Alocação de unidades geradoras hidrelétricas em sistemas hidrotérmicos utilizando relaxação lagrangeana e programação quadrática seqüencial

Abstract

O planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos com predominância hidrelétrica possui características matemáticas as quais determinam que o problema correspondente seja solucionado de forma aproximada a partir de três outros problemas: planejamento da operação de médio prazo e de curto prazo, e a programação da operação energética. Os problemas referentes às etapas de médio e curto prazo possuem um ferramental bastante desenvolvido, sendo resultado do desenvolvimento técnico-metodológico obtido no setor elétrico ao longo das três últimas décadas. Todavia, desenvolvimento semelhante não ocorreu com o problema da programação, cujas principais contribuições têm sido restritas a sistemas termelétricos. Este trabalho visa fornecer uma contribuição para os aspectos ligados a formulação e solução do modelo da programação da operação, onde a modelagem do sistema hidrelétrico recebe atenção especial devido à predominância desse recurso no sistema brasileiro. Assim, neste trabalho é proposta uma modelagem detalhada da função de produção das unidades hidrelétricas que leva em consideração as não-linearidades presentes na cota de jusante, perdas hidráulicas, rendimentos do grupo turbina-gerador e, adicionalmente, a existência de múltiplos estados operativos relacionados com as zonas proibidas de operação. O problema resultante é de natureza não-linear, inteira-mista e de grande porte. Nesse sentido, este trabalho faz uso de diversas técnicas de programação matemática que decompõem o problema original em uma série de subproblemas mais simples de serem solucionados. Uma configuração hidrelétrica realista é utilizada para ilustrar o desempenho da estratégia de solução, aplicada ao problema hidrelétrico, onde as viabilidades conceitual e prática do modelo proposto podem ser comprovadas a partir da qualidade das soluções e dos tempos de processamento observados.