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[en] IMPACT OF LOAD UNCERTAINTIES AND RENEWABLE SOURCES ON THE OPERATING RESERVE REQUIREMENTS IN MULTI-AREA SYSTEMS / [pt] IMPACTO DAS INCERTEZAS DE CARGA E FONTES RENOVÁVEIS NOS REQUISITOS DE RESERVA OPERATIVA EM SISTEMAS MULTIÁREABRUNA DOS GUARANYS MARTINS 27 November 2019 (has links)
[pt] A reserva girante é a parcela da geração que deve estar sincronizada, ou que seja possível sincronizar em tempo hábil, de forma a repor a perda de unidades de geração, suprir acréscimos de demanda devido aos erros de previsão, ou ainda lidar com possíveis flutuações na capacidade de geração de fontes renováveis. Desta forma, é crucial que tal parcela esteja dimensionada de modo a suprir tais necessidades de forma adequada. Para tal, deve-se considerar o perfil da demanda do sistema e também as características do sistema de geração. Estimativas imprecisas da carga elétrica podem levar a ocorrências de cortes de carga. Da mesma forma, um superdimensionamento da reserva pode ter como consequência custos excessivos para o consumidor de energia. Uma representação aceitável para carga é considerá-la como uma variável aleatória. Este tipo de modelagem permite que o valor do pico de carga estimado tenha suas incertezas intrinsecamente consideradas. Assim, considerando as variabilidades inerentes à demanda e à geração, é então possível estimar o risco de não suprimento do sistema por meio de métodos baseados em Simulação Monte Carlo (SMC). Tais métodos têm como principal vantagem uma relativa robustez para avaliação de índices que mensuram numericamente o nível de confiabilidade do sistema: e.g., LOLP (loss of load probability). Nesta dissertação será avaliado o impacto das incertezas associadas à demanda, à variabilidade das fontes renováveis e às falhas em equipamentos no dimensionamento da reserva de geração no âmbito da operação de sistemas elétricos. Serão empregadas técnicas baseadas em SMC para avaliar os níveis de confiabilidade, considerando diversas possibilidades de representação da carga em sistemas multiárea. Dentre os cenários testados e discutidos, calculam-se índices de risco para o sistema e por áreas, para avaliar se o sistema é confiável não apenas como um todo, mas também em cada uma de suas regiões operativas. Para avaliar a metodologia proposta, são realizados testes com o sistema IEEE-RTS (Reliability Test System) de modo a responder se os índices de risco por
área/sistema estão dentro de níveis aceitáveis. Por fim, é avaliado também o efeito da inserção de fontes renováveis intermitentes na reserva do sistema. / [en] The spinning reserve is the generation quota that must be synchronized (or that can be synchronized in a timely manner) with the aim to restore the loss of generation units, to supply increases in demand due to forecast errors, or to cope with generation capacity fluctuations of renewable sources. Thus, it is crucial that such amount is defined so as to adequately meet the required needs. For this, the system load profile and also the generating system characteristics must be duly considered. Inaccurate estimates of electrical demand can lead to the occurrence of load shedding. Similarly, overinvestment in capacity reserve may result in excessive costs to electric energy consumers. An acceptable representation for the load profile is to consider it as a random variable. This type of modeling allows the estimated peak load value to have its uncertainties intrinsically considered. Therefore, considering the inherent variability of demand and generation, it is then possible to estimate the risk of not supplying the system load through methods based on Monte Carlo simulation (SMC). Such methods have as their main advantage a relative robustness for evaluating indices that numerically measure the reliability level of the system; e.g., LOLP (loss of load probability). In this dissertation, the impact of uncertainties associated with demand, the variability of renewable sources and equipment failures will be evaluated in order to size the amount of generating reserve, within the scope of the operation of electric systems. SMC techniques are used to evaluate the reliability levels, considering several possibilities of load representation in a multi-area system. Among different scenarios analyzed, risk indices are calculated for system and areas, in order to assess whether the grid is reliable as a whole and also for all operating regions. In order to evaluate the proposed methodology, tests are performed with the IEEE-RTS (Reliability Test System) to respond if the area/system risk indices are within acceptable levels. Finally, the effect of inserting intermittent renewable sources into the system reserve is also discussed.
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[en] OPTIMIZATION OF TRANSFORMER AND MOBILE SUBSTATION STOCKS IN POWER SYSTEMS VIA MONTE CARLO SIMULATION AND GENETIC ALGORITHM / [pt] OTIMIZAÇÃO DE ESTOQUES DE TRANSFORMADORES E SUBESTAÇÕES MÓVEIS EM SISTEMAS DE POTÊNCIA VIA SIMULAÇÃO MONTE CARLO E ALGORITMO GENÉTICOVENUS LIRIA SILVA MENDES 12 September 2024 (has links)
[pt] Em geral, as subestações são projetadas com transformadores em paralelo, operando a meia carga, para assegurar continuidade no fornecimento de energia mesmo
que um transformador do grupo falhe. Contudo, essa prática implica em custos elevados, especialmente no que diz respeito ao arranjo de subestações. Uma solução alternativa é a utilização de estoques compartilhados de transformadores reservas e unidades de subestações móveis, que devem atender a um grupo de subestações com as
mesmas características elétricas. Neste contexto, esta tese propõe a utilização temporária de unidades de subestações móveis, que devem atuar para atender à demanda de
energia enquanto o transformador reserva é instalado. Essa estratégia aumenta a confiabilidade do sistema e reduz os custos operacionais e de investimento para as concessionárias de energia. No entanto, o sucesso dessa abordagem está intrinsecamente
ligado ao dimensionamento e localização adequada dos estoques. Para que bons resultados sejam alcançados, é preciso dimensionar os estoques de forma que não haja
investimento desnecessário ou um número insuficiente de equipamentos, e considerar
pontos estratégicos de armazenamento, de forma que o tempo de deslocamento dos
equipamentos sobressalentes até o ponto de falha garanta a minimização dos custos
associados. Posto isso, esta tese apresenta duas metodologias de otimização baseadas
em simulação Monte Carlo e Algoritmo Genético: uma para dimensionar o número de
transformadores reservas e unidades de subestações móveis por ano; e outra para posicionar de forma adequada tais equipamentos em subestações com capacidade de
armazenamento. Ambos os métodos foram aplicados a um grupo de transformadores
de duas concessionárias reais, visando demonstrar a capacidade da metodologia de
encontrar um conjunto de soluções factíveis do ponto de vista técnico e econômico. / [en] In general, substations are designed with transformers in parallel, operating
at half load, to ensure continuity of power supply even if a transformer in the
group fails. However, this practice involves high costs, especially with regard to
the arrangement of substations. An alternative solution is the use of shared stocks
of reserve transformers and mobile substation units, which must serve a group of
substations with the same electrical characteristics. In this context, this thesis proposes the temporary use of mobile substation units, which must act to meet the
energy demand while the reserve transformer is installed. This strategy increases
system reliability and reduces operational and investment costs for electric utilities. However, the success of this approach is intrinsically linked to the proper
sizing and location of stocks. For good results to be achieved, it is necessary to
size stocks so that there is no unnecessary investment or an insufficient number of
equipment, and consider strategic storage points, so that the time taken to move
the spare equipment to the point of failure minimizes the associated costs. Thus,
this thesis presents two optimization methodologies based on Monte Carlo simulation and Genetic Algorithm: one to size the number of spare transformers and
mobile substation units per year; and another to properly locate such equipment in
substations with storage capacity. Both methods were applied to a group of transformers from two real utilities, aiming at proving the method s ability to find a set
of feasible solutions from a technical and economic point of view.
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[en] ANALYSIS OF CAPITAL INVESTMENT IN THE BRAZILIAN PULP AND PAPER INDUSTRY BY MEANS OF THE REAL OPTIONS THEORY: THE CASE OF FIBRIA CELULOSE S. A. / [pt] ANÁLISE DE INVESTIMENTO DE CAPITAL NA INDÚSTRIA BRASILEIRA DE PAPEL E CELULOSE POR MEIO DA TEORIA DAS OPÇÕES REAIS: O CASO DA FIBRIA CELULOSE S.A.SAMUEL DE OLIVEIRA CARDOSO 15 February 2017 (has links)
[pt] O presente trabalho tem como objetivo final a verificação da aplicabilidade da Teoria das Opções Reais (TOR) em investimentos de papel e celulose, considerando o Movimento de Reversão à Média (MRM) nos fatores de risco, dado um modelo de gerenciamento de curto prazo, no âmbito de um estudo de caso da Fibria Celulose S.A. para o setor de papel e celulose no Brasil. Nesta dissertação, testa-se a aderência da série histórica de preços da celulose de fibra curta da Fibria, no período entre 2003 e 2013, a um modelo estocástico de reversão à média, sendo este modelo validado para o presente estudo. Uma vez o modelo validado, determinam-se os parâmetros para realização de cálculos e análises fundamentais para se chegar aos objetivos intermediários, etapa preliminar aos resultados do objetivo final. Dentre os cálculos e análises citados, ressaltam-se: determinação dos VPLs dinâmicos e os valores das Opções Reais europeias sequenciais para a Simulação de Monte Carlo com Processo Neutro ao Risco; construção e análise da Árvore Binomial com Processo Neutro ao Risco; construção e análise das Regiões de Gatilho para preços e lucros marginais em um
Processo Real; comparação das Regiões de Gatilho com as determinadas pelas Árvores Binomiais. Assim, com tais análises, confirma-se, nesta dissertação, a aplicabilidade da Teoria das Opções Reais na Análise de Investimento no setor celulósico-papeleiro. / [en] The present work has the ultimate purpose of verifying the applicability of the Real Options Theory in the pulp and paper investment, considering the Mean Reversion Movement in the risk factors, given a short-term management model, within a study of Fibria Celulose S.A. for the pulp and paper industry in Brazil. This dissertation tests the adherence of Fibria s short fiber pulp historical price series, between 2003 and 2013 to a stochastic mean reversion model, being this model validated in the present study. Once the model is validated, the parameters for calculations and fundamental analyzes are determined to reach intermediate
goals, preliminary step to the results of the final goal. Among the cited calculations and analyzes, it is emphasized: determination of dynamic NPVs and values of the sequential European Real Options for the Monte Carlo Simulation with Risk Neutral Process; construction and analysis of the Binomial Tree with Risk Neutral Process; construction and analysis of the Trigger Regions for prices and marginal profits in a Real Case; Comparison between Trigger Regions and those determined by the Binomial Trees. So with such analyzes, it is confirmed, in this work, the applicability of the Real Option Theory on Investment Analysis in
pulp and paper industry.
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[pt] VALORAÇÃO DE OPÇÕES REAIS MÚLTIPLAS EM PROJETOS MODULARIZADOS: UMA METODOLOGIA ROBUSTA PARA ANÁLISE DE INVESTIMENTOS / [en] VALUATION OF MULTIPLE REAL OPTIONS IN MODULARIZED PROJECTS: A ROBUST METHODOLOGY FOR INVESTMENT ANALYSISJULIANO MELQUIADES VIANELLO 13 September 2018 (has links)
[pt] Em alguns casos pode ser útil para a empresa dividir um projeto em várias subunidades independentes. Esta divisão pode ocorrer, por exemplo, em grandes projetos nos quais são identificados partes integrantes ou módulos com diferentes riscos, retornos, matérias primas, produtos, atividades e mercados. Por outro lado, na avaliação de projetos, a consideração de opções reais de adiar o investimento, investir em informação e parar temporariamente a produção é uma sofisticada e amplificada abordagem, quando comparada com o método tradicional do Valor Presente Líquido (VPL). Desta forma, o objetivo deste trabalho é apresentar os fatores econômicos de risco de um projeto dividido em várias subunidades independentes identificados como relevantes na análise da distribuição probabilística do VPL; o processo
estocástico usado para simular cada um destes fatores; a distribuição probabilística deste VPL utilizando a metodologia de opções reais de adiar o investimento, investir em informação e parar temporariamente a produção, além do valor isolado e conjunto (múltiplo) destas opções para o projeto. Com esses dados, pode-se apresentar uma metodologia para achar a combinação temporal ótima para o início dos investimentos em cada uma das subunidades que constituem este tipo de projeto, aquela em que o valor do VPL deste empreendimento é maximizado. Entre outras contribuições importantes deste trabalho para a análise de risco de projetos, apresentou-se também uma modelagem inédita para a geração de cenários estocásticos apropriados para modelar a incerteza no valor do investimento, um dos principais fatores de risco em projetos. / [en] In some cases it may be advantageous for the company to divide a project into several independent subunits. This can occur, for example, on large projects, in which are identified modules with different risks, returns, raw materials, products, activities and markets. On the other hand, in the assessment of projects, the consideration of real options to postpone investment, invest in information and stop production temporarily is a sophisticated approach compared with the traditional Net Present Value (NPV). Thus, the objective of this work is to present the economic risk factors of a project divided into several independent subunits identified as relevant in the analysis of the probability distribution of NPV; the stochastic process used to simulate each of these factors; the probability distribution of NPV using the
methodology of real options to postpone investment, invest in information and temporarily stop production, besides the isolated and multiple value of these options. By making use of these data, we can present a methodology for finding the optimal time combination for the investement in each of the subunits, the one in which the value of the NPV of this project is maximized. Another specific contribution of this work, refers to the generation of appropriate stochastic scenarios to model the uncertainty in the value of investment, one of the main risk factors in projects.
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[pt] RESOLVENDO OS PROBLEMAS DETERMINÍSTICO E ESTOCÁSTICO DE ESCALONAMENTO DE EMBARCAÇÕES DO TIPO PIPE- LAYING SUPPORT VESSEL / [en] SOLVING THE DETERMINISTIC AND STOCHASTIC PIPE-LAYING SUPPORT VESSEL SCHEDULING PROBLEMVICTOR ABU-MARRUL CARNEIRO DA CUNHA 26 July 2021 (has links)
[pt] Empresas de exploração de petróleo e gás offshore frequentemente precisam
lidar com problemas relacionados ao uso eficiente de seus recursos. Neste
trabalho, abordamos um problema de programação de navios associado à
logística offshore de petróleo e gás – O Problema de Programação de Embarcações
do tipo Pipe-Laying support Vessel (PLSVSP). Essas embarcações
são especialmente projetadas para realizar conexões de dutos entre poços
de petróleo submarinos e plataformas de produção. A conexão de dutos é
a última etapa a ser executada para permitir a drenagem do óleo e iniciar
a produção em um poço. No PLSVSP, o objetivo é antecipar a conclusão
de poços mais produtivos. O problema pode ser visto como uma variante
de um problema de programação de lotes com máquinas paralelas idênticas
e tempos de configuração não antecipados por família para minimizar
o total weighted completion time. Nessa analogia, embarcações são as máquinas,
poços são as tarefas e lotes são as viagens executadas por PLSVs,
definindo quais poços devem ser conectados a cada saída do porto. Foram
desenvolvidas diversas abordagens de otimização para resolver as variantes
determinística e estocástica do problema. Para a variante determinística,
desenvolvemos métodos híbridos e uma metaheurística capazes de melhorar
as soluções desenvolvidas por formulações MIP puras e lidar com o PLSVSP.
Para a variante estocástica, foi desenvolvida uma simheurística utilizando simulação
de Monte Carlo incorporada, considerando incertezas nas durações
das conexões e nas datas de chegada dos oleodutos no porto. Os resultados
mostram uma melhora significativa no custo das soluções quando lidam com
incertezas em comparação com soluções geradas por um método determinístico.
O uso da simulação em uma estrutura metaheurística mostrou-se
uma abordagem promissora, capaz de lidar com o problema estocástico, com
pouco esforço computacional extra necessário. / [en] Offshore oil and gas exploration companies frequently need to deal
with problems related to the efficient use of their resources. In this work,
we address a ship scheduling problem associated with offshore oil and gas
logistics – The Pipe Laying Support Vessel Scheduling Problem (PLSVSP).
These vessels are specially designed to perform pipeline connections between
sub-sea oil wells and production platforms. The connections are the
last step to be performed to allow the oil draining, starting production in
a well. The PLSVSP objective is to anticipate the completion of the most
productive wells. The problem can be seen as a variant of a batch scheduling
problem with identical parallel machines and non-anticipatory family
setup times to minimize the total weighted completion time. In this analogy,
vessels are machines, wells are jobs, and batches are voyages executed
by PLSVs, defining which wells to connect each time it leaves the port. We
developed several optimization approaches to solve the deterministic and
stochastic variants of the problem. For the deterministic problem, we developed
hybrid methods and a metaheuristic that outperformed the pure
MIP formulations, being practical to deal with the PLSVSP. A simheuristic
using embedded Monte Carlo simulation was developed for the stochastic
variant of the problem, considering uncertainties in the connection duration
and the arrival dates of pipelines at the port. The results show a significant
improvement in the solutions dealing with uncertainties compared to solutions
generated by a deterministic method. The use of simulation within
a metaheuristic framework proved to be a promising approach, being able
to deal with the stochastic problem, with little extra computational effort
required.
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[en] CROSS ENTROPY METHOD FOR SOLVING THE TRANSMISSION EXPANSION PLANNING PROBLEM / [pt] MÉTODO DA ENTROPIA CRUZADA PARA SOLUÇÃO DO PROBLEMA DE PLANEJAMENTO DA EXPANSÃO DA TRANSMISSÃOJOSIANE LIMA BORN 24 February 2025 (has links)
[pt] O planejamento da expansão da transmissão (PET) tem como objetivo definir
a localização, o momento e a quantidade de reforços que devem ser implementados
na rede elétrica. Por meio da definição estratégica de reforços, o PET garante que a
infraestrutura de transmissão esteja preparada para atender ao aumento da demanda,
à integração de novas fontes de geração e às novas tecnologias que surgem no setor
elétrico. Todavia, a modelagem do problema se tornou mais desafiadora devido ao
aumento da magnitude dos sistemas elétricos. Como consequência, a quantidade de
incertezas atreladas exige ferramentas de otimização que possibilitem a gestão
eficiente dos recursos econômicos. Portanto, essa dissertação propõe a utilização de
um algoritmo denominado SMC-CE-PET, que é baseado no método da entropia
cruzada com auxílio de simulação Monte Carlo, para solucionar a otimização do
problema PET. Por meio de uma distribuição de probabilidade, o algoritmo é
executado e diversos planos de expansão podem ser identificados. Para análise da
metodologia proposta, é solucionado o problema PET estático de longo prazo,
através de modelo DC linearizado de rede com a inclusão de perdas ôhmicas e
consideração do critério de segurança N-1 para a rede de transmissão. Dois
sistemas teste, comumente utilizados neste tópico de pesquisa, são empregados no
processo de validação da metodologia proposta. / [en] Transmission expansion planning (TEP) aims to define the location, timing,
and quantity of reinforcements that must be implemented in the power grid. By
defining reinforcement strategies, TEP ensures that the transmission infrastructure
is prepared to meet increased demand, the integration of new generation sources,
and new technologies that emerge in the electricity sector. However, modeling the
problem has become more challenging due to the increase in size and complexity
of electrical systems. As a consequence, the amount of uncertainties involved
requires optimization tools that enable the efficient management of economic
resources. Therefore, this dissertation proposes the use of an algorithm named
SMC-CE-TEP, which is based on the cross-entropy method with the aid of Monte
Carlo simulation, to solve the optimization of the TEP problem. Through a
probability distribution, the algorithm is run, and several expansion plans can be
identified. To analyze the proposed method, the long-term static TEP problem is
solved through a linearized DC network model with the inclusion of ohmic losses
and consideration of N-1 security criterion for the transmission network. Two test
systems, often used in this research topic, are employed in the validation process of
the proposed method.
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[en] OPERATING RESERVE ASSESSMENT IN MULTI-AREA SYSTEMS WITH RENEWABLE SOURCES VIA CROSS ENTROPY METHOD / [pt] PLANEJAMENTO DA RESERVA OPERATIVA EM SISTEMAS MULTIÁREA COM FONTES RENOVÁVEIS VIA MÉTODO DA ENTROPIA CRUZADAJOSÉ FILHO DA COSTA CASTRO 11 January 2019 (has links)
[pt] A reserva girante é a parcela da reserva operativa provida por geradores sincronizados, e interligados à rede de transmissão, aptos a suprir a demanda na ocorrência de falhas de unidades de geração, erros na previsão da demanda, variações de capacidade de fontes renováveis ou qualquer outro fator inesperado. Dada sua característica estocástica, essa parcela da reserva operativa é mais adequadamente avaliada por meio de métodos capazes de representar as incertezas inerentes ao seu dimensionamento e planejamento. Por meio do risco de corte de carga é possível comparar e classificar distintas configurações do sistema elétrico, garantindo a não violação dos requisitos de confiabilidade. Sistemas com elevada penetração de fontes renováveis apresentam comportamento mais complexo devido ao aumento das incertezas envolvidas, à forte dependência de fatores energético-climáticos e às variações de capacidade destas fontes. Para avaliar as correlações temporais e representar a cronologia de ocorrência dos eventos no curto-prazo, um estimador baseado na Simulação Monte Carlo Quase Sequencial é apresentado. Nos estudos de planejamento da operação de curto-prazo o horizonte em análise é de minutos a algumas horas. Nestes casos, a ocorrência de falhas em equipamentos pode apresentar baixa probabilidade e contingências que causam corte de carga podem ser raras. Considerando a raridade destes eventos, as avaliações de risco são baseadas em técnicas de amostragem por importância. Os parâmetros de simulação são obtidos por um processo numérico adaptativo de otimização estocástica, utilizando os conceitos de Entropia Cruzada. Este trabalho apresenta uma metodologia de avaliação dos montantes de reserva girante em sistemas com participação de fontes renováveis, em uma abordagem multiárea. O risco de perda de carga é estimado considerando falhas nos sistemas de geração e transmissão, observando as restrições de transporte e os limites de intercâmbio de potência entre as diversas áreas elétricas. / [en] The spinning reserve is the portion of the operational reserve provided by synchronized generators and connected to the transmission network, capable of supplying the demand considering generating unit failures, errors in load forecasting, capacity intermittency of renewable sources or any other unexpected factor. Given its stochastic characteristic, this portion of the operating reserve is more adequately evaluated through methods capable of modeling the uncertainties inherent in its design and planning. Based on the loss of load risk, it is possible to compare different configurations of the electrical system, ensuring the non-violation of reliability requirements. Systems with high penetration of renewable sources present a more complex behavior due to the number of uncertainties involved, strong dependence of energy-climatic factors and variations in the capacity of these sources. In order to evaluate the temporal correlations and to represent the chronology of occurrence of events in the short term, an estimator based on quasi-sequential Monte Carlo simulation is presented. In short-term operation planning studies, the horizon under analysis is from minutes to a few hours. In these cases, the occurrence of equipment failures may present low probability and contingencies that cause load shedding may be rare. Considering the rarity of these events, risk assessments are based on importance sampling techniques. The simulation parameters are obtained by an adaptive numerical process of stochastic optimization, using the concept of Cross Entropy. This thesis presents a methodology for evaluating the amounts of spinning reserve in systems with high penetration of renewable sources, in a multi-area approach. The risk of loss of load is estimated considering failures in the generation and transmission systems, observing the network restrictions and the power exchange limits between the different electric areas.
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[en] COMMERCIAL OPTIMIZATION OF A WIND FARM IN BRAZIL USING MONTE CARLO SIMULATION WITH EXOGENOUS CLIMATIC VARIABLES AND A NEW PREFERENCE FUNCTION / [pt] OTIMIZAÇÃO COMERCIAL DE UM PARQUE EÓLICO NO BRASIL UTILIZANDO SIMULAÇÃO DE MONTE CARLO COM VARIÁVEIS CLIMÁTICAS EXÓGENAS E UMA NOVA FUNÇÃO DE PREFERÊNCIACRISTINA PIMENTA DE MELLO SPINETI LUZ 03 November 2016 (has links)
[pt] Nos últimos anos, observa-se crescente penetração da energia eólica na matriz energética mundial e brasileira. Em 2015, ela já representava (seis por cento) da capacidade total de geração de energia do país, colocando-o na (décima) posição entre os países com capacidade eólica instalada. A crescente penetração dessa fonte de energia e suas características de intermitência e forte sazonalidade, passaram a demandar modelos de otimização capazes de auxiliar tanto a gestão dos sistemas elétricos com geração intermitente de energia eólica, quanto a comercialização dessa energia. Avançaram, assim, os estudos de previsões de médias a cada (dez) minutos, horárias e diárias de geração eólica, para atender a sua inserção na programação dos sistemas elétricos e a sua comercialização em mercados diários e horários. Contudo, poucos estudos deram atenção à previsão e simulação de médias mensais de geração eólica, imprescindíveis para gestão e otimização da comercialização dessa energia no Brasil, visto que esta ocorre essencialmente em base mensal. Neste contexto, insere-se esta tese, que busca avaliar a otimização comercial de um parque eólico no mercado livre de energia brasileiro, considerando diferentes modelos de simulação da incerteza de geração eólica e níveis de aversão ao risco do gestor. Para representar diferentes níveis de aversão ao risco do gestor, desenvolveu-se uma nova função de preferência, capaz de modelar a variação do nível de aversão ao risco de um mesmo gestor, para diferentes faixas de preferência, definidas a partir de percentis αs de VaRα. A função de preferência desenvolvida é uma ponderação entre o valor esperado e níveis de CVaR dos resultados. De certo modo, ela altera as probabilidades dos resultados, de acordo as preferências do gestor, similar ao efeito dos pesos de decisão na Teoria do Prospecto. Para simulação da geração eólica são adotados modelos autorregressivos com sazonalidade representada por dummies mensais (ARX-11) e periódicos (PAR). Considera-se, ainda, a inclusão de variáveis climáticas exógenas no modelo ARX-11, com ganho de capacidade preditiva. Observou-se que, para um gestor neutro ao risco, as diferentes simulações de geração eólica não alteraram a decisão ótima. O mesmo não é válido para um gestor avesso ao risco, especialmente ao ser considerado o modelo de simulação com variáveis climáticas exógenas. Portanto, é importante a definição de um único modelo de simulação a ser considerado pelo gestor avesso ao risco ou, a adoção de alguma técnica multicritério para ponderação de diferentes modelos. O perfil de risco também altera as decisões ótimas do gestor, observando-se redução do desvio-padrão e da média da distribuição dos resultados e, aumento dos CVaRs e prêmio de risco, à medida que aumenta a aversão ao risco. Assim, é importante a especificação de uma única função de preferência, que represente adequadamente o perfil de risco do gestor ou da empresa, para otimização da comercialização. A flexibilidade da função de preferência desenvolvida, ao permitir a definição de diferentes níveis de aversão ao risco do gestor, para diferentes faixas de preferência, contribui para essa especificação. / [en] In recent years, we have seen an increased penetration of wind power in the Brazilian energy matrix and also worldwide. In 2015, wind power already accounted for (six percent) of the Brazilian total power capacity and the country was the (tenth) in the world raking of wind power installed capacity. Due to the growing penetration of the source, its intermittency and strong seasonality, optimization models able to deal with the management of wind power, both in electrical systems operation and in trading environment, are necessary. Thus, we see the growth in the number of studies concerned about wind power forecasts for every (10) minutes, hours and days, meeting the electrical systems and international trading schedules. However, few studies have given attention to the forecasting and simulation of wind power monthly averages, which are essential for the management and optimization of energy trading in Brazil, since its occurs essentially on a monthly basis. In this context, we introduce this thesis, which seeks to assess the commercial optimization of a wind farm in the Brazilian energy free market, considering different simulation models for the wind power production uncertainty and different levels of manager s risk aversion. In order to represent the manager s different levels of risk aversion, we developed a new preference function, which is able to model the variation of risk aversion level of the same manager, for different preference groups. These groups are defined by α s percentiles of VaRα. The developed preference function is a weighted average between expected value of results and CVaR levels. In a way, it changes the odds of the results, according to the manager s preference, similar to the effect of the decision weights on Prospect Theory. We adopted autoregressive models to simulate wind power generation, with seasonality represented by monthly dummies (ARX -11) or periodic model (PAR). Furthermore, we consider the inclusion of climate exogenous variables in the ARX-11 model and obtain predictive gain. We observed that for a risk neutral manager, different simulations of wind power production do not change the optimal decision. However, this does not apply for risk averse managers, especially when we consider the simulation model with climate exogenous variables. Therefore, it is important that the risk averse manager establishes a single simulation model to consider or adopts some multi-criteria technique for weighting different models. The risk profile also changes the manager optimal decision. We observed that increasing risk aversion, the standard deviation and mean of the results distribution decrease, while risk premium and CVaRs increase. Therefore, to proceed the optimization, it is important to specify a single preference function, which represents adequately the manager or company risk profile. The flexibility of the developed preference function, allowing the definition of different manager s risk aversion levels for different preference groups, contributes to this specification.
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[en] A MIXED PARAMETRIC AND NON PARAMETRIC INTERNAL MODEL TO UNDERWRITING RISK FOR LIFE INSURANCE / [pt] MODELO INTERNO MISTO, PARAMÉTRICO E NÃO PARAMÉTRICO DE RISCO DE SUBSCRIÇÃO PARA SEGURO DE VIDAMARIANA DA PAIXAO PINTO 09 November 2017 (has links)
[pt] Com as falências ocorridas nas últimas décadas, no setor de seguros, um movimento surgiu para desenvolver modelos matemáticos capazes de ajudar no gerenciamento do risco, os chamados modelos internos. No Brasil, a SUSEP, seguindo a tendência mundial, exigiu que as empresas, interessadas em atuar no país, utilizassem um modelo interno para risco de subscrição. Com isto, obter um modelo interno tornou-se primordial para as empresas seguradoras no país. O modelo proposto neste trabalho ilustrado para seguro de vida para risco de subscrição se baseia em Cadeias de Markov, no Teorema Central do Limite, parte paramétrica, e na Simulação de Monte Carlo, parte não paramétrica. Em sua estrutura foi considerada a dependência entre titular e dependentes. Uma aplicação a dados reais mascarados foi feita para analisar o modelo. O capital mínimo requerido calculado utilizando o método híbrido foi comparado com o valor obtido utilizando somente o método paramétrico. Em seguida foi feita a análise de sensibilidade do modelo. / [en] The bankruptcies occurred in recent decades in the insurance sector, a movement arose to develop mathematical models capable of assisting in the management of risk, called internal models. In Brazil, the SUSEP, following the worldwide trend, demanded that the companies, interested in working in the
country, using an internal model for underwriting risk. Because of this, developing an internal model has become vital for insurance companies in the country. The proposed model in this work illustrated to life insurance for the underwriting risk was based on the Markov chains, on the Central Limit Theorem
to the parametric method, and Monte Carlo Simulation to the non-parametric method. In its structure, the dependence between the holder and dependents was considered. An application to masked real data was made to analyze the model. The minimum required capital calculated using the hybrid method was compared with the value obtained using only the parametric method. Then the sensitivities
of the model were investigated.
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