Universidade Federal de Paraná
Setor de Tecnologia
Departamento de Engenharia Elétrica
Estudo e Previsão da Demanda de
Energia 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 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 período
determinado. Isto é a potência (MW) integralizada em No de Horas
do 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 determinado
instante ou intervalo de tempo curto (Em contraposição à
demanda média, que corresponde ao valor médio solicitado ao
sistema durante um intervalo de tempo mais longo: dia, semana,
mês ou ano).
• Pode ser integrada de hora em hora e, neste caso, corresponde
ao valor médio no intervalo de 60 minutos: Demanda Integrada
(MWh/h)
•Pode se referir à demanda máxima instantânea, que
corresponderá ao maior valor assumido pela carga em um curto
intervalo de tempo (MW)
Tanto a demanda integrada quanto a demanda máxima
instantânea são informações da maior relevância, na medida em
que o sistema (geração e transmissão) tem que estar preparado
para 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 SIN
durante 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/Pinst
Dmáx: 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/Dmáx
Dmédia: 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:
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 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.
- 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 FUNDAMENTAIS
PREVISÃO (FORECAST): Forecast é usado no sentido de
prever algo que já se espera que aconteça, algo que
possui histórico de ocorrer e deseja-se determinar o
seu módulo (valor, magnitude). Alguma coisa que se
quer ver antes que ela exista
PREDIÇÃO (FORESIGHT): Foresight é na concepção de
profetizar algo, que é um tipo diferente de previsão;
onde os horizontes tendem a serem maiores e não se
possui dados históricos sobre o que se deseja antever.
Uma adivinhação, um insight sobre o futuro. forma de
indicar algo que deverá existir no futuro
PROJEÇÃO (PROJECTION): A previsão de demanda é
uma projeção matemática da demanda futura baseada
nas tendências de demanda histórica.
Previsão Demanda
• Série temporal é uma sequencia cronológica
de observações, de uma variável de interesse
particular, que quando analisadas poderiam
ajudar a previsão a partir das características
passadas desta série.
• A previsão de uma série temporal é a
determinação dos prováveis valores que serão
assumidos pela variável de estudo, dentro de
um horizonte máximo de tempo.
Conceito de Previsão
• Uma previsão é, por definição errada.
• A razão pela qual não há previsão 100% exata é
devido ao fato de que a demanda contém várias
variáveis aleatórias.
• No entanto, é possível aplicar modernos e
avançados algoritmos matemáticos para calcular
o tamanho das variáveis e, assim, gerar previsões
mais precisas e melhor planejamento de
demanda
• Previsão é mais um “arte” do que uma ciência.
Previsão de Demanda
• Previsão do consumo é uma ferramenta de
suporte essencial para a tomada de decisões e
funções de controle do sistema elétrico de
potência.
• Ela é também um recurso bastante utilizado
no PLANEJAMENTO DA OPERAÇAO E
EXPANSAO da geração, TRANSMISSAO E
DISTRIBUIÇAO, avaliação da segurança do
sistema entre outros
Previsão de Demanda
• Em maior ou menor grau, todas a
distribuidoras
brasileiras
precisaram
aperfeiçoar o processo de elaboração das
previsões, tendo em vista o novo modelo para
o setor elétrico.
• A área de aplicações que envolvem previsões
já justifica a importância em se estimar uma
variável com maior precisão.
Previsão de Demanda: Classificação
• A previsão pode ser desmembrada em quatro
tipos:
– curtíssimo prazo ( Horizonte: alguns minutos até
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 eventuais
deslocamentos da população.
- Conservação da Energia : Observar o aumento da
eficiência tanto do lado da produção (oferta) como do lado
do consumo (demanda).
- Autoprodução : Verificar a evolução da autoprodução e
eventuais 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 à
autoprodução, têm papel fundamental na determinação da
dinâmica do consumo de energia elétrica, com implicação
direta no comportamento de vários indicadores de mercado.
• O número de ligações à rede elétrica depende de variáveis
demográficas, como a população, o número de domicílios e o
número de habitantes por domicílio; o consumo médio por
consumidor apresenta correlação com a renda, com o PIB e
com o PIB per capita.
• Premissas de eficiência energética, as quais perpassam todos
os setores de consumo, sendo, muitas vezes, considerada a
forma mais econômica de atendimento à demanda.
Comportamento da Carga do SIN
durante 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 destes
bens em sua pauta de exportação
• Espera-se que a economia brasileira, no longo prazo, siga com
taxas de crescimento acima da economia mundial.
• Sustentação do crescimento econômico devido a
Investimentos no setor de petróleo e gás, daqueles relativos à
infraestrutura necessária para a realização dos eventos
esportivos e também os referentes ao setor habitacional
• Aumento do consumo doméstico, estimulado por crescimento
de renda e acesso a crédito, ainda que com um fôlego menor
que 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]