[pt] Essa dissertação de mestrado teve dois objetivos principais. O primeiro foi avaliar a metodologia atual de determinação de preços para tarifa branca de energia elétrica. O segundo foi propor uma nova metodologia, baseada na simulação e otimização do parâmetro kz, com a inserção de variáveis voltadas para a observação do equilíbrio econômico e financeiro da tarifa, a modicidade tarifária. De acordo com a estrutura tarifária brasileira, a tomada de decisão equivocada no tocante à regulamentação da tarifa branca poderá acarretar em consequências deletérias para a tarifa de energia, caso sejam concedidos benefícios indevidos a consumidores, ou por outro lado, ser uma barreira impeditiva para a migração, que causaria o fracasso da nova modalidade. Para o desenvolvimento do trabalho foi utilizada uma metodologia de clusterização das curvas de carga por tipo e desenvolvido uma metodologia baseada em parâmetros da regulamentação atual e variáveis fundamentadas em experiências internacionais de tarifação horo-sazonal na baixa tensão. A aplicação da metodologia foi realizada pela simulação do parâmetro kz, com a obtenção das respectivas tarifas (fora de ponta, intermediária e ponta), para cada kz simulado foram calculadas as variáveis do modelo por tipologia e, na sequência, realizada a otimização da variável kz pela observação dos resultados consolidados das tipologias do subgrupo. Concluiu-se com esse estudo que a metodologia atual não observa parâmetros relevantes para a determinação dos preços da tarifa branca e que as distorções possuem maior impacto absoluto no subgrupo residencial e maior impacto relativo na classe industrial. A metodologia proposta demonstrou-se consistente na obtenção das relações de preços da tarifa branca e, oportunamente, poderá contribuir para o aprimoramento da nova modalidade tarifária. / [en] This Master s thesis has two main goals. The first is to assess the current method for determining the electrical energy white tariff prices. The second is to propose a new methodology based on simulation and optimization of the kz parameter with the inclusion of new variables, aiming at the the economic and financial balance of the tariff, considering the fact that its adoption by the utility clientes is not at all compulsory. According to the Brazilian tariff structure, making wrong decision regarding the regulation of the white tariff may result in harmful consequences not only for the energy tariff, but also for the distribution utility. To develop the thesis it was used a clustering methodology by type of load curves and applied parameters based on international experiences that has used such kind of tariff. The methodology was carried out by simulation of the kz parameter, obtaining the white tariffs, for each simulated kz value. the model variables by type were then calculated. Finally, the optimal kz value was obtained by observing the consolidated results of the subgroup typologies. It is concluded from this study that the current methodology does not consider relevant parameters for the determination of the white tariffs prices and that distortions have greater absolute impact on residential subgroup and greater relative impact on the industrial class. The proposed methodology proved to be consistent in getting the price ratios of the white tariff and, in due course, can contribute to the improvement of the new tariff structure.

As Ações de Eficiência Energética encontram grandes barreiras para sua implantação. Um dos motivos pode estar na falta de conhecimento do tomador de decisão que, para evitar o custo inicial mais elevado de um equipamento eficiente, opta por instalar um equipamento mais barato, mas que consequentemente consome mais energia e aumenta os dispêndios com a eletricidade. Os sistemas de gestão de energia visam demonstrar a origem das despesas relacionadas ao consumo de energia elétrica, conscientizando os usuários acerca de tais custos. Muitos usuários não enxergam a possibilidade de economia de energia e de dinheiro, ao investir em equipamentos mais eficientes. Muitos consideram as faturas de energia como despesas fixas, logo, sem exigência de acompanhamento. Fato não compatível com os dias atuais. Ao identificar o consumo desagregado de energia da instalação, os usuários poderão avaliar os impactos de suas atividades em relação ao consumo de energia, assim com seu custo nas faturas de energia. A medição direta dos equipamentos reproduz o valor mais preciso do consumo desagregado. Entretanto, para muitas instalações esta prática é inviável, pois seus circuitos são compartilhados por diversos tipos de equipamentos e os custos de aquisição, implantação e leitura dos medidores podem se tornar proibitivos. É possível obter o valor do consumo desagregado por inspeção da instalação, que consiste no levantamento das características elétricas dos equipamentos, suas respectivas potências e períodos de utilização. Esse método, no entanto não é tão preciso na análise do consumo desagregado, pois envolve uma série de estimativas acerca da utilização dos equipamentos, que nem sempre são acertadas. Visando contornar estas situações, as técnicas de monitoramento não intrusivo de carga passaram a buscar na curva de carga as assinaturas elétricas dos equipamentos, para identificar seus períodos de funcionamento e assim obter o consumo desagregado. / The energy efficiency programs face huge difficulties to be deployed. The reason may be the lack of knowledge about total costs in acquires less efficient devices, which is cheaper, though the increases in energy bills eliminate this initial economy. Thereby, the Energy Management Systems aims to demonstrate the relation between the user\"s behavior and the electric power consumption. Many managers consider the electric bill as a fixed cost, without require tracking its origin. This means waste of energy and money. Analyzing the facility by sectors may improve the understanding about the costs in electricity and the knowledge about the disaggregated energy consumption, though is not always an easy issue to be obtained. Monitoring each equipment provides the exactly amount of energy is used in that system. However the costs of acquirement, implementation and monitoring these meters may become prohibitively. This way, the researches about nonintrusive load monitoring aim to demonstrate where the energy is being used and how it can be minimized.

As Ações de Eficiência Energética encontram grandes barreiras para sua implantação. Um dos motivos pode estar na falta de conhecimento do tomador de decisão que, para evitar o custo inicial mais elevado de um equipamento eficiente, opta por instalar um equipamento mais barato, mas que consequentemente consome mais energia e aumenta os dispêndios com a eletricidade. Os sistemas de gestão de energia visam demonstrar a origem das despesas relacionadas ao consumo de energia elétrica, conscientizando os usuários acerca de tais custos. Muitos usuários não enxergam a possibilidade de economia de energia e de dinheiro, ao investir em equipamentos mais eficientes. Muitos consideram as faturas de energia como despesas fixas, logo, sem exigência de acompanhamento. Fato não compatível com os dias atuais. Ao identificar o consumo desagregado de energia da instalação, os usuários poderão avaliar os impactos de suas atividades em relação ao consumo de energia, assim com seu custo nas faturas de energia. A medição direta dos equipamentos reproduz o valor mais preciso do consumo desagregado. Entretanto, para muitas instalações esta prática é inviável, pois seus circuitos são compartilhados por diversos tipos de equipamentos e os custos de aquisição, implantação e leitura dos medidores podem se tornar proibitivos. É possível obter o valor do consumo desagregado por inspeção da instalação, que consiste no levantamento das características elétricas dos equipamentos, suas respectivas potências e períodos de utilização. Esse método, no entanto não é tão preciso na análise do consumo desagregado, pois envolve uma série de estimativas acerca da utilização dos equipamentos, que nem sempre são acertadas. Visando contornar estas situações, as técnicas de monitoramento não intrusivo de carga passaram a buscar na curva de carga as assinaturas elétricas dos equipamentos, para identificar seus períodos de funcionamento e assim obter o consumo desagregado. / The energy efficiency programs face huge difficulties to be deployed. The reason may be the lack of knowledge about total costs in acquires less efficient devices, which is cheaper, though the increases in energy bills eliminate this initial economy. Thereby, the Energy Management Systems aims to demonstrate the relation between the user\"s behavior and the electric power consumption. Many managers consider the electric bill as a fixed cost, without require tracking its origin. This means waste of energy and money. Analyzing the facility by sectors may improve the understanding about the costs in electricity and the knowledge about the disaggregated energy consumption, though is not always an easy issue to be obtained. Monitoring each equipment provides the exactly amount of energy is used in that system. However the costs of acquirement, implementation and monitoring these meters may become prohibitively. This way, the researches about nonintrusive load monitoring aim to demonstrate where the energy is being used and how it can be minimized.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2017-12-21T17:39:10Z No. of bitstreams: 1 marianabrinatialtomar.pdf: 5565205 bytes, checksum: aed1136ebbc66049baea19e7b7da34fb (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-12-22T12:17:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marianabrinatialtomar.pdf: 5565205 bytes, checksum: aed1136ebbc66049baea19e7b7da34fb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-22T12:17:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marianabrinatialtomar.pdf: 5565205 bytes, checksum: aed1136ebbc66049baea19e7b7da34fb (MD5) Previous issue date: 2017-09-01 / A inserção de geração distribuída em sistemas de potência do mundo todo vem crescendo em ritmo acelerado nos últimos anos. Grandes investimentos em fontes limpas e renováveis, especialmente a eólica e solar, estão sendo feitos pelos países com o objetivo de minimizar os impactos ambientais causados pela geração de energia a partir de combustíveis fósseis. A conexão de uma geração distribuída utilizando fontes intermitentes pode trazer algumas vantagens para o funcionamento do sistema de distribuição, como melhora dos níveis de tensão, aumento da confiabilidade e redução de perdas elétricas. Porém, do ponto de vista do sistema de transmissão, a conexão desse tipo de geração em algumas áreas do sistema pode acabar tendo um impacto negativo em sua operação, causando variações de tensão que podem afetar alguns equipamentos da rede e aumentar a complexidade de sua operação. Além disso, deve ser avaliado seu impacto no controle de frequência de carga e controle de tensão entre outros aspectos. Desta forma, pode-se verificar que esse tipo de conexão deve ser estudado com um maior nível de profundidade. A partir deste contexto, neste trabalho serão analisados os impactos sistêmicos da conexão de uma geração solar em sistemas elétricos de potência, avaliando os níveis de perdas elétricas e variações nos níveis de tensão. Duas metodologias de solução do fluxo de potência na presença de incertezas são avaliadas. As incertezas consideradas estão nos dados de geração e também de carga do sistema. A primeira metodologia é baseada na solução do fluxo de carga determinístico sequencial ao longo da curva de carga. Para esta metodologia são consideradas curvas de carga e de geração, obtidas através do Sistema Teste de Confiabilidade IEEE24 barras e do Laboratório Solar da UFJF, respectivamente. São analisados os impactos nos níveis de perdas elétricas, assim como a variação dos níveis de tensão nas barras para diferentes situações de geração. A segunda metodologia avaliada é baseada na utilização de aritmética affine para determinação dos impactos destas incertezas. Os resultados de perdas obtidos serão tratados considerando-se o ponto médio dos intervalos para fins de comparação com outras metodologias. Os resultados das duas metodologias são comparados aos obtidos pelas Simulações de Monte Carlo, com o objetivo de serem validados. / The insertion of distributed generation into worldwide power systems has been increasing at a rapid pace in the last few years. Large investments in clean and renewable sources, especially wind and solar, are being made by countries to minimize the environmental impacts caused by fossil fuel power generation. Connecting a distributed generation using intermittent sources can bring some benefits for the operation of the distribution system, such as improved voltage levels, increased reliability and reduction of electrical losses. However, from the point of view of the transmission system, the connection of this type of generation in some areas of the system can end up having a negative impact on its operation, causing voltage variations which can affect network equipments and increase the operation complexity. In addition, impacts on the load frequency control and voltage control among other aspects must be evaluated. Thus, this type of connection must be studied with greater level of depth. In this context, the systemic impacts of the connection of a solar plant to electrical power systems, evaluating the levels of electrical losses and variations in voltage levels are analysed. Two methodologies for solving the power flow in the presence of uncertainties are evaluated. The uncertainties considered are the generation and system load data. The first methodology is based on sequential Newton power flow solutions along the load curve, in which load and generation curves obtained from the IEEE24 Bus Test System and from the UFJF Solar Laboratory, respectively. The impacts on the electrical losses are analyzed, as well as the variation on bus voltage levels in the bars for various generation conditions. The second methodology is based on the use of affine arithmetic to determine the impacts of these uncertainties. The results of losses obtained will be treated considering the average point of the intervals for comparisons with other methodologies. The results obtained from the two methods are compared with those obtained by the Monte Carlo Simulations, in order to validate them.

[pt] O objetivo desta dissertação é desenvolver modelos matemáticos que permitam estimar o tempo médio dos banhos com a utilização de chuveiros elétricos e a curva de carga desses aparelhos, considerando as informações das Pesquisas de Posses e Hábitos de Consumo (PPH) e medições realizadas com o auxílio de medidores eletrônicos com memória de massa, em residências com chuveiros elétricos. A motivação do estudo advém de uma exigência da ANEEL que determina que as distribuidoras de energia elétrica realizem a cada 2 (dois) ciclos de revisão tarifária a PPH em suas unidades consumidoras. Os métodos empregados foram: estatística descritiva (para a obtenção do tempo médio de banho); aplicação da regressão linear e de redes neurais (para corrigir a curva de carga horária obtida com a PPH, com base nos dados das medições). Os resultados foram promissores, pois o tempo médio de banho se encontra próximo às estimativas do PROCEL (que são de 8 (oito) a 10 (dez) minutos) e a curva de carga estimada se encontra próxima à da medição, sendo esta última o consumo real. Conclui-se que a abordagem desta dissertação resultou em melhorias na estimativa dos coeficientes de ajustes e que o método de redes neurais foi relativamente melhor que o método de regressão linear simples. / [en] The aim of this dissertation is to develop mathematical models that would allow the estimation of the average time of baths using electric showers and the load shape curves for these devices, obtained from two sources: the information of Electrical Appliances Ownership Survey and measurements of electric shower usage in households carried out with electronic meters with storage capacity. The motivation stems from a requirement of ANEEL that determines that the electric energy distributors periodically should hold a PPH in their consumer units. Concerning the average time of shower baths, the last PPH survey conducted by PROCEL in 2005 estimated this time between 8 (eight) and 10 (ten) minutes. The methods employed in this work were: descriptive statistics (for obtaining the average bath time); application of linear regression and neural networks (to estimate the correction factors to approximate the load shape curves obtained by PPH to those obtained by measurements). The obtained results are rather promising due to the following reasons: the average time of bath is next to the estimates of PROCEL and the corrected load shape curve estimated is quite close to the measured curve, the latter being the actual consumption. This approach has resulted in improvements in the estimation of the coefficients of adjustments and the method of neural networks was relatively better than the simple linear regression method.

[pt] O Brasil possui um Sistema Interligado Nacional (SIN) que se baseia na geração de energia elétrica por meio de usinas hidrelétricas, térmicas, solares fotovoltaicas e eólicas. O planejamento e operação deste sistema é efetuado com base em previsões efetuadas em curto, médio e longo prazo a fim de evitar imprevistos que possam afetar o suprimento da demanda de energia elétrica em território nacional. Uma das informações consideradas fundamentais em cada uma das etapas do planejamento da operação é a carga, ou seja, a demanda por energia elétrica. Quando trabalhada em curto prazo, esta é importante para a programação diária da operação, garantindo um cenário ótimo para uso dos recursos disponíveis e, em cenário mais atual, determinação do Preço de Liquidação das Diferenças a cada hora. Quando trabalhada em médio prazo, esta funciona como base para manutenções de redes e negociações de contrato. Já em longo prazo, a previsão é importante para fornecer informações usadas como base para estratégias de expansão do Sistema. Normalmente a previsão em longo prazo é trabalhada de maneira a escalonar a curva histórica anual, mas as constantes alterações no hábito de consumo da população e a inserção de novas fontes ocasionam relevantes alterações no perfil da curva de carga diária em longo prazo, tornando necessário o planejamento não somente da expansão do sistema, mas também a forma com que este poderá ser programado. Assim, com o objetivo de propor uma ferramenta de suporte ao mercado brasileiro de energia, este trabalho propõe uma Metodologia para Geração de Cenários de Carga de Longo Prazo. O método proposto propõe uma abordagem bottom-up para previsão anual da demanda utilizando premissas de trabalhos acadêmicos recentes, propõe um método de geração de perfis específicos para suprir a escassez de dados horários detalhados no Brasil e propõe a utilização da Abordagem de Decomposição Parcial a fim de transformar as previsões anuais de demanda em curvas de carga horária. Finalizando a aplicação da Metodologia para Geração de Cenários de Longo Prazo, diferentes resultados gerados são utilizados para aplicação de simulação por Monte Carlo, sendo os intervalos de confianças gerados com base na resposta, possíveis cenários de comportamento da carga no futuro, transformando um método de previsão previamente determinístico em um previsor de cenários. Com o objetivo de demonstrar resultados da método, a Metodologia é aplicada para geração de cenários de longo prazo para a região sudeste brasileira até 2020 com base na curva histórica de 2016, apesar de ser capaz de gerar previsões para horizontes maiores, demonstrando verdadeiro potencial para se adaptar a possíveis alterações na curva de carga. / [en] Brazil has a National Interconnected System which produces and transmits electrical energy through a hydro-thermo-wind system. The planning and operation of this system is based on short, medium and long term on forecasts in order to avoid unforeseen that may affect the electricity supply in national territory. The short-term forecast is important for daily schedule of operation, certifying the resource use optimal scenario and, in a current scenario, the determination of Settlement Price for Differences at each hour. The medium-term forecast is used as a basis for network maintenance and contract negotiations. The long-term forecast is important to provide information used as basis for system expansion strategies. Usually, the long-term forecast is made staggering the annual load curve, however, the constant changes on people electrical consumption habits and insertion of new electrical generation sources cause relevant changes in daily load curve profile over the long term, making necessary not only the expansion planning, but also the way it can be programmed on long-term horizon. Thus, in order to propose a support tool to the Brazilian energy market, this work presents a Scenarios Generation Methodology. Such procedure proposes bottom-up approach as an annual demand projection provider, using assumptions of recent academic works, proposes a specific profile generation method as a way to overcome the lack of specific hourly data in Brazil. Not only that, the method also proposes Partial Decomposition Approach to adapt annual electricity demand into hourly load curves. Concluding the Scenarios Generation Methodology, future scenarios are developed by Monte Carlo simulation applied over different obtained results and confidence intervals calculated based on response are possible values of load behavior in the future, thus turning a deterministic forecasting method into a scenarios generation methodology. In order to demonstrate the Methodology application, it is used to generate long-term scenarios for the southeast Brazilian region by 2020 based on historical load curve from 2016, although it is capable of generating forecasts for larger horizons, proving true potential to adapt to possible changes on load curve.