Submitted by Sandro Camargo (sandro.camargo@unipampa.edu.br) on 2015-05-09T22:40:42Z No. of bitstreams: 1 117110027.pdf: 2705925 bytes, checksum: 22617f402005b98190c3067b1402ee2f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-09T22:40:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 117110027.pdf: 2705925 bytes, checksum: 22617f402005b98190c3067b1402ee2f (MD5) Previous issue date: 2014-04-01 / A variação do comportamento de consumo elétrico ao longo do dia vem sendo um constante desafio para planejamentos e operação de sistemas de distribuição de energia elétrica. A diversidade de ocorrência dos picos de demanda, considerando diferentes classes de consumo, para um transformador de distribuição, são determinados de uma forma estatística, assim possibilitando uma aproximação do real comportamento dos consumidores de energia elétrica. Mas não basta apenas considerar dados estatísticos, e sim adicionar outros fatores que são determinísticos para definição real desse comportamento destes consumidores ao longo do dia. Neste contexto, é fundamental considerar dados climáticos. Durante um período de 12 meses foi realizada uma campanha de medições e paralelamente um arquivamento de informações utilizando sites da internet sobre dados climáticos da região. Como as medições (amostragens) foram, geograficamente, muito próximas, foi possível acompanhar e perceber a modificação de comportamento dos consumidores, como a utilização de condicionadores de ar e refrigeração em geral. Portanto, como objetivo de aperfeiçoar a caracterização de curvas típicas de demanda de energia elétrica, neste trabalho, utilizando metodologias de redes neurais, serão agrupadas as curvas de demanda considerando: classes, subclasses, consumo médio (últimos 12 meses) de energia elétrica, e adicionalmente dados climáticos. / The variation of the behavior of electrical consumption throughout the day has been a constant challenge for planning and operation of electric power distribution systems. The diversity of occurrence of peak demand, considering different classes of consumption to a distribution transformer are determined in a statistical manner, allowing an approximation of the actual behavior of consumers of electricity. But not enough to consider only statistical data, but add other factors that are deterministic for real definition of the behavior of these consumers throughout the day. In this context, it is crucial to consider climate data. During a period of 12 months, a measurement campaign was carried out in parallel and an archive of information using the internet sites on climatic data of the region. Because measurements (samples) were geographically very close, it was possible to follow and realize the change in consumer behavior, such as the use of air conditioners and cooling in general. Therefore, the objective of improving the characterization of typical curves of electricity demand, this paper, using methodologies neural networks, are grouped considering the demand curves: classes, subclasses, middle (last 12 months) of electricity, and additionally climatic data.

A recente abertura de mercado, a carência de recursos públicos para investimentos em geração de energia, a dificuldade de realização de empreendimentos de grande porte por razão ambiental, bem como o programa de universalização do atendimento têm criado novas oportunidades no Setor Elétrico brasileiro, dentre as quais está a exploração de geração distribuída. Nesse âmbito, as micro redes que associam vários geradores de pequeno porte, operados por centro regional, vêm se revelando como uma interessante solução tanto para o investidor como para o atendimento de áreas de concessão específicas. Esta pesquisa apresenta um modelo de análise econômica da participação de geradores distribuídos, operando de forma pseudo-cooperativa, fundamentado na teoria dos jogos. O modelo foca o cliente, com futuro potencial de ser livre, capaz de gerar a sua própria energia através de geradores distribuídos. Uma micro-rede de geradores distribuídos pode ser constituída de vários agentes que, não obstante tenham toda ou parte de sua produção contratualmente comprometida, resolvem atuar de forma cooperada para auferir o ganho decorrente dos diferentes custos marginais de operação das máquinas, para cada nível de despacho de suas unidades. O modelo proposto prevê que a otimização da participação dos despachos das unidades cooperadas, em cada situação de carga, é obtida pela minimização global dos custos marginais totais, determinando a produção de cada gerador. O compartilhamento doganho advindo da cooperação é dado pela aplicação da Função de Shapley, que se fundamenta nas características técnicas e econômicas de operação de cada unidade. ) O modelo desenvolvido neste trabalho formulou o conceito pseudo-cooperação, que prevê a disponibilidade parcial da capacidade de geração de um ou mais agentes para produção dedicada à demanda cooperada da micro rede, de forma que a capacidade restante permanece para o agente oferecer a oportunidades do mercado. A otimização dos ganhos, tanto da rede cooperada como do agente que disponibiliza parte de sua capacidade ao mercado, é realizada através do compartilhamento do ganho da cooperação, da receita obtida da venda de energia ao mercado e do prêmio que o(s) agente(s) que transgride(m) sua(s) cota(s) mínima(s) de cooperação paga(m) aos participantes da cooperação. Com essa abordagem de cooperação parcial e otimização dos ganhos tornou-se possível maximizar os benefícios para os agentes e obter uma capacidade adicional, chamada neste trabalho de \"Sobra\", disponível para venda ao mercado. Desta forma, e como conclusão principal, pôde-se verificar que é possível a obtenção de ganhos adicionais sempre que um ou mais geradores trabalham de forma cooperada e que a pseudo-cooperação apresenta uma forma de aumentar esse ganho / The recent market expansion, the lack of public resources for investments in power generation, the difficulty of deployment of large projects due to environmental reasons, and also the program \"Universalização do Atendimento\" (program that aims to attend all country) has provided new opportunities on the Brazilian Electric Sector. One of these opportunities is the exploration of distributed generation. Under this idea, an interesting solution for the investor and also for the service provider in specific concession areas is the micro-grids. The micro-grids associate several small load generators it selves and these micro-grids are operated by regional centers. This research presents a model of economical analysis of the participation of distributed generators, operating in a pseudo-cooperative way, based in the game theory. The model adresses non free consumers that further may have the capability to be able to generate its own energy through distributed generators, as free consumers. A micro-grid of distributed generators can be composed by several agents that decide to act in a cooperative way aiming to earn from each level of dispatched power, through the different operational cost of the machines in the micro-grid. This is possible even having all or part the production already contractually committed. For each load situation, the proposed model foresees that the dispatch of power in each cooperated units is optimized by the global reduction of the costs thataffect the production of each generator. The share of the gain from the cooperation is given by the application of the Shapley function that is based in the technical and economical characteristics of operation of each unit. ) The developed model in this work has formulated a pseudo-cooperation concept, which foresees the partial availability of the generation capacity of one or more agents for dedicated production to the cooperated demand of the micro grid, so that the remaining capacity is available to be offered to opportunities of the market. The optimization of the gain over the cooperated grid, and also over the agent that make available its partial capacity to the market, is accomplished through the share of the cooperated gain, through the revenue obtained from the energy sold to the market, and also through the prize that the agents pay to other participants of the cooperation when they reach their minimal commitment. With the partial cooperation and gain optimization approach, it was possible to maximize the benefits for the agents and to obtain a surplus, called in this work of \"Sobra\", available to sell to the market. The main conclusion is that it is possible to obtain additional benefits whenever one or more generator work in a cooperative basis and that the pseudo-cooperation is a way to grown this benefits.

A busca de uma melhor qualidade da energia passa necessariamente por um melhor entendimento dos fenômenos relacionados às descargas atmosféricas. No caso de redes de distribuição com tensões nominais inferiores a 69 kV, uma parcela significativa das interrupções se deve às sobretensões induzidas por descargas próximas às linhas. Este trabalho teve por objetivo desenvolver e implantar um sistema para estudo de tensões induzidas em linhas de distribuição devido a descargas atmosféricas indiretas através da obtenção simultânea das formas de onda de tensões induzidas em duas linhas com diferentes configurações. Além das linhas, equipadas com divisores de tensão especialmente projetados para medições de tensões impulsivas, também fazem parte do sistema uma torre metálica para captação de descargas, construída nas proximidades das linhas, o sistema de medição instalado em sua base para registro de correntes de descargas que eventualmente incidam em sua estrutura e o programa computacional que gerencia os processos de aquisição e armazenamento de dados. A metodologia adotada no estudo é pioneira no que se refere a descargas naturais, pois somente em pesquisa desenvolvida pelo Grupo de Alta Tensão e Descargas Atmosféricas (GATDA/USP) através de modelo em escala reduzida foram obtidos registros simultâneos de tensões induzidas pelas mesmas descargas em linhas de distribuição com e sem proteção. O presente estudo representa uma extensão da pesquisa realizada com modelo reduzido, sendo a metodologia anteriormente desenvolvida transportada para um sistema em escala real. O sistema entrou em operação no final de fevereiro de 2002, tendo sido registradas várias formas de onda de tensões induzidas, comprovando o seu desempenho satisfatório. Este trabalho descreve os principais componentes do sistema e apresenta alguns dos resultados preliminares obtidos. / For improving the energy quality it is essential to understand the phenomena related to the lightning discharges. In the case of distribution networks with rated voltages lesser than 69 kV, there is a significant number of interruptions caused by overvoltages induced by lightning discharges near to the lines. The aim of this work was to develop and to implement a system to study lightning induced voltages on distribution lines through simultaneous acquisition of induced voltages waveforms on two lines with different configurations. Besides the lines, equipped with voltage dividers specially designed to measure impulsive voltages, also belong to the system a metallic tower built in the vicinity of the lines, the measuring system installed at its base to register lightning currents that eventually hit it and the computer programme that manages the acquisition and data storage process. The methodology adopted in the study is pioneer concerning natural lightning, since records of voltages induced simultaneously on unprotected and protected distribution lines by the same lightning event were obtained only in a previous research developed by the High Voltage / Lightning Research Group (GATDA/USP), by means of a scale model. The present study represents an extension of that research, so that the same methodology previously developed has been transferred to a real scale system. The system started to operate in the end of February 2002 and several induced voltages waveforms have been registered, confirming its satisfactory performance. This Dissertation describes the system and its main components and shows some of the preliminary results obtained so far.

Nesta dissertação é proposto e avaliado um modelo de caracterização da carga para utilização no planejamento operacional dos sistemas de distribuição baseado na caracterização dos consumidores através de curvas típicas de carga. A identificação dos padrões de curvas típicas baseou-se na aplicação da rede neural tipo mapa auto organizável, sobre a grande massa de dados de medições de clientes da campanha de medidas realizada pela distribuidora no processo de revisão tarifária o que permitiu a identificação dos padrões de consumo de energia ativa e fator de potência para os consumidores ao longo do dia. O módulo de agrupamento baseado no mapa auto organizável associado a técnica clássica de agrupamento das k-médias mostrou-se uma ferramenta extremamente robusta e eficaz na identificação de padrões para grandes bases de dados. A comparação dos resultados das estimativas de carga para cerca de 200 alimentadores de distribuição medidos através do sistema SCADA complementa e valida a aplicação desta metodologia, que culmina com a proposição de um modelo de otimização, que com base nas medições, possibilita melhorias significativas na estimativa de carga dos alimentadores estudados. A metodologia proposta neste trabalho demonstra ser uma ferramenta eficaz para que a distribuidora de energia elétrica possa constantemente realimentar os dados sobre os hábitos de consumo de seus clientes, garantindo assim a manutenção de estimativas consistentes para o planejamento operacional de seu sistema de distribuição. / This dissertation presents and validate a load characterization framework for the operational planning of electric distribution networks based on characterization of customer typical load curves. The pattern recognition of typical load curves was based on the usage of self organizing maps, a type of neural network, over the huge database of customer field measurements performed by the electric energy utility for tariff review process, allowing the characterization of daily active energy consumption and power factor behaviors. The grouping module is based on self organizing map technique along with classic k-means technique, which proved to be an extremely effective tool for pattern recognition over large databases. The results of load estimation for 200 distribution feeders measured by SCADA system ensures the quality and accuracy of this framework which presents also an optimization model based on such measures, resulting significant improvement on load estimation for these feeders. This framework proves to be an effective tool for electric energy utilities for constant evaluation of customer’s power consumption behavior, allowing the maintenance of accurate estimations for operational planning of distribution networks.

Made available in DSpace on 2017-07-10T16:41:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Alessandro Arjona Alves2 - Final.pdf: 1729270 bytes, checksum: eaef13266354526fc7d7558b8d6748d0 (MD5) Previous issue date: 2016-04-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The huge rise in electricity energy demand seen in recent decades, the growing interest in alternative and renewable energy sources have placed the distributed generation (DG) in evidence in the global energy landscape. This scenario brings a significant growth in the use of this energy source. Thus, different types of interface and primary sources of energy, with the possibility of allocating different points in the network and with different capabilities, distributed generation brings different impacts to the distribution systems, including power system voltage stability. The voltage stability in networks with distributed generation is the object of this study. To this end, it has been studied methods for power flow calculation, the fundamental concepts of voltage stability and methods of analysis. The aim of this research is to evaluate the distributed generation impact on the voltage stability. Therefore, it has been evaluated some technical aspects such as power factor, location and generation capacity. Through the development of the analysis it was possible to highlight the relationship between improvement in stability margin and the benefit in reducing losses caused by GD. Also it was found that, with a view to improving the margin of voltage stability, it is more efficient to inject power in the network with the same power factor of the system equivalent load. / O grande aumento de demanda por energia elétrica verificado nas últimas décadas, o crescente interesse por fontes alternativas e renováveis de energia tem colocado a geração distribuída (GD) em evidência no panorama energético mundial. Esse cenário propiciou um grande crescimento do uso deste tipo de fonte de energia. Assim, com diferentes tipos de interface e de fontes primárias de energia, com a possibilidade de alocação em distintos pontos da rede e com diferentes capacidades, a geração a distribuída traz diferentes impactos às redes de distribuição, inclusive à estabilidade de tensão dos sistemas. A estabilidade de tensão em redes com presença de geração distribuída é o objeto de estudo desta dissertação de mestrado. Neste sentido, são estudados os métodos para cálculo de fluxo de potência, os conceitos fundamentais da estabilidade de tensão e métodos de análise. O objetivo deste trabalho de pesquisa é avaliar os impactos da geração distribuída na estabilidade de tensão. Para tanto, foram avaliados alguns aspectos técnicos como fator de potência, localização e capacidade de geração. Através das análises desenvolvidas foi possível destacar a relação entre melhora na margem de estabilidade de tensão e o benefício em redução de perdas ocasionado pela GD. Também constatou-se que, com vistas à melhora da margem de estabilidade de tensão, é mais eficiente injetar potência na rede com o mesmo fator de potência da carga equivalente do sistema.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-03-21T13:26:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseDinamicaCondicao.pdf: 1439198 bytes, checksum: 5caec4c5f21c74bee7491625658cb7e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-27T13:57:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseDinamicaCondicao.pdf: 1439198 bytes, checksum: 5caec4c5f21c74bee7491625658cb7e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-27T13:57:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseDinamicaCondicao.pdf: 1439198 bytes, checksum: 5caec4c5f21c74bee7491625658cb7e5 (MD5) Previous issue date: 2016-08-19 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Esta Dissertação analisa impactos de geradores fotovoltaicos sobre reguladores de tensão presentes em redes de distribuição. Para a realização das análises, simulou-se o comportamento de dois sistemas testes de redes de distribuição no software ANATEM, sendo o primeiro deles um sistema genérico de 20 barras e o segundo, a rede UKGDS 95 barras. Foram modelados no software geradores fotovoltaicos e funções representativas do regulador de tensão, considerando o Compensador de Queda de Tensão em Linha (LDC - line drop compensator), por meio da funcionalidade CDU. As simulações desenvolvidas refletiram o aumento da injeção de potência ativa pelos geradores na rede de distribuição, devido a variação positiva nos níveis de irradiação incidente nos módulos fotovoltaicos. Assim, tornou-se possível observar a reversão no fluxo de potência através do alimentador, a qual ocorre quando o nível de penetração da geração fotovoltaica e maior que a carga do sistema e que, em determinadas condições, leva o regulador a perder sua capacidade de regulação. Este fenômeno, no qual o regulador de tensão perde a capacidade de controlar a tensão na barra desejada, e conhecido como condição de runaway e é detalhado por meio de simulações dinâmicas, estudos até então ausentes na literatura do assunto. / Intelligent Transport Systems are several information and communication technologies applied to vehicular transportation. It is called intelligent due to its memory capacity, sensing, communication, information processing and adaptive behavior. Within this universe, the Vehicular Ad-hoc Networks (VANET) provide communication between vehicles, as well as the telecommunications infrastructure over the roads. In order to achieve connectivity continues with high data rate and low latency, the integration of vehicular networks with LTE system is pointed as a potential access technology solution. There are many challenges found to reach the QoS requirements characteristic of entertainment applications, road safety and traffic efficiency. Therefore, this dissertation proposes a methodology for the study of the impact of radio resource scheduling algorithms for vehicular networks using LTE as the access technology. This study uses a discrete simulation approach, carried out with NS-3 and SUMO tools, to evaluate five scheduling algorithms: RR, PF, TTA, CQA and PSS. The criteria used in the analysis are throughput, delay, packet loss, spectral efficiency, fairness and qualitative analysis of computational complexity. The results indicate for vehicular networks is more appropriate to apply strategies that guarantee high level of fairness between connected vehicles. The evaluation also confirm the need to use algorithms more specific, taking into account the data generation pattern of these kind of application, with the aim to ensure the best performance for the network.

O grau de integração entre as áreas de planejamento da expansão e de planejamento da operação de concessionárias de distribuição de energia elétrica ainda é insuficiente, pelo menos no caso brasileiro. Isso significa que a área de planejamento da operação não pode explorar plenamente e implementar os resultados e as recomendações trazidas pela área de planejamento da expansão em seus estudos de planejamento da operação. Como consequência, uma quantidade considerável de trabalho torna-se redundante, a eficiência é reduzida e há perda de qualidade. Além disso, uma concessionária de distribuição de energia elétrica geralmente possui vários sistemas independentes para a análise de redes elétricas de acordo com seu tipo (equilibrado ou desequilibrado), nível de tensão (subtransmissão, distribuição primária ou distribuição secundária) e sua topologia (radial ou malha). Obviamente, essa falta de integração também implica grandes dificuldades na realização de estudos de planejamento e de operação, ainda mais com a disponibilidade dos dados hoje difundida. Este trabalho tem como objetivo melhorar essa integração por meio de uma nova metodologia e de um sistema computacional de apoio. Uma das características mais interessantes da ferramenta é precisamente a sua capacidade de analisar qualquer tipo de rede elétrica, independentemente dos parâmetros. Por meio de alguns estudos de casos, demonstra-se como uma melhor integração entre as duas áreas dentro de um banco de dados significa redução de tempo na execução de atividades de ambas as áreas, eliminação de retrabalho e melhor qualidade dos resultados, que são posteriormente enviados para o operador nacional do sistema (ONS). / The degree of integration between the expansion planning and the operational planning areas in electricity distribution utilities is still insufficient, at least in the Brazilian case. This means that the latter cannot fully exploit and implement results and recommendations brought about by the former in its planning studies. As a consequence, a considerable amount of work becomes redundant, with reduced efficiency and loss of quality. In addition, an electricity distribution utility usually possesses various independent systems for analyzing electrical networks according to their type (balanced or unbalanced), their rated voltage (subtransmission, primary feeder or low-voltage circuit) and their topology (radial or meshed). Obviously, this lack of integration also implies considerable difficulties when carrying out planning and operational studies, even more with today´s widespread data availability. This work focuses on improving such integration through a new methodology and a supporting computational system. One of the most interesting features of the software is precisely its ability to analyze any type of electrical network, regardless of the above parameters. Through some study cases, it is shown how a better integration between the two areas within a utility means reduced overall time, elimination of redundant work and better quality of results, which are later sent to the independent system operator (ISO).

Orientador: John Fredy Franco Baquero / Resumo: A presença de Geração Distribuída (GD) no Sistema de Distribuição de Energia Elétrica (SDEE) tem se incrementado nos últimos anos devido a mudanças na regulação e a incentivos governamentais, proporcionando benefícios técnicos e econômicos. Em particular, é esperado que a GD renovável (eólica ou solar) seja integrada adequadamente no SDEE, visando contribuir na redução de emissões de gases de efeito estufa. Entretanto, a presença da GD renovável, junto com suas inerentes incertezas, aumenta a complexidade no planejamento do SDEE. Diante do exposto, neste trabalho propõe-se um modelo de programação estocástica de dois estágios para o problema de planejamento da expansão do SDEE multi-período. As incertezas da geração renovável (associadas à irradiação solar e velocidade do vento) e demanda são representadas por meio de cenários. A função objetivo minimiza o valor presente líquido dos investimentos (subestações, circuitos, e alocação de GD), custo da energia, manutenção e operação, assim como o custo das emissões de CO2. A operação das unidades de GD é representada limitando a potência ativa/reativa que pode ser injetada segundo as curvas de capabilidade e restrições de fator de potência. O modelo proposto foi implementado na linguagem de modelamento AMPL e resolvido com o solver CPLEX. Testes utilizando um SDEE de 24 e 54 nós comprovam a eficiência do modelo. / Abstract: The presence of Distributed Generation (DG) in Electrical Distribution Systems (EDSs) has been increased in recent years due to changes in regulation and government incentives, leading to technical and economic benefits. In particular, renewable DG (wind or solar power) is expected to be properly integrated into the EDS, aiming to contribute to the reduction of greenhouse gas emissions. However, the presence of renewable DG, along with its inherent uncertainties, increases the complexity in the planning of the EDS. In this context, this work proposes a two-stage stochastic programming model for the problem of EDSs expansion planning. The uncertainties of renewable generation (associated with solar irradiation and wind speed) and demand, are represented through scenarios. The objective function minimizes the net present value of investments (substations, circuits, and DG allocation), energy cost, maintenance and operation, as well as the cost of CO2 emissions. The operation of the DG units is represented by limiting the active/reactive power that can be injected according to capability curves and power factor constraints. The proposed model was implemented in the modeling language AMPL and solved with the solver CPLEX. Tests using a 24 and 54-nodes EDS prove the efficiency of the proposed model. / Mestre

Submitted by Pieter de Jong (pieterj@ufba.br) on 2017-09-06T00:37:40Z No. of bitstreams: 1 DE JONG, Pieter - Forecasting, integration, and storage of renewable energy generation in the Northeast of Brazil.pdf: 4104557 bytes, checksum: 286729716f48be77c37ddb6f4cf2c93d (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-09-06T10:26:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DE JONG, Pieter - Forecasting, integration, and storage of renewable energy generation in the Northeast of Brazil.pdf: 4104557 bytes, checksum: 286729716f48be77c37ddb6f4cf2c93d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T10:26:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DE JONG, Pieter - Forecasting, integration, and storage of renewable energy generation in the Northeast of Brazil.pdf: 4104557 bytes, checksum: 286729716f48be77c37ddb6f4cf2c93d (MD5) / CAPES e FAPESB. / As a result of global climate change, during the coming decades less rainfall and higher temperatures are projected for the Brazilian Northeast (NE). Consequently these regional climatic changes could severely impact hydroelectric generation in the NE as well as influence solar and wind power potential. The ongoing drought in the Brazilian NE region has caused hydroelectric generation to decline substantially during the last 5 years and in 2016 hydroelectricity only supplied 25% of the NE’s total demand. In contrast, wind power supplied 30% of demand and is expected to generate 55-60% of the NE’s electricity supply by 2020. Therefore, this paper is focused on both short term forecasting and long-term projections of renewable energy generation and resource availability. It also explores the economic, environmental and technical feasibility of renewable energy integration in the NE region of Brazil. First, the long-term impacts of climate change on the NE region’s hydroelectric and wind energy production are analysed. Particular attention is paid to the long-term projections of annual rainfall and streamflow in the São Francisco basin which could decline by approximately 47% and 80%, respectively, by 2050. On the other hand, wind energy potential is projected to increase substantially during the same period. This thesis also estimates the economic, social, and environmental viability of renewable and non-renewable generation technologies in Brazil. The Levelised Cost of Electricity (LCOE) including externalities is calculated for several different case study power plants, the majority of which are located in the Brazilian NE. It was found that wind power becomes the cheapest generation technology in the NE region, once all externality and transmission line costs are taken into consideration. The LCOE for the entire Northeast’s generation matrix is calculated for various configurations, including scenarios in which hydroelectric generation is restricted due to drought conditions. It was concluded that a generation mix in which wind power replaces all fossil fuel generation by 2020, could feasibly reduce the overall LCOE in the region by approximately 46% and substantially decrease CO2eq emissions. Two different methods are used to examine the limits of integrating high penetrations of variable renewable generation technologies into a power system with a large proportion of hydroelectric capacity. In the first method existing wind generation data from 16 wind farms is extrapolated in time and space, while the second method uses a numerical weather prediction model to simulate future wind energy generation in the NE region. Considering the minimum generation requirements of the São Francisco’s hydroelectric dams, the maximum wind energy penetration in the NE region is estimated to be approximately 50% before significant amounts of energy would need to be curtailed or exported to other Brazilian regions. Finally, this thesis reviews additional literature on energy storage and the impact of large scale variable renewable energy integration on grid stability and power quality. It was found that there are several existing technologies such as power factor and voltage regulation devices that can resolve these issues. / Como consequência da mudança climática global, nas próximas décadas menos precipitação e temperaturas mais altas são projetados para Nordeste (NE) do Brasil. Consequentemente, essas mudanças climáticas regionais podem afetar severamente a geração hidrelétrica no NE, bem como influenciar o potencial de energia solar e eólica. A seca atual nessa região do Brasil fez com que a geração hidrelétrica caísse substancialmente durante os últimos 5 anos e em 2016, as usinas hidrelétricas apenas forneceram 25% da demanda total do NE. Em contraste, a energia eólica forneceu 30% da demanda e deverá gerar 55-60% do fornecimento de energia elétrica do NE até 2020. Portanto, este trabalho está focado tanto na previsão a curto quanto projeções a longo prazo da geração de energia renovável e disponibilidade de recursos. Ele também explora a viabilidade econômica, ambiental e técnica da integração de energias renováveis na região NE. Primeiramente, os impactos de longo prazo das mudanças climáticas na produção hidrelétrica e eólica da região NE são analisados. Especial atenção é dada às projeções de longo prazo de precipitação anual e fluxo na bacia do São Francisco, que podem diminuir em aproximadamente 47% e 80%, respectivamente, até 2050. Por outro lado, prevê-se que o potencial da energia eólica aumente substancialmente durante o mesmo período. Esta tese também estima a viabilidade econômica, social e ambiental das tecnologias de geração renováveis e não-renováveis no Brasil. O custo nivelado de energia elétrica (LCOE), incluindo externalidades, é calculado para diversas usinas de estudo de caso, a maioria localizada no NE. Verificou-se que, a energia eólica se torna a tecnologia de geração mais barata na região NE, uma vez que todos os custos de externalidades e de linhas de transmissão são levados em consideração. O LCOE para a matriz de geração do Nordeste é calculado para várias configurações, incluindo cenários em que a geração hidrelétrica é restrita devido às condições de seca. Concluiu-se que, uma mistura de geração em que a energia eólica substitui toda a geração de combustíveis fósseis até 2020, poderia reduzir o LCOE na região em aproximadamente 46% e diminuir substancialmente as emissões de CO2eq. Dois métodos diferentes são usados para examinar os limites da integração de altas penetrações de tecnologias de geração renovável variáveis em um sistema de energia com uma grande proporção de capacidade hidrelétrica. No primeiro método, dados de geração eólica existentes de 16 parques eólicos são extrapolados no tempo e no espaço, enquanto o segundo método utiliza um modelo de previsão numérica de tempo para simular a futura geração de energia eólica na região NE. Considerando as exigências mínimas de geração das hidrelétricas do São Francisco, estima-se que a penetração máxima de energia eólica na região NE seja de aproximadamente 50% antes que quantidades significativas de energia precisem ser desperdiçadas ou exportadas para outras regiões brasileiras. Finalmente, esta tese examina literatura adicional sobre armazenamento de energia e o impacto da integração de energia renovável variável em larga escala na estabilidade da rede elétrica e na qualidade da energia. Verificou-se que existem várias tecnologias existentes, como dispositivos de regulação de fator de potência e tensão que podem resolver estes problemas.

Submitted by MARCELO ANTÔNIO MANGET DA SILVA (marcelomanget@uol.com.br) on 2016-08-23T16:49:14Z No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO_FUNDACAO GETULIO VARGAS_FINAL.pdf: 1273683 bytes, checksum: c1d7d5e02379c688d77d4c1bc5b394e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Renata de Souza Nascimento (renata.souza@fgv.br) on 2016-08-23T22:36:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO_FUNDACAO GETULIO VARGAS_FINAL.pdf: 1273683 bytes, checksum: c1d7d5e02379c688d77d4c1bc5b394e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-24T15:11:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO_FUNDACAO GETULIO VARGAS_FINAL.pdf: 1273683 bytes, checksum: c1d7d5e02379c688d77d4c1bc5b394e5 (MD5) Previous issue date: 2016-07-26 / This paper studies the operational, economic and market performance of Brazilian state-owned companies in the electricity distribution sector that were privatized from 1996 to 2000, comparing the results obtained in these three items, for these companies, before and after its privatization. Data analysis period is twenty years, taking as a basis the date of privatization of each company object of the study, backward and forward ten years from that date basis, except in the case of companies whose registration date public company with the CVM, occurred in less than ten years in relation to the dates of their privatization. This paper evaluates these privatized firms are operationally more efficient in relation to its operating performance previous to its privatization; if there was an improvement of the economic indicators of the same making it most profitable companies; and improved market indicators of these companies. Applied hypothesis tests revealed that the operational indicators, and the ratio Sales per Share showed improvement, but there was no evidence to relate these advances to the privatization process. With regard to profit margins, profitability ratios and other market indicators (LPA and VPA), there was no statistical evidence that the privatization impacted positively. / O presente trabalho estuda o desempenho operacional, econômico e de mercado de companhias estatais brasileiras do setor de distribuição de energia elétrica que foram privatizadas no período de 1996 a 2000, comparando os resultados obtidos, nestes três quesitos, por essas empresas anterior e posteriormente às suas desestatizações. O período de análise dos dados é de vinte anos, tomando-se por base a data de privatização de cada empresa objeto do estudo, retrocedendo e avançando dez anos a partir desta data-base, exceto no caso das empresas, cuja data de registro de companhia aberta na CVM, tenha ocorrido em tempo inferior a dez anos em relação às datas de suas privatizações. Avaliou-se se essas estatais privatizadas são operacionalmente mais eficientes em relação ao seu desempenho operacional anterior à privatização; se houve melhoria dos indicadores econômicos das mesmas tornando-as empresas mais rentáveis; e se melhoraram os indicadores de mercado dessas companhias. Testes de hipóteses aplicados revelaram que os indicadores operacionais, e o quociente Vendas por Ação apresentaram melhoras, mas não houve comprovações que relacionassem esses avanços ao processo de privatização. Relativamente aos índices de lucratividade, rentabilidade e os demais indicadores de mercado (LPA e VPA), não houve evidências estatísticas de que a desestatização os impactou positivamente.