PREVISÃO DE VAZÕES DIÁRIAS NA BACIA
DO RIO SÃO FRANCISCO PARA O PERÍODO
ÚMIDO 2011/2012: AVALIAÇÃO DOS
RESULTADOS DOS MODELOS NEURO3M E
NEUROSF
Luana Gomes
Alessandra Maciel
Guilherme Ferreira
Luiz Guilhon
1
João Pessoa
29 de novembro de 2012
INTRODUÇÃO
O Operador Nacional do Sistema Elétrico – ONS tem como
uma de suas responsabilidades a previsão de vazões
naturais para todos os locais de aproveitamentos do SIN,
que são utilizadas para determinação das metas de geração
de cada usina, de forma a atender a carga e minimizar o
valor esperado do custo de operação do sistema ao longo do
período de planejamento no Programa Mensal de Operação
– PMO.
2
INTRODUÇÃO
No setor elétrico, a previsão para o primeiro mês é
discretizada semanalmente, sendo obtida, em grande parte,
pelo sistema estocástico univariado PREVIVAZ (CEPEL,
2004), a partir de um histórico de vazões naturais médias
semanais. Além das modelagens estocásticas univariadas e
multivariadas para a primeira semana operativa à frente,
também são utilizados no ONS modelos físicos e modelos
baseados na técnica de redes neurais, que utilizam além do
histórico de vazões passadas, informações de postos
fluviométricos e precipitação observada e prevista.
3
INTRODUÇÃO
Neste trabalho são apresentados os resultados obtidos para
o período úmido 2011/2012, utilizando os modelos Neuro3M
e NeuroSF, onde o primeiro faz a previsão de vazões ao
reservatório de Três Marias e o segundo faz a previsão de
vazões de trechos incrementais ao aproveitamento de
Sobradinho, localizado no rio São Francisco, ambos usando
a técnica de redes neurais.
rio Paracatu
rio Grande
QUEIMADO
2
Boqueirão
(3770 Km )
(46902000)
rio Preto
TRÊS MARIAS
2
(50600 Km )
rio São Francisco
4
INC1
São Francisco
Morpará
SOBRADINHO
(44200000)
(46360000)
(498425 Km )
INC2
São Romão
Carinhanha
(43200000)
(45298000)
2
ÁREA DE ESTUDO
5
POSTOS PLUVIOMÉTRICOS
Cód
Aneel
1945042
2044063
2045034
2044056
1944078
1945045
Três Marias 1845022
1944060
1945017
1944032
1845009
2044059
2046015
1745019
1547045
1845026
1846032
Incremental 1 1744046
1845033
1844026
2043064
1744047
1544012
Incremental 2 1645000
1645022
Sub-bacia
6
Latitude Longitude
19°29'
20°38'
20°10'
20°24'
19°57'
19°16'
18°41'
19°10'
19°17'
19°41'
18°10'
20°14'
20°20'
17°08'
15°57'
18°01'
20°40'
17°22'
18°06'
18°18'
18°42'
17°35'
15°56'
16°22'
16°08'
45°36'
44°26'
45°43'
44°37'
44°18'
45°18'
45°35'
44°41'
45°06'
44°53'
45°18'
44°45'
46°22'
45°53'
47°22'
45°06'
43°49'
44°56'
45°27'
44°13'
46°02'
44°42'
44°52'
45°04'
45°44'
Posto Pluviométricos
Situação
Dores do Indaiá
Fazenda Campo Grande
Iguatama
Ponte dos Vilelas
Ponte Nova do Paraopeba
Porto das Andorinhas
Porto Indaiá
Porto Mesquita
Porto Pará
SE Pitangui
Três Marias
UHE Cajuru
Vargem Bonita
Caatinga
Fazenda Canadá (Inc2)
Fazenda das Pedras
Major Porto
Pirapora Ponte
Ponte BR-040
Santo Hipólito
SE Conselheiro Lafaiete
Várzea da Palma
São Francisco
São Romão
Vila Urucaia
Desativado
Em Operação
Em Operação
Em Operação
Desativado
Em Operação
Em Operação
Em Operação
Em Operação
Em Operação
Em Operação
Em Operação
Em Operação
Desativado
Em Operação
Em Operação
Em Operação
Em Operação
Em Operação
Desativado
Em Operação
Em Operação
Em Operação
Em Operação
Desativado
Precipitação Acumulada 10 dias (mm)
120
7
100
80
60
40
Abril a Julho
20
0
Agosto a Novembro
Dezembro e Janeiro
Precipitação Acumulada 10 dias (mm)
140
Previstas
Média Móvel 5
Fevereiro e Março
4/8
11/8
18/8
25/8
1/9
8/9
15/9
22/9
29/9
6/10
13/10
20/10
27/10
3/11
10/11
17/11
24/11
1/12
8/12
15/12
22/12
29/12
5/1
12/1
19/1
26/1
2/2
9/2
16/2
23/2
2/3
9/3
16/3
23/3
30/3
6/4
13/4
20/4
27/4
4/5
11/5
18/5
25/5
1/6
8/6
15/6
22/6
29/6
6/7
13/7
20/7
27/7
4/8
11/8
18/8
25/8
1/9
8/9
15/9
22/9
29/9
6/10
13/10
20/10
27/10
3/11
10/11
17/11
24/11
1/12
8/12
15/12
22/12
29/12
5/1
12/1
19/1
26/1
2/2
9/2
16/2
23/2
2/3
9/3
16/3
23/3
30/3
6/4
13/4
20/4
27/4
4/5
11/5
18/5
25/5
1/6
8/6
15/6
22/6
29/6
6/7
13/7
20/7
27/7
ANÁLISE DA PRECIPITAÇÃO PREVISTA - histórico
TRÊS MARIAS
120
TRÊS MARIAS
Observadas
Média Móvel 5
100
Observadas
Média Móvel 5
Previstas
Média Móvel 5
80
60
40
20
Abril a Julho
0
Agosto a Novembro
Dezembro e Janeiro
Fevereiro e Março
ANÁLISE DA PRECIPITAÇÃO PREVISTA – 2011/2012
8
POSTOS FLUVIOMÉTRICOS
Cód
Latitude Longitude
Posto Fluviométricos
Aneel
40050003 20°10'
45°43'
Iguatama
40800001 19°57'
44°18'
Ponte Nova do Paraopeba
40130002 20°24'
44°37'
Ponte dos Vilelas
Três Marias 40100001 19°16'
45°18'
Porto das Andorinhas
40963000 18°41'
45°35'
Porto Indaiá
40865001 19°10'
44°41'
Porto Mesquita
40450001 19°17'
45°06'
Porto Pará
42750000 17°08'
45°53'
Caatinga
41135006 17°22'
44°56'
Pirapora Ponte
Incremental 1 41090002 18°06'
45°27'
Ponte BR-040
41818000 18°18'
44°13'
Santo Hipólito
41990000 17°35'
44°42'
Várzea da Palma
44200000 15°56'
44°52'
São Francisco
Incremental 2 43200000 16°22'
45°04'
São Romão
43670000 16°08'
45°44'
Vila Urucaia
Sub-bacia
9
Situação
Em Operação
Desativado
Em Operação
Em Operação
Em Operação
Em Operação
Em Operação
Desativado
Em Operação
Em Operação
Desativado
Em Operação
Em Operação
Em Operação
Desativado
CONSISTÊNCIA DAS SÉRIES DE VAZÕES
Aplicou-se uma média móvel de 7 dias com limite de até 700
m3/s para a incremental 1 e de até 500 m3/s para a
incremental 2.
Foi feita uma redistribuição das vazões incrementais 1 e 2, a
partir de condições pré-determinadas: i) se a vazão
incremental 2 for superior a 330 m³/s mantêm-se as vazões
iniciais; ii) se a vazão incremental 2 for inferior a 330 m³/s
soma-se a vazão incremental 1 e 2; iii) redistribui-se as
mesmas proporcionalmente às áreas de drenagem
(coeficiente igual a 0,767 para a Inc1 e 0,233 para a Inc2).
Salienta-se que nessa redistribuição há um deslocamento do
volume, não sendo alterado o volume total de água do
sistema.
10
CONSISTÊNCIA DAS SÉRIES DE VAZÕES
11
TREINAMENTO – REDES NEURAIS
A previsão de vazões incrementais médias diárias 12 dias à
frente foi feita utilizando uma rede NSRBN (Valença, 2005).
Como dados de entrada para as redes neurais, foram
consideradas as informações dos postos pluviométricos,
fluviométricos e a vazão natural a Três Marias e as vazões
incrementais 1 e 2 ocorridas, todos com diversas
defasagens.
Três Marias: três redes neurais: dezembro a abril, maio a
setembro e outubro.
Inc1 e Inc2: calibradas em função dos resultados da
consistência das vazões: calibraram-se duas redes para a
incremental 1 e duas para a incremental 2.
12
RESULTADOS – TRÊS MARIAS
13
RESULTADOS – INCREMENTAL 1
14
RESULTADOS – INCREMENTAL 2
15
CONCLUSÕES
Os resultados obtidos com a utilização dos modelos
Neuro3M e NeuroSF, baseados na técnica de redes neurais,
mostram uma melhoria na qualidade das previsões de
vazões diária na bacia do rio São Francisco para o período
úmido 2011/2012.
Verificou-se que mesmo com desvios elevados na previsão
de precipitação em algumas semanas, obtém-se um ganho
significativo na qualidade das previsões de vazões com a
utilização da previsão de precipitação. 16
CONCLUSÕES
A comparação entre os desempenhos dos modelos
desenvolvidos foi realizada com base em comparações
semanais. A partir destas comparações, conclui-se que a
aplicação da técnica de redes neurais para a previsão de
vazões naturais a Três Marias e incrementais ao
reservatório de Sobradinho proporcionou um bom
desempenho para a previsão de vazão natural, sendo
superior ao desempenho do modelo estocástico Previvaz,
que apresenta uma defasagem temporal na previsão de
vazões por não utilizar a previsão de precipitação. 17
OBRIGADA
[email protected]
(81) 3227-8961
18