O Sistema PREVIVAZ, composto por três programas computacionais, vem sendo desenvolvido pelo Cepel com o objetivo de fornecer previsões de vazões diárias, semanais e mensais afluentes às usinas hidroelétricas do Sistema Interligado Nacional (SIN).
As previsões de vazões diárias e semanais, obtidas respectivamente com os programas PREVIVAZH e PREVIVAZ, são utilizadas nos programas de otimização energética DESSEM e DECOMP, adotados oficialmente na etapa de planejamento da operação energética de curto prazo sob responsabilidade do Operador Nacional do Sistema (ONS). Essa etapa é parte integrante do processo oficial de definição do Preço de Liquidação de Diferenças (PLD) no nível horário, a cargo da Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE). Além de seu uso oficial, o sistema PREVIVAZ pode ser utilizado em diferentes estudos baseados nos conjuntos de dados oficiais (decks) disponibilizados semanalmente por essas instituições, considerando atividades relacionadas tanto ao planejamento da operação energética quanto à comercialização de energia.
Programa PREVIVAZH
A abordagem estocástica adotada pelo programa PREVIVAZH para a modelagem das vazões diárias considera as características específicas das séries de afluências diárias e a variabilidade das vazões de acordo com a precipitação. Um conjunto de 10 mil cenários equiprováveis de sequências de vazões diárias em horizontes de até 14 dias é gerado pelo programa, de acordo com as últimas vazões observadas e a previsão de chuva nos dias subsequentes.
Como um diferencial em relação à tradicional modelagem hidrológica conceitual do tipo chuva-vazão, o programa PREVIVAZH considera na modelagem a variação das afluências segundo classes de chuva, minimizando o impacto do erro de previsão nos resultados obtidos. Uma vez gerado o conjunto de 10 mil cenários, o programa escolherá aquele que mais se aproximar de vazões-meta semanais informadas pelo usuário. Ressalta-se que este possui total autonomia para a definição dos parâmetros de entrada necessários ao programa, tais como o número de estações e os valores associados a cada classe de chuva nas diferentes estações.
Programa PREVIVAZ
A representação das vazões semanais por modelos de séries temporais lineares é a base do programa PREVIVAZ. Nesta abordagem, os dados mais importantes a serem fornecidos são o histórico de vazões semanais e a tendência hidrológica, que corresponde às últimas afluências verificadas. Parâmetros específicos a cada série devem ser informados pelo usuário. De acordo com a abordagem adotada pelo programa PREVIVAZ, avalia-se um conjunto de modelos de séries temporais, escolhendo-se aquele que, de acordo com um procedimento de validação cruzada, permite o melhor ajuste com respeito aos dados históricos.
Programa PREVIVAZM
No programa PREVIVAZM, adota-se uma abordagem idêntica à do programa PREVIVAZ. Devem ser informadas as últimas vazões mensais observadas, além de um pequeno número de parâmetros associados às características da série e à modelagem seguida. O usuário possui autonomia para definição desses parâmetros, os quais podem ser estimados em estudos prévios com o auxílio do próprio programa.
Figura 1 – Resultado de rodadas prospectivas em quatro semanas consecutivas para quatro usinas hidroelétricas
Resultados fornecidos pelos programas
O programa PREVIVAZH fornece a previsão de vazões diárias em um horizonte de até 14 dias, que poderão ser adotadas como entrada para o programa DESSEM. Além disso, o programa disponibiliza os 10 mil cenários gerados, que poderão ser utilizados em estudos de sensibilidade diversos, sobretudo após a agregação em cenários equivalentes com probabilidade associada.
Os programas PREVIVAZ e PREVIVAZM fornecem, respectivamente, os valores esperados das previsões em seis semanas e os de previsões em 12 meses, que poderão ser adotados como dados de entrada para o modelo DECOMP em estudos de planejamento da operação energética e em estudos prospectivos. Além disso, os dois programas definem o intervalo de confiança teórico das previsões, calculado a partir das características da série de vazões e de parâmetros informados pelo usuário, que se constitui em uma medida da variabilidade esperada para as previsões de acordo com determinado nível de significância e que permite a realização de estudos de sensibilidade.
Sistema pyencad
Os programas do sistema PREVIVAZ podem ser executados em suas respectivas interfaces gráficas no ENCAD. Por sua vez, os programas PREVIVAZH e PREVIVAZ podem ser utilizados no pyencad, sistema desenvolvido em python que permite desde a manipulação e o processamento de dados de entrada até a visualização e análise de resultados. O pyencad conta com detalhada documentação e com um conjunto inicial de scripts para a execução de diferentes casos.
Figura 2 – Resultado de rodada no pyencad do programa PREVIVAZ com dados oficiais do PMO para quatro postos selecionados
Além disso, o pyencad permite que os programas PREVIVAZH e PREVIVAZ sejam utilizados de modo integrado com outros programas desenvolvidos pelo Cepel, como o GEVAZP e o DECOMP, possibilitando a realização de rodadas encadeadas a partir de decks de dados oficiais. O pyencad foi concebido como um ambiente transparente e que pode ser adaptado pelo usuário de acordo com suas demandas específicas.
Figura 3 – Resultado de rodada de um script de avaliação das vazões semanais previstas pelo programa PREVIVAZ para a UHE Tucuruí em um período de cinco anos
Os programas do Sistema PREVIVAZ têm sido desenvolvidos com a colaboração das empresas Eletrobras e outras instituições, além da contribuição de universidades com as quais o Cepel desenvolve trabalhos de mestrado e de doutorado sobre as metodologias utilizadas pelo programa.
