Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPEL

1. Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPEL Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPEL Título do trabalho Projeto META Banco Mundial / Ministério de Minas e Energia Impactos nas Atividades do Cepel 21.06.11 Autor/apresentador Área Cepel

2. Projeto META – Cepel – R$ 78 Mi

3. Projeto META – Cepel - R$ 78 Mi

5. Consultoria em Mudanças Climáticas Contexto/Justificativa No apoio às atividades de planejamento, programação e despacho centralizados dos recursos de geração, o CEPEL desenvolveu uma cadeia de metodologias e programas computacionais, cujos principais modelos são o NEWAVE, o DECOMP e o DESSEM. Compõem também essa cadeia modelos para previsão e geração de cenários sintéticos de vazões aos diversos aproveitamentos hidrelétricos, estudos de prevenção de cheias, análise de investimentos em projetos de geração de energia e metodologias para a incorporação da dimensão ambiental nas etapas do processo de planejamento dos empreendimentos do setor elétrico, além da avaliação do potencial energético de sistemas isolados. No caso específico do planejamento da operação e do planejamento da expansão de curto prazo do sistema hidrotérmico brasileiro, é necessário representar, com detalhes, o processo estocástico de afluências aos diversos aproveitamentos hidroelétricos, que apresenta comportamentos distintos pelas diversas regiões do país. Nesse sentido, a contratação de consultoria técnica especializada, no âmbito de variáveis representativas de condições climáticas e de informações meteorológicas, tem por objetivo complementar os conhecimentos e experiências acumuladas pelo CEPEL nessa área de conhecimento, com aplicação imediata em seus modelos computacionais como o PREVIVAZ, PREVIVAZM, PREVIVAZH, GEVAZP e CHEIAS.

6. Consultoria em Mudanças Climáticas Objetivo A consultoria especializada deverá complementar a equipe do Cepel na pesquisa de como incluir as variáveis representativas de condições climáticas e de informações meteorológicas na modelagem do processo estocástico de afluências às usinas hidroelétricas. Especificamente, a consultoria especializada deverá agregar conhecimento nas áreas de: 1. Modelagem matemática de processos meteorológicos e hidrológicos; 2. Métodos estatísticos para identificação de mudanças climáticas em registros hidrológicos; 3. Avaliação e ajuste de previsões de médio prazo (horizonte de 11 dias) de modelos dinâmicos da atmosfera para as principais bacias hidrográficas do sistema interligado nacional; 4. Avaliação e ajuste das previsões climáticas sazonais (horizonte de 4 meses) de modelos dinâmicos da atmosfera para as principais bacias hidrográficas.

7. Consultoria em Mudanças Climáticas Alcance Os serviços e produtos desta consultoria devem, nos próximos dois anos, promover o aprimoramento dos modelos de previsão e geração de afluências aos diversos aproveitamentos hidroelétricos brasileiros, bem como aos modelos de controle de cheias, da Cadeia de Modelos desenvolvida pelo Cepel e que está em uso pelo Setor Elétrico Brasileiro, de forma a incorporar as variáveis representativas de condições climáticas e de informações meteorológicas. Adicionalmente, visto o crescimento da participação da geração eólica na matriz elétrica brasileira, os resultados desta consultoria podem trazer benefícios na modelagem estocástica de cenários futuros de ventos nos parques eólicos brasileiros, em desenvolvimento pelo CEPEL. Produtos 1. Relatórios contendo o Estado da Arte; 2. Avaliação e ajuste das previsões de médio prazo (horizonte de 11 dias) de um modelo dinâmico da atmosfera para as principais bacias hidrográficas; 3. Avaliação e ajuste das previsões climáticas sazonais (horizonte de 4 meses) de um modelo dinâmico da atmosfera para as principais bacias hidrográficas; 4. Relatório Técnico com os principais resultados da investigação.

8. Consultoria em Mudanças Climáticas CRONOGRAMA* – Valor Estimado R$ 1. 000.000,00

10. Justificativa Agilizar os Projetos de Aprimoramento da Modelagem Matemática dos Programas desenvolvidos pelo CEPEL Despachos de Usinas Nova Geração de Cenários para Cálculo da Função de Custo Futuro Nova Metodologia de Cálculo da Função Produção de Usinas Hidroelétricas Ferramentas Multiobjetivo/Multicritério Avaliação da Metodologia para Recálculo de Garantia Física de Usinas Hidroelétricas e Termelétricas Implementação de Estratégias de Paralelização mais Eficientes Aumento da Capacidade de Processamento de Cenários para Estudos Simultâneos Cluster

11. Objetivo Aquisição de dois novos “clusters” para atualizar a infra-estrutura do Laboratório Computação Intensiva → Aceleração/viabilização de importantes aprimoramentos na modelagem matemática utilizadas em programas computacionais para o setor elétrico (NEWAVE, DECOMP e SUISHI). Cluster

12. Alcance: Permitirá agilizar a disponibilização de ferramentas cada vez mais robustas e eficientes para: Ministério das Minas e Energia (MME) e Empresa de Pesquisas Energéticas (EPE) → Utilização do programa NEWAVE em estudos de planejamento da expansão, cálculo das garantias físicas de novos empreendimentos e cálculo do índice de custo-benefício (ICB) dos leilões de energia nova; Operador Nacional do Sistema (ONS) → Utilização dos programas NEWAVE e DECOMP no planejamento da operação energética de médio e curto prazo, respectivamente; Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE) → Utilização dos programas NEWAVE e DECOMP na determinação do preço de liquidação das diferenças; e Todos os demais agentes do Setor Elétrico Brasileiro → Utilização dos modelos NEWAVE e DECOMP em estudos de planejamento e operação do Sistema Elétrico Brasileiro. Benefícios: Maior Robustez→ Ganhos na qualidade dos planos de expansão da geração e da operação energética Maior Eficiência→ Maior presteza na produção de resultados, aumentando a segurança e minimizando o risco frente às incertezas futuras Consequências → melhor uso dos recursos naturais, aumento da confiabilidade e menor custo operativo, gerando benefícios para toda a sociedade brasileira Cluster

13. Laboratório de PMUs (Unidades de Medição Fasorial), visando à investigação do comportamento de Unidades de Medição Fasorial (PMUs), para aplicações no Sistema Interligado Nacional e em sistemas elétricos de potência.

14. Laboratório de PMUs (Unidades de Medição Fasorial) Contexto Um sistema elétrico interligado, de grande porte, com transmissão em grandes distâncias e a sazonalidade do período de chuvas de cada região, como é o caso brasileiro, aumentam consideravelmente a complexidade da sua operação, em termos de segurança e eficiência. Sistemas de medição fasorial, conhecidos como PMUs, baseados em sincronização usando-se satélites (GPS), permitem relacionar informações de fase e magnitude de tensões e correntes em várias subestações localizadas nos mais diversos pontos geográficos da rede elétrica do Sistema Interligado Nacional (SIN). As PMUs são de especial importância para a operação do SIN, sobretudo para as atividades de supervisão em tempo real, análise de perturbações, validação de modelos e avaliação de desempenho dinâmico de controles e proteções sistêmicas. Dentre outras qualidades, permitem identificar situações de risco para a segurança dinâmica do sistema, e preveni-las através de rápidas ações corretivas da operação. No primeiro semestre de 2009, o Cepel participou de testes de certificação em oito modelos de PMU de diferentes fabricantes, Os ensaios foram realizados no SynchroMetrology Test Lab do NIST (National Institute of Standards and Technology) em Gaithersburg-MD, Estados Unidos. No NIST, foi avaliado o desempenho estático e dinâmico das PMUs de acordo com a norma IEEE C37.118-2005. Essa homologação foi realizada com o objetivo de garantir a interoperabilidade entre os equipamentos a serem instalados no SIN.

15. Laboratório de PMUs (Unidades de Medição Fasorial) Objetivo Dotar o CEPEL de capacidade para atender, no País, às necessidades de realização de ensaios, estudos e pesquisa experimental sobre PMUs. O LabPMU permitirá, também, apoio às atividades do Centro, no desenvolvimento e integração de novas metodologias e técnicas aos seus produtos que se encontram em uso no Sistema Interligado Nacional e em sistemas elétricos de potência em geral Além de possibilitar análises avançadas, de modo a contribuir para a elaboração e aperfeiçoamento das especificações e normas técnicas nacionais e internacionais envolvidas, levando-se em conta as necessidades, características específicas e experiência adquirida no âmbito do sistema eletroenergético nacional.

16. Laboratório de PMUs (Unidades de Medição Fasorial) Alcance Do ponto de vista das aplicações de PMUs ao SIN, o laboratório oferecerá suporte tecnológico ao ONS, às empresas transmissoras e aos fabricantes de equipamentos; à pesquisa e desenvolvimento de novas aplicações de medição fasorial ao SIN, como técnicas de monitoração da rede e ferramentas para análise de perturbações. Proporcionará ainda apoio tecnológico à implementação de uma rede de PMUs no Brasil.

17. Laboratório de PMUs (Unidades de Medição Fasorial) Escopo do Fornecimento

18. Laboratório de PMUs (Unidades de Medição Fasorial) Cronograma de desembolso

19. Laboratório de Smart Grid, visando à pesquisa experimental, desenvolvimento e avaliação de tecnologias em Smart Grid, sob os aspectos de conexão a redes de distribuição (harmônicos, distúrbios de tensão e frequência).

20. Laboratório de Smart Grid • Contexto • A implantação do laboratório proposto no CEPEL, pioneiro no País, visa ampliar a capacidade do Centro no desenvolvimento de novas tecnologias que atendam as necessidades das redes de distribuição do futuro. • Baseando-se em laboratório existente no KEMA, Holanda (FLEX POWER GRID LAB), foram preliminarmente definidas as características principais (nível de tensão de 34,5 kV e potência de 1MVA) e o conjunto básico de equipamentos para sua infraestrutura. • Para detalhamento das especificações dos equipamentos do laboratório e para elaboração do seu projeto executivo, foi preparado um termo de referência visando a contratação de consultoria externa, tendo como referência orçamento obtido junto ao KEMA.

21. KEMA, Holanda (FLEX POWER GRID LAB)

22. Laboratório de Smart Grid • Alcance • Desenvolvimento de infraestrutura de pesquisa experimental e ensaios, permitindo conhecer, com alto grau de confiança, o comportamento de novas tecnologias e sistemas antes de serem conectadas às redes de distribuição; • Apoio no desenvolvimento de novas técnicas e metodologias, voltadas à operação e supervisão de sistemas elétricos; • Apoio ao desenvolvimento industrial de equipamentos e sistemas; • Treinamentos de profissionais do setor; • Estudos de caracterização do comportamento de cargas e de novos sistemas de geração de energia • Criação de modelos que permitam a modelagem de novos sistemas de geração de energia para aplicação em ferramentas computacionais de simulação • Desenvolvimento de procedimentos de ensaios para novos equipamentos relacionados a geração distribuída • Pesquisa sobre os sistemas de controle associados a fontes de geração distribuídas e renováveis • Otimização do controle de geração e de carga

23. Laboratório de Smart Grid - Consultoria Objetivo Contratação de consultoria necessária para a elaboração de projeto executivo do laboratório, incluindo especificações detalhadas dos bens a serem adquiridos e das condutas e procedimentos laboratoriais de ensaios.

24. Laboratório de Smart Grid - Consultoria Justificativa A atuação do CEPEL no campo de pesquisas o credencia a prestar suporte tecnológico em atividades ligadas ao Ministério de Minas e Energia, bem como a atuar como parceiro nos projetos desenvolvidos no âmbito das empresas do Sistema Eletrobras. Como exemplo destas atividades, podemos mencionar a participação no Grupo de Trabalho com o objetivo de analisar e identificar ações necessárias para subsidiar o estabelecimento de políticas públicas para implantação de um Programa Brasileiro de Rede Elétrica Inteligente – “Smart Grid”, e o projeto de P&D ANEEL –“Desenvolvimento de um Modelo de Referência, para as EDEs, fundamentado na experimentação de aplicações de um conjunto de tecnologias dentro do conceito Smart Grid”, proposto pelas Empresas de Distribuição da Eletrobras. Apesar de toda a experiência supracitada, não há no CEPEL, expertise em laboratório com as características desejadas proposto para o desenvolvimento de novas tecnologias que atendam as necessidades das redes de distribuição do futuro. Desta forma, além de contar com a experiência supramencionada do CEPEL, para conseguir o máximo de abrangência e eficiência do laboratório, há a necessidade de uma consultoria com experiência em laboratórios semelhantes.

25. Laboratório de Smart Grid CRONOGRAMA DE DESEMBOLSO Valor total para consultoria: R$ 1.600.000,00

26. Laboratório de Smart Grid - Bens Objetivo Aquisição dos equipamentos necessários para o Laboratório de Smart Grid, conforme especificação detalhada resultante da consultoria. Equipamentos previstos Desembolso de 6 a 12 meses após início do processo de compras R$ 15.500.000,00

27. Laboratório de Smart Grid - Obras Objetivo Contratação da construção de área edificada para as instalações do Laboratório de Smart-Grid Valor estimado R$ 2.300.000,00 Desembolso de 6 a 24 meses após o início do processo de contratação.

29. Laboratório de Ultra Alta Tensão - LabUAT Contexto/Justificativa Com a participação das Empresas Eletrobras, o Cepel vem desenvolvendo novas concepções de linhas de transmissão de alta capacidade visando a transmissão de grandes blocos de energia da região Norte, notadamente dos futuros empreendimentos de geração do rio Madeira e da UHE Belo Monte, para as Regiões Sudeste e Nordeste. A introdução de inovações tecnológicas em empreendimentos de transmissão de grande porte requer o desenvolvimento permanente de estudos, a construção de protótipos e a realização de pesquisa experimental em instalações laboratoriais e em linhas piloto. Considerando essas necessidades, o Cepel concebeu um projeto inovador para o laboratório de Ultra Alta Tensão (LabUAT), que será localizado na sua Unidade de Adrianópolis e contará com dimensões suficientes para realizar ensaios elétricos em configurações de linhas de transmissão, com classe de tensão até 1.200 kV em corrente alternada, e ±800 kV em corrente contínua; níveis estes adequados para atender os requisitos previstos para aplicação de tecnologias de transmissão em UAT no Brasil.

30. Laboratório de Ultra Alta Tensão - LabUAT Alcance/Benefícios Os resultados obtidos com as pesquisas a serem desenvolvidas no LabUAT serão utilizados no aperfeiçoamento dos modelos computacionais para otimização de arranjos de configurações de LTs com o conceito de Linhas de Potência Natural Elevada (LPNE). Esses programas terão grande importância nos projetos de desenvolvimento sustentável da hidroeletricidade do Amazonas e na expansão das LTs do Sistema Elétrico Brasileiro. O Laboratório de Ultra Alta Tensão será uma instalação que permitirá o desenvolvimento de linhas de transmissão em até 1.200 kV em corrente alternada e até ± 800 kV em corrente contínua. Esse Laboratório também permitirá a realização de ensaios disruptivos em equipamentos de subestações de energia elétrica para até 2.250 kV em corrente alternada e até 1.600 kV em corrente contínua. O Laboratório de Ultra Alta Tensão, cujas características são únicas no mundo, permitirá ainda o desenvolvimento de tecnologia de transmissão e de equipamentos de subestação elétricas que poderão ser empregados em regiões semelhantes às existentes no Brasil, como países sul americanas, africanos e demais regiões tropicais.

31. Fonte CA, 750 kV Laboratório de Ultra Alta Tensão – LabUAT – Concepção Pórtico, HxL:70 x 70 m Carretas para troca de fontes CA x CC Futuro Laboratório de Ultra-Alta Tensão (LabUAT) CA: 750 kV trifásico, 1500 kV e 2250 kV monofásico CC: 800 kV bipolo e 1600 kV uma polaridade.

32. Laboratório de Ultra Alta Tensão – LabUAT – Itens Projeto META – R$ 35,6 Mi

33. Projeto LongDist Pórticos para o LabUAT

34. LongDist – Pórticos e Obras do Laboratório de Ultra-alta Tensão Justificativa As linhas em concepção pelo Cepel necessitam de sustentação mecânica para serem ensaiadas. Essa sustentação é garantida por estruturas metálicas, denominadas pórticos, que devem permitir uma grande flexibilidade operacional e de montagem, devido ao grande leque dimensional das novas concepções de linhas e dos projetos em estudo.

35. LongDist - Pórticos e Obras do Laboratório de Ultra-alta Tensão Objetivo O objetivo deste edital é apresentar as condições necessárias para a construção de dois pórticos e as suas respectivas fundações e ainda complementar as obras civis necessárias para a operação do Lab UAT. Pórticos: Estruturas metálicas em perfil tubular, montados de modo a possuir um vão livre de 70 m x 70 m, cada uma, e devem ficar espaçados de 110 m. Cada pórtico possuirá uma viga móvel onde serão fixadas as sustentações da linha sob ensaio. O projeto dos pórticos apresenta uma característica inovadora ao permitir a realização de montagens de configurações de linhas de transmissão em corrente alternada ou corrente contínua, alternadamente, por meio do reposicionamento dos componentes do circuito de ensaio. Essa característica de mobilidade e versatilidade possibilita uma maior taxa de ocupação das instalações físicas do laboratório e flexibilidade com relação aos arranjos de montagem para ensaios, otimizando custos de investimento.

36. LongDist - Pórticos e Obras do Laboratório de Ultra-alta Tensão Obras civis complementares para o Lab UAT: • Fundações dos 2 pórticos supracitados, • Base de concreto para os equipamentos de ensaio de corrente alternada e de corrente contínua, • Base de concreto de teste da geração de impulso móvel, • Base de concreto para as bobinas de cabos de ensaio, • Bases de concreto para os equipamentos para ensaios disruptivos em corrente alternada e corrente contínua (“base de montagem do transformador 2,25 MV e retificador 1,6 MV”), • Base de concreto de concreto para a fixação de equipamentos a serem submetidos a ensaios disruptivos (“base principal de ensaio”), • Barras para guinchos de tração, • Canaletas e eletrodutos para cabos de controle e de alimentação de equipamentos nas bases e pórticos, • Arruamento, drenagem e iluminação externa.

37. LongDist - Pórticos e Obras do Laboratório de Ultra-alta Tensão Cronograma e desembolso Fabricação e montagem de duas estruturas metálicas (pórticos) e complementação das obras civis do LabUAT: valor estimado R$ 23,0 Mi.

38. Projeto LongDist Eletrodos e estais CA e CC - Haefely

39. LongDist - Eletrodos e estais CA e CC Justificativa As linhas em concepção pelo Cepel devem ser submetidas a ensaios para a determinação do valor da tensão quando ocorre uma descarga disruptiva. Essa informação é de fundamental importância para que o projetista da linha possa definir a coordenação de isolamento de modo a obter a melhor confiabilidade do projeto. Para executar ensaios disruptivos, tanto o sistema de ensaio de corrente alternada como o sistema de ensaio de corrente contínua, sendo o primeiro composto por transformadores, reatores e divisores de tensão (três unidades de cada, um para cada fase) e o segundo composto por dois retificadores, devem ser montados em superposição, como pode ser visto nos desenhos a seguir, referente à montagem do transformador. Devido ao elevado valor da tensão nos ensaios disruptivos, os eletrodos originais situados no topo dos equipamentos devem ser trocados por outros mais adequados.

40. Eletrodo original Eletrodo para ensaios disruptivos Estai isolante LongDist - Eletrodos e estais CA e CC Justificativa

41. LongDist - Eletrodos e estais CA e CC Objetivo Os eletrodos pertencentes a este termo de referência são estruturas metálicas de forma esférica, confeccionada com perfis e tubos de alumínio, coberta com pratos de aço inoxidável destinado a dar sustentação mecânica à montagem dos sistemas de ensaio de corrente alternada e corrente contínua para a execução de ensaios disruptivos. Para fornecer maior estabilidade à montagem, os eletrodos necessitam de estais isolantes para sua fixação ao solo, com a função de dar suportabilidade aos efeitos de vento. Serão fornecidos 4 eletrodos com os respectivos conjuntos de estais sendo 3 para cada elemento do sistema de corrente alternada (transformador, reator e divisor de tensão) e 1 para o retificador do sistema de corrente contínua.

42. LongDist - Eletrodos e estais CA e CC CRONOGRAMA – Valor Orçado R$ 5. 800.000,00

43. Projeto LongDist Quatro conjuntos de Yokes para arranjos no âmbito do conceito de Linhas de Potência Naturalmente Elevada - LPNE

44. LongDist - Quatro conjuntos de Yokes para arranjos no âmbito do conceito de Linhas de Potência Naturalmente Elevada - LPNE Justificativa As linhas em concepção pelo Cepel necessitam de sustentação mecânica para serem ensaiadas. Essa sustentação é garantida por estruturas metálicas, denominadas pórticos. A terminação da linha sob ensaio exige uma blindagem complexa, denominada yoke, para garantir a eliminação total do efeito de ponta, responsável pelo aparecimento de descargas não controladas e por corona.

45. LongDist - Quatro conjuntos de Yokes para arranjos no âmbito do conceito de Linhas de Potência Naturalmente Elevada - LPNE Objetivo Estrutura metálica confeccionada com perfis e tubos de alumínio, projetada para blindar as extremidades e permitir o tracionamento dos feixes de condutores sob ensaio. Devido à grande variação nas dimensões das configurações de linha a serem ensaiadas, há necessidade de yokes com diâmetros e formas diferentes de modo a atender a todas as possíveis configurações de ensaio. Assim sendo, o presente termo de referência abrange o fornecimento de 4 lotes com 6 yokes iguais em cada lote. Cada um dos yokes de cada lote será posicionado na extremidade de uma fase da linha sob ensaio. As dimensões dos yokes de cada lote será a seguinte: • Lote 1: circular com 4 m de diâmetro • Lote 2: circular com 2 m de diâmetro • Lote 3: elíptico com 4 m x 2,5 m • Lote 4: elíptico com 3 m x 2 m

46. LongDist - Quatro conjuntos de Yokes para arranjos no âmbito do conceito de Linhas de Potência Naturalmente Elevada - LPNE Cronograma: Valor orçado R$ 2,0 Mi

47. Projeto LongDist Transformador (Fonte) para a gaiola corona

48. LongDist - Transformador (Fonte) para a gaiola corona Justificativa Além dos ensaios executados no laboratório de UAT, para análise de novas concepções de linhas de transmissão é necessária a execução de estudos e ensaios para a seleção ótima do condutor para estas linhas de transmissão. A definição do condutor da linha é de suma importância visto que ele representa cerca de 60% do custo de uma linha de transmissão. Este tipo de análise é realizado na Gaiola Corona, que atualmente está em processo de revitalização no Cepel.

49. LongDist - Transformador (Fonte) para a gaiola corona Objetivo Transformador e divisor de tensão para 300 kV, 1 A, isento de corona e radiointerferência. Cronograma: Valor orçado R$ 2,5 Mi

50. Projeto LongDist Capacitor de acoplamento DC - Haefely