Estudo e Previsão da Demanda de Energia Elétrica

Parte I

Universidade Federal de ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Engenharia Elétrica

Parte I

Prof: Clodomiro Unsihuay-Vila

Conceitos Fundamentais:• Demanda de Energia Elétrica: Pode ser

classificado:

i) Demanda de Consumo ou simplesmente

Consumo (MWh ou GWh) e

ii) Demanda de Energia Elétrica ouii) Demanda de Energia Elétrica ou

simplesmente demanda média (MWméd)

iii)) Demanda de Potencia (ou Carga)

(MW)

i) Consumo de Energia Elétrica (GWh):Representa a energia elétrica total consumida em um períododeterminado. Isto é a potência (MW) integralizada em No de Horasdo Período.

http://www.epe.gov.br/mercado/Paginas/Estudos_27.aspx?CategoriaID=

Fonte: EPE 2012

Fonte :EPE, 2013

ii) Demanda (Carga) de Energia Elétrica ou

simplesmente Demanda Média (MWmédio).

MEGA WATT MÉDIO: MW = (Energia em MWh) / ( N o de Horas do Período)

Carga de Energia - Evolução Mensal :

http://www.ons.org.br/sala_imprensa/energia/carga_propria.aspx

ii) Carga de demanda (ou simplesmente CARGA).

•A demanda de potência corresponde à potência em determinadoinstante ou intervalo de tempo curto (Em contraposição àdemanda média, que corresponde ao valor médio solicitado aosistema durante um intervalo de tempo mais longo: dia, semana,mês ou ano).• Pode ser integrada de hora em hora e, neste caso, correspondeao valor médio no intervalo de 60 minutos: Demanda Integrada(MWh/h)(MWh/h)•Pode se referir à demanda máxima instantânea, quecorresponderá ao maior valor assumido pela carga em um curtointervalo de tempo (MW)Tanto a demanda integrada quanto a demanda máximainstantânea são informações da maior relevância, na medida emque o sistema (geração e transmissão) tem que estar preparadopara atender a estas solicitações extremas.

ONS- Demanda Máxima Instantânea em MW:http://www.ons.org.br/resultados_operacao/boletim_diario/index.htm

Fonte: EPE, 2013.

Comportamento da Carga do SINdurante a Copa 2006

• Partida: Brasil x Gana (27/06/2006)

Fonte: ONS. Boletim 4 da Copa: Brasil 3 x 0 Gana, 27/06/2006 – Resultados da Operação do Sistema Interligado Nacional.

http://www.ons.org.br/download/sala_imprensa/boletim_da_copa-brasilxgana.pdf

Fator de Demanda

Fd=Dmáx/PinstDmáx: Demanda máxima (integrada) do sistema ou instalação, em kW, MW ou MVA

Pinst: Potência instalada do sistema ou da instalação, em KW, MW ou MVA

Exemplo 1: Da Figura 1: O Fator de demanda é:

Fd= 480/750= 0,65

Fator de Carga

Fc=Dmédia/DmáxDmédia: Demanda média do sistema ou instalação durante o período de

tempo considerado , em kWméd., MWméd.

Dmáx: Demanda máxima integrada do sistema ou da instalação para o mesmo

período em kWh/h, MWh/h.

Exemplo 2: Da Figura 1 o fator de carga diário da instalação é:Exemplo 2: Da Figura 1 o fator de carga diário da instalação é:

Fcd= 288/480= 0,60

Exemplo 3: Sabendo que a conta de luz da instalação registrou um consumo

mensal de energia elétrica foi de 152.800 kWh, calcule o fator de carga mensal

da instalação:

Fcm=152.800/740/480= 0,43

Fator de Carga

* Quanto maior o período de tempo ao qual se relaciona o

fator de carga, menor o seu valor isto é, o fator carga

anual é menor que o mensal, que por sua vez, é

menor que o semanal e assim sucessivamente.

Manter um elevado fator de carga no sistema significa obterManter um elevado fator de carga no sistema significa obter

os seguintes benefícios:

• Otimização dos investimentos da instalação elétrica

• Aproveitamento racional e aumento da vida útil da

instalação elétrica

• Redução do valor da demanda pico.

Como melhorar o Fator de Carga?

• Conservar o consumo e reduzir a demanda

máxima

- Programas de conservação de energia.

- Controle automático de carga: Sistemas de ar

condicionado, etc.condicionado, etc.

- Deslocamento da carga pico para outros

intervalos de tempo de baixo consumo.

- Reprogramação da operação de cargas

• Conservar a demanda máxima e aumentar o

consumo

CONCEITOS FUNDAMENTAISPREVISÃO (FORECAST): Forecast é usado no sentido deprever algo que já se espera que aconteça, algo quepossui histórico de ocorrer e deseja-se determinar oseu módulo (valor, magnitude). Alguma coisa que sequer ver antes que ela existaPREDIÇÃO (FORESIGHT): Foresight é na concepção deprofetizar algo, que é um tipo diferente de previsão;profetizar algo, que é um tipo diferente de previsão;onde os horizontes tendem a serem maiores e não sepossui dados históricos sobre o que se deseja antever.Uma adivinhação, um insight sobre o futuro. forma deindicar algo que deverá existir no futuroPROJEÇÃO (PROJECTION): A previsão de demanda éuma projeção matemática da demanda futura baseadanas tendências de demanda histórica.

Previsão Demanda

• Série temporal é uma sequencia cronológicade observações, de uma variável de interesseparticular, que quando analisadas poderiamajudar a previsão a partir das característicaspassadas desta série.passadas desta série.

• A previsão de uma série temporal é adeterminação dos prováveis valores que serãoassumidos pela variável de estudo, dentro deum horizonte máximo de tempo.

Conceito de Previsão

• Uma previsão é, por definição errada.

• A razão pela qual não há previsão 100% exata édevido ao fato de que a demanda contém váriasvariáveis aleatórias.

No entanto, é possível aplicar modernos e• No entanto, é possível aplicar modernos eavançados algoritmos matemáticos para calcularo tamanho das variáveis e, assim, gerar previsõesmais precisas e melhor planejamento dedemanda

• Previsão é mais um “arte” do que uma ciência.

Previsão de Demanda

• Previsão do consumo é uma ferramenta desuporte essencial para a tomada de decisões efunções de controle do sistema elétrico depotência.

• Ela é também um recurso bastante utilizadono PLANEJAMENTO DA OPERAÇAO EEXPANSAO da geração, TRANSMISSAO EDISTRIBUIÇAO, avaliação da segurança dosistema entre outros

Previsão de Demanda

• Em maior ou menor grau, todas adistribuidoras brasileiras precisaramaperfeiçoar o processo de elaboração dasprevisões, tendo em vista o novo modelo paraprevisões, tendo em vista o novo modelo parao setor elétrico.

• A área de aplicações que envolvem previsõesjá justifica a importância em se estimar umavariável com maior precisão.

Previsão de Demanda: Classificação

• A previsão pode ser desmembrada em quatro tipos:

– curtíssimo prazo ( Horizonte: alguns minutos até uma hora)uma hora)

– curto prazo ( Horizonte: 24 horas até uma semana)

– médio prazo ( Horizonte: alguns meses)

– longo prazo ( Horizonte: períodos superiores a um ano)

Cenários e Fatores que Afetam a Previsão de Demanda

- Macroeconômico :

PIB, diversificação da produção industrial

As conseqüências da crises financeiras nacional e

internacional

- Demográfico : Observar o crescimento e eventuaisdeslocamentos da população.- Conservação da Energia : Observar o aumento da- Conservação da Energia : Observar o aumento daeficiência tanto do lado da produção (oferta) como do ladodo consumo (demanda).

- Autoprodução : Verificar a evolução da autoprodução eeventuais deslocamentos na matriz energética (p.ex.substituição de eletricidade por gás natural).

Fatores ou premissas básicas que influenciam a demanda

• As premissas demográficas, macroeconômicas e setoriais,assim como aquelas relativas à eficiência energética e àautoprodução, têm papel fundamental na determinação dadinâmica do consumo de energia elétrica, com implicaçãodireta no comportamento de vários indicadores de mercado.

• O número de ligações à rede elétrica depende de variáveisdemográficas, como a população, o número de domicílios e o

• O número de ligações à rede elétrica depende de variáveisdemográficas, como a população, o número de domicílios e onúmero de habitantes por domicílio; o consumo médio porconsumidor apresenta correlação com a renda, com o PIB ecom o PIB per capita.

• Premissas de eficiência energética, as quais perpassam todosos setores de consumo, sendo, muitas vezes, considerada aforma mais econômica de atendimento à demanda.

Comportamento da Carga do SINdurante a Copa 2010

Exemplo de premissa demográfica

Exemplo de premissa macroeconômicas

• Aumento da demanda por commodities no comércio mundial,beneficia países, como o Brasil, que possuem destaque destesbens em sua pauta de exportação

• Espera-se que a economia brasileira, no longo prazo, siga comtaxas de crescimento acima da economia mundial.taxas de crescimento acima da economia mundial.

• Sustentação do crescimento econômico devido aInvestimentos no setor de petróleo e gás, daqueles relativos àinfraestrutura necessária para a realização dos eventosesportivos e também os referentes ao setor habitacional

• Aumento do consumo doméstico, estimulado por crescimentode renda e acesso a crédito, ainda que com um fôlego menorque o observado anteriormente.

Exemplo de premissas setoriais

Exemplo da premissa Autoprodução

Exemplo de premissa de eficiência

Projeção do consumo [2013-2022]

Projeção da carga de energia [2012-2022]

Projeção da demanda máxima[2012-2022]