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[pt] INCORPORAÇÃO DA INCERTEZA DOS PARÂMETROS DO MODELO ESTOCÁSTICO DE VAZÕES NA POLÍTICA OPERATIVA DO DESPACHO HIDROTÉRMICO / [en] STOCHASTIC HYDROTHERMAL SCHEDULING WITH PARAMETER UNCERTAINTY IN THE STREAMFLOW MODELS

BERNARDO VIEIRA BEZERRA 26 October 2015 (has links)
[pt] O objetivo do planejamento da operação hidrotérmica de médio e longo prazo é definir as metas para geração de cada hidroelétrica e termelétrica, a fim de atender à carga ao menor custo esperado de operação e respeitando as restrições operacionais. Algoritmos de Programação Dinâmica Estocástica (PDE) e de Programação Dinâmica Dual Estocástica (PDDE) têm sido amplamente aplicados para determinar uma política operativa ideal o despacho hidrotérmico. Em ambas as abordagens a estocasticidade das afluências é comumente produzida por modelos periódicos autoregressivos de lag p - PAR(p), cuja estimativa dos parâmetros é baseada nos dados históricos disponíveis. Como os estimadores são funções de fenômenos aleatórios, além da incerteza sobre as vazões, também há incerteza sobre os parâmetros estatísticos, o que não é capturado no modelo PAR (p) padrão. A existência de incerteza nos parâmetros significa que há um risco de que a política da operação hidrotérmica planejada não será a ótima. O objetivo desta tese é apresentar uma metodologia para incorporar a incerteza dos parâmetros do modelo PAR (p) no problema de programação estocástica hidrotérmica. São apresentados estudos de caso ilustrando o impacto da incerteza dos parâmetros nos custos operativos do sistema e como uma política operativa que incorpore esta incerteza pode reduzir este impacto. / [en] The objective of the medium and long-term hydrothermal scheduling problem is to define operational target for each power plant in order to meet the load at the lowest expected cost and respecting the operational constraints. Stochastic Dynamic Programming (SDP) and Stochastic Dual Dynamic Programming (SDDP) algorithms have been widely applied to determine the optimal operating policy for the hydrothermal dispatch. In both approaches, the stochasticity of the inflows is usually produced by periodic auto-regressive models - PAR (p), whose parameters are estimated based on available historical data. As the estimators are a function of random phenomena, besides the inflows uncertainty there is statistical parameter uncertainty, which is not captured in the standard PAR (p) model. The existence of uncertainty in the parameters means that there is a risk that the hydrothermal operating policy will not be optimal. This thesis presents a methodology to incorporate the PAR(p) parameter uncertainty into stochastic hydrothermal scheduling and to assess the resulting impact on the computation of a hydro operations policy. Case studies are presented illustrating the impact of parameter uncertainty in the system operating costs and how an operating policy that incorporates this uncertainty can reduce this impact.
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[en] EFFICIENT HOTLINKS ASSIGMENT ALGORITHM FOR WEB DIRECTORIES / [pt] ALGORITMOS EFICIENTES PARA ATRIBUIÇÃO DE HOTLINKS EM DIRETÓRIOS WEB

CRISTON PEREIRA DE SOUZA 16 July 2004 (has links)
[pt] Uma maneira de localizar uma informação em uma base de dados grande e caótica como a Internet é utilizar um índice hierárquico que respeita alguma maneira de categorizar os dados. Exemplos desta hierarquia são os serviços de diretório, comuns em sites de busca. Porém, esta abordagem pode apresentar algumas desvantagens, como a necessidade de percorrer muitas páginas até chegar em uma informação muito acessada. Uma maneira de tratar este problema é o uso de hotlinks, hyperlinks adicionais que servem como atalho em uma busca. Estudamos algoritmos eficientes para atribuir hotlinks em um diretório web, de modo a reduzir o número máximo ou o número médio de acessos em uma busca. Fornecemos para o problema de minimização do número máximo de acessos um algoritmo (14/3)-aproximado e um algoritmo polinomial exato baseado em programação dinâmica. Por outro lado, para o problema de minimizar o número médio de acessos, adaptamos o algoritmo exato do problema anterior. Entretanto, este algoritmo adaptado é polinomial apenas para sites representados por árvores com altura O(log n). Por isso, introduzimos um parâmetro que permite ao usuário reduzir o tempo de execução em detrimento da qualidade da solução. Para este problema de minimizar o número médio de acessos, realizamos também experimentos comparando nosso algoritmo, um modelo em programação inteira, e alguns algoritmos propostos por outros autores. Introduzimos modificações práticas que melhoraram a performance do nosso algoritmo. / [en] An approach to search an information in a large and chaotic data base like the Internet is to use a hierarquical index regarding some categorization of the data. As an example, we have the web directories, usually found in search engines. However, this approach may have problems, as the need of visiting too many web pages to find a very accessed information. A way to address this problem is the use of hotlinks, which are hyperlinks added to the web site and used as shortcuts in a search. We studied efficient algorithms to assign hotlinks in web directories, in such a way to minimize the maximum or the average number of accesses to find an information. For the problem of minimizing the maximum number of accesses, we provide an (14/3)-approximation algorithm and an exact polinomial time algorithm based on dynamic programming. On the other hand, for the problem of minimizing the expected number of accesses, we adapted the previous exact algorithm. However, this adapted algorithm is polinomial only for web sites represented by trees with height O(log n). So, we introduce a parameter that allows the user to reduce the execution time under the cost of reducing the solution quality. For this problem of minimizing the expected number of accesses, we also made experiments comparing our algorithm, an integer programming model, and some algorithms proposed by other authors. We introduce pratical changes that improved the performance of our algorithm.
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[en] STOCHASTIC DYNAMIC PROGRAMMING AND CONVEX HULL ALGORITHM IN THE HYDROTHERMAL SYSTEMS OPERATION PLANNING / [pt] PROGRAMAÇÃO DINÂMICA ESTOCÁSTICA E ALGORITMO DE FECHOS CONVEXOS NO PLANEJAMENTO DA OPERAÇÃO DE SISTEMAS HIDROTÉRMICOS

BRUNO HENRIQUES DIAS 01 October 2010 (has links)
[pt] Esta tese apresenta uma nova proposta para modelagem das funções de custo futuro, utilizadas na Programação Dinâmica Estocástica (PDE). A técnica proposta é aplicada ao planejamento da operação de médio prazo de sistemas elétricos de potência. Através da discretização do espaço de estados, o algoritmo de fechos convexos (convex hull) é utilizado na obtenção de uma série de hiperplanos que compõe um conjunto convexo. Estes planos representam uma aproximação linear por partes da função de custo futuro. O custo operacional médio utilizando a metodologia proposta considerando-se um único cenário de afluências foi comparado com o custo obtido da programação dinâmica dual determinística para o mesmo cenário de afluências. Esta análise mostra a convergência das duas metodologias e é utilizada para determinar o nível mínimo de discretização necessário para modelagem das funções de custo futuro. A partir deste resultado é feita a extensão da análise para diversos cenários de afluências utilizando-se a metodologia proposta, sendo a função de custo futuro obtida através da média do custo de operação para os diversos cenários, em cada discretização. A aplicabilidade do método é mostrada utilizando um caso exemplo de duas usinas hidrelétricas reais em cascata. Adicionalmente, um estudo de caso analisa as vantagens da paralelização do código de programação, onde métricas tais como fator de aceleração e eficiência são analisadas. Por fim, é apresentada uma simulação contendo todo o sistema elétrico brasileiro, representado por reservatórios equivalentes. / [en] This thesis presents a new approach for the expected-cost-to-go functions modeling used in the stochastic dynamic programming (SDP) algorithm. The proposed technique is applied to the long-term operation planning of electrical power systems. Using state space discretization, the convex hull algorithm is used for constructing a series of hyperplanes that composes a convex set. These planes represent a piecewise linear approximation for the expected-cost-to-go functions. The mean operation costs obtained by the proposed methodology for a single water inflow scenario were compared with those from the deterministic dual dynamic programming for the same inflow scenario.This sensitivity analysis shows the convergence of both methods and is used to determine the minimum discretization level necessary to model the expected-cost-to-go functions. From the obtained result the proposed methodology is extended to the analysis of a set of water inflow scenarios, where the expected-cost-to-go function is obtained by the mean operation cost to all the considered scenario in each discretization level. The applicability of the proposed methodology for two hydro plants in a cascade is demonstrated. Additionally, a case study using code parallelization is presented aiming at gaining computational performance, where the parallelization performance, as speedup and efficiency are measured. To finish with a simulation with the whole Brazilian electrical system considering aggregated reservoir is presented.
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[en] DYNAMIC PROGRAMMING FOR RAILWAY ASSETS REPLACEMENT / [pt] PROGRAMAÇÃO DINÂMICA PARA SUBSTITUIÇÃO DE ATIVOS FERROVIÁRIOS

THALES CAMPOS ANDRADE 15 May 2023 (has links)
[pt] A gestão de ativos é uma abordagem crucial para o desempenho das organizações uma vez que buscam alinhar aspectos técnicos de engenharia com conceitos financeiros para otimizar o ciclo de vida de uma máquina. O Problema de Substituição de Equipamentos é uma das questões tratadas dentro dos estudos de gestão de ativos que visa decidir a melhor opção entre manter ou substituir o equipamento em um determinado intervalo de tempo. Uma das metodologias que vêm sendo utilizadas na literatura para solucionar este problema é a Programação Dinâmica, que se baseia em encontrar soluções parciais em uma série de estágios do problema até alcançar a ótima global. Este trabalho teve como objetivo determinar uma curva de substituição para um conjunto de locomotivas de uma empresa do setor ferroviário, considerando um limite de idade para poderem circular e seus históricos de receitas e custos ao longo dos anos. Os resultados alcançados permitiram que a empresa conhecesse a melhor forma de otimizar seu capital, levando em consideração os impactos financeiros caso opte por antecipar ou postergar o momento ótimo para substituição dos ativos. / [en] Asset management is a crucial approach for the performance of organizations as they seek to align technical aspects of engineering with financial concepts to optimize the life cycle of a machine. The Equipment Replacement Problem is one of the issues addressed within asset management studies that aims to decide the best option between maintaining or replacing equipment in a given time interval. One of the methodologies that have been used in the literature to solve this problem is Dynamic Programming, which is based on finding partial solutions in a series of stages of the problem until reaching the global optimum. This work aimed to determine a substitution curve for a set of locomotives of a company in the railway sector, considering an age limit for them to circulate and their revenue and cost history over the years. The results achieved allowed the company to know the best way to optimize its capital, taking into account the financial impacts if it chooses to anticipate or postpone the optimal moment for the replacement of assets.
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[en] EVALUATION OF THE ECONOMIC IMPACT IN THE VALUE OF A GAS-TO-LIQUIDS FACILITY CAUSED BY A RESEARCH AND DEVELEOPMENT TECNOLOGICAL PROJECT: USING THE THE REAL OPTIONS THEORY / [pt] AVALIAÇÃO DO IMPACTO ECONÔMICO DE UM PROJETO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO NO VALOR DE UMA PLANTA GAS-TO-LIQUIDS: USANDO A TEORIA DAS OPÇÕES REAIS

CARLOS FREDERICO DAS SILVA CRESPO 06 October 2008 (has links)
[pt] Ao tomar suas decisões, o gerente se vê frente a frente com diferentes tipos de incertezas, entre elas, o tempo para se concluir um projeto. As características de inovação e ineditismo dos projetos de Pesquisa e Desenvolvimento aplicados à tecnologia reforçam ainda mais os cuidados a serem tomados com a dimensão tempo no momento da decisão, pois a penalidade pode ser até mesmo a perda de uma oportunidade valiosa de negócio. Para quantificar o impacto do esforço aplicado em um Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico no valor de um empreendimento, conduzido em um contexto onde o tempo é representado por uma variável aleatória, desenvolvemos o modelo que apresentamos neste trabalho. Para tanto utilizamos a Teoria das Opções Reais, considerando que o projeto se desenvolve seqüencialmente e que pode ser abandonado em qualquer estágio de desenvolvimento. O modelo utiliza uma treliça para captar a incerteza técnica própria do desenvolvimento do desempenho da tecnologia e considera como variável aleatória o tempo de conclusão de cada uma das fases do projeto. O valor esperado do projeto, com a flexibilidade propiciada pela opção de abandono embutida no projeto de Pesquisa e Desenvolvimento, é calculado combinando a Simulação de Monte Carlo e a técnica da Programação Dinâmica. Aplicamos o modelo para tratar o caso de uma planta Gas-to-liquid (GTL). A função payoff do projeto de Pesquisa e Desenvolvimento foi construída a partir de diversas contribuições geradas no bojo de um convênio firmado entre o Departamento de Engenharia Industrial da PUC-RJ e a Petrobras S.A., com o objetivo de avaliar economicamente uma planta GTL. / [en] When making decisions, the figure of the manager comes across different types of uncertainties. Among them, the time to conclude a project. The characteristics of innovation and novelty in Research and Development Projects applied to technology, further reinforces the caution to be taken regarding the time dimension at the moment of the decision, since the penalty could culminate in the loss of a valuable business opportunity. In order to quantify the impact of the effort applied in a Research and Technological Development Project, in the value of an entrepreneurship conducted according to a context in which time is represented by a random variable, this study presents a pertinent model. Considering that a project sequentially evolves and can be abandoned during any stage of its development, the Theory of Real Options was the chosen theoretical framework. The model utilizes a lattice to capture the technical uncertainty, characteristics of the development of technology performance, and takes in account as a random variable the time of the conclusion of each stage of the project. The expected value of the project with the flexibility provided by the option to abandonment built in the Research and Development Project, is calculated through a combination of the Monte Carlo Simulation and the technique of Dynamic Programming. The proposed model was applied in the case of a Gas-to-liquid (GTL) plant. The payoff function of the Research and Development Project was built through several contributions stemmed from an agreement between the Industrial Engineering Department of PUC-RJ and Petrobras S.A., in order to assess the economic value of a GTL plant
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[en] HYBRID REPRESENTATION OF EQUIVALENTS AND INDIVIDUALIZED SYSTEMS FOR THE AVERAGE STATED PERIOD OPERATION PLANNING OF POWER SYSTEMS OF GREAT SIZE / [pt] REPRESENTAÇÃO HÍBRIDA DE SISTEMAS EQUIVALENTES E INDIVIDUALIZADOS PARA O PLANEJAMENTO DA OPERAÇÃO DE MÉDIO PRAZO DE SISTEMAS DE POTÊNCIA DE GRANDE PORTE

ANDRE LUIS MARQUES MARCATO 21 August 2002 (has links)
[pt] O sistema elétrico brasileiro apresenta características especiais que fazem com que ele se torne diferente dos outros encontrados nos demais países do mundo. Um território de largas dimensões abriga diversas bacias hidrográficas, as quais muitas vezes apresentam comportamentos complementares exigindo um grande intercâmbio energético entre elas, o que ocasionou a construção de uma malha de transmissão de grande porte e muito interligada. Com isto tornou-se necessária a construção de modelos específicos para gerenciar a operação elétrica e energética de todos os componentes do sistema distribuídos ao longo do país. O problema do planejamento da operação de sistemas elétricos é divido em diversas etapas separadas de acordo com o horizonte de estudo, do médio prazo até o despacho horário. Em cada etapa a representação da aleatoriedade das afluências às usinas hidrelétricas e o detalhamento do sistema elétrico é diferente. No planejamento de médio prazo é importante analisar o impacto das secas de longa duração na operação do sistema, a sua probabilidade de ocorrência e a capacidade de regularização plurianual do sistema brasileiro. Nesta fase as usinas hidrelétricas são representadas de forma simplificada através de sistemas equivalentes e existe uma representação detalhada da estocasticidade das afluências através da análise de diversos cenários hidrológicos. Na medida em que o horizonte de estudo diminui, a incerteza sobre as afluências futuras também diminui, porém aumenta a necessidade de uma representação mais detalhada das usinas hidrelétricas, térmicas, recebimentos, pequenas centrais hidrelétricas (PCHs) e rede de transmissão. Este trabalho concentra-se nos modelos de médio prazo que radicionalmente utilizam uma representação por sistemas equivalentes. O objetivo é permitir uma representação híbrida, onde parte do sistema será representado através de reservatórios equivalentes de energia e outra, representada à usinas individualizas o que possibilita um maior detalhamento dos estudos de médio prazo. O acoplamento hidráulico existente entre sistemas equivalentes é revisto e o acoplamento hidráulico de sistemas equivalentes com sistemas à usinas individualizadas originado pela representação híbrida é tratado com detalhe. / [en] The Brazilian electric system presents special characteristics which differs from those in other countries. A huge territory which contains several hydrographical basins with frequently complementary behaviors that demand great energy exchanges around all the geographical areas of the country. This has required the construction of a massive transmission network that is hardly interlinked. For this reason it has been necessary to construct specific models to generate the electric and energy operation for all the system`s components dispersed throughout the country. The operation planning of electrical systems problem is separated into several stages, in accord with the study outline, over a long term until the actual operational programming. At each stage the representational of hydraulic plant inflows and the peculiarities of the electric system are different. In the case of long-term planning it is important to analyze the impact of the long lasting droughts, their probability of occurrence and the multi-year reservoir regulation capacity for the Brazilian system. In this phase, hydroelectric plants are represented in a simplified manner and there are a detailed inflows representation. As the study horizon diminishes, the uncertainty about the future inflows also decreases, therefore increasing the need for a more detailed representation of the hydraulic and thermal plants, small hydraulic plants, interchanges and transmission network. This work concentrates on the long-term models which traditionally employ a representation using equivalen. We create here the possibility of a hybrid representation, where part of the hydraulic plants will be represented by equivalent reservoirs and part will be individually represented by total hydraulic coupling throughout all the systems components.
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[en] EFFICIENT LARGE NEIGHBORHOOD SEARCHES FOR THE TRAVELING SALESMAN PROBLEM WITH PICKUP AND DELIVERY / [pt] BUSCAS EFICIENTES EM VIZINHANÇAS LARGAS PARA O PROBLEMA DO CAIXEIRO VIAJANTE COM COLETA E ENTREGA

TONI TIAGO DA SILVA PACHECO 05 December 2018 (has links)
[pt] Em vários problemas de distribuição e logística, os produtos devem ser coletados em uma origem e entregues em um destino. Exemplos incluem o transporte de pessoas com deficiência, serviços de correio expresso, logística de suprimentos médicos, etc. O problema de roteamento abordado neste trabalho, conhecido como Traveling Salesman Problem with Pickup and Delivery (TSPPD), é da classe de problemas do caixeiro viajante com restrições de precedência. Neste problema, existe um mapeamento um-para-um entre coleta-entrega no qual cada cliente do tipo coleta possui um cliente do tipo entrega associado. Os clientes do tipo entrega somente podem ser visitados posteriormente à coleta associada. O TSPPD é um problema NP-difícil uma vez que generaliza o Traveling Salesman Problem (TSP). O TSP pode ser visto como um caso particular do TSPPD onde cada coleta coincide espacialmente com a respectiva entrega. As variantes com restrições de capacidade, janelas de tempo e diferentes políticas de carregamento têm recebido maior atenção na última década, embora ainda existam significantes avanços a serem realizados em termos de qualidades de soluções na versão básica do problema. Para resolver este problema, propomos um algoritmo meta-heurístico híbrido com vizinhanças largas exploradas eficientemente em O(n2). Nossos experimentos demonstram uma redução significativa no tempo computacional e também melhoria na qualidade de soluções previamente conhecidas na literatura. / [en] In various distribution and logistics issues, products must be collected at one source and delivered to a destination. Examples include disabled people transportation, express mail services, medical supplies logistics, etc. The routing problem addressed by this work, known as Traveling Salesman Problem with Pickup and Delivery (TSPPD), belongs to the class of traveling salesman problems with precedence constraints. In this problem, there is a one-to-one pickup-delivery mapping in which, for each pickuptype client, there is exactly one associated delivery-type client. Delivery clients can only be visited after the associated pickup. Since the TSPPD generalizes the TSP it is also a NP-hard problem, as the TSP is a particular casa of TSPPD where each pickup matches spatially with it s respective delivery. Variants with capacity constraints, time windows and different loading policies have received more attention in the last decade, although there are still significant advances to be made in terms of solution quality for the basic version of the problem. To solve this problem, we propose a hybrid metaheuristic algorithm with large neighborhoods efficiently explored in O(n2). Our experiments demonstrate a significant computational time reduction and also solutions quality improvement compared to the previous works.
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[en] TIME SERIES MODEL FOR BUILDING SCENARIOS TREES APPLIED TO STOCHASTIC OPTIMIZATION / [pt] MODELO DE SÉRIES TEMPORAIS PARA CONSTRUÇÃO DE ÁRVORES DE CENÁRIOS APLICADAS À OTIMIZAÇÃO ESTOCÁSTICA

FERNANDO LUIZ CYRINO OLIVEIRA 18 July 2018 (has links)
[pt] Em função da dependência dos regimes hidrológicos, a incerteza associada ao planejamento energético no Brasil exige a modelagem estocástica das Séries Temporais associadas de maneira adequada e coerente. Percebe-se, portanto, a importância dos modelos de geração de cenários hidrológicos com vistas à otimização, via Programação Dinâmica Dual Estocástica (PDDE), do desempenho das operações do sistema elétrico, com consequente aumento de benefícios e confiabilidade e, sobretudo, redução de custos. Esta modelagem estocástica tem sido realizada por um modelo Autorregressivo Peridódico, PAR(p), que ajusta um modelo autorregressivo de ordem p para cada um dos estágios das séries históricas que compõem as configurações do sistema. Este trabalho mostra que a estrutura utilizada no processo de simulação de séries sintéticas do modelo vigente no Setor Elétrico Brasileiro, via distribuição Lognormal, gera uma não linearidade na equação do modelo, o que pode ocasionar inconvenientes de não convexidade que inviabilizam o correto cálculo das Funções de Custo Futuro, poliedros convexos aproximados por funções lineares por partes. Haja vista o exposto e as características do modelo estocástico gerador da árvore de cenários e sua utilização em modelos de otimização, este trabalho apresenta uma nova metodologia alternativa para a construção dos cenários, de forma que os inconvenientes supracitados sejam eliminados. Isto posto, será apresentado uma nova abordagem geral para a construção das árvores, considerando os passos Forward e Backward, fundamentais no processo de otimização empregado pela técnica de PDDE. A estrutura de simulação estocástica desenvolvida conjugou a técnica de computação intensiva de Bootstrap e o método de simulação de Monte Carlo. Foram geradas árvores de cenários com horizonte temporal condizente com o planejamento de médio prazo do despacho hidrotérmico. As séries sintéticas foram comparadas às históricas por meio de uma bateria de testes estatísticos e a aderência das séries geradas foi atestada, provando a adequabilidade do modelo desenvolvido no que tange à parte estocástica do problema. Por fim, a árvore de cenários gerada foi aplicada na PDDE e várias variáveis de resposta foram analisadas, permitindo concluir que o modelo desenvolvido é perfeitamente capaz de reproduzir estruturas compatíveis com o modelo vigente, contudo sem causar a referida não linearidade na equação do PAR(p) e a possível não convexidade do problema de otimização associado ao planejamento de operação de médio/longo prazo. / [en] Due to the highly dependence on the hydrological regimes, the uncertainty associated with energy planning in Brazil requires stochastic modeling of associated time series appropriately and consistently. It is clear, therefore, the importance of models to generate hydrologic scenarios to be used in the optimization via Stochastic Dual Dynamic Programming (SDDP), which improves the performance of system operations, with consequent increase in benefits and reliability and, above all, cost reduction. This stochastic modeling is performed by the PAR(p), which sets an autoregressive model of order p for each of the stages of the historical series that make up the system settings. It was shown in this work that the structure used in the simulation process of synthetic series of the model prevailing in SEB via lognormal distribution generates a nonlinearity relationship in the model equation, which causes the inconvenience of nonconvexity in the calculation of Expected Cost-to-go Functions, convex polyhedral approximated by piecewise linear functions. Considering the above and the characteristics of the stochastic model that generates the scenarios tree and its use in the optimization algorithms, this study aims the development of an alternative methodology for the construction of scenarios, so that the aforementioned drawbacks were eliminated. It is proposed a new general approach for the construction of trees, considering the steps Forward and Backward, fundamental in the process of optimization technique employed by SDDP. The structure of stochastic simulation technique developed conjugates computationally intensive Bootstrap method and Monte Carlo simulation. Scenarios trees were generated consistent with the medium-term planning of hydrothermal dispatch. The synthetic series were compared to the historical data through a battery of statistical tests and the goodness fiting of the series generated was tested that confirmed the suitability of the developed model with respect to the stochastic problem. Finally, the paths of the trees were applied to the SDDP and response variables were analyzed, leading to the conclusion that the model was able to perfectly reproduce structures compatible with the current model, but without causing the aforementioned non-linearity of the PAR(p) equation and possible non convexity in the Expected Cost-to-go Functions.
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[en] ASSESSMENT OF A DERIVATIVE MANAGEMENT POLICY FOR RISK-AVERSE CORPORATIONS: A STOCHASTIC DYNAMIC PROGRAMMING APPROACH / [pt] AVALIAÇÃO DE UMA POLÍTICA DE GESTÃO DE DERIVATIVOS EM EMPRESAS AVESSAS A RISCO: UMA ABORDAGEM DE PROGRAMAÇÃO DINÂMICA ESTOCÁSTICA

RODRIGO FERREIRA INOCENCIO SILVA 16 June 2020 (has links)
[pt] Finanças corporativas compreendem políticas de investimento, financiamento e dividendo cujo objetivo é maximizar o valor do acionista. Em particular, os resultados de empresas produtoras de commodities e, consequentemente, o valor para seus acionistas estão sujeitos a alta volatilidade, decorrentes da variação dos preços destes produtos no mercado global. Entretanto, o risco dessa variação pode ser mitigado ao se explorar o amplo mercado de derivativos que, em geral, está disponível para commodities. Este trabalho propõe calcular o acréscimo de valor que uma empresa produtora de commodities pode fornecer ao seu acionista pelo uso de uma política ótima de gestão de derivativos, por meio da compra ou venda de contratos a termo. Para tanto, busca maximizar o retorno aos acionistas via dividendos em um ambiente avesso a risco. O modelo assume que o preço da commodity segue um processo de Markov de estados discretos. Como o modelo é aplicado em vários estágios, o problema torna-se bastante complexo, sendo necessário usar um método de decomposição para obter a solução, sendo assim, utilizou-se o método conhecido como programação dual dinâmica estocástica. Os resultados demonstram que, ao comercializar contratos forward, uma empresa aumenta o valor percebido pelo acionista, medido pelo pagamento de dividendos, para qualquer nível de aversão a risco. A média de acréscimo de valor, considerando diferentes níveis de aversão a risco e uma premissa de precificação não viesada, é superior a 320 por cento quando comparado a empresas que não possuem acesso a tais instrumentos. Além de medir o acréscimo de valor, analisou-se também quais os fatores determinantes para a política ótima de gestão de derivativos. Foi possível identificar que a política de gestão de derivativos é muito determinada pelos preços, que por sua vez estão associados ao estado da cadeia de Markov vigente em cada estágio. / [en] Corporate finance comprises investment, financing and dividend policies aimed at maximizing shareholder value. In particular, the results of commodity producers and, consequently, the value to their shareholders are subject to high volatility, resulting from the variation of prices of these products in the global market. However, the risk of this variation can be mitigated by exploiting the broad derivatives market that is generally available for commodities. This work proposes to calculate the value increase that a commodity-producing company can provide to its shareholders through the use of an optimal derivatives management policy, by buying or selling forward contracts. To this end, it seeks to maximize shareholder returns via dividends in a risk-averse environment. The model assumes that the commodity price follows a discrete state Markov process. Since the model is applied in several stages, the problem becomes quite complex, and it is necessary to use a decomposition method to obtain the solution, so we used the method known as stochastic dynamic dual programming. The results show that by trading forward contracts, a company increases the value perceived by the shareholder, measured by the payment of dividends, to any level of risk aversion. The average value increase, considering different levels of risk aversion and an unbiased pricing assumption, is higher than 320 per cent when compared to companies that do not have access to such instruments. In addition to measuring the value increase, we also analyzed which factors determine the optimal derivatives management policy. It was possible to identify that the derivatives management policy is very determined by the prices, which in turn are associated with the state of the Markov chain in force at each stage.
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[en] ON THE DECISION-HAZARD APPROACH FOR THE STOCHASTIC DUAL DYNAMIC PROGRAMMING APPLIED TO HYDROTHERMAL OPERATION PLANNING / [pt] UMA ABORDAGEM DECISÃO-ACASO PARA A PROGRAMAÇÃO DINÂMICA DUAL ESTOCÁSTICA APLICADA AO PLANEJAMENTO DA OPERAÇÃO HIDROTÉRMICA

ANDRE LAWSON PEDRAL SAMPAIO 05 April 2019 (has links)
[pt] A Programação Dinâmica Dual Estocástica (PDDE) constitui um dos métodos mais utilizados no planejamento hidrotérmico. Trabalhos anteriores neste campo se baseiam numa abordagem tipo acaso-decisão, enquanto a realidade está mais próxima de um processo tipo decisão-acaso. Tal dissonância entre planejamento e implementação gera um problema de inconsistência temporal, pois decisões futuras planejadas podem não ser colocadas em prática sob as mesmas condições. Se por um lado a modelagem acaso-decisão permite uma metodologia de solução cenário-decomponível eficiente, por outro, a estrutura decisão-acaso proporciona uma solução mais robusta (pessimista), já que desconsidera a antecipatividade. Neste trabalho, mensura-se o gap de inconsistência relativo a metodologia atual, assim como se propõe uma abordagem alternativa para o planejamento hidrotérmico que utiliza uma estrutura de revelação de incertezas e um processo decisório tipo decisão-acaso, aproximando o modelo de planejamento da realidade operativa. Ao invés de empregar restrições de não-antecipatividade, o que impossibilitaria a decomposição por cenário de cada subproblema estocástico de dois estágios, a metodologia proposta considera decisões de primeiro estágio como variáveis de estado a serem otimizadas via PDDE. Assim, reduz-se consideravelmente a complexidade e tempo necessário para se obter uma solução, garantindo ainda a estrutura decisória tipo decisão-acaso e não-antecipatividade das decisões de primeiro estágio. Resultados baseados no SIN indicam que tal inconsistência pode levar a um aumento considerável da geração de termelétricas mais caras, causando maior volatilidade nos preços de curto prazo e aumento no custo total de operação. Desta forma, a solução metodológica proposta, baseada na abordagem decisão-acaso via espaço de estado aumentado, constitui contribuição relevante e oportuna tanto para práticas na indústria quanto para o estado-da-arte da literatura utilizada para o planejamento da operação hidrotérmica sob incerteza. / [en] Stochastic Dual Dynamic Programming (SDDP) is currently one of the most employed methods for hydrothermal planning. All previous works on this subject are based on a hazard-decision approach, whereas reality is more closely related to a decision-hazard process. This dissonance between planning and implementation is a source of time-inconsistency, as future planned decisions under the same conditions may not be put into practice. If on the one hand the hazard-decision modeling framework allows a scenario-decomposable efficient solution methodology, on the other hand the decision-hazard structure provides a more robust (pessimistic) solution as it does not rely on anticipativity assumptions. In this work, we measure the inconsistency-gap related to the current methodology and propose an alternative approach for hydrothermal planning that utilizes an informationrevelation structure and decision process based on a decision-hazard framework, thereby approximating the planning model to realistic operational actions. Instead of relying on non-anticipativity constraints, which would prevent the scenario decomposition of each two-stage stochastic subproblem, the proposed methodology considers first-stage decisions as state variables to be optimized through the SDDP procedure. In this framework, the complexity and time required to find a solution is considerably reduced yet ensuring the decision-hazard decision structure and non-anticipativity of the first-stage decisions. Results based on the Brazilian power system indicate that this inconsistency may considerably increase generation of more expensive thermal units, leading to spikes in energy market spot prices and an increase in overall operational costs. Therefore, the proposed decision-hazard approach and augmented-state solution methodology constitute timely and relevant contributions to both industry practices and state of the art literature on the subject of hydrothermal operation planning under uncertainty.

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