Planejamento energético oficial do sistema do noroeste do pacífico utiliza modelos da PSR

Planejamento energético oficial do sistema do noroeste do pacífico utiliza modelos da PSR

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28 de abril de 2022

Há pouco mais de dois anos, a PSR venceu uma concorrência internacional para desenvolver um modelo avançado de análise energética para a região do Pacific Northwest norte americano. Esta região possui um conjunto de fontes de geração bastante diversificado, incluindo as hidrelétricas da Bonneville Power Administration (BPA), uma grande capacidade eólica e de geração a gás natural, e interconexões elétricas com a Califórnia, outros estados da Costa Oeste e o Canadá. As especificações do modelo, chamado Genesys (GENeration Evaluation SYStem) eram extremamente ambiciosas: otimizar a operação do sistema de geração e interconexões considerando detalhes operativos horários de todas as fontes, a incerteza da produção eólica e hidrelétrica e as restrições operativas e ambientais das hidrelétricas, das mais complexas do mundo, para milhares de cenários. Para atender as especificações, seria necessário resolver centenas de milhões de problemas de otimização de grande porte, um recorde mundial para modelos deste tipo.

 

A solução proposta pela PSR para o Genesys se baseou em três componentes na fronteira de algoritmos e de computação de alto desempenho: (i) adaptação de seu modelo operativo estocástico SDDP, utilizado em dezenas de países de todos os continentes; (ii) uma arquitetura de computação em nuvem com dezenas de milhares de processadores atuando em paralelo para realizar todas as análises em poucas horas; (iii) um ambiente também em nuvem, PSR Core, que integra entrada dos dados, execução dos modelos e análise gráfica distribuída dos arquivos de resultados, que contém dezenas de Terabytes de dados.

 

O modelo foi amplamente testado e validado por cerca de um ano em conjunto com a equipe técnica do NWPCC (Northwest Power and Conservation Council), responsável pelo projeto, e em apresentações para dezenas de empresas e agências da região, como a BPA e o US Army Corps of Engineers. Em meados do ano passado o Genesys foi usado oficialmente para preparar o recentemente publicado 2021 Northwest Power Plan, plano regional de expansão dos estados de Idaho, Montana, Oregon e Washington, cujo objetivo é equilibrar as necessidades energéticas e ambientais da região, com destaque na preservação dos benefícios do Rio Columbia para o futuro (https://www.nwcouncil.org/about). Os cenários analisados incluíram mudanças no portfólio dos principais agentes com a entrada de renováveis, robustez na eficiência energética, dependência de recursos externos e caminhos para a descarbonização (https://www.nwcouncil.org/2021-northwest-power-plan/).

O plano analisou mais de 12 mil cenários, utilizando 24 mil processadores em nuvem. Em dois dias foram utilizados quase 200 mil horas de CPU e foram resolvidos mais de 200 milhões de problemas de otimização inteira de grande tamanho (milhões de variáveis de decisão e restrições) resultando em mais de 10 terabytes de dados para pós processamento no PSR Core.

John Ollis, coordenador de planejamento e análise do NWPCC, comenta “A PSR foi muito além para garantir que tenhamos uma ferramenta de última geração para responder à perguntas que antes pensávamos fora do âmbito do que poderia ser modelado. Durante o mais recente plano de energia regional do NWPCC, a PSR forneceu assistência inestimável ao time do NWPCC, criando uma ferramenta para ajudar a entender as operações de um sistema hidrelétrico fortemente restrito sob diferentes políticas e mercados de energia em rápida mudança, dominados por energia renovável. As ferramentas e a equipe de PSR superaram minhas expectativas várias vezes e eu as recomendaria a qualquer pessoa.”

Segundo Joaquim Garcia, que liderou o desenvolvimento dos algoritmos do Genesys, “o êxito deste projeto se deve à equipe multidisciplinar da PSR, que alia o melhor da teoria matemática, computação de alto desempenho, bases de dado de grande porte, computação em nuvem e ferramentas gráficas”. Para Mario Veiga, fundador e atual Chief Innovation Officer da PSR, “O Genesys ilustra a alta qualidade das ferramentas da PSR, que combinam as mais modernas tecnologias computacionais e matemáticas, e que há mais de trinta anos tem sido exportadas para mais de setenta países de todos os continentes”.