Programação do despacho de geração de unidades hidrelétricas via programação linear inteira mista

Abstract

A programação do despacho de potência ativa em usinas hidrelétricas (UHEs) com potência superior a 30 MW deve ser informada ao Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) no dia anterior a operação em tempo real. Como o agente propõe essa programação, usualmente aceita pelo ONS, faz sentido usar ferramentas de otimização para o melhor aproveitamento da água, o que consequentemente aumenta o faturamento. O problema de otimização associado a programação do despacho possui não linearidades e a presença de variáveis binárias, as quais estão associadas com a função de produção hidrelétrica (FPH). Devido a necessidade de otimização do despacho em um horizonte de curto prazo, com intervalo de análise horário, é adequado evitar simplificações tais como produtibilidade constante ou agregações de unidades, as quais são pertinentes em problemas com horizontes mais longos. Visando apresentar uma modelagem precisa das unidades geradoras com esforço computacional adequado, este trabalho apresenta um modelo para programação do despacho de centrais geradoras com operação isolada, através da Programação Linear Inteira Mista (PLIM). As não linearidades da FPH são incluídas no modelo com base em técnicas de Convex Hull, o que garantiu para os casos testados erros muito pequenos. As simulações e análises deste trabalho são feitas em quatro plantas da Eletrosul (duas UHEs e duas pequenas centrais hidrelétricas) que totalizam 159 MW.

Abstract : The scheduling of the active power dispatch in hydroelectric power plants (HPP) 30 MW and above must be informed to the National System Operator (ONS) one day in advance to real-time operation. As the player proposes such programming, usually accepted by ONS, it makes sense to use optimization tools to make a better use of the water, which in turn increases profit. The optimization problem associated to the dispatch scheduling has nonlinearities and representation of the binary variables, which are associated with the hydroelectric production function (HPF). Due to the optimization over a short-term horizon with an hourly time-lapse, it is appropriate to avoid simplifications such as constant productivity or aggregations of units, which are relevant in problems with longer-term scheduling. Aiming to present an accurate modeling of the generating units with adequate computational effort, this work presents a model for scheduling dispatch of generators with isolated operation, through Mixed Integer Linear Programming (MILP). The HPF nonlinearities are included in the model based on Convex Hull techniques, which ensures for the cases tested small errors. The simulations and analyzes of this work were done to four Eletrosul plants (two HPPs and two small hydroelectric plants) totalizing 159 MW.