The coordination between TSO and DSO in the context of energy transition - A review

Este artigo de revisão analisa os esquemas de coordenação entre operadores de sistemas de transmissão e distribuição (TSO e DSO) no contexto da transição energética, avaliando suas classificações, desafios e eficácia na utilização da flexibilidade de recursos energéticos distribuídos para manter o equilíbrio do sistema e evitar congestionamentos.

O essencial

Imagine que a rede elétrica de um país é como um sistema de transporte de uma grande cidade. Para entender este artigo, vamos usar uma analogia simples: o "TSO" é a administração das rodovias principais (estradas de alta velocidade) e o "DSO" é a administração das ruas locais (bairros e avenidas).

No passado, essas duas administrações trabalhavam separadas. As rodovias lidavam com o tráfego de longa distância e as ruas locais com o trânsito do bairro. Mas, com a "transição energética" (a mudança de carros a gasolina para carros elétricos e energia solar), tudo mudou.

Aqui está o resumo do que o artigo diz, traduzido para uma linguagem do dia a dia:

1. O Problema: O Caos nas Ruas

Hoje, temos muitos "geradores" pequenos espalhados pelas ruas locais (telhados com painéis solares, pequenas turbinas eólicas, baterias de casas). Isso é ótimo para o meio ambiente, mas cria um problema:

• Às vezes, as rodovias (TSO) precisam de mais energia para equilibrar o sistema nacional.
• Às vezes, as ruas locais (DSO) têm muita energia gerada localmente e a rede fica "entupida" (congestionada).

Se o TSO pedir energia das ruas locais sem avisar o DSO, ou se o DSO bloquear o fluxo sem avisar o TSO, pode acontecer um "engarrafamento" elétrico ou até um apagão. É como se a polícia rodoviária pedisse para todos os carros entrarem numa rua estreita que já está cheia, sem falar com o guarda de trânsito do bairro.

2. A Solução: Coordenação (A "Dança" entre os Gestores)

O artigo diz que o segredo é fazer o TSO e o DSO dançarem juntos. Eles precisam conversar e coordenar quem usa a energia de quem e quando.

O texto analisa várias formas de fazer essa dança:

• O Chefe Único (Centralizado): O TSO manda em tudo. Ele pede energia diretamente das casas. Problema: É muito difícil para ele saber o que está acontecendo em cada rua pequena. É como um diretor de orquestra tentando controlar cada instrumento de uma banda gigante de longe; ele perde o ritmo.
• O Bairro Autônomo (Descentralizado): Cada DSO cuida do seu bairro e só manda o que sobra para o TSO. Problema: Pode haver conflitos entre vizinhos (bairros) e o TSO fica sem recursos quando precisa.
• A Dança em Dupla (Híbrido/Coordenado): Esta é a ideia favorita do artigo. O TSO e o DSO trabalham juntos. O DSO verifica se a rua aguenta, e se aguentar, libera a energia para o TSO usar. É como se o guarda de trânsito do bairro dissesse: "Ok, a rua está livre, pode passar!", e a polícia rodoviária pudesse usar esses carros para ajudar no trânsito geral.

3. O "Mercado de Flexibilidade" (O Mercado de Serviços)

O artigo propõe a criação de um mercado comum de flexibilidade.
Imagine que a "flexibilidade" é a capacidade de uma casa ou fábrica de ligar ou desligar seus aparelhos rapidamente para ajudar a rede.

• O TSO compra essa flexibilidade para manter o equilíbrio nacional.
• O DSO compra para evitar congestionamentos locais.
• Terceiros (como empresas que agrupam várias casas) vendem essa flexibilidade.

A ideia é que todos comprem e vendam nesse mesmo mercado, mas com regras claras para que o DSO possa dizer "não" se a rua local não aguentar.

4. O Exemplo Prático (O Caso da Holanda)

Os autores criaram um cenário para a Holanda (onde a universidade deles fica) para mostrar como isso funcionaria na vida real:

• Antes: O TSO ligava para um fornecedor de energia e pedia 20 MW. O fornecedor ligava as máquinas. Se isso causasse um congestionamento numa rua local, o DSO só descobria tarde demais, e a rede poderia falhar.
• Com a Coordenação: Antes de ligar as máquinas, o TSO pergunta ao DSO: "Posso usar esses 20 MW?". O DSO faz uma simulação rápida (como um teste de tráfego) e diz: "Até 15 MW está tudo bem, mas 20 MW vai entupir a rua".
• Resultado: O TSO ajusta o pedido para 15 MW. O sistema funciona perfeitamente, sem apagões e sem desperdício de dinheiro.

5. Conclusão Simples

O artigo conclui que, para o futuro ser verde e seguro, os gestores de energia não podem mais trabalhar isolados. Eles precisam:

1. Compartilhar dados em tempo real (como um GPS de trânsito que todos usam).
2. Dar mais poder aos DSOs (gestores locais), pois eles conhecem melhor as "ruas" deles.
3. Criar um mercado único onde a energia flua de forma inteligente, evitando que o que é bom para o país seja ruim para o bairro, e vice-versa.

Em resumo: É sobre fazer a "polícia rodoviária" e o "guarda de trânsito do bairro" falarem a mesma língua para garantir que a energia chegue a todos sem causar engarrafamentos, aproveitando toda a energia limpa que temos disponível.

Resumo técnico

Aqui está um resumo técnico detalhado do artigo "The coordination between TSO and DSO in the context of energy transition - A review", apresentado em português:

Título: A Coordenação entre Operadores do Sistema de Transmissão (TSO) e Operadores do Sistema de Distribuição (DSO) no Contexto da Transição Energética: Uma Revisão

1. Problema e Contexto

A transição energética global, visando a redução da dependência de combustíveis fósseis e das emissões de CO2, introduz desafios técnicos significativos para os operadores de rede. O aumento massivo da penetração de Recursos de Energia Distribuída (DERs) na rede de distribuição cria complexidades na integração de sistemas, incerteza na gestão e a necessidade de novos modelos de transação para incentivar os clientes.
O problema central abordado é a falta de coordenação eficaz entre o Operador do Sistema de Transmissão (TSO) e o Operador do Sistema de Distribuição (DSO). Atualmente, eles operam de forma isolada, o que impede a utilização otimizada da flexibilidade oferecida pelos DERs. Isso pode levar a:

• Congestionamentos na rede de distribuição quando o TSO ativa serviços de flexibilidade sem considerar as restrições locais.
• Conflitos de atuação (atividades opostas) entre TSO e DSO.
• Subutilização de recursos flexíveis disponíveis na rede de distribuição.
• Custos operacionais elevados e necessidade de investimentos desnecessários em infraestrutura.

2. Metodologia

O artigo adota uma abordagem de revisão sistemática da literatura e análise comparativa, baseada em:

• Fontes de Dados: Artigos de revistas internacionais (ScienceDirect, IEEE Xplore), relatórios de organizações internacionais (ENTSO-E, IRENA, MIT CEEPR, TENET) e projetos piloto europeus (SmartNet, CoordiNet, INTERRFACE, GOPACS, etc.).
• Classificação de Esquemas: Os autores classificam os esquemas de coordenação (CS) existentes em categorias principais (centralizados vs. descentralizados) e analisam modelos específicos baseados no design de mercado, procedimentos operacionais e fluxo de dados.
• Análise de Casos e Pilotos: Avaliação de projetos reais na Europa (Dinamarca, Itália, Espanha, Grécia, Suécia, Noruega, Reino Unido) para entender a viabilidade prática.
• Proposta de Modelo Híbrido: Desenvolvimento de um diagrama de sequência e um cenário hipotético para o mercado de equilíbrio (balancing market) na Holanda, comparando a situação atual (sem coordenação) com um cenário proposto (com coordenação).

3. Principais Contribuições

• Taxonomia de Esquemas de Coordenação: O artigo detalha seis esquemas principais de coordenação, incluindo:
  1. Modelo Gerenciado pelo TSO (Centralizado).
  2. Modelo Gerenciado pelo DSO (Mercado Local).
  3. Modelo de Responsabilidade de Equilíbrio Compartilhada (Mercado Fragmentado).
  4. Modelo Híbrido TSO-DSO (Mercado Multinível).
  5. Modelo de Mercado Comum TSO-DSO.
  6. Modelo de Mercado de Flexibilidade Integrado.
     Para cada um, são listadas vantagens, desvantagens e o papel do DSO.
• Análise Crítica de Vantagens e Desvantagens: Identifica que modelos centralizados enfrentam desafios computacionais e de infraestrutura de comunicação, enquanto modelos descentralizados podem gerar conflitos de interesse entre DSOs, mas oferecem maior escalabilidade e respeito às restrições locais.
• Definição de Fluxo de Dados: Esclarece quais informações devem ser trocadas entre TSO e DSO (fluxo de potência, dados de previsão, preços, agendamento e ativação de serviços) para evitar interferências prejudiciais.
• Proposta de Modelo Híbrido para a Holanda: Apresenta um cenário prático onde o DSO valida os dados técnicos e as ofertas de flexibilidade antes que o TSO as utilize no mercado de equilíbrio. Isso inclui um processo de pré-qualificação conjunta e validação de limites de rede em tempo real.

4. Resultados e Descobertas

• Eficácia da Coordenação: A coordenação é essencial para maximizar a receita, minimizar custos operacionais e aumentar a participação de energias renováveis, garantindo ao mesmo tempo as restrições da rede.
• Limitações Atuais: A maioria dos projetos piloto ainda enfrenta barreiras como infraestrutura de TIC (Tecnologias da Informação e Comunicação) inadequada, falta de padrões de comunicação unificados e a dificuldade de DSOs acessarem recursos de flexibilidade em suas próprias redes em muitos países europeus.
• Viabilidade dos Modelos: Não existe uma solução única ("one-size-fits-all"). A escolha do esquema depende das características nacionais, topologia da rede e natureza dos recursos de flexibilidade.
  • O Modelo de Mercado Comum (onde TSO e DSO gerenciam um mercado unificado) parece promissor para minimizar custos totais e aumentar o bem-estar social, embora exija processos complexos de otimização.
  • O Modelo Híbrido (TSO-DSO) é destacado como uma via prática, onde o DSO valida as ofertas dos DERs para garantir que não violem restrições de distribuição antes de serem aceitas pelo TSO.
• Cenário de Aplicação (Holanda): A simulação demonstra que, sem coordenação, a ativação de uma oferta de 20 MW pelo TSO pode causar congestionamento na rede de distribuição. Com coordenação, o DSO atualiza os limites (ex: reduzindo a oferta válida para 15 MW) antes da ativação, prevenindo o congestionamento e reduzindo custos operacionais totais.

5. Significância e Conclusão

O artigo conclui que a transição para uma rede descarbonizada exige que os operadores de sistema transformem desafios em oportunidades através de uma coordenação aprimorada em planejamento de longo prazo e ação de curto prazo.

• Papel do DSO: É crucial que os DSOs assumam um papel mais ativo na gestão de suas redes locais e na validação de recursos de flexibilidade.
• Mercado de Flexibilidade Local: A construção de um mercado de flexibilidade local, onde TSO, DSO e terceiros possam acessar recursos, é fundamental.
• Segurança e Eficiência: A coordenação adequada garante a segurança do sistema, evita congestionamentos e permite o uso eficiente de DERs, reduzindo a necessidade de investimentos em expansão de rede.
• Trabalho Futuro: Os autores sugerem que trabalhos futuros devem quantificar os impactos da coordenação TSO-DSO em cenários atuais e projetados, focando na integração de dados em tempo real e quase real para mitigar riscos de rede.

Em suma, o artigo fornece um roteiro técnico e estratégico para a integração harmoniosa entre as redes de transmissão e distribuição, essencial para a viabilidade da transição energética na Europa e globalmente.