Análise de despacho de energia elétrica considerando um sistema de geração por meio de modelos de programação linear, dinâmico dual determinístico e dinâmico dual estocástico.

Abstract

A alta demanda por energia elétrica e a diversidade das fontes tornam essencial os métodos computacionais para o planejamento e operação do sistema elétrico. Este trabalho apresenta um estudo comparativo dos modelos de Programação Linear (PL), Programação Dinâmica Dual Determinística (PDDD) e Programação Dinâmica Dual Estocástica (PDDE) aplicados ao problema de despacho hidrotérmico. Esse problema consiste em determinar a operação ótima de usinas hidrelétricas, térmicas e outras fontes de geração de energia elétrica, de forma a minimizar os custos operacionais, respeitando restrições de demanda, disponibilidade de recursos e limites operativos. Com o intuito de analisar as principais diferenças entre os modelos e seus comportamentos, foi simulado um sistema composto por sete hidrelétricas, duas termelétricas e duas usinas eólicas. Pode-se observar que o PDDE, por incorporar a aleatoriedade na afluência e nos ventos, é mais robusto e, consequentemente, possui um custo mais elevado. Já o PDDD por não incluir a aleatoriedade, seu custo é menor, mas é menos robusto. Comparado com o modelo de PL padrão, o PDDD tem a vantagem de trabalhar o problema de forma desacoplada (por estágios) e dessa forma possibilitar a solução de problemas de grande porte, pois no caso do PL padrão a matriz de restrições pode ficar muito grande e inviabilizar ou tornar a solução numérica mais demorada em termos de tempo computacional. Do ponto de vista da resposta, ambos fornecem uma resposta com o mesmo valor de custo, logo para problemas de pequeno porte não faz diferença o modelo com o PL padrão ou o PDDD. A inclusão da energia eólica (13%) no despacho hidrotérmico demonstrou benefícios significativos, contribuindo para a estabilidade dos preços da energia elétrica e a redução dos custos de geração, resultando em uma economia de 55% para os modelos PL e PDDD e de 61% para o modelo PDDE, nos cenários que foram simulados.