usina itaipu

30
Operação da usina de Itaipu e a teoria das restrições: mais qualidade, confiabilidade e "484" GWh em energia adicional anualmente em beneficio da sociedade Trabalho apresentado no 21º Seminário PROFUTURO: “As perspectivas pós-crise para o Brasil na próxima década” 18/03/2011 IBSN: 978-85-99809-02-0 Contato: Programa de Estudos do Futuro/FIA, [email protected] (11)3818-4021 – www.fia.com.br/profuturo Autor: Celso Villar Torino

Upload: james-t-c-wright

Post on 22-Apr-2015

2.940 views

Category:

Business


7 download

DESCRIPTION

 

TRANSCRIPT

Page 1: Usina itaipu

Operação da usina de Itaipu e a teoria das restrições: mais

qualidade, confiabilidade e "484" GWh em energia adicional

anualmente em beneficio da sociedade

Trabalho apresentado no 21º Seminário PROFUTURO:

“As perspectivas pós-crise para o Brasil na próxima década”

18/03/2011

IBSN: 978-85-99809-02-0

Contato: Programa de Estudos do Futuro/FIA, [email protected]

(11)3818-4021 – www.fia.com.br/profuturo

Autor: Celso Villar Torino

Page 2: Usina itaipu

OPERAÇÃO DA USINA DE ITAIPU E A TEORIA DAS RESTRIÇÕES: MAIS QUALIDADE, CONFIABILIDADE E “484” GWh EM ENERGIA ADICIONAL

ANUALMENTE EM BENEFÍCIO DA SOCIEDADE

Gestão Hidroenergética da Usina ITAIPU Binacional utilizando os conceitos da Teoria das Restrições

Fundação Instituto de AdministraçãoPós-Graduação em Administração

MBA Executivo Internacional

Restrições

Celso Villar Torino

Prof. Dr. Carlos Honorato Teixeiraorientador

18 de Março de 2011

Page 3: Usina itaipu

• Empresa

• Problema de Pesquisa

• Questão de Pesquisa e Objetivos

• Fundamentação Teórica

• Metodologia de Pesquisa

• Cadeia de Produção – Onde está o RRC ?

Sumário

• Cadeia de Produção – Onde está o RRC ?

• Gestão Hidroenergética segundo a TOC

• O SIMTOC

• Confirmação e Quantificação da Hipótese

• Os 15 Indicadores de Desempenho

• Resultados nos Cenários Pessimistas

• Resultados nos Cenários Otimistas

• Conclusões, Limitações e Sugestões de Pesquisas Futuras

Page 4: Usina itaipu

• Capacidade instalada: 14.000 MW

• Afluência média: 10.978 m3/s (últimos 10 anos)

Empresa

92.689.936

94.684.781

Produção de Energia (MWh)(últimos 10 anos)

79.307.075

82.914.269 89.151.176

89.911.628

87.970.615

92.689.936

90.620.003

94.684.781

91.651.808

85.970.018

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Page 5: Usina itaipu

• Acordo Brasil, Paraguai e Argentina:Operação com um máximo de 18 Unidades Geradoras (UGs);

• Disponibilidade operacionais de 20 UGs a partir de 2006.

Problema de Pesquisa

Page 6: Usina itaipu

A aplicação dos conceitos da TOC na gestão Hidroenergética da Usinade ITAIPU resultará em maior qualidade na produção de energia paraseus clientes, mantendo ou até melhorando o atendimento daspremissas de sustentabilidade da própria Usina de ITAIPU?

Questão de Pesquisa e Objetivos

Dois objetivos:

•Aumentar a qualidade do atendimento às necessidades dosclientes da energia produzida pela Usina de ITAIPU;

•Manter ou melhorar os requisitos de sustentabilidade do bomfuncionamento da Usina de ITAIPU.

Page 7: Usina itaipu

Fundamentação TeóricaTOC: 6 dos 9 Princípios

1. Balanceie o Fluxo e não a capacidade;

2. A utilização de um recurso não gargalo não é determinada por suadisponibilidade, mas por algum outro recurso restritivo do sistema;

3. Utilização e ativação de um recurso não são sinônimos;

4. Uma hora ganha num recurso gargalo é uma hora ganha para osistema global;

5. Uma hora ganha num recurso “não gargalo” não é nada, é só umamiragem;

6. Os gargalos não só determinam o fluxo do sistema, mas tambémdefinem seus estoques.

Page 8: Usina itaipu

• Natureza - Aplicada

• Abordagem - Quantitativa

• Objetivo - Exploratória

• Procedimento Técnico - Estudo de Caso

Metodologia de Pesquisa

• Metodologia Científica – Método Indutivo

Page 9: Usina itaipu

Cadeia de Produção – Onde Está o RRC?

Água Gerador Transmissão Demanda

• Previsão de Afluência

• Tipos de Manutenção

� Preventiva

� Corretiva Programada

� Urgentes ou Forçadas

Page 10: Usina itaipu

15 Indicadores de Desempenho

1. Aumentar as chances de a ITAIPU atender a programação de energia mesmo diante de imprevistos nasUGs da própria usina;

2. Atenuar os riscos de avaliação equívoca na liberação e no impedimento de UGs no tempo real;

3. Eliminar ou mitigar ao máximo a operação com um número menor que 18 UGs quando o fator restritivode geração de energia for a UG;

4. Diminuir consideravelmente o tempo de operação com apenas 18 UGs disponíveis quando o fatorrestritivo de geração for a UG;

5. Diminuir consideravelmente a necessidade de reprogramação dos fluxos de energia nos SistemasElétricos Brasileiro e Paraguaio devido a desligamentos forçados de UGs na usina de ITAIPU;

foco em: aumentar a qualidade do atendimento às necessidades dos clientes daenergia produzida pela Usina de ITAIPU

Elétricos Brasileiro e Paraguaio devido a desligamentos forçados de UGs na usina de ITAIPU;

6. Diminuir consideravelmente o potencial de risco de blecaute nos Sistemas Elétricos Brasileiro eParaguaio durante remanejamento de fluxo de energia face às restrições não programadas de energiana usina de ITAIPU;

7. Aumentar consideravelmente as chances de haver UG disponível na usina de ITAIPU diante danecessidade do Brasil ou Paraguai buscar geração na usina devido a restrições de geração não previstasnas demais usinas interligadas aos sistemas elétricos brasileiro e paraguaio;

8. Atenuar riscos de vertimento de água que poderia estar gerando energia (vertimento turbinável);

9. Atenuar riscos de corte de carga no sistema paraguaio;

10.Disponibilizar maior quantidade de energia ao cliente através da racionalização do uso dos recursos,disponibilizando UGs para a operação quando há disponibilidade do recurso água e transmissão edisponibilizar UGs para a manutenção quando há restrição do recurso água ou do recurso transmissão ;

11.Estabelecer um plano de manutenções preventivas cujos períodos de indisponibilidade das UGs melhorse encaixem as necessidades dos clientes ELETROBRÁS, ONS e ANDE;

Page 11: Usina itaipu

12.Manter ou aumentar a quantidade de horas anuais para a execução de manutençõesprogramadas preventivas ou corretivas nas UGs da Usina de ITAIPU;

13.Ter efeito nulo ou positivo para o índice de indisponibilidade forçada das UGs da Usina deITAIPU;

15 Indicadores de Desempenhofoco em: manter ou melhorar os requisitos de sustentabilidade do bom

funcionamento da Usina de ITAIPU

14.Manter ou aumentar a previsibilidade e a estabilidade do programa de manutençõesprogramadas preventivas ou corretivas da usina mitigando a chance de solicitações decancelamento e reprogramação das manutenções devido a restrições de energia na usinacancelamento e reprogramação das manutenções devido a restrições de energia na usinade ITAIPU;

15.Não aumentar significativamente os custos operacionais da área de manutenção ou, seaumentados, que os mesmos sejam significativamente menores que o custo do nãoatendimento aos clientes ELETROBRÁS, ONS e ANDE.

Page 12: Usina itaipu

Previsibilidade da Afluência

SazonalidadeHidrológica

Meta EmpresarialConceito RRC

18 UGsProdução

Pulmãoda

Gestão Hidroenergética com os Conceitos da TOC

UGé

RRC?

Produção

1 UGAdicional

1 UGManutençõesPrioritárias

daProdução

ManutençõesOportunistas

SIM

NÃO

Page 13: Usina itaipu

Limites dos Sistemas

de Transmissão

26 anos de Dados Hidrológicos

( Rios Paraná e Iguaçu)Tempo de Operação

com Pulmão quando

UG é o RRC (%)

Capacidade de

O SIMTOC

Conjunto de Manutenções

Preventivas

Capacidade de

Geração de Energia

(GWh)

Tempo Disponível

para as

Manutenções (%)

Conjunto de Manutenções

Corretivas Programadas

Conjunto de Manutenções

Forçadas ou Urgentes

Page 14: Usina itaipu

CLIENTE(ELetrobras / ONS / ANDE)

SUSTENTABILIDADE(Manutenções Programadas)

Confirmação e Quantificação da Hipótese

Cenário Pós-TOC (otimista)

11indicadores

4indicadores

Cenário Pré-TOC (pessimista)

Cenário Pré-TOC (otimista)

QuantificarBenefíciosda Hipótese

26 simulações com dados de 18 meses para cada um dos 4 cenários

Confirmaçãoda Hipótese

Cenário Pós-TOC (pessimista)

Page 15: Usina itaipu

Resultados nos Cenários PessimistasDisponibilidade de Pulmão (%)

Ganho Médio: 16,47%

Page 16: Usina itaipu

Resultados nos Cenários PessimistasCapacidade de Geração de Energia (GWh)

Ganho Médio: 137,44GWh

Page 17: Usina itaipu

Resultados nos Cenários PessimistasTempo Disponível para Manutenções (%)

Ganho Médio: 8,78%

Page 18: Usina itaipu

Resultados nos Cenários OtimistasDisponibilidade de Pulmão (%)

Ganho Médio: 28,13%

Page 19: Usina itaipu

Resultados nos Cenários OtimistasCapacidade de Geração de Energia (GWh)

Ganho Médio: 483,57 GWh

Page 20: Usina itaipu

Resultados nos Cenários OtimistasTempo disponível para Manutenções (%)

Ganho Médio: 8,78%

Page 21: Usina itaipu

• É benéfico considerar a sazonalidade hidrológica das Afluências em ITAIPU;

• A produção de energia elétrica não é mais uma commodity;

• Proposição de 15 indicadores de desempenho com foco no cliente e nasustentabilidade do negócio;

• Desenvolvimento do SIMTOC para suporte à esta pesquisa, gestão operacional egestão do conhecimento na preparação de novos analistas hidroenergéticos;

• Com os resultados dos cenários pessimistas, concluímos que “A aplicação dosconceitos da TOC na gestão hidroenergética da Usina de ITAIPU resulta emmaior qualidade na produção de energia da ITAIPU para seus clientes e

Conclusões

maior qualidade na produção de energia da ITAIPU para seus clientes emelhora o atendimento das premissas de sustentabilidade da própria Usinade ITAIPU”;

Quantificando:

• aumento da proteção da geração de energia ao cliente em média 28,13%;

• aumento do tempo disponível para as manutenções na usina dos atuais6,5% para em média 15,28%;

• aumento da capacidade de geração de energia da usina em média 483,75GWh que atualmente significam US$ 19,34 milhões de dólares adicionaisanualmente, ou seja, uma Usina de Corumbá IV que entre 2002 e 2006custou US$ 330 milhões e levou 4 anos pra ficar pronta.

Page 22: Usina itaipu

• As séries hidrológicas ainda em base diária;

• A produtividade na relação entre energia gerada e água consumida, e ouso da unidade geradora pulmão;

• O calendários das manutenções preventivas focou a sazonalidade –intervalos estratégicos para a alocação ótima das MPC;

• Eventos mais severos como, por exemplo, a indisponibilidade longa de

Limitações e Sugestões de Pesquisas Futuras

• Eventos mais severos como, por exemplo, a indisponibilidade longa deuma unidade geradora poderá atenuar os benefícios;

• Restrições no Sistema de Transmissão (ex: operar em N-2) podematenuar os benefícios;

• Quanto menos flexível a transferência de geração de energia entre osSetores de 50Hz e 60Hz da Usina de ITAIPU, menor o benefício dorecurso “pulmão”;

• Aplicar a TOC na gestão hidroenergética na ITAIPU é apenas “ponta doiceberg” quanto as oportunidades de aplicação nos processos deprodução e manutenção da usina.

Page 23: Usina itaipu
Page 24: Usina itaipu

Perfil da demanda do cliente por unidades geradoras

90%

95%

100%

70%

75%

80%

85%

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Média

1o. Quar

Mediana

3o. Quar

Page 25: Usina itaipu

Usinas a montante de Itaipu

Page 26: Usina itaipu

Desvantagens da Aplicação da Proposta

1088 d160%160%

1094d – 156%

547-1094d – 128 a 156%

RRC:Água ou

Transmissão ouDemanda

26Estratégia de Operação OPT

547d – 128%

427d – 100%

Page 27: Usina itaipu

Previsão hidrológica e hidráulica

SIMEPAR

DADOS HIDROMETEOROLÓGICOSDADOS HIDROMETEOROLÓGICOS

. Previsões qualitativas de tempo

. Previsões quantitativas de tempo

PREVISÕES METEOROLÓGICASPREVISÕES METEOROLÓGICAS

SIMEPAR

DINAC

SUPERVISÃOSUPERVISÃO

. Níveis, Precipitações, Umidade,Vento e Pressão atmosférica. Localização de descargas. Imagens de satélites. Radar meteorológico. Dados usinas

STH ITAIPUSUPERVISÃOSUPERVISÃO

HIDROMETEOROLÓGICAHIDROMETEOROLÓGICA

. PREVISÃO DE AFLUÊNCIAS;. PREVISÃO DE VAZÕES DO IGUAÇU;

Horizonte: 7 a 10 dias

PREVISÃO HIDROLÓGICA E HIDRÁULICA

DINAC

COPEL

CESP

TRACTEBEL

DUKE

Page 28: Usina itaipu

Situação atual da ITAIPUÍndices de Indisponibilidade

E M 1,30% 5,47%E V 2,76% 0,15%E X 2,92% 0,60%E N 2,94% 0,12%E D 3,13% 0,07%

Indisponibilidade

Programada ForçadaEmpresaTabela ABRAGE – Unidades

Geradorasreferência: 2009

Estratégia de Operação OPT

E D 3,13% 0,07%E R 4,30% 3,78%E O 5,11% 2,00%E B 5,19% 0,20%E K 5,27% 2,76%ITAIPU 5,40% 0,10%E L 6,85% 1,78%E F 8,90% 2,72%E A 9,80% 1,00%E J 83,40% 1,24%

CritérioONS / ANEEL Referências ITAIPU

TEIF (forçada) 6% (< ou =) 1,53%

IP (programada) 8% (< ou =) 9,61%

28

Page 29: Usina itaipu

Índice de Disponibilidade Operacional das Unidades Geradoras

Conceito: Percentual do tempo, no período, durante o qual as unidades geradoras

permaneceram disponíveis para operação.

Diretoria Técnica - 2011 29

Page 30: Usina itaipu

Conceito: Percentual do tempo, no período, durante o qual as unidades geradoras permaneceram indisponíveis para operação devido a desligamentos não programados (falhas).

Índice de Indisponibilidade forçada das Unidades Geradoras

Falha U06

representou 0,97%

Diretoria Técnica - 2011 30