Nodos de reservatório e armazenamento
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description: Esta página descreve o comportamento e a configuração dos nós do reservatório Pywr em WaterStrategy.
Os nós de reservatório e armazenamento têm penalidades de alocação (custos) atribuídas a eles. Um custo negativo significa que o reservatório acumulará água, e um custo positivo significa que o reservatório liberará água. As penalidades de alocação podem ser constantes (parâmetros constantes) ou perfis (mensais, diários, semanais) que mudam com base no tempo. Além disso, as penalidades de alocação podem ter diferentes níveis definidos por diferentes curvas de controle com base no volume do reservatório. Apesar das penalidades de alocação de reservatórios e armazenamento influenciarem o armazenamento de água, as liberações desses nós resultarão de um equilíbrio de custos no sistema, considerando as penalidades de alocação dos nós a jusante.
A seguir, são apresentados diferentes exemplos.
Penalidade de alocação constante
Este exemplo usará valores constantes como penalidades de alocação para diferentes nós em uma rede. A Figura 1 mostra uma rede simples que inclui nós de captação, armazenamento, demanda e saída.
Figura 1. Modelo Pywr simples implementado em WaterStrategy
O nó de captação inclui uma série temporal de entrada, mostrada na Figura 2. A capacidade máxima do storage node é 2000000 Mm3, e a demanda do nó de demanda é 92 MM3/dia.
Figura 2. Séries temporais de entradas associadas ao nó de captação
Essa rede simples tem duas penalidades de alocação para os nós de armazenamento e demanda. A penalidade de alocação para storage node é -5 e o nó de demanda é -10. A Figura 3 mostra o volume simulado do storage node e o reabastecimento do nó de demanda.
Figura 3. Volume simulado para storage node e abastecimento de água para o nó de demanda. Penalidade de alocação de armazenamento = -5, Penalidade de alocação de demanda = -10
A Figura 3 mostra que a demanda 92 MM3/dia é sempre atendida durante a simulação. Isso ocorre porque a penalidade de alocação do nó de demanda é maior do que a penalidade no storage node. Da mesma forma, se a penalidade de alocação para storage node não for definida, os resultados serão os mesmos da Figura 3. Agora, se as penalidades de alocação forem invertidas, ou seja, a penalidade de alocação de armazenamento for -10 e a penalidade de alocação de demanda for -5, a storage node reterá a água e não haverá suprimento para o nó de demanda (Figura 4).
Figura 4. Volume simulado para storage node e abastecimento de água para o nó de demanda. Penalidade de alocação de armazenamento = -10, Penalidade de alocação de demanda = -5
Penalidade de alocação de perfil
Este exemplo usará um perfil mensal como penalidade de alocação para storage node (Figura 5) e uma penalidade de alocação constante igual a -10 para o nó de demanda. A rede na Figura 1 demonstrará o uso de um Pywr MonthlyProfileParameter. Qualquer outro parâmetro Pywr do perfil pode ser usado da mesma forma.
Figura 5. Penalidade mensal de alocação de perfil.
De maio a setembro, a penalidade de alocação é menor do que a penalidade no nó de demanda, resultando em liberações do storage node somente nesses meses para atender à demanda (veja a Figura 6).
Figura 6. Volume simulado para storage node e abastecimento de água para o nó de demanda usando um parâmetro de perfil mensal
Nodes com penalidades de alocação iguais
Conforme comentado na Seção 1.1, as penalidades de alocação são usadas para representar as prioridades de fornecimento em uma rede. No caso de escassez de água e da existência de dois ou vários nós com igual prioridade, não é possível obter um suprimento proporcional usando penalidades de alocação iguais. A Figura 7 mostra um exemplo de escassez de água em uma rede com dois nós de demanda com demanda e prioridades iguais.
Figura 7. Modelo Pywr simples implementado em WaterStrategy com penalidades de alocação iguais
Se operarmos a rede na Figura 7, não obteremos uma oferta igual para os nós Demanda 1 e 2 (Figura 8) porque isso dependerá do solucionador resolver o problema de alocação de água. No exemplo da Figura 7, o solucionador aloca mais água para o nó Demand 2, conforme mostrado na Figura 8.
Figura 8. Abastecimento de água para nós de demanda com prioridades de alocação iguais.
Embora não seja possível usar penalidades de alocação iguais para obter um fornecimento igual, em WaterStrategy, um “AggregatedNode” pode ser usado para alcançar o comportamento desejado de obter suprimento proporcional no caso de escassez de água (veja a Figura 9).
Figura 9. Modelo Pywr simples implementado em WaterStrategy com penalidades de alocação iguais usando um “AggragtedNode”
Nesse caso, no atributo “nós” do “AggregatedNode”, o usuário precisa inserir os nós com uma penalidade de alocação igual e, no atributo “fatores”, inserir a proporção de fornecimento necessária entre os nós, por exemplo, para uma proporção de oferta igual em dois nós, os fatores devem\ [0.5, 0.5], veja a Figura __1234567890__5], veja a Figura 1234567890__5] 67890__2.
Figura 10. Atributo de nós e fatores em um nó agregado.
Observe que o “AggregatedNode” não está conectado a nenhum nó na rede (Figura 9). Se operarmos essa nova rede, obteremos um suprimento de água igual para os nós Demanda 1 e 2 (veja a Figura 11).
Figura 11. Abastecimento de água para nós de demanda com prioridades de alocação iguais e um nó agregado.
Pywr não tem um nó explícito para modelar uma usina hidrelétrica. Como alternativa, os usuários podem combinar um nó “Link”, um parâmetro Pywr e um gravador para modelar uma usina hidrelétrica. O parâmetro pode ser um “HydroPowerTargetParameter” e o gravador um “HydroPowerRecorder”. O parâmetro de meta de energia hidrelétrica é um parâmetro usado para calcular o fluxo necessário para gerar uma meta específica de produção de energia hidrelétrica. Ele pretende ser usado em um nó representando uma turbina onde uma meta de produção específica é necessária em cada etapa de tempo. O registrador de energia hidrelétrica calcula e salva a produção de energia usando a equação da energia hidrelétrica. Esse gravador salva uma variedade de produção de energia hidrelétrica em cada etapa de tempo. Para facilitar a interação do usuário com o Pywr, WaterStrategy inclui um nó “Turbine”, que mostra uma interface (Figura 12) para inserir as informações da usina hidrelétrica e cria internamente um “HydropowerTargetParameter” e “HydropowerRecorder”.
Figura 12. Interface em WaterStrategy para inserir dados técnicos para nós de turbina.
As usinas hidrelétricas de reservatório ou hidrelétricas a fio d'água podem ser modeladas em WaterStrategy usando um nó de “Turbina”. A única diferença é que um storage node precisa ser definido para usinas hidrelétricas de reservatório para contabilizar a variação do nível no reservatório para o cálculo de energia. A cabeça para o cálculo da potência é calculada a partir da elevação da água dada no “armazenamento_“node” e “turbina”_valores de “elevação”. Se um storage node com uma elevação de água for fornecido, então a cabeça é a diferença de elevação entre a água e a turbina. Se o parâmetro de elevação da água for “Nenhuma”, a cabeça é simplesmente a elevação da turbina.
