Planejamento da Expansão de sistemas de energia elétrica

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Published on December 29, 2008

Author: jimnaturesa

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Planejamento da expansão de sistemas de energia elétrica - introdução.

Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica Professor Jim Naturesa Planejamento da Expansão de Sistemas de Energia Elétrica Índice 1) Introdução; 2) Planejamento da Expansão de Sistemas de Geração; 3) Planejamento Integrado de Recursos – PIR; 4) Novo Mercado de Energia Elétrica. 1) Introdução • O sistema brasileiro de produção de energia é um sistema hidrotérmico, com predominância da geração de origem hidráulica. • No ano de 1970, a participação hidrelétrica na produção de energia correspondia a 91% da capacidade instalada; em 1988, atinge 96%. • O planejamento de um sistema de energia elétrica tem como objetivos o estabelecimento de um nível de confiabilidade para o atendimento da demanda máxima futura e baixo custo. • Os acréscimos na capacidade instalada são dimensionados a atender a demanda máxima prevista e aos requisitos de reserva de potência. • A reserva de potência representa uma folga de capacidade de geração com a finalidade de manter a estabilidade e a qualidade de suprimento em situações de falhas em unidades geradoras, erros de previsão de carga, manutenções etc. Segundo Reis (2002), o planejamento apresenta os seguintes aspectos: • As previsões da demanda futura de eletricidade; • A escolha de técnicas e tecnologias de geração e de transmissão de energia elétrica; • A definição e a determinação da estrutura geral do sistema e • A seleção de cenários de investimentos mais próximos do ótimo considerando a locação e o cronograma de entrada em operação dos novos equipamentos e componentes do sistema. • Os acréscimos de geração são dimensionados em função da capacidade de geração de novas usinas. • As disponibilidades dessas usinas dependem das afluências futuras, a sua avaliação envolve hipóteses sobre cenários hidrológicos futuros. • Esse problema pode ser resolvido de forma determinística, supondo-se a repetição das afluências do passado, ou de forma probabilística, levando-se em consideração a distribuição de probabilidades das afluências. 1

2) Planejamento da Expansão de Sistemas de Geração No Brasil, os estudos de planejamento da expansão da geração (Convencional) são divididos em três etapas: • Estudos de longo prazo. Analisam um horizonte de aproximadamente trinta anos e permitem identificar as linhas mestras de desenvolvimento dos sistemas; • Estudos de médio prazo. Analisam o atendimento ao mercado nos próximos quinze anos e estabelecem o programa de expansão do sistema elétrico; • Estudos de curto prazo. Apresentam o ajuste do programa de expansão do sistema em relação a mudanças das previsões de mercado, atrasos nos cronogramas de obras e restrições nos recursos financeiros. Estudos de longo prazo Fonte: Reis, 2002. Estudos de médio prazo 2

Fonte: Reis, 2002. Estudos de Curto Prazo Fonte: Reis, 2002. • O Plano Decenal de Geração era definitivo; apenas não executado no caso de restrições econômicas. 3

• No planejamento indicativo, o plano é visto como uma orientação (ou sinalização) de possíveis projetos assim como sua melhor localização. • Dessa forma, o planejamento serve como uma orientação para os investidores e deve cobrir um período de tempo suficiente para permitir uma avaliação econômico- finânceira. 3) Planejamento Integrado de Recursos • O Planejamento Integrado de Recursos consiste na seleção da expansão da oferta de energia elétrica que inclui o aumento da capacidade de instalada, assim como a conservação, a eficiência energética, autoprodução e fontes renováveis. • Destacam-se os projetos de conservação de energia, pois apresentam custos unitários menores que os de geração; sendo mais interessantes para o sistema e para os consumidores. Fonte: Reis, 2002. 4) Novo Mercado de Energia Elétrica 4

• A crise financeira na década de 90 levou o governo brasileiro a acelerar o processo de privatização das empresas de serviços públicos. • O investimento no setor elétrico nos anos 80 passou para apenas 0,8% do PIB (Produto Interno Bruto); enquanto nos anos 60 e 70, esse valor era de 2%. • No começo da década de 90, o Brasil tinha 62 empresas operando no setor, sendo que o governo federal possuía 59% da capacidade de geração. • Havia 23 empresas privadas de distribuição, quase todas interligadas a rede nacional de transmissão de energia elétrica. Investimentos no Setor Elétrico 14 12 10 US$ Bilhões 8 6 4 2 0 Década de 80 Collor (90-92) Itamar (93-94) FHC 1 (95-98) FHC 2 (99- (80-89) 2000) Governos Fonte: Rousseff, 1996. Referências Elgerd, O. Introdução à teoria de sistemas de energia elétrica. Editora McGraw-Hill do Brasil. 1976. Fortunato, L.; Neto, T.; Albuquerque, J. e Pereira, M. Introdução ao Planejamento da Expansão e Operação de Sistemas de Produção de Energia Elétrica. Editora Universitária – Universidade Federal Fluminense e Eletrobras. 1990. Monticelli, A. & Garcia, A. Introdução a Sistemas de Energia Elétrica. Editora da Unicamp. 1999. Reis, L. & Silveira, S (Organizadores). Energia para o Desenvolvimento Sustentável. Edusp. 2002. Souza, Z. Centrais Hidrelétricas. Dimensionamento de Componentes. Editora Edgard Blucher Ltda. 1992. Proteção e confiabilidade dos sistemas elétricos de potência Introdução 5

• Por exemplo, para um sistema de 132/275 kV, foram registradas as seguintes faltas em um ano: • Linhas áreas: 33%; • Cabos: 9%; • Equipamentos de manobra: 10%; • Transformadores: 12%; • Geradores: 7%; • Equipamentos secundários (transformadores de potêncial – TP e de corrente – TC): 29%. A operação de um sistema elétrico, pressupõe: 1) Operação normal; 2) Prevenção contra falhas elétricas; 3) Limitação dos efeitos devido às falhas. A operação normal presume: • Inexistência de falhas do equipamentos ; • Inexistência de erros do pessoal de operação. Algumas providências na prevenção contra as falhas são: • Previsão de isolamento adequado; • Coordenação do isolamento; • Uso de cabos pára-raios; • Procedimentos de operação e manutenção. A limitação dos efeitos das falhas inclui: • Limitação da magnitude da corrente de curto-circuito; • Projeto capaz de suportar os efeitos mecânicos e térmicos das correntes de defeito; • Existência de circuitos múltiplos e geradores de reserva; • Existência de releamento (relés) e disjuntores; • Monitoramento das medidas acima. O uso de relés na proteção minimiza: • O custo de reparação dos estragos; • A probabilidade do defeito se propagar e atingir outro equipamento; • Tempo que o equipamento fica inativo; • A perda de renda. • O custo do relé é da ordem de 2 a 5% do custo do equipamento proteg ido. Os princípios fundamentais do releamento são: • Releamento primário ou de primeira linha; • Releamento de retaguarda ou de socorro; • Releamento auxiliar. 6

Confiabilidade Dilema do sistema de potência: aumentar a qualidade dos equipamentos empregados com o objetivo de minimizar os impactos devido a falhas e, ao mesmo tempo, diminuir os investimentos de modo a manter as tarifas num nível aceitável. Solução: aplicação de métodos probabilísticos. Podemos dividir a solução em partes: 1) Que tipo de equipamento deve ser cuidadosamente selecionado; 2) Quantos equipamentos devem ser adquiridos; 3) Como deverá ser a interligação desses dispositivos (configuração da subestação, níveis de tensão, etc). Os principais itens a ser analisados são: A) Solicitação das torres de transmissão a surtos de manobra; B) Estudos de confiabilidade de subestações; C) Alocação de reserva de geração e D) Estimativa do custo de falha de um transformador. Exemplos 7

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Obras Públicas Uma obra pública está dividida em quatro etapas: Primeira etapa: Elaborar projeto; Segunda etapa: Obter licenciamento ambiental; Terceira etapa: Escolher quem faça a obra; Quarta etapa: Assinar o contrato. Primeira etapa: projeto Projeto básico: o ministério reserva dinheiro para elaborar o projeto. Isso se chama Projeto Básico, posteriormente detalhado no Projeto Executivo. Licitação: o ministério faz uma licitação para contratar um empresa que faça os projetos. Análise: o ministério recebe os projetos e pede ajustes. Se a obra for uma concessão, é preciso fazer estudos de viabilidade econômica. O que pode dar errado: o projeto pode ter problemas, podem faltar técnicos para analisar o projeto etc. Segunda etapa: licença ambiental Licença: o ministério emite um Termo de Referência para iniciar o processo de licenciamento ambiental. Impacto: o ministério ou a empresa responsável pela obra fazem um Estudo de Impacto Ambiental (EIA-Rima) que é aprovado pelo órgão ambiental. Audiências: é preciso realizar audiências públicas para discutir o projeto com a população local e outros interessados. Ajustes: o órgão ambiental emite licença prévia. O que pode dar errado: o Ministério Público pode parar a obra, os órgãos ambientais podem pedir informações complementares. Terceira etapa: quem vai fazer a obra Edital: o ministério ou a agência reguladora (se for concessão) faz um edital. O edital é submetido a uma audiência pública. Licitação: a obra vai a licitação. O que pode dar errado: o processo pode ser paralisado na justiça por várias razões – uma empresa que saia derrotada da licitação e não concorde com o resultado; o Ministério Público, desconfiado de alguma falha no processo; o governo pode desistir da obra. Quarta etapa: assinar o contrato 10

Contrato: o ministério assina o contrato com o vencedor. Licença: é preciso obter a licença ambiental da instalação. O que pode dar errado: podem ser feitas novas exigências para a proteção do meio ambiente, o Ministério Público pode novamente paralisar a obra, TCU pode parar a obra, pode faltar dinheiro no Orçamento, a empreiteira pode falir etc. Referências Camargo, C. Confiabilidade Aplicada a Sistemas de Potência Elétrica. LTC / Eletrobrás / FEESC. 1981. Caminha, A. Introdução à Proteção dos Sistemas Elétricos. Editora Edgard Blucher Ltda. 1978. Otta, L. “Excesso de burocracia atrasa execução de obras públicas”. O Estado de S. Paulo, 12 de agosto de 2007. 11

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