CONTRIBUIÇÕES REFERENTES À AUDIÊNCIA PÚBLICA Nº 026/2014
NOME DA INSTITUIÇÃO: DAIMON
1. OBJETIVO
O objetivo deste documento é apresentar as análises realizadas pela Daimon Engenharia
e Sistemas das proposições da ANEEL de alterações na metodologia de cálculo das perdas
técnicas regulatórias, objeto da Audiência Pública nº 026/2014, através da Nota Técnica
nº 057/2014-SRD/ANEEL.
2. TÓPICOS ANALISADOS
Na Nota Técnica nº 057/2014-SRD/ANEEL um dos tópicos propostos pela ANEEL é a
apuração das perdas técnicas regulatórias nos segmentos de média e baixa tensão,
incluindo-se os transformadores de distribuição e os ramais de ligação, a partir da
execução de fluxo de carga nas redes de distribuição. Este é o tópico que será objeto de
análise no próximo item.
3. ANÁLISES E PROPOSIÇÕES
Inicialmente, cabe ressaltar que é louvável o fato de a ANEEL propor a execução de fluxo
de carga nas redes de distribuição para apurar as perdas técnicas regulatórias nos
segmentos de média e baixa tensão.
É fato notório que esta empresa e vários agentes alertaram, na Audiência Pública nº
025/2011 e, mais recentemente, na Consulta Pública nº 011/2013, sobre as diversas
fragilidades do modelo regulatório proposto para o 3º CRTP, sendo que a mudança
metodológica foi conduzida com celeridade e sem o devido tempo necessário para que
todos os agentes pudessem realizar suas análises com posteriores contribuições mais
bem fundamentadas.
Em projeto de P&D sobre metodologias de revisão tarifária e sob coordenação da
ABRADEE, a Daimon realizou diversas pesquisas visando ao aprimoramento do modelo
de cálculo utilizado no 3º CRTP. Parte da pesquisa consistiu em investigar o tratamento
regulatório dado às perdas técnicas por órgãos reguladores de outros países.
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Basicamente, buscou-se obter informações acerca da forma de cálculo e também da sua
responsabilidade (agência reguladora ou distribuidora). A Tabela 3.1 resume as
informações obtidas nessa investigação.
Tabela 3.1. Tratamento regulatório das perdas em outros países
A partir do estudo realizado, nota-se que em países cujas instituições regulatórias já
estão consolidadas há mais tempo, normalmente o cálculo de perdas é realizado pela
própria distribuidora por meio de fluxo de carga ou por estudos específicos, muitas vezes
também com a execução de fluxo de carga. Portanto, ao optar pela execução de fluxo de
carga, a ANEEL se alinharia a outros órgãos reguladores quanto ao tratamento das perdas
técnicas.
Além disso, a adoção de um método de cálculo que visa apurar as perdas da forma mais
fiel possível à realidade traz consigo um incentivo regulatório mais palpável. As perdas
resultantes da aplicação do modelo do 3º CRTP apontavam para valores muito distantes
da realidade de várias distribuidoras e, dessa forma, constituíam-se em metas
inalcançáveis, deixando de ser um incentivo à redução de perdas.
PaísForma de cálculo das
perdasResponsabilidade
Portugal Estudo específico Distribuidora
ColômbiaFluxo de potência em
redes otimizadas
Regulador /
Consultoria
ChileEstudo específico em
redes otimizadas
Regulador /
Distribuidora /
Consultoria
PeruEstudo específico em
redes otimizadas
Regulador /
Distribuidora /
Consultoria
Argentina (Jujuy) Estudo específico Distribuidora
AustráliaEstudo específico /
fluxo de potênciaDistribuidora
Reino UnidoEstudo específico /
fluxo de potênciaDistribuidora
EUA (Califórnia) Estudo específico Distribuidora
França Função de 2º grauOperador do Sistema
de Transmissão
Alemanha
Medição, relação
quadrática ou outro
método
Distribuidora
Noruega Fluxo de potência Distribuidora
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Entretanto, a execução de fluxo de carga em redes de distribuição não é tarefa simples e
deve ser tratada com extremo cuidado. O grande volume de informações associado a
este tipo de rede geralmente também está associado a um banco de dados com várias
imperfeições que podem prejudicar o cálculo e comprometer os resultados. Além disso,
há outros tópicos pertinentes que merecem a devida atenção. Portanto, a decisão da
agência reguladora em tratar o assunto em duas audiências públicas é muito bem-vinda,
deixando para um segundo momento a discussão da forma de aplicação do método ora
proposto e em discussão.
Neste contexto, segue uma relação de itens pertinentes ao modelo proposto pela ANEEL
com a devida análise e contribuição da Daimon:
a. Cálculo de perdas por meio de fluxo de carga
A ANEEL propõe, em sua nota técnica, a apuração das perdas nos segmentos de média e
baixa tensão (incluindo transformadores de distribuição e ramais de ligação) por meio de
execução de fluxo de carga trifásico.
Análise:
Sem dúvida, a realização de fluxo de carga trifásico permitirá à ANEEL a obtenção de
valores de perdas mais fidedignos e que considerará os eventuais desequilíbrios de carga
que por ventura existirem nas redes de distribuição. No entanto, A ANEEL não
esclareceu, em sua nota técnica, em que base de tempo pretende realizar o cálculo das
perdas com o software OpenDSS. Não ficou claro se será realizado um cálculo em base
anual ou um cálculo para cada mês do ano civil. Dado que a base BDGD, que será a fonte
de informação para esse cálculo, contém as energias mensais dos consumidores para
uma janela de 12 meses, considera-se fundamental que a agência realize o cálculo para
cada mês do ano civil, o que contemplará as variações de carga ao longo do ano. Neste
caso, para não aumentar demasiadamente a complexidade do processo, considera-se
razoável a manutenção da topologia do sistema nos 12 cálculos mensais. A utilização de
curvas de carga horárias é importante para considerar a variação da carga ao longo do
dia, mas não serve para representar a variação ao longo do ano. Portanto, para que o
efeito dessa sazonalidade seja corretamente capturado nas perdas, deve-se realizar o
cálculo em base mensal para, posteriormente, obter o resultado em base anual a partir
da soma das perdas mensais. Ressalta-se que isto não traz nenhum esforço adicional
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além do processamento computacional, pois os dados de consumo mensal já estão no
BDGD.
b. Tratamento de reguladores de tensão e bancos de capacitores
Foi proposta a consideração dos reguladores de tensão e dos bancos de capacitores na
execução do fluxo de carga visando à apuração das perdas técnicas regulatórias.
Análise:
A consideração de tais equipamentos é fundamental para a correta apuração das perdas
técnicas. Porém, faltam detalhes da modelagem que a ANEEL pretende utilizar para a
representação desses equipamentos. No caso do regulador de tensão, a partir de uma
análise da Tabela IV da Nota Técnica nº 057/2014, pode-se verificar que o parâmetro
“Taxa de conversão do TP” foi especificado de modo que a tensão regulada fosse de
105%. Entretanto, entende-se que a conta para definição do parâmetro “Taxa de
conversão do TP” (“ptratio=(13.8 3 sqrt / 100 /)”), no parágrafo 92 da mesma nota
técnica, está equivocada, pois deveria ser multiplicada por mil para que a tensão
regulada resultasse em 1,05 pu, conforme especificado. A agência precisa esclarecer
melhor este ponto, especialmente em como se calcular o parâmetro “Taxa de conversão
do TP” (ptratio), dado que impacta diretamente no cálculo da tensão controlada.
c. Modelo de carga
A ANEEL propôs um modelo de carga para a potência ativa equivalente a 50% de
impedância constante e 50% de potência constante. No caso de potência reativa, será
utilizado o modelo de impedância constante.
Análise:
A modelagem da carga é um item muito importante na definição dos parâmetros de
cálculo do fluxo de carga e, consequentemente, na definição das perdas técnicas.
Existem vários modelos de representação da variação da potência (e consequentemente
da corrente) em função da variação da tensão nas barras da rede. O modelo mais
comumente utilizado nos programas de fluxo de potência é o modelo ZIP, em que a carga
pode ser representada por uma combinação percentual de parcelas de impedância (Z),
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corrente (I) e potência (P) constantes com a tensão. Para cargas que apresentam
comportamento de potência constante com a tensão, como é o caso dos motores
elétricos, a corrente aumenta quadraticamente com a queda de tensão nas barras da
rede. Por outro lado, em cargas de impedância constante com a tensão, em geral menos
frequentes, a corrente diminui linearmente com a queda de tensão. O modelo de
corrente constante apresenta resultados intermediários, já que a corrente não varia com
as quedas de tensão. Na Nota Técnica nº 057/2014 a ANEEL propõe separar as parcelas
ativa e reativa das cargas. A parcela reativa seria representada 100% como Z constante, e
a parcela ativa seria representada 50% como P constante e 50% como Z constante. Não
foi apresentada nenhuma análise ou justificativa para essas proposições.
Por exemplo, para os consumidores atendidos em média tensão, que em geral possuem
predominância de carga eletromotriz, o modelo de P constante seria mais adequado.
Para os consumidores de baixa tensão, particularmente os residenciais, a parcela de
impedância constante é devida principalmente ao chuveiro elétrico e às lâmpadas
incandescentes. Estas estão sendo cada vez menos utilizadas, sendo as lâmpadas de
descarga (fluorescentes e outras) caracterizadas como cargas de corrente constante. O
chuveiro elétrico não é largamente utilizado em muitas regiões do país e, mesmo quando
utilizado, é com uma duração bem reduzida.
Para mostrar as variações no cálculo das perdas técnicas devido à modelagem de carga
utilizada, realizou-se uma simulação para um alimentador 13,8 kV, de 800 km de
comprimento e potência de 4,5 MVA. O exercício consistiu em verificar o impacto no
cálculo das perdas técnicas alterando-se unicamente a modelagem da carga. A Tabela 3.2
apresenta os resultados obtidos para 3 cenários estudados.
Tabela 3.2. Simulações de Calculo
Modelagem Perda Técnica MWh/mês
Z cte 195.119,34
I cte 213.546,66
P cte 237.349,77
Nota-se na Tabela 3.2 variações significativas nos resultados das perdas, chegando até
21,64% quando se compara o modelo de potência constante com o de impedância
constante.
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Uma possível forma de tratar essa questão seria a ANEEL utilizar um modelo de carga
para cada alimentador, visando atender a essas peculiaridades. Essa consideração
poderia ser feita adotando-se um modelo de carga para cada classe de consumo
(residencial, industrial e comercial) e calculando-se um modelo para cada alimentador
em função das cargas atendidas.
Dada a exiguidade de tempo para as contribuições desta 1ª fase da audiência pública, a
Daimon irá realizar pesquisas e análises para a proposição de percentuais mais
adequados na 2ª fase da AP.
d. Tratamento da geração distribuída (GD) e cogeração
Segundo a nota técnica apresentada pela ANEEL, a geração distribuída será tratada por
pelo software OpenDSS a partir de cálculo pelo Método Normal.
Análise:
Conforme mencionado pela ANEEL, para os estudos de fluxo de carga, o gerador é,
essencialmente, uma carga negativa que pode ser despachada. A partir de uma breve
análise do OpenDSS, não foi possível identificar se no Método Normal a geração
distribuída é tratada sempre como sendo uma carga PQ negativa. Cabe ressaltar que o
uso de tal abordagem é válido para os casos em que o volume injetado pela GD no
alimentador é pequeno se comparado à carga total desse alimentador. Quando a injeção
de potência pela GD se torna significativa frente à carga total do alimentador, o mais
adequado é tratar a GD como uma barra PV, utilizando métodos de cálculo baseados em
análise nodal. Dessa forma, a agência precisa esclarecer como esses equipamentos
deverão ser modelados para efeito de cálculo de fluxo de potência, bem como
disponibilizar a metodologia de cálculo conhecido como “Normal” do software OpenDSS.
Ainda, é necessário atentar para a modelagem de unidades de Cogeração que podem
operar, tanto como carga, ou geração, dependendo se estão absorvendo ou fornecendo
potência para a rede de distribuição. Por exemplo, supondo que uma unidade de
cogeração opere do seguinte modo em 2 períodos:
Período 1 (carga necessária 10). Gera 8 e absorve 2 da rede.
Período 2 (carga necessária 7). Gera 8 e exporta 1 pra rede.
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É necessário levar em conta esta alteração entre períodos de carga e geração. Não
obstante, deve-se ter em mente que tal variação pode ocorrer não somente em períodos
mensais (sendo esta mais uma razão para segregar o fluxo em 12 cálculos mensais), mas
também ao longo de um único dia, levantando assim a discussão de qual a melhor forma
de representação dos perfis típicos desses consumidores.
e. Uso da resistência e da reatância de sequência positiva
Para o cálculo de fluxo de carga com o OpenDSS, a ANEEL propõe o uso da resistência e
da reatância de sequência positiva.
Análise:
Para o cálculo da resistência e da reatância de sequência positiva, geralmente se calcula a
matriz de impedâncias de cada segmento de rede a partir dos dados de resistência e raio
médio geométrico (RMG) dos condutores utilizados na fase e no neutro. Também é
necessário conhecer a geometria da rede. Desse cálculo obtém-se uma matriz não
simétrica. A obtenção da impedância de sequência positiva pressupõe a aplicação da
transformada de componentes simétricas à matriz de impedâncias de uma rede com
transposição (matriz simétrica). Portanto, o cálculo das perdas a partir da resistência de
sequência positiva poderá implicar em perdas menores, dependendo do modelo de carga
utilizado, uma vez esse tipo de cálculo resulta em tensões mais equilibradas na rede.
Como a ANEEL sinalizou que pretende utilizar os resultados desse cálculo para apurar
DRP e DRC no futuro, é prudente que o cálculo seja feito com a matriz de impedâncias
completa e não simétrica, pois os resultados nos níveis de tensão podem se alterar de
forma significativa. Por fim, a Daimon entende que a substituição do procedimento de
medição amostral para análise de violação de tensão deve ser realizada com bastante
cautela e unicamente quando se estiver seguro que o fluxo de potência é capaz de
representar todas as condições operativas da rede.
f. Sorteio das tipologias de carga
A ANEEL propõe o sorteio das curvas típicas de carga na proporção das participações de
mercado para as categorias de consumo que possuírem mais de uma tipologia.
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Análise:
O procedimento proposto é adequado. Entretanto, a agência precisa garantir que o
sorteio das curvas seja feito de tal forma que os resultados de perdas sejam sempre os
mesmos no caso de execuções consecutivas do fluxo de carga com os mesmos dados. Se
não for possível garantir esse sorteio “controlado” no OpenDSS, sugere-se a obtenção de
uma tipologia média a partir da média das tipologias existentes ponderada por suas
respectivas participações de mercado.
g. Tratamento do MRT
A ANEEL não abordou, em sua proposta, o tratamento do MRT.
Análise:
A partir de uma breve análise do OpenDSS, entende-se que é possível tratar o MRT de
forma adequada, embora a agência não tenha esclarecido este aspecto em particular.
Para isso, é preciso verificar a possibilidade de inserir um segmento de linha para
representar a impedância de aterramento dos transformadores conectados ao MRT.
h. Tratamento das redes subterrâneas
A ANEEL não abordou, em sua proposta, o tratamento das redes subterrâneas.
Análise:
É preciso mais tempo para analisar a possibilidade de o OpenDSS efetuar os cálculos em
redes subterrâneas. A princípio, sugere-se a manutenção dessas redes como redes
atípicas, sendo o valor de perdas fornecido pela distribuidora a partir de estudo
específico. Acredita-se que, com a próxima audiência pública, seja possível saber com
maior precisão sobre a viabilidade de cálculo desse tipo de rede no OpenDSS.
i. O software e adequação do OpenDSS
A ANEEL deixa claro que será necessário realizar adequações no OpenDSS de forma a
garantir algumas necessidades atualmente não contempladas pelo software, como a não
realização de correção a partir de dados de medição, com a consequente consideração
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da energia irregular no cálculo das perdas técnicas e a obtenção das perdas não técnicas.
Essa correção, bem como o sorteio de tipologias de carga e o cálculo para todos os
instantes da curva de carga serão realizados a partir de códigos inseridos externamente
ao software pela própria agência.
Análise:
A Daimon desconhece o uso do software OpenDSS para cálculos de perdas técnicas.
Ainda, não teve ciência do uso deste aplicativo em nenhuma distribuidora nacional. A
Daimon iniciou seus primeiros estudos para avaliação do software a partir desta
audiência pública, onde nota-se que é pouco amigável, dependendo sempre de linhas de
comando para execução dos cálculos. A inserção de códigos externos ao software para
realizar processos mais complexos que não são possíveis na versão fornecida pelo EPRI e
carece de um tempo maior de avaliação e maturação, bem como validações rigorosas
para não comprometer o resultado de perdas. Para isso, sugere-se que a agência
trabalhe sem pressa, estabelecendo um cronograma adequado para que a aplicação do
método proposto tenha sucesso. Cabe ressaltar que, no âmbito do projeto de P&D sob
coordenação da ABRADEE, a Daimon obteve aprimoramentos significativos para o
modelo de cálculo do 3º CRTP, de forma que esse modelo aprimorado poderia ser
utilizado, em caso de necessidade, enquanto se trabalha no processo de validação dos
procedimentos externos ao OpenDSS.
Infelizmente o prazo de contribuição estabelecido pela ANEEL foi aquém daquele
necessário para um tema tão complexo e detalhado como é o cálculo de fluxo, não sendo
possível realizar simulações práticas com o aplicativo sugerido. Tais contribuições serão
apresentadas na 2ª fase da audiência pública.
j. Correção de energia para consideração de energia irregular no OpenDSS
Conforme exposto no item anterior, a ANEEL esclarece, em sua nota técnica, que a
correção de energia a partir de medições para a consideração da energia irregular no
cálculo das perdas técnicas será realiza com o auxílio de código externo ao OpenDSS.
Análise:
Ressalta-se que a energia de consumo utilizada no fluxo de carga constitui-se na energia
regular dos consumidores e, portanto, não contempla a parcela de energia consumida de
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forma irregular. A realização da correção da energia utilizada no cálculo a partir da
energia medida no alimentador (em um processo iterativo) é imperativa para o correto
cálculo das perdas técnicas, pois em empresas com grande consumo irregular as perdas
técnicas são impactadas de forma significativa. Com essa correção, além de se executar
corretamente o cálculo das perdas técnicas, considerando o efeito do consumo irregular,
realiza-se a correta separação entre perdas não técnicas e perdas técnicas em cada
alimentador. Neste sentido, entende-se que a abordagem da ANEEL está correta.
k. Perdas nominais nos transformadores de distribuição
O parágrafo 39 da Nota Técnica nº 057/2014 afirma que as perdas nominais nos
transformadores de distribuição continuarão sendo referenciadas pela norma da ABNT,
sendo que a discussão sobre qual edição da norma será utilizada no processo será tema
da 2ª fase da audiência pública.
Análise:
Em levantamento das contribuições realizadas pelas distribuidoras nas audiências
públicas que definiram seu respectivo processo de revisão tarifária no 3º CRTP, nota-se
que uma considerável parte contribuiu no sentido de que os valores da NBR 5440/2011
não representavam adequadamente as perdas nominais dos ativos que efetivamente
estavam em campo. Obviamente, transformadores que estão em uso e foram fabricados
anteriormente à norma de 2011 não devem atender a referência adotada pela ANEEL, o
que torna pertinente as reivindicações desses agentes. A título de ilustração, o
transformador monofásico de 15 kVA e classe de tensão 15 kV apresenta perda no ferro
24% inferior à edição anterior (1999) da mesma norma da ABNT, sendo que este
transformador é frequentemente utilizado em zonas rurais com baixa densidade de
carga. Deste modo, sugere-se que a ANEEL considere não uma única versão da norma
como referência, mas uma combinação de seus valores, levando em conta a idade média
do parque de transformadores da concessionária ou mesmo a data de fabricação de cada
transformador.
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l. Pré-avaliação BDGD e menor valor histórico
A ANEEL cita que “No extremo, quando da inviabilidade do aproveitamento dos dados, as
perdas serão definidas como o menor percentual em relação à energia injetada calculado
pela ANEEL anteriormente.”
Análise:
O banco de dados BDGD contém informações detalhadas das distribuidoras, e como toda
base desse porte, está sujeita a erros de cadastro, sendo sempre necessária uma
manutenção constante para se garantir a qualidade das informações ali inseridas. No
sentido de maximizar esta qualidade de informações que serão utilizadas para o cálculo
das perdas, a Daimon sugere que a ANEEL crie uma rotina ou cronograma de pré-
avaliação do BDGD das empresas, possibilitando que elas possam corrigir eventuais
problemas de cadastro que venham a prejudicar seu cálculo de perdas técnicas.
Na impossibilidade de aproveitamento total das informações do BDGD, entende-se que
não é prudente a simples adoção de menor valor histórico calculado anteriormente. Tal
ação não reconhecerá os novos incrementos de rede e variações da carga que são
insumos básicos para o cálculo de perdas. Para estes casos, a Daimon propõe que seja
utilizada a metodologia do 3º ciclo, com alguns ajustes que se fazem necessários, e
consequentemente, com dados de rede e mercado atualizados das empresas.
Conforme já mencionado no início do item 3, reitera-se a participação da Daimon em
projeto de P&D coordenado pela ABRADEE, e no qual estão sendo estudados
aprimoramentos na metodologia do 3º ciclo. O projeto está em sua fase final, sendo
passível de contribuição para a 2ª fase da audiência pública. A Daimon vê esta como uma
alternativa a ser considerada caso a metodologia de fluxo de potência proposta não seja
adotada.
m. Sinais de eficiência
A ANEEL cita que “Por fim, serão avaliados e constaram da proposta de regulamento a
ser apresentada na segunda Audiência Pública alguns parâmetros regulatórios com vistas
a proporcionar um sinal de eficiência para estimular as empresas a atuar no controle das
perdas técnicas..”
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Análise:
Sabe-se que as perdas técnicas são inerentes à distribuição de energia, e o alcance de
seus valores ideais deve levar em consideração investimentos prudentes necessários
para se alcançar valores ótimos de perdas.
A Daimon entende que os parâmetros regulatórios a serem apresentados pela ANEEL
sejam relativos ao estímulo à redução das perdas, e não um sinal contrário de
penalização para empresas que tenham índices de perdas técnicas mais elevados em
função de características específicas de sua área de concessão e de seu sistema de
distribuição.
n. Iluminação pública estimada e medida
Em nenhum momento a ANEEL cita como será o tratamento para casos de Iluminação
Pública
Análise:
A iluminação pública compõe uma parte expressiva da carga regular das distribuidoras e,
desta forma, deve ter sua correta representação no cálculo de fluxo. De certo modo,
pode-se segregar esta carga em duas partes. A primeira corresponde à carga referente à
iluminação pública de ruas e avenidas que geralmente são estimadas em função de uma
potência média, horas de uso e quantidade de lâmpadas. Tal informação geralmente não
consta no sistema GIS das empresas e, por isso, não devem estar contempladas no BDGD
enviado à ANEEL. Já a segunda parte corresponde à carga de iluminação pública presente
em praças e localidades de uso comum que costumam ser medidas e, portanto, constam
no BDGD enviado à ANEEL.
Embora a falta de informação mais precisa esteja relacionada apenas com a carga
estimada, ambas possuem o problema de a representação destes pontos no GIS ser feita
de modo agregado, ou seja, não há representação individual de cada ponto de IP com
seu devido posicionamento georreferenciado. As cargas são somadas e representadas
em um único ponto, trazendo assim prejuízos ao cálculo.
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Uma possível solução seria criar uma carga de IP adicional em cada nó da rede que
contém unidades consumidoras georreferenciadas cadastradas. Assim, cada ponto da
rede contaria com uma parcela da carga regular de iluminação pública, não reproduzindo
obviamente o cenário real, porém consideravelmente melhor do que se considerar a
carga agregada em um único ponto.