O DESSEM é um modelo de otimização que adota um solver de programação matemática para resolução do problema de despacho 

Para oferecer ao consumidor informações exatas e em tempo real sobre o consumo de energia, as utilities precisaram investir em novas tecnologias e se adequar aos novos procedimentos de medição e leitura. Só assim seriam capazes de cumprir a Resolução Normativa Aneel nº 863/19, em vigor a partir de janeiro de 2021.  

Desde junho, a Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE) vem promovendo o desenvolvimento e implementação na Plataforma de Integração, com funcionalidade destinada à realização da coleta de dados de medição por meio da infraestrutura própria das distribuidoras. 

O Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (CEPEL), que tem entre as suas atividades a concepção e o fornecimento de soluções tecnológicas especialmente voltadas à geração, transmissão, distribuição e comercialização de energia elétrica no Brasil, tem desenvolvido e aprimorado há mais de duas décadas um modelo de otimização para a programação diária da operação de sistemas elétricos (DESSEM).  

Os mais recentes aprimoramentos no modelo, especialmente com a introdução de restrições envolvendo variáveis inteiras, fez com que o Centro fosse em busca de um solver de otimização que pudesse ser acoplado ao DESSEM, de forma a viabilizar a resolução do complexo problema de otimização inteira-mista modelado pelo programa. Após avaliação de algumas alternativas, o CEPEL optou pela solução da IBM denominada IBM ILOG CPLEX, cuja implementação no modelo DESSEM foi suportada pela Scala, empresa do Grupo Stefanini. 

O DESSEM é um modelo de otimização para a Programação Diária da Operação (PDO) de sistemas hidroterm-eólicos de energia elétrica, considerando a modelagem das restrições de unit commitment das unidades termoelétricas de ciclo simples ou combinado, uma modelagem DC da rede elétrica com restrições de segurança e uma modelagem detalhada das usinas hidrelétricas em cascata.  

Por meio do acoplamento do IBM ILOG CPLEX, que utiliza algoritmos para solucionar problemas matemáticos, o modelo CEPEL foi capaz de resolver o problema de otimização inteiro-misto em um tempo computacional viável, permitindo que o Operador Nacional do Sistema (ONS) utilizasse a ferramenta para o despacho oficial da operação do sistema elétrico brasileiro, o que vem ocorrendo desde janeiro de 2020. Também possibilitou à Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE) utilizar a ferramenta para determinação do preço horário, o que ocorre a partir de janeiro de 2021. Como ambos os processos são realizados diariamente pelas instituições, há a exigência de adoção de soluções com alta qualidade e um tempo computacional bastante reduzido. 

A Scala, empresa especializada em Processos, Analytics e Inteligência Artificial aplicada a negócios, foi escolhida para viabilizar esse projeto por alcançar os melhores resultados nas rodadas de testes. Com a solução contratada, que analisa mais de 500 mil variáveis, o CEPEL conseguiu chegar a um tempo de processamento mais rápido e à reprodutibilidade, ou seja, assegurou o mesmo resultado em todas as rodadas – uma prerrogativa para o modelo de negócios. Dessa forma, garantiu exatidão às medições, que são capazes de estipular com precisão o valor até a 13ª casa decimal. 

“Foram feitas várias rodadas de testes a fim de aperfeiçoar cada vez mais os resultados oferecidos pelo CPLEX. Montamos um time de especialistas que suportou os testes de homologação na força tarefa realizada pela CEPEL, CCEE e Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), para que o software atendesse todos os requisitos previamente definidos – tempo de execução e reprodutibilidade, até que a solução ideal fosse encontrada e implementada”, destaca Cristiane de Oliveira Pinto, gerente de negócios da Scala.  

A reprodutibilidade foi alcançada a partir de uma solução proposta pela CCEE, a AVX, para a execução do DESSEM com o CPLEX. André Diniz, chefe do Departamento de Otimização Energética (DEA) do CEPEL que acompanhou todo o processo de validação, aquisição e implementação da ferramenta, conta que o suporte técnico dado desde o início do projeto foi um diferencial para a escolha. 

“Foi um longo processo até conseguirmos chegar aos resultados que desejávamos com a adoção de um solver de programação inteira-mista, devido ao elevado porte do problema resolvido pelo modelo DESSEM. O CEPEL desenvolveu uma estratégia iterativa de resolução do problema, que inclui técnicas avançadas de programação inteira e que, aliadas à qualidade do CPLEX e ao esforço no ajuste de parâmetros do pacote, resultou na obtenção de uma solução bastante robusta.  A Scala se mostrou disposta a dar o suporte necessário nesse último aspecto para viabilizar a utilização do solver CPLEX do DESSEM. Provou a competência do produto sem medir esforços, com uma equipe altamente especializada, o que foi importante no processo de adoção da solução como o solver oficial do modelo DESSEM”, diz Diniz.  

O setor elétrico conta com inúmeros agentes – empresas geradoras, transmissoras e comercializadoras de energia elétrica – interessados em utilizar o modelo DESSEM. O fato de o CPLEX ter sido adotado pelo CEPEL para a otimização matemática do modelo DESSEM faz com que a maioria dessas empresas adquira a solução da IBM, comercializada pela Scala, como pré-requisito para o funcionamento do modelo, que tem como princípio básico coordenar a operação das usinas hidrelétricas, termoelétricas e eólicas, de forma a produzir uma solução com menor custo de geração térmica e, principalmente, garantindo a segurança operativa do sistema, dos pontos de vista elétrico e energético. 

“Desde o final do ano passado, vários agentes do sistema estão adquirindo o modelo DESSEM. Há ainda uma série de empresas interessadas, uma vez que a operação oficial do modelo começa a partir de 1º de janeiro de 2021. A tendência é que tenhamos uma demanda grande de novas implementações ao longo do tempo”, afirma José Carlos Pires, CEO da Scala.  

Uma vez que o CPLEX é acoplado ao DESSEM, não tem existido mais a necessidade de novas parametrizações nas versões mais recentes do modelo, o que torna as novas implementações mais simples. “É essencial que as empresas busquem modelos de otimização rápidos que possam trazer melhoras significativas e resultados ao negócio”, explica Fabricio Lira, Líder de Dados e Inteligência Artificial da IBM. “Diversas indústrias estão passando pela transformação digital e o setor de energia não poderia ser diferente. Estamos felizes em ajudar o CEPEL em sua jornada, em especial neste projeto que trará benefícios na ponta, diretamente ao consumidor”, conclui.