A framework to evaluate and compare synthetic streamflow scenario generation models

• Published in: Revista brasileira de recursos hídricos 2023-01, Vol.28
• Main Authors: Treistman, Felipe, Penna, Débora Dias Jardim, Khenayfis, Lucas de Souza, Cavalcante, Nelson Bernardo Rodrigues, Souza Filho, Francisco de Assis de, Rocha, Renan Vieira, Estácio, Ályson Brayner, Rolim, Larissa Zaira Rafael, Pontes Filho, João Dehon de Araújo, Porto, Victor Costa, Guimarães, Sullyandro Oliveira, Pessanha, José Francisco Moreira, Almeida, Victor Andrade de, Chan, Priscilla Dafne Shu, Lappicy, Thiago, Lima, Carlos Henrique Ribeiro, Detzel, Daniel Henrique Marco, Bessa, Marcelo Rodrigues
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Comparative evaluation framework; ENGINEERING, ENVIRONMENTAL; ENGINEERING, GEOLOGICAL; ENGINEERING, MARINE; ENGINEERING, OCEAN; Multivariate multistage probabilistic forecast; Synthetic streamflow scenario generation
• ISSN: 1414-381X; 2318-0331; 2318-0331
• DOI: 10.1590/2318-0331.282320230115

ABSTRACT Synthetic streamflow scenario generation is particularly important in countries like Brazil, where hydroelectric power generation plays a key role and properly handling the uncertainty of future streamflow is crucial. This paper showcases a collaborative effort within the Brazilian electrical sector to enhance streamflow scenario models, focusing on horizons up to one year. Five institutions proposed diverse methodologies, and their effectiveness was evaluated using a comparative framework. The results reveal the strengths and areas for improvement in each model. GHCen emerged as the top performer, excelling in both short-term and moving average analyses, while the PARX model demonstrated superior performance in specific regions. The PAR(p)-A, which is the official methodology in Brazil, was the second-best model in the moving average analysis. This research offers valuable insights for countries facing similar hydrothermal scheduling and scenario generation challenges. RESUMO A geração de cenários sintéticos de vazões afluentes é particularmente importante em países como o Brasil, onde a geração de energia hidrelétrica desempenha um papel fundamental e é crucial lidar adequadamente com a incerteza da vazão futura. Este artigo apresenta um esforço colaborativo do setor elétrico brasileiro para aprimorar os modelos de geração de cenários de vazão, com foco em horizontes de até um ano. Cinco instituições propuseram metodologias diversas e a sua eficácia foi avaliada através de uma avaliação comparativa estruturada. Os resultados revelam os pontos fortes e as áreas de possíveis aprimoramentos em cada modelo. O modelo GHCen apresentou o melhor desempenho, destacando-se nas análises de curto prazo e de média móvel, enquanto o modelo PARX demonstrou desempenho superior em regiões específicas do Brasil. O PAR(p)-A, metodologia oficial no Brasil, foi o segundo melhor modelo na análise de médias móveis. Este artigo oferece informações valiosas para países que enfrentam desafios semelhantes de programação hidrotérmica e geração de cenários.