Modelo de apoio à decisão de planejamento estratégico da operação e expansão do sistema de transmissão de energia elétrica

Abstract

O setor elétrico brasileiro é constituído por um extenso e complexo sistema de transmissão que interliga geradores e consumidores em todos os estados, além de interligar o Brasil a outros países. Neste século XXI, as inovações tecnológicas têm ampliado a disponibilidade de usinas de geração, distribuídas territorialmente, com fontes intermitentes e sem capacidade de armazenamento, ao mesmo tempo têm possibilitado o aumento da capacidade de transmissão. Por sua vez, os consumidores têm aumentado a adoção da energia elétrica em detrimento de outros recursos energéticos, seja para fins industriais, culinários, de refrigeração ou calefação, e de mobilidade, além de implantarem geração própria com a injeção de excedente na rede. São alterações com rapidez tal que diminui a previsibilidade da geração disponível e da carga a ser atendida. Esses aspectos aumentam a complexidade do processo decisório de planejamento estratégico da operação e da expansão do sistema de transmissão. Trata-se de um processo decisório subsidiado por diversos sistemas de computação, contudo diante das novas complexidades é necessário atualizar esses algoritmos, por isso as instituições responsáveis pela governança setorial já estão realizando contratações e parcerias em busca dos aprimoramentos necessários. Foi nesse contexto que se empreendeu este trabalho, buscando a partir de programação matemática contribuir com um protótipo para análise do funcionamento do sistema elétrico. Para isso, o trabalho enfrentou o desafio de compilar uma miscelânia de conteúdos de diversas ciências do conhecimento: jurídica – base regulatória e legal; engenharia elétrica – fundamentos da eletricidade; e administração – processo decisório subsidiado pela pesquisa operacional. O modelo constituído neste estudo buscou identificar soluções de minimização de custos de geração e transmissão de energia elétrica, em função das características da rede. Assim sendo, foi realizada uma pesquisa exploratória e aplicada, com programação matemática não-linear quadrática de rede, utilizando as linguagens de programação Excel e Lingo. A modelagem do sistema elétrico se assemelha ao caso especial de transporte com transbordo e sem possibilidade de armazenagem, necessitando atender a toda a demanda a cada instante. Contudo, há especificidades relevantes no caso da energia elétrica, como a distribuição entre todos os caminhos disponíveis, mesmo que tenham custos distintos. Não obstante o modelo ter sido submetido a diversas considerações simplificadoras relacionadas aos princípios de eletricidade, o resultado se demonstrou coerente com as condições reais. Ademais, garante a possiblidade de incorporação de mais instalações e de outras características inerentes aos fenômenos elétricos caso necessário maior precisão.