Escopo Temporal
No modelo SPTcpp muitos dados de entrada são atrelados à períodos. O modelo tem um formato especial para a representação de períodos no geral, ao qual é ilustrado no exemplo a seguir.
A imagem é retirada do arquivo HIDRELETRICA_AttVetorOperacional_PorPeriodo.csv após conversão do deck DC092023-rev0. Este arquivo possui informações das hidrelétricas, as quais variam de acordo com os períodos do horizonte de estudo. Na primeira linha, cada período é um iterador dos atributos vetoriais: regularizacao, vazao_turbinada_minima, vazao_turbinada_maxima, vazao_defluente_minima, potencia_minima, potencia_maxima, vazao_retirada e disponibilidade associados à hidrelétrica '1_CAMARGOS'.
Observa-se assim que o modelo possui uma formato específico para a entrada de períodos temporais.
Um período no escopo do SPTcpp refere-se à um intervalo de tempo que contempla o instante inicial e sua duração. Os períodos podem ser valores de atributos ou iteradores de vetores e matrizes.
Estrutura completa do período: DD/MM/AAAA-hh:mm-TIPO
De maneira geral, a estrutura é composta por:
- “DD” correspondem a 2 dígitos numéricos para o dia;
- “MM” correspondem a 2 dígitos numéricos para o mês;
- “AAAA” correspondem a 4 dígitos numéricos para o ano;
- “hh” correspondem a 2 dígitos numéricos para a hora;
- “mm” correspondem a 2 dígitos numéricos para o minuto.
Excepcionalmente o campo “MM” pode conter mais caracteres desde que indiquem os meses do ano, com nome completo ou abreviações de 3 caracteres, em português ou inglês, conforme: “dezembro”, “dez”, “december”, “dec”. Os caracteres “/”, “-“ e “:” são os separadores/delimitadores do formato.
- O campo “TIPO” corresponde ao tipo do período, que pode ser “m” quando expresso em minutos, “h” quando horário, “d” quando diário e “M” quando mensal, e "a" quando anual, podendo ser composto por números inteiros na forma “30m” para 30 minutos, “7d” para uma semana e “36h” para um dia e doze horas. A menor fração de um período a ser interpretado pelo modelo é de um minuto, seja “m” ou “1m”.
Exemplos:
01/12/2020-13:55-2M - representa um período do dia 01/12/2020 às 13:55 horas até 01/02/2021 às 13:54 horas;
01/12/2020-13:55-2dias - representa um período do dia 01/12/2020 às 13:55 horas até 03/12/2020 e 13:54 horas;
01/12/2020-13:55-30m - representa um período do dia 01/12/2012 de 13:55 até 14:24 horas;
Abreviações
Quando conveniente, abreviações podem ser usadas na estrutura de períodos para simplificar a escrita. As seguintes abreviações são suportadas na estrutura de períodos:
1. Omissão dos campos “MM” e/ou “DD” e/ou “hh” e/ou “mm”:
01/12/2019-7d(supõe-se hh = 00 e mm = 00)
12/2019-7d (supõe-se DD = 01, hh = 00 e mm = 00)
2019-7d(supõe-se MM = 01, DD = 01, hh = 00 e mm = 00)
2. Omissão do campo “TIPO” (combinada ou não com abreviação 1.)
2019 (supõe-se MM = 01, DD = 01, hh = 00, mm = 00 e TIPO = a)
12/2019 (supõe-se DD = 01, hh = 00, mm = 00 e TIPO = M)
01/12/2019 (supõe-se hh = 00, mm = 00 e TIPO = d)
01/12/2019-12 (supõe-se mm = 00 e TIPO = h)
01/12/2019-12:00 (supõe-se mm = 00 e TIPO = m)
O SPT considera que o período mensal inicia no instante informado e encerra um minuto antes do mesmo instante no mês seguinte. Além disso, períodos mensais como os iniciados em 31 de janeiro, encerrarão no dia 28 ou 29 de fevereiro (caso o ano seja bissexto).
Conforme mencionado, os períodos podem ser os iteradores dos atributos vetoriais, além de iteradores linha e/ou coluna dos atributos matriciais. Para isso, os períodos nos iteradores precisam ser sequenciais, isto é, o instante de início do período seguinte deve ser um minuto (menor unidade de tempo) maior que o final do período anterior. Os tipos dos períodos iteradores não possuem quaisquer restrições.
Exemplo de iteradores em um vetor:
Iterador 1: 01/12/2019-13:55-7d
Iterador 2: 08/12/2019-13:55-30m
Iterador 3: 08/12/2019-14:25-2d
Iterador 4: 10/12/2019-14:25
Iterador 5: 10/12/2019-14:26.
No modelo SPT o usuário pode definir 3 diferentes escopos temporais:
-
Período de otimização: relacionado ao estágio e a decomposição do problema.
-
Período de estudo: é a base temporal da tomada de decisão operacional.
- Patamar de carga: subdivisão de período de estudo em que patamares temporais não sequenciais podem ser utilizados.
-
Período do processo estocástico: base temporal de como realizam as variáveis aleatórias.
A seguir serão apresentados três exemplos de aplicação destes conceitos, para que fiquem claros.
1) Considerando o esquemático abaixo:
As barras pretas representam os dois períodos em que o problema é decomposto/formulado (dois estágios). As barras azuis representam os períodos de estudo (ou períodos de decisão) em que a demanda deve ser atendida, por exemplo. Sendo assim, percebe-se que em um subproblema (estágio) variáveis de diferentes períodos de estudo podem ser definidas. As barras verdes representam a base em que o processo estocástico é realizado. Portanto no primeiro estágio o problema é composto por 5 períodos de estudo em que os 2 primeiros se associam ao primeiro período do processo estocástico, os 2 últimos ao segundo período e o período de estudo intermediário é proporcional aos dois períodos iniciais do processo estocástico. As barras dos períodos de estudo estão em coloração dégradé para representar que patamares de carga não sequenciais foram considerados nos períodos. Para a representação de patamares sequenciais, basta que os períodos de estudo sejam discretizados nos intervalos desejados e possuam um único patamar de carga por período.
É importante observar que períodos de estudo e do processo estocástico sempre devem iniciar e encerrar com o período de decomposição associado. Um período de estudo e/ou do processo estocástico não pode iniciar antes de um determinado estágio e encerrar durante ou após esse estágio.
2) A imagem abaixo mostra diferentes configurações de decomposição do problema:
Cada círculo representa um período de estudo e o quadrado por fora mostra o período de otimização do problema. No caso b) tem-se apenas um estágio, contendo 11 períodos de estudo no mesmo PL. No último caso, tem-se apenas um período de estudo por estágio.
3) O próximo exemplo aplica estes conceitos nos modelos oficiais de despacho.
Supõe-se em estudo de Médio Prazo (originário do Newave): seu período de otimização é mensal, com horizonte de 5 anos (60 estágios). No NEWAVE as decisões devem ser tomadas também mensalmente (período de estudo) considerando três patamares de carga não sequenciais, leve, médio e pesado. O período do processo estocástico é mensal, visto que as realizações na árvore de cenários são tomadas em base mensal.
Já no caso de estudo de Curto Prazo (originário do Decomp): o período de otimização é semanal para as semanas do primeiro mês e mensal para o mês seguinte, tendo um horizonte de 2 meses. A tomada de decisão também é dividida por três patamares de carga. O período do processo estocástico segue o período de otimização, visto que as afluências são previstas também nesta base.
Na Programação Diária (originário do Dessem): o período de otimização é semanal (1 estágio). A tomada de decisão é semi horária no primeiro dia e em períodos sequenciais (patamares sequenciais) para o restante do horizonte de 1 semana. O período do processo estocástico é diário.