A área de Mercados de Energia do SINTEF Energy Research, localizado em Trondheim, Noruega, publicou o relatório técnico “Scheduling Toolchains in Hydro-Dominated Systems – Evolution, Current Status and Future Challenges for Norway and Brazil”, de autoria do Dr. Arild Helseth (pesquisador do SINTEF e professor da Norwegian University of Science and Technology -NTNU) e do acadêmico Albert Melo (pesquisador do Cepel e professor da Universidade do Estado do Rio de Janeiro), o qual pode ser acessado em https://sintef.brage.unit.no/sintef-xmlui/handle/11250/2672581?locale-attribute=en.

Este relatório é fruto da permanência do Dr. Arild Helseth como pesquisador visitante no Departamento de Otimização Energética e Meio Ambiente do Cepel, para trabalhar no projeto de pesquisa “Estudo de estruturas de mercado, despacho e formação de preços de curto prazo para o planejamento de sistemas elétricos”, sob a coordenação de Albert, tendo Arild como contraparte. no período 1 de setembro de 2019 a meados de março de 2020. Originalmente, a visita deveria durar de 1 de setembro de 2019 até 30 de junho deste ano, mas, em virtude da pandemia do Covid-19, o pesquisador retornou ao seu país em meados de março, tendo a pesquisa continuado.

O relatório discorre sobre as o status e os desafios futuros das cadeias de modelos computacionais para o planejamento e programação da operação no Brasil e na Noruega. Tanto o sistema norueguês quanto o brasileiro possuem vastos recursos hidrelétricos, com um grande número de reservatórios complexos e abrangendo extensas áreas geográficas, alguns dos quais com capacidade de regulação plurianual. “O objetivo básico do planejamento da operação é essencialmente o mesmo para os dois sistemas: minimizar os custos de operação ao longo do período de planejamento, ao mesmo tempo em que se atende a demanda por eletricidade e satisfaz todas as restrições relevantes. Envolve, assim, tanto o estabelecimento de estratégias de longo prazo para o uso eficiente da água em todo o horizonte de planejamento quanto o problema de programação de curto prazo (unit commitment) das unidades geradoras”, comenta Albert.

O acadêmico ressalta que, por outro lado, os sistemas são operados em diferentes contextos de mercado, onde os diferentes stakeholders e os seus respetivos objetivos se diferenciam claramente. “No sistema norueguês, que é desregulamentado, o gerador faz ofertas de preços ao Nord Pool e tem a responsabilidade de programar a geração de suas próprias usinas hidrelétricas; o problema pode então ser reformulado e distribuído ao gerador da seguinte forma: maximizar o lucro durante o período de planejamento enquanto satisfaz todas as restrições relevantes.

Por sua vez, no Brasil, o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) coleta dados técnicos de geradores e cargas para realizar um despacho centralizado com base nos custos; e os preços spot, calculados pela Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE), refletem, em cada período de tempo, o custo marginal da energia no sistema. Isso leva a diferentes usos dos modelos computacionais e do fluxo de informações entre eles nos dois países”, explica Albert.

Fica claro no relatório que o problema de otimização – com horizonte de planejamento de longo prazo e os vários estágios de decisão e escalas temporais – se torna extremamente grande e complexo para um sistema de dimensões realistas. “Como a programação da operação é normalmente realizada em base diária, o tempo computacional admissível para a resolução do problema é limitado. “Isso levou à necessidade do desenvolvimento de uma cadeia de modelos computacionais que dividisse o problema geral do planejamento da operação ao longo dos horizontes de tomada de decisão, para considerar de forma curada tanto as incertezas e dinâmicas de longo prazo quanto os detalhes de curto prazo – estratégia essa adotada tanto pelo Cepel quanto pelo SINTEF”, comenta Arild.

O relatório descreve os aspectos de modelagem e as respectivas cadeias de modelos computacionais desenvolvidos e mantidos pelas duas instituições de pesquisa – Cepel e SINTEF Energy Research. Esses modelos são, entre outras tarefas, utilizados para o planejamento e programação da operação em ambos os sistemas. “Identificamos as semelhanças e diferenças em termos de design da cadeia de modelos, metodologias de solução e detalhes de modelagem. Nosso objetivo foi representar a imagem completa, e não apenas modelo por modelo”, assinala Albert.

“Outro objetivo foi cobrir um pouco da história dos modelos, lançar luz sobre as ideias originais que motivaram a criação dos modelos e das cadeias de modelos, bem como os mecanismos que facilitaram a introdução gradual de novos modelos nos setores elétricos de ambos os países. As referências listadas podem servir como um bom ponto de partida para quem desejar aprofundar os detalhes”, acrescenta Arild.

O relatório também discute o estado atual desses modelos e como eles estão sendo desenvolvidos por meio de P&D. “Como a nível mundial estão acontecendo mudanças relevantes nos sistemas elétricos, ainda são discutidas as necessidades de melhorias e ext
ensão das cadeias de modelos computacionais de ambos os países”, observa Arild.

Por fim, o acadêmico Albert enfatiza que este relatório se reveste em caráter estratégico, visto que ambos os países têm grande similaridade com relação à elevada participação de hidroelétricas em seus sistemas elétricos, mas os modelos de mercado são distintos: na Noruega (que faz parte do Nord Pool), o preço spot é definido por oferta de preços, ao passo que no Brasil, pela cadeia de modelos energéticas do Cepel. “Assim, o conhecimento mais aprofundado da Noruega e do Nord Pool se constitui em ativo relevante, caso o modelo de mercado no Brasil venha a migrar para oferta de preços”, pondera o acadêmico.

Sobre sua experiência como pesquisador visitante no Cepel, Arild afirma. “Foi um prazer visitar o Cepel! Tanto o Cepel quanto o Sintef têm uma história orgulhosa, de manutenção e desenvolvimento, baseados em pesquisa, de modelos de planejamento e programação para uso operacional em sistemas com predominância hidroelétrica. As cadeias de modelos computacionais aplicadas e a escolha de metodologias para os modelos individuais no Brasil e na Noruega têm muitas similaridades, indicando certo grau de harmonização e melhores práticas estabelecidas. Dados os muitos desafios de pesquisa comuns do futuro, vejo um grande potencial e a necessidade de aprendizagem mútua por meio da troca de experiências.”