                                                                                                  210




                                                                                                                                                                                                                  Volume Útil(1000 hm )
                                                                                                                                                                                                                  3
                                                                         Á. Vermelha - 5,2 . 103hm3
                                    60.000                                                                                                                                                                  180
                    -




                                                                          Itumbiara - 12,5 . 103hm3


                                    50.000                                                                                                                                                                  150
                                                                       Ilha Solteira e
                                                                                                                                                                       Crescimento no Período 2000-2014
                                                                    Três Irmãos - 16,3 .
                                    40.000                                   3   3                                                                                                                          120
                                                                           10 hm                                                                                           Potência Instalada -> 47,2%
                                                                                                                                                                              Volume Útil     -> 10,8%
                                                                    Marimbondo - 5,3 .
                                    30.000                                 3   3                                                                                                                            90
                                             Três Marias -15,3 .         10 hm
                                                  103hm3
                                    20.000                                                                                                                                                                  60
                                                   Furnas
                                               - 17,2 . 103hm3
                                    10.000                                                                                                                                                                  30


                                        0                                                                                                                                                                   0
                                        1950         1955          1960        1965        1970              1975        1980         1985       1990          1995     2000       2005       2010       2014

                      Os 13 maiores reservatórios identificados na figura possuem volume útil maior que 5 x 103 hm3 e, juntos, correspondem a 74% do Volume Útil total acumulado no




A energia que liga o País                                                                                                                                                                                         40
Evolução do Grau de Regularização SIN


                                                Meses de estoque




                        Capacidade de estoque




                                           Plano Decenal 2020
                                                                   2020
A energia que liga o País                                            41
Balanço Estático de Garantias Físicas - Sul
              Plano da Operação 2012/2016 – PEN 2012 (agosto)
         SUL - Oferta (MWmed)              2013      2014      2015      2016

  UHE TOTAL                                6.933     6.945     7.015     7.266

  UTE TOTAL                                1.374     1.374     1.374     1.374

  PCHs, PCTs e UEEs                        1.028     1.254     1.291     1.331

  OFERTA TOTAL                             9.335     9.573     9.680     9.971

  CARGA                                   10.483    10.873    11.278    11.698

  BALANÇO                                 (1.148)   (1.300)   (1.598)   (1.727)

  LER (1º, 2º e 3º)                          54        87       116       116

  Balanço com LER                         (1.094)   (1.213)   (1.482)   (1.611)




A energia que liga o País                                                         42
Balanço Estático do Sul em Situações Críticas
PEN 2012 - Agosto

                                           (MWmed)            2012    2013    2014     2015    2016

                  ~
  Importação
                        Gernão simuladas   Carga              10.106 10.483 10.873 11.278 11.698
                                           GTmax              1.417   1.535   1.511   1.511    1.511

                  ~      GT                Intercâmbio
                                           Não simuladas
                                                              5.300
                                                               907
                                                                      5.300
                                                                      1082
                                                                              5.300
                                                                              1341
                                                                                      5.300
                                                                                       1407
                                                                                               5.300
                                                                                               1447
                                           ENA necessária*    2.482   2.566   2.721   3.060    3.440
                      ~
Carga
                               GH          % MLT               28%     29%     31%     35%     39%




                                           * Necessária para fechar o balanço (MWmed/%MLT)


   Obs.1: Pior ENA do histórico = 34% MLT.
   Obs.2: Cerca de 21% MLT no período abr - junho em 2006 e 2009.
   Obs.3: Considera a indisponibilidade da LT 500 kV C2 Ibiuna-Bateias (limite 7.200 MW rede completa a
   partir da entrada da LT Foz – Cascavel do Oeste em dez/11)




A energia que liga o País                                                                                 43
Desafio de Geração de Médio Prazo – Leilões Regionais
por Fonte

 Comentário:
 1) Default estrutural de oferta na região Sul é suprido por
 importação de energia do Sudeste. Condições hidrológicas
 adversas em outras regiões e/ou indisponibilidades nas
 interligações inter-regionais podem limitar a capacidade de
 exportação para a Região Sul

 2) Aumento da capacidade de exportação do Sudeste através
 de expansão da transmissão é recomendável, ainda que não
 equacione completamente a questão


   Com isso, recomenda-se avaliar leilão regional por fonte, em
                     situações especiais

A energia que liga o País                                         44
Características das Usinas da Amazônia

     Perfil de Geração – UHE Jirau
     3300
     3200                                                                        Jirau
     3100
     3000                                                                                            Ger.
     2900                                                                                           Máxima
     2800
     2700                                                                                           3.283,5
     2600
     2500
     2400
     2300                                                                        Máxima
     2200
     2100
     2000
     1900
     1800
     1700
     1600
     1500
W
M
m
d
e




     1400                                                                                 Média
     1300
     1200
     1100
     1000
      900
      800                                            Mínima
      700
      600
      500
      400
      300
      200
      100
        0
             Janeiro   Fevereiro   Março    Abril     Maio     Junho    Julho    Agosto   Setembro   Outubro Novembro Dezembro
    máximo   3283,5     3283,5     3283,5   3283,5    3283,5   3283,5   3089,1   2705,5    2479,5     2433,4   2793,4   3262,7
    média    3084,2     3013,5     2799,4   2847,1    3083,9   2709,5   1900,2   1223,9     925,3     1108,1   1700,0   2506,1
    mínimo   2189,8     2323,5     2256,1   2195,7    2210,7   1202,0   651,1    397,2     232,6      622,5    935,1    1533,8

A energia que liga o País                                                                                                   45
Características das Usinas da Amazônia

    Perfil de Geração – UHE Santo Antônio
     3300
     3200                                                                                Santo Antônio
     3100
     3000
     2900
     2800                                                                                       Ger.
     2700                                                                                      Máxima
     2600
     2500                                                                                      3.134,7
     2400
     2300
     2200
     2100                                                                                           Máxima
     2000
     1900
     1800
     1700
     1600
     1500                                                                                   Média
W
M
m
d
e




     1400
     1300
     1200
     1100
     1000
      900
      800
      700
      600                                                 Mínima
      500
      400
      300
      200
      100
        0
             Janeiro   Fevereiro   Março    Abril    Maio     Junho    Julho    Agosto    Setembro    Outubro Novembro Dezembro
    máximo   3134,7     3134,7     3134,7   3134,7   3134,7   3108,2   2850,5   2573,3     2405,3     2370,8   2638,7   3088,0
    média    2892,0     2798,9     2557,4   2611,9   2881,1   2577,7   1931,0   1338,6     1049,0     1230,8   1765,0   2416,4
    mínimo   2182,3     2015,6     1949,8   1896,1   2198,7   1333,9   776,7    491,2      296,2       747,3   1074,3   1637,2

A energia que liga o País                                                                                                   46
Características das usinas da Amazônia

   Perfil de Geração – UHE Belo Monte
                                                                                                                          MWmed
        11.000


        10.000


           9.000                                                                                              Ger. Máxima
                                                                                                                10.679
           8.000


           7.000                                                                       Máxima

           6.000


           5.000


           4.000


           3.000                                                                          Média

           2.000


           1.000
                                                            Mínima
              -
                    Janeiro   Fevereiro   Março     Abril    Maio    Junho     Julho   Agosto   Setembro   Outubro   Novembro   Dezembro
   Máxima           10.679    10.679      10.679   10.679   10.679   10.337    3.664    1.759    1.113      1.619     3.146      7.680
   Média             5.870      9.553     10.539   10.539   10.149    5.394    2.156    1.099      702        765     1.358      2.842
   Mínima             520       4.098      8.955    9.542    6.469    1.941     937      552       212        202       293        699
   Geração Máxima   10.679    10.679      10.679   10.679   10.679   10.679   10.679   10.679   10.679     10.679    10.679     10.679


A energia que liga o País                                                                                                                  47
Características da Expansão da Oferta


  Usinas hidrelétricas de grande capacidade, sem
  Usinas hidrelétricas de grande capacidade, sem
   reservatório de acumulação, com grande produção no
    reservatório de acumulação, com grande produção no
   período chuvoso e baixa produção no período seco,
    período chuvoso e baixa produção no período seco,
   causando uma acentuada sazonalidade da oferta.
    causando uma acentuada sazonalidade da oferta.

  Projetos hidrelétricos distantes dos grandes centros de
  Projetos hidrelétricos distantes dos grandes centros de
   carga, exigindo sistemas de transmissão extensos para o
    carga, exigindo sistemas de transmissão extensos para o
   transporte de grandes blocos de energia no período
    transporte de grandes blocos de energia no período
   chuvoso e pequenos montantes nos períodos secos.
    chuvoso e pequenos montantes nos períodos secos.




                   Amazônia - Novas fronteiras da Hidroeletricidade

A energia que liga o País                                             48
Grandes usinas e Interligações internacionais

                             Belo Monte          ~                        Necessidade de expansão das
                                                                           Necessidade de expansão das
                                                                          interligações inter-regionais eedos
                                                                           interligações inter-regionais dos
                                                        a
                                                      W                   grandes troncos de transmissão
                                                                           grandes troncos de transmissão
                                                   0M
                                                100 00 MW                 receptores regionais
                                                                           receptores regionais
                                                 112
                       Teles Pires
    Madeira
                            ~




                                          25000 km
                                                                                              4.875 MW
        ~      600
                   a6
                                3
                             10 480                                  NE                        (Jul. 2014)      ~
                      300      00 M
               240        MW      km W                                                              Eólicas (*)
                   0k
                     m
                                                             Integração de usinas a fio
                  14000 MW                                      d’água distantes dos
    Itaipu                                   SE
              ~    800 km
                                                             centros de carga variando
                                                                  de 6.000 a 600 MW
                                                               (Madeira) e de 11.000 a
                                                               1.000 MW (Belo Monte),
                                                              requerendo intercâmbio
                                                              mínimo no período seco
                        2000 MW
      Argentina                                             1.254 MW
                                      SUL                   (Jul. 2014)    ~     Eólicas (*)

                                  W
             Uruguai        500 M
                                                                              (*) conectadas à Rede Básica
A energia que liga o País                                                                                           49
Constatações


   Os principais reservatórios têm enchimento e
   Os principais reservatórios têm enchimento e
    esvaziamento com periodicidade anual.
    esvaziamento com periodicidade anual.
   O SIN perde capacidade de regularização devido a
   O SIN perde capacidade de regularização devido a
    restrições ambientais.
     restrições ambientais.
   Expectativa de crescimento da carga a taxas de 4 a 5% a.a.
   Expectativa de crescimento da carga a taxas de 4 a 5% a.a.




         Necessidade de complementação térmica e/ou
        fontes alternativas para a garantia do suprimento

A energia que liga o País                                        50
Constatações Adicionais



  Deve haver equilíbrio entre a construção de hidrelétricas a fio
   Deve haver equilíbrio entre a construção de hidrelétricas a fio
  d’água com restrições ambientais X necessidade de expansão
  d’água com restrições ambientais X necessidade de expansão
  termelétrica para garantir o atendimento energético e à ponta
   termelétrica para garantir o atendimento energético e à ponta




          Qual o ponto ótimo de equilíbrio, considerando:
          Qual o ponto ótimo de equilíbrio, considerando:



                                                      ?
                        modicidade tarifária
                        modicidade tarifária
              mínimo custo global expansão & operação
              mínimo custo global expansão & operação
                    redução da emissão de CO22
                     redução da emissão de CO


A energia que liga o País                                            51
O Atendimento à Demanda Máxima




52
Balanço de Ponta com Inflexibilidade das UTEs

      SE/CO-S               Curto Prazo 2012-2013




A energia que liga o País                           53
Balanço de Ponta com Inflexibilidade das UTEs

      SE/CO-S               Curto Prazo 2012/2013




A energia que liga o País                           54
Balanço de Ponta com Inflexibilidade das UTEs

      SE/CO-S               Estrutural 2014-2016




A energia que liga o País                          55
Balanço de Ponta com Inflexibilidade das UTEs

      SE/CO-S               Estrutural 2014-2016




A energia que liga o País                          56
Recursos para atendimento à ponta
- Poços Existentes *
                                                                  Potência disponível
                   Usina                    Subsistema
                                                                             MW
         Cachoeira Dourada                     SE/CO                         105
         Curua-una                                N                           10
         G.B.Munhoz                               S                          838
         Ilha Solteira Eqv.                    SE/CO                         485
         Itaparica                               NE                         1000
         Jaguara                               SE/CO                         213
         Porto Primavera                       SE/CO                         440
         Rosana                                SE/CO                          89
         São Simão                             SE/CO                        1075
         Salto Santiago                           S                          710
         Taquaruçu                             SE/CO                         105
         Três Marias                           SE/CO                         123
                          Total usinas com repotenciação                    5193
    OBS: As máquinas adicionais de Três Irmãos são representadas na usina Ilha Solteira Equivalente
    (*) Fonte: ABRAGE
A energia que liga o País                                                                             57

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XIV CBE - MESA 4 - Leonan dos Santos - 24 outubro 2012XIV CBE - MESA 4 - Leonan dos Santos - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 4 - Leonan dos Santos - 24 outubro 2012
 
XIV CBE - MESA 4 - Fernando Zancan - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 4 - Fernando Zancan - 24 outubro 2012XIV CBE - MESA 4 - Fernando Zancan - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 4 - Fernando Zancan - 24 outubro 2012
 
XIV CBE - MESA 3 - Luiz Fernando Vianna - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 3 - Luiz Fernando Vianna - 24 outubro 2012XIV CBE - MESA 3 - Luiz Fernando Vianna - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 3 - Luiz Fernando Vianna - 24 outubro 2012
 
XIV CBE - MESA 3 - Lucia Galdencio - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 3 - Lucia Galdencio - 24 outubro 2012 XIV CBE - MESA 3 - Lucia Galdencio - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 3 - Lucia Galdencio - 24 outubro 2012
 
XIV CBE - MESA 3 - Volney Zanardi Junior - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 3 - Volney Zanardi Junior - 24 outubro 2012 XIV CBE - MESA 3 - Volney Zanardi Junior - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 3 - Volney Zanardi Junior - 24 outubro 2012
 
XIV CBE - MESA 3 - Carlos Frederico Menezes - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 3 - Carlos Frederico Menezes - 24 outubro 2012XIV CBE - MESA 3 - Carlos Frederico Menezes - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 3 - Carlos Frederico Menezes - 24 outubro 2012
 

Desafios do Operador Nacional do Sistema Elétrico com as Fontes Limpas

  • 1. Desafios do Operador Nacional do Sistema Elétrico com as Fontes Limpas na Matriz de Energia Elétrica XIV Congresso Brasileiro de Energia “Mesa 2 – Energia Limpa: Viabilidade e Desafios” Francisco Arteiro Diretor de Planejamento e Programação Rio de Janeiro, 23/10/2012 A energia que liga o País 1
  • 2. Sumário da apresentação  Visão Geral do Sistema Interligado Nacional – SIN  Fontes Limpas X Intermitência  Planejamento e Programação da Operação do SIN  O Presente e o Futuro - Desafios A energia que liga o País 2
  • 3. Visão Geral do Sistema Interligado Nacional - SIN 3
  • 4. Características Gerais do SIN +3.400km • O SIN cobre dois terços do território nacional: 5 milhões de km², Sistemas Isolados estendendo-se do Pará ao Rio Grande do Sul. • O SIN atende cerca de 98% do consumo de energia elétrica do país. • Geração hidroelétrica é predominante: cerca de 74,6% da capacidade instalada. Sistema Interligado Nacional • Geração térmica complementar com diversas fontes: nuclear, carvão, gás natural, óleo combustível, diesel = cerca de 20%. • Pequena participação (~4%) de outras +3.400km fontes renováveis: eólicas e biomassa. • Rede Básica de Transmissão (≥ a 230 kV) com grande extensão. A energia que liga o País 4
  • 5. Características da Produção Hidráulica Integração de Bacias Xingu Cemig Tocantins Madeira Furnas Rio Grande Parnaíba AES-Tiete Rio Tietê São Francisco CESP Rio Paranaiba Paraguai CDSA Consorcios Paranaíba Copel ITAIPU Rio Paranapanema Grande BINACIONAL Paraná/Tietê Paraíba do Sul Tractebel Paranapanema Iguaçu Rio Iguaçu Uruguai Jacui Múltiplos proprietários: 35 empresas públicas e privadas têm Múltiplos proprietários: 35 empresas públicas e privadas têm 141 usinas hidro (>30MW) em 14 bacias hidrográficas – 85.690 MW. 141 usinas hidro (>30MW) em 14 bacias hidrográficas – 85.690 MW. Há atualmente 69 usinas com reservatório (regulação mensal ou Há atualmente 69 usinas com reservatório (regulação mensal ou acima), 68 a fio d’água e 4 usinas de bombeamento. acima), 68 a fio d’água e 4 usinas de bombeamento. Com as novas usinas em construção, as hidroelétricas totalizarão Com as novas usinas em construção, as hidroelétricas totalizarão 103 GW em 2016. 103 GW em 2016. Interdependência entre usinas e bacias para produção requer a Interdependência entre usinas e bacias para produção requer a coordenação centralizada da operação do SIN. coordenação centralizada da operação do SIN. A energia que liga o País 5
  • 6. A Importância Estratégica da Transmissão • Rede Básica tem múltiplos proprietários: 72 • Além da função transporte de energia das usinas aos centros de carga, permite:  a otimização econômica do uso dos recursos energéticos do SIN  melhoria da segurança elétrica Extensão de linhas de transmissão ≥ 230 kV (km) ano 2002 2010 2012 2019 km 72.500 98.649 116.000 132.379 (*) (*) Fonte EPE A energia que liga o País 6
  • 7. Fontes Limpas Intermitência 7
  • 8. Variabilidade e Sazonalidade Hidrológica MWmed ENA ENA Nordeste Norte ENA ENA Sul Sudeste/C.Oeste A energia que liga o País 8
  • 9. Diversidade do Armazenamento N: 14.267 5,0% NE: 51.859 18.1% SE: 201.265 Total do SIN 70,1% 287.009 MWmês S: 19.618 6,8% Legenda: Cap.armazenamento xxx.xxx MWmês xx,x % do SIN A energia que liga o País 9
  • 10. Perspectiva de Geração Hidroelétrica 4 IMPACTOS DO USO DO POTENCIAL HIDRELÉTRICO POR REGIÃO Escassez eepoucos rios Escassez poucos rios Riscos de inundação de Riscos de inundação de perenes perenes grandes áreas de grandes áreas de florestas tropicais florestas tropicais Conflitos de uso: Conflitos de uso: agricultura (irrigação) agricultura (irrigação) Conflito de usos: Conflito de usos: navegação, agricultura, navegação, agricultura, 113GW 113GW terras indígenas ee terras indígenas 43% 43% biodiversidade biodiversidade 26GW 26GW 11% 11% , 36GW 36GW 14% 14% 43GW 43GW 16% 16% 42GW 42GW Enchentes eepoluição agruindustrial, rios Enchentes poluição agruindustrial, rios 16% 16% fronteiriços fronteiriços Conflitos de uso: agricultura eeturismo Conflitos de uso: agricultura turismo A energia que liga o País 10
  • 11. Sinergia das diversas Fontes SIN - Complementaridade entre as fontes Complementaridade Média Anual Ano 2015 (Base PEN 2011) 1,80 1,60 Safra da cana-de-açucar 1,40 1,20 1,00 0,80 Eólicas W 0,60 M m o n u p ê a / s ) ( . 0,40 0,20 Período seco do SIN - JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ Bio PCT EOL UHEs Fonte : ONS Ref. Maio/2011 A energia que liga o País 11 11
  • 12. Sinergia das diversas Fontes Complementaridade Verificada 12 A energia que liga o País 12
  • 13. Características do Vento Região NE - Ventos alísios - predomínio de SE - constantes ao longo do ano Região Sul - afetada por vários sistemas meteorológicos - variações bruscas de intensidade e direção A energia que liga o País 13
  • 14. Perspectiva de Geração Eólica no Brasil A energia que liga o País 14
  • 15. Previsão Eólica - Estado da Arte Região NE - Previsão de Geração Eólica Projeto Inédito no Brasil Contratação do INESC/Porto “road map” para Suporte Simulação de casos evolução e técnico e em plataforma desenvolvimento própria para continuado do transferência sistema de previsão de tecnologia à estabelecimento de UFPE/FADE “benchmarking” A energia que liga o País 15
  • 16. Acompanhamento Geração Eólica – Região Sul Máximo diário 2º Sem/2011: 236,3 MWmed Máximo diário 1º Sem/2012: 219,6 MWmed Máximo diário 1º Sem/2011: 218,2 MWmed Mínimo diário 1º Sem/2012: 8,1 MWmed Mínimo diário 1º Sem/2011: Mínimo diário 2º Sem/2011: 2,6 MWmed 14,6 MWmed A energia que liga o País 16
  • 17. Acompanhamento Geração Eólica – Região NE Máximo diário 2º Sem/2011: 367,4 MWmed Máximo diário 1º Sem/2012: 368,1 MWmed Máximo diário 1º Sem/2011: 154,2 MWmed Mínimo diário 1º Sem/2012: Mínimo diário 2º Sem/2011: 27,7 MWmed Mínimo diário 1º Sem/2011: 24,1 MWmed 1,4 MWmed A energia que liga o País 17
  • 18. Acompanhamento Geração Eólica – Região Sul 04/09/2012 05/09/2012 A energia que liga o País 18
  • 19. Acompanhamento Geração Eólica – Região NE 13/09/2012 14/09/2012 A energia que liga o País 19
  • 20. Integração das Fontes Renováveis Alternativas Geração Eólica (Modalidade geração dispersa): •Desenvolver modelos de previsão de geração (até 72 horas antes) a partir do acompanhamento dos dados históricos, das previsões das condições climáticas e dos dados topográficos; •Estabelecer estratégias de reserva de potência, para fazer frente ao caráter intermitente do vento e as imprecisões da previsão (particularmente para variações bruscas de vento); •Acompanhamento de desempenho dinâmico do conjunto de parques eólicos conectados a um mesmo barramento da rede elétrica, em função do eventual valor baixo de relação de curto-circuito; •Estabelecimento de requisitos de supervisão de forma a “enxergar” a geração eólica em montante adequado; •Avaliação de centros de despacho regionais para concentrar a operação e relacionamento de um conjunto destas fontes com o operador do sistema; •Monitoração de valores de indicadores de qualidade de energia elétrica, principalmente os indicadores de distorção harmônica e flutuação de tensão. A energia que liga o País 20
  • 21. Questões Relevantes  Avaliação dos impactos decorrentes das intermitências relacionadas à operação em regime normal de grandes montantes de geração eólica regionalizada.  Necessidade de reserva adicional de potência nas usinas hidrelétricas.  Necessidade de recursos extras de controle rápido de tensão nas grandes interligações.  Necessidades de novas soluções estruturais robustas o suficiente para possibilitar troca de grandes montantes de geração com mínimo impacto na frequência e tensões da rede.  Avaliação dos impactos decorrentes de contingências na rede, especialmente nas interligações, buscando evitar sua propagação. A energia que liga o País 21
  • 22. Perspectiva de Geração Solar no Brasil Valores anuais médios da irradiação solar do Brasil: 1.550 a 2.370 kWh/m² Valores de referência no mundo:  Média Europa: 1.200 kWh/m²  Oriente Médio: 1.800 – 2.300 kWh/m² Fonte: Atlas Brasileiro de Energia Solar – INPE/2006 A energia que liga o País 22
  • 23. Intermitência da Geração Solar A energia que liga o País 23
  • 24. Perspectiva de Geração Biomassa no Brasil Fonte: Única/COGEN 2009 A energia que liga o País 24
  • 25. Planejamento e Programação da Operação do SIN 25
  • 26. O “Problema” da operação ótima e segura Repartir adequadamente a geração entre usinas termoelétricas, e hidroelétricas a fim de minimizar o custo da operação, respeitando-se as restrições operativas Condições hidrológicas (m3/s) Abatidas da carga Custo de operação CVU ($/MWh) Outras Fontes A energia que liga o País 26
  • 27. Operação Hidrotérmica - Desafios Futuro Decisão Afluências Consequências Úmidas OK Usar Água Geração Térmica Ações do ONS Minimizada Secas para evitar déficit Vertimento = Úmidas Desperdício Guardar Água Geração Térmica Secas Maximizada OK A energia que liga o País 27
  • 28. Novos paradigmas da abordagem do “Problema” OBJETIVO: Minimizar custo total, do presente ao futuro, através de decisões de: Geração Térmica Restrições operativas Sujeito a Restrições hidráulicas Geração Hidráulica Restrições de Segurança Intercâmbio entre regiões Operativa (CAR/POC) Corte de carga (déficit) A energia que liga o País 28
  • 29. Novos paradigmas da abordagem do “Problema” Características da Oferta Térmica Geração GT Inflexível • Independem do CVU Térmica • Aumentam a segurança (Recurso GT Flexível Previsível) CVU baixo CVU alto • Normalmente despachadas • Despachadas por ordem de mérito • Aumentam segurança somente a partir da caracterização de condições hidrológicas adversas • Utilizadas por segurança “Esvaziam os reservatórios” energética quando da aplicação de POCP A energia que liga o País 29
  • 30. Planejamento e Programação da Operação Etapas de Estudos e Cadeia de Modelos Matemáticos Mais incertezas e menos detalhes Médio horizonte: 5 anos prazo PEN etapas: mensais revisões NEWAVE Curto horizonte: 1 mês PMO prazo etapas: semanais revisões semanais DECOMP Programação horizonte: 1 a 4 dias diária PDE etapas: ½ hora revisões diárias DESSEM futuro Menos incertezas e mais detalhes PEN Plano Energético Anual PMO Programa Mensal da Operação PDE Programa Diário Eletroenergético A energia que liga o País 30
  • 31. Cadeia do Planejamento e Programação da Operação Energética – Produtos 1 ano a 5 anos a frente Planejamento de Médio Prazo Planejamento de Médio Prazo PEN Análise das Condições de Atendimento à Carga; PEN Estimativas de CMO, Intercâmbios, Geração Função de Custo Futuro Função de Custo Futuro Térmica, Evolução Armazenamento PMO Despacho Térmico; Intercâmbio entre PMO Subsistemas 1 mês a frente CMO por Subsistema / Patamar Planejamento de Curto Prazo Planejamento de Curto Prazo Metas de Geração e Armazenamento por – Políticas Energéticas – Políticas Energéticas Usina 1 dia a frente Programação Diária Programação Diária – Diretrizes Eletroenergéticas – Diretrizes Eletroenergéticas Previsão de Carga; Programa de Geração (Hidro + Termo) Calculo PLD Calculo PLD Agentes Agentes Intercâmbio entre subsistemas Deck Deck Deck Deck Diretrizes Eletroenergéticas para Operação Newave Decomp em Tempo Real Newave Decomp MME // CMSE // ANEEL MME CMSE ANEEL A energia que liga o País 31
  • 32. Restrições Hidráulicas na Operação do SIN Subestação Reservatório Vertedouro  Nível d’água Mínimo  Nível d’água Máximo  Vazão Vertida  Taxa de Variação Máxima de Nível e taxa de variação máxima Casa de Força  Vazão Barragem Defluente  Vazão  NA e taxa de Turbinada Jusante variação e taxa de máxima e taxa de variação variação máxima máxima 32
  • 33. Restrições Hidráulicas na Operação do SIN restrição de volume (hm3) ~ 35 restrições restrição elétrica (MW) ~ 99 restrições CASA DE FORÇA N.A.min AFLUÊNCIA restrição de defluência (m3/s) GERADOR ~ 117 restrições DEFLUÊNCIA TURBINA CANAL DE FUGA Situação atual 33
  • 34. Natureza das Restrições Hidráulicas USOS MÚLTIPLOS DA ÁGUA CONDICIONANTES AMBIENTAIS CONTROLE DE CHEIAS saneamento hidrovias controle de cheias 34
  • 35. O Futuro Desafios 35
  • 36. Modelo de Expansão da Oferta A totalidade do mercado deve estar 100% contratada. Preços dos Preços dos Contratos Contratos resultados de Livremente leilões negociados Leilões Projetos Estruturantes, LEN A - 5 LEN A - 3 LER/LFA (Eólicas, Biomassa, Solar) Definem as características da Oferta Definem as características da Oferta A energia que liga o País 36
  • 37. A Matriz de Energia Elétrica – 2012 a 2016 (*) Crescimento 2011- 2011 2016 2016 Tipo MW % MW % MW % Hidráulica 87.791 78,7 103.447 71,2 15.656 18 Nuclear 2.007 1,8 3.395 2,3 1.388 69 Gás / GNL 9.263 8,3 12.686 8,7 3.423 37 Carvão 1.765 1,6 3.205 2,2 1.440 82 Biomassa 4.999 4,5 6.811 4,7 1.812 36 Óleo / 4.451 4,0 7.657 5,3 3.206 72 Diesel Eólica 1.342 1,1 8.176 5,6 6.834 509 Total 111.618 100 145.377 100 33.759 29 (*) Objeto de Leilões de Energia Nova (A-3, A-5, LER, LFA, Leilões Estruturantes) A energia que liga o País 37
  • 38. Geração Eólica – 2012 a 2016 (ano) = ano de entrega Montante Contratado [MW] Montante Contratado [MW] 2º LER/2009 (2012) 543,00 13º LEN A-5/2011 (2016) 57,60 2º LFA/2010 (2014) 150,00 TOTAL 57,60 12º LEN A-3/2011 (2014) 103,60 4º LER/2011 (2014) 174,50 Montante Contratado [MW] 13º LEN A-5/2011 (2014) 328,00 12º LEN A-3/2011 (2013) 75,60 TOTAL 1.299,10 TOTAL 75,60 Montante Contratado [MW] 2º LER/2009 (2013) 549,27 2º LFA/2010 (2013) 829,00 3º LER/2010 (2012) 227,40 Montante Contratado [MW] 12º LEN A-3/2011 (2014) 52,80 2º LER/2009 (2012) 323,60 4º LER/2011 (2014) 405,36 2º LFA/2010 (2013) 150,00 13º LEN A-5/2011 (2016) 321,80 3º LER/2010 (2012) 261,00 TOTAL 2.385,63 12º LEN A-3/2011 (2014) 265,60 4º LER/2011 (2014) 148,80 13º LEN A-5/2011 (2016) 149,90 Montante Contratado [MW] 12º LEN A-3/2011 (2014) 78,00 TOTAL 1.298,90 TOTAL 78,00 Montante Contratado [MW] 2º LER/2009 (2012) 50,00 Montante Contratado [MW] 2º LFA/2010 (2013) 226,20 2º LER/2009 (2012) 30,00 3º LER/2010 (2012) 20,00 SIN [MW] TOTAL 30,00 12º LEN A-3/2011 (2013) 492,00 4º LER/2011 (2014) 132,40 TOTAL 6.265,03 13º LEN A-5/2011 (2015) 119,60 241 EMPREENDIMENTOS TOTAL 1.040,20 A energia que liga o País 38
  • 39. Geração a Biomassa – 2012 a 2016 (ano) = ano de entrega Montante Contratado [MW] 1º LER 2008 (2013) 45,00 TOTAL 45,00 Montante Contratado [MW] 3º LER 2010 (2013) 80,00 Montante Contratado [MW] TOTAL 80,00 1º LER 2008 (2013) 72,70 4º LER 2011 (2012) 30,00 TOTAL 102,70 Montante Contratado [MW] 1º LFA A-3/2007 (2012) 20,00 TOTAL 20,00 Montante Contratado [MW] 1º LER 2008 (2012) 257,53 4º LER 2011 (2014) 50,00 Montante Contratado [MW] 13º LEN A-5/2011 (2014) 50,00 1º LFA A-3/2007 (2012) 50,00 TOTAL 357,53 1º LER 2008 (2012) 162,00 Montante Contratado [MW] 2º LFA A-3/2010 (2013) 25,00 4º LER 2011 (2014) 30,00 3º LER 2010 (2013) 33,00 12º LEN A-3/2011 (2014) 67,80 4º LER 2011 (2012) 187,00 SIN [MW] TOTAL 457,00 TOTAL 97,80 TOTAL 1.160,03 20 EMPREENDIMENTOS A energia que liga o País 39
  • 40. Perda da Capacidade de Regularização Evolução do Volume Útil Acumulado e da Potência Instalada (Geração Hidráulica) no SIN 110.000 330 Potência Instalada Serra da Mesa 100.000 Volume Útil - 43,3 . 103hm3 300 Emborcação - 13,1 . 103hm3 90.000 Nova Ponte 270 3 3 Capivara - 5,7 . 10 hm Tucuruí - 10,4 . 103hm3 - 39,0 . 103hm3 80.000 3 Sobradinho - 28,7 . 10 hm 3 240 Potência Instalada Hidro (MW) São Simão - 5,5 . 103hm3 70.000 210 Volume Útil(1000 hm ) 3 Á. Vermelha - 5,2 . 103hm3 60.000 180 - Itumbiara - 12,5 . 103hm3 50.000 150 Ilha Solteira e Crescimento no Período 2000-2014 Três Irmãos - 16,3 . 40.000 3 3 120 10 hm Potência Instalada -> 47,2% Volume Útil -> 10,8% Marimbondo - 5,3 . 30.000 3 3 90 Três Marias -15,3 . 10 hm 103hm3 20.000 60 Furnas - 17,2 . 103hm3 10.000 30 0 0 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2014 Os 13 maiores reservatórios identificados na figura possuem volume útil maior que 5 x 103 hm3 e, juntos, correspondem a 74% do Volume Útil total acumulado no A energia que liga o País 40
  • 41. Evolução do Grau de Regularização SIN Meses de estoque Capacidade de estoque Plano Decenal 2020 2020 A energia que liga o País 41
  • 42. Balanço Estático de Garantias Físicas - Sul Plano da Operação 2012/2016 – PEN 2012 (agosto) SUL - Oferta (MWmed) 2013 2014 2015 2016 UHE TOTAL 6.933 6.945 7.015 7.266 UTE TOTAL 1.374 1.374 1.374 1.374 PCHs, PCTs e UEEs 1.028 1.254 1.291 1.331 OFERTA TOTAL 9.335 9.573 9.680 9.971 CARGA 10.483 10.873 11.278 11.698 BALANÇO (1.148) (1.300) (1.598) (1.727) LER (1º, 2º e 3º) 54 87 116 116 Balanço com LER (1.094) (1.213) (1.482) (1.611) A energia que liga o País 42
  • 43. Balanço Estático do Sul em Situações Críticas PEN 2012 - Agosto (MWmed) 2012 2013 2014 2015 2016 ~ Importação Gernão simuladas Carga 10.106 10.483 10.873 11.278 11.698 GTmax 1.417 1.535 1.511 1.511 1.511 ~ GT Intercâmbio Não simuladas 5.300 907 5.300 1082 5.300 1341 5.300 1407 5.300 1447 ENA necessária* 2.482 2.566 2.721 3.060 3.440 ~ Carga GH % MLT 28% 29% 31% 35% 39% * Necessária para fechar o balanço (MWmed/%MLT) Obs.1: Pior ENA do histórico = 34% MLT. Obs.2: Cerca de 21% MLT no período abr - junho em 2006 e 2009. Obs.3: Considera a indisponibilidade da LT 500 kV C2 Ibiuna-Bateias (limite 7.200 MW rede completa a partir da entrada da LT Foz – Cascavel do Oeste em dez/11) A energia que liga o País 43
  • 44. Desafio de Geração de Médio Prazo – Leilões Regionais por Fonte Comentário: 1) Default estrutural de oferta na região Sul é suprido por importação de energia do Sudeste. Condições hidrológicas adversas em outras regiões e/ou indisponibilidades nas interligações inter-regionais podem limitar a capacidade de exportação para a Região Sul 2) Aumento da capacidade de exportação do Sudeste através de expansão da transmissão é recomendável, ainda que não equacione completamente a questão Com isso, recomenda-se avaliar leilão regional por fonte, em situações especiais A energia que liga o País 44
  • 45. Características das Usinas da Amazônia Perfil de Geração – UHE Jirau 3300 3200 Jirau 3100 3000 Ger. 2900 Máxima 2800 2700 3.283,5 2600 2500 2400 2300 Máxima 2200 2100 2000 1900 1800 1700 1600 1500 W M m d e 1400 Média 1300 1200 1100 1000 900 800 Mínima 700 600 500 400 300 200 100 0 Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro máximo 3283,5 3283,5 3283,5 3283,5 3283,5 3283,5 3089,1 2705,5 2479,5 2433,4 2793,4 3262,7 média 3084,2 3013,5 2799,4 2847,1 3083,9 2709,5 1900,2 1223,9 925,3 1108,1 1700,0 2506,1 mínimo 2189,8 2323,5 2256,1 2195,7 2210,7 1202,0 651,1 397,2 232,6 622,5 935,1 1533,8 A energia que liga o País 45
  • 46. Características das Usinas da Amazônia Perfil de Geração – UHE Santo Antônio 3300 3200 Santo Antônio 3100 3000 2900 2800 Ger. 2700 Máxima 2600 2500 3.134,7 2400 2300 2200 2100 Máxima 2000 1900 1800 1700 1600 1500 Média W M m d e 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 Mínima 500 400 300 200 100 0 Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro máximo 3134,7 3134,7 3134,7 3134,7 3134,7 3108,2 2850,5 2573,3 2405,3 2370,8 2638,7 3088,0 média 2892,0 2798,9 2557,4 2611,9 2881,1 2577,7 1931,0 1338,6 1049,0 1230,8 1765,0 2416,4 mínimo 2182,3 2015,6 1949,8 1896,1 2198,7 1333,9 776,7 491,2 296,2 747,3 1074,3 1637,2 A energia que liga o País 46
  • 47. Características das usinas da Amazônia Perfil de Geração – UHE Belo Monte MWmed 11.000 10.000 9.000 Ger. Máxima 10.679 8.000 7.000 Máxima 6.000 5.000 4.000 3.000 Média 2.000 1.000 Mínima - Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro Máxima 10.679 10.679 10.679 10.679 10.679 10.337 3.664 1.759 1.113 1.619 3.146 7.680 Média 5.870 9.553 10.539 10.539 10.149 5.394 2.156 1.099 702 765 1.358 2.842 Mínima 520 4.098 8.955 9.542 6.469 1.941 937 552 212 202 293 699 Geração Máxima 10.679 10.679 10.679 10.679 10.679 10.679 10.679 10.679 10.679 10.679 10.679 10.679 A energia que liga o País 47
  • 48. Características da Expansão da Oferta  Usinas hidrelétricas de grande capacidade, sem  Usinas hidrelétricas de grande capacidade, sem reservatório de acumulação, com grande produção no reservatório de acumulação, com grande produção no período chuvoso e baixa produção no período seco, período chuvoso e baixa produção no período seco, causando uma acentuada sazonalidade da oferta. causando uma acentuada sazonalidade da oferta.  Projetos hidrelétricos distantes dos grandes centros de  Projetos hidrelétricos distantes dos grandes centros de carga, exigindo sistemas de transmissão extensos para o carga, exigindo sistemas de transmissão extensos para o transporte de grandes blocos de energia no período transporte de grandes blocos de energia no período chuvoso e pequenos montantes nos períodos secos. chuvoso e pequenos montantes nos períodos secos. Amazônia - Novas fronteiras da Hidroeletricidade A energia que liga o País 48
  • 49. Grandes usinas e Interligações internacionais Belo Monte ~ Necessidade de expansão das Necessidade de expansão das interligações inter-regionais eedos interligações inter-regionais dos a W grandes troncos de transmissão grandes troncos de transmissão 0M 100 00 MW receptores regionais receptores regionais 112 Teles Pires Madeira ~ 25000 km 4.875 MW ~ 600 a6 3 10 480 NE (Jul. 2014) ~ 300 00 M 240 MW km W Eólicas (*) 0k m Integração de usinas a fio 14000 MW d’água distantes dos Itaipu SE ~ 800 km centros de carga variando de 6.000 a 600 MW (Madeira) e de 11.000 a 1.000 MW (Belo Monte), requerendo intercâmbio mínimo no período seco 2000 MW Argentina 1.254 MW SUL (Jul. 2014) ~ Eólicas (*) W Uruguai 500 M (*) conectadas à Rede Básica A energia que liga o País 49
  • 50. Constatações  Os principais reservatórios têm enchimento e  Os principais reservatórios têm enchimento e esvaziamento com periodicidade anual. esvaziamento com periodicidade anual.  O SIN perde capacidade de regularização devido a  O SIN perde capacidade de regularização devido a restrições ambientais. restrições ambientais.  Expectativa de crescimento da carga a taxas de 4 a 5% a.a.  Expectativa de crescimento da carga a taxas de 4 a 5% a.a. Necessidade de complementação térmica e/ou fontes alternativas para a garantia do suprimento A energia que liga o País 50
  • 51. Constatações Adicionais Deve haver equilíbrio entre a construção de hidrelétricas a fio Deve haver equilíbrio entre a construção de hidrelétricas a fio d’água com restrições ambientais X necessidade de expansão d’água com restrições ambientais X necessidade de expansão termelétrica para garantir o atendimento energético e à ponta termelétrica para garantir o atendimento energético e à ponta Qual o ponto ótimo de equilíbrio, considerando: Qual o ponto ótimo de equilíbrio, considerando: ? modicidade tarifária modicidade tarifária mínimo custo global expansão & operação mínimo custo global expansão & operação redução da emissão de CO22 redução da emissão de CO A energia que liga o País 51
  • 52. O Atendimento à Demanda Máxima 52
  • 53. Balanço de Ponta com Inflexibilidade das UTEs SE/CO-S Curto Prazo 2012-2013 A energia que liga o País 53
  • 54. Balanço de Ponta com Inflexibilidade das UTEs SE/CO-S Curto Prazo 2012/2013 A energia que liga o País 54
  • 55. Balanço de Ponta com Inflexibilidade das UTEs SE/CO-S Estrutural 2014-2016 A energia que liga o País 55
  • 56. Balanço de Ponta com Inflexibilidade das UTEs SE/CO-S Estrutural 2014-2016 A energia que liga o País 56
  • 57. Recursos para atendimento à ponta - Poços Existentes * Potência disponível Usina Subsistema MW Cachoeira Dourada SE/CO 105 Curua-una N 10 G.B.Munhoz S 838 Ilha Solteira Eqv. SE/CO 485 Itaparica NE 1000 Jaguara SE/CO 213 Porto Primavera SE/CO 440 Rosana SE/CO 89 São Simão SE/CO 1075 Salto Santiago S 710 Taquaruçu SE/CO 105 Três Marias SE/CO 123 Total usinas com repotenciação 5193 OBS: As máquinas adicionais de Três Irmãos são representadas na usina Ilha Solteira Equivalente (*) Fonte: ABRAGE A energia que liga o País 57