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[pt] MODELOS DE SIMULAÇÃO ESTOCÁSTICA DE CENÁRIOS DE VELOCIDADE DO VENTO CORRELACIONADOS COM INCORPORAÇÃO DE VARIÁVEIS CLIMÁTICAS / [en] STOCHASTIC SIMULATION MODELS OF CORRELATED WIND SPEED SCENARIOS WITH INCORPORATION OF CLIMATE VARIABLESRAFAEL ARAUJO COUTO 21 October 2024 (has links)
[pt] A energia eólica tem crescido de forma estável no Brasil nos últimos
anos. Para impulsioná-la, é crucial considerar as mudanças climáticas, já
que sua geração é altamente influenciada pelo clima. Por isso, é fundamental incorporar variáveis climáticas externas na modelagem das séries eólicas,
contribuindo para reduzir as incertezas. Os Modelos Periódicos Autorregressivos com Variáveis Exógenas (PARX) representam uma abordagem viável
para cumprir esse propósito, incluindo a variável exógena ENSO. No presente estudo, realizou-se a modelagem das séries de velocidade do vento nos
estados do Rio Grande do Norte, Paraíba, Pernambuco, Alagoas, Sergipe,
Rio Grande do Sul e Santa Catarina. Nesse sentido, foi considerada a covariância entre esses estados em cada região brasileira para avaliar a correlação
espacial entre eles, criando a modelagem PARX-Cov. Além disso, a correlação entre os indicadores do fenômeno ENSO também foi considerada
para viabilizar a previsão out-of-sample das variáveis climáticas, essa utilizada para a simulação de cenários de velocidade de vento. Ao comparar a
modelagem do PARX e PARX-Cov, com o modelo vigente no setor elétrico
brasileiro, observou-se um desempenho superior nos modelos propostos para
a simulação de realizações futuras das séries de velocidade do vento. O modelo PARX-Cov com o índice ONI Acumulado é o mais adequado para Pernambuco, Rio Grande do Sul e Santa Catarina. O PARX-Cov com o índice
SOI é mais apropriado para o Rio Grande do Norte. Para Alagoas e Sergipe,
o PARX com o índice ONI Acumulado é o mais indicado, enquanto o PARX
com Niño 4 Acumulado é melhor para a Paraíba. / [en] Wind energy has been steadily growing in Brazil in recent years. To
boost its growth, it is crucial to consider climate change, as wind energy
generation is highly influenced by the weather. Therefore, it is essential
to incorporate external climatic variables into the modeling of wind series,
helping to reduce uncertainties. Periodic Autoregressive Models with Exogenous Variables (PARX) represent a viable approach to achieve this, including the ENSO exogenous variable. In the present study, wind speed series
were modeled in the states of Rio Grande do Norte, Paraíba, Pernambuco,
Alagoas, Sergipe, Rio Grande do Sul, and Santa Catarina. In this context,
the covariance between these states in each Brazilian region was considered
to assess the spatial correlation among them, creating the PARX-Cov modeling. Furthermore, the correlation between ENSO phenomenon indicators
was also considered to enable out-of-sample forecasting of climatic variables,
used for simulating wind speed scenarios. When comparing the PARX and
PARX-Cov modeling with the current model in the Brazilian electric sector, the proposed models showed superior performance in simulating future
wind speed series. The PARX-Cov model with the Accumulated ONI index
is most suitable for Pernambuco, Rio Grande do Sul, and Santa Catarina.
The PARX-Cov model with the SOI index is more appropriate for Rio
Grande do Norte. For Alagoas and Sergipe, the PARX model with the Accumulated ONI index is the most recommended, while the PARX model
with Accumulated Niño 4 is better for Paraíba.
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[en] STOCHASTIC SIMULATION MODELS OF INFLOW SCENARIOS WITH INCORPORATION OF CLIMATE VARIABLES / [pt] MODELOS DE SIMULAÇÃO ESTOCÁSTICA DE CENÁRIOS DE VAZÃO COM INCORPORAÇÃO DE VARIÁVEIS CLIMÁTICASPAULA MEDINA MACAIRA LOURO 23 January 2019 (has links)
[pt] Apesar do crescimento exponencial da instalação de novas usinas eólicas nos últimos anos, a matriz energética Brasileira é composta, principalmente, por usinas hidrelétricas. Uma das principais características dos sistemas de geração com predominância hidráulica é a forte dependência dos regimes hidrológicos. Atualmente, o setor elétrico brasileiro utiliza a Energia Natural Afluente para gerar cenários hidrológicos a partir de um modelo PAR. Tal modelo é ajustado a partir dos parâmetros estimados do histórico da série temporal, isto é, não considera quaisquer informações exógenas que possam afetar os regimes hidrológicos e, consequentemente, a produção de energia. Estudos recentes identificaram que o uso de variáveis climáticas na modelagem de séries de afluências nas bacias brasileiras pode servir como fator de diminuição de incertezas devido a existência de correlação entre essas variáveis. Também foram identificados benefícios ao decompor as séries hidrológicas em sinal e ruído e utilizar somente o sinal para a modelagem. Neste contexto, o desenvolvimento de modelos híbridos que combinem técnicas de de composição das séries hidrológicas e modelos de séries temporais com variáveis exógenas são objetos de estudo deste trabalho,assim como o desenvolvimento de modelos que associem tais variáveis de formação-linear e periódica. Essas novas abordagens contemplam o uso das técnicas de decomposição SSA e MSSA em combinação com PAR, a aplicação do modelo PARX e o desenvolvimento do modelo PGAM. Como conclusão tem-se que os modelos aplicados se mostraram eficientes para os objetivos propostos e também apresentaram melhor performance, em alguns casos, quando comparados com modelos já publicados na literatura. / [en] Despite the exponential growth of wind farms in recent years, the Brazilian energy matrix is mainly composed of hydroelectric plants.One of the main characteristics of hydroelectric generation systems is the strong
dependence on hydrological regimes. Currently, the Brazilian electric sector uses the Natural Energy In flow to generate hydrological scenarios from a PAR model.Such model is adjusted from the estimated parameters
of the time series history, that is, it does not consider any exogenous information that could affect the hydrological regimes and, consequently, the energy production. Recent studies indicate that the use of climatic variables in the modeling of inflow series in the Brazilian basins may serve as a factor to reduce uncertainties due to the existence of correlation between these variables. It was also identified benefits by decomposing hydrological series into signal and noise and using only the signal for modeling. In this context, the development of hybrid models that combine techniques of decomposition of the hydrological series and time series models with exogenous variable are study objects of this work, as well as the development of models that associate such variables in a non-linear and periodic way. These new approaches contemplate the use of SSA and MSSA decomposition techniques in combination with PAR, the application of the PARX and the development of the PGAM model. As conclusion, the applied models were efficient for the proposed objectives and also presented better performance, in some cases, when compared with models already published in the literature.
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