This dissertation proposes a new transmission planning method for electric power systems with large planned additions of uncertain intermittent renewable resources. The major contribution of this dissertation is applying stochastic programming that represents two uncertain parameters, wind and load, to transmission planning. We apply an ad hoc partition method to approximate the bivariate random variables of load and wind. A two-stage stochastic transmission planning problem is repeatedly solved by replacing continuous random variables with approximations that have a more refined partition at each iteration. A candidate solution is provided when improvement is not observed at an optimal value, even with more refined approximations. Numerical results show the efficiency of the method. However, if the number of samples is not sufficient to represent the original random variable's characteristics, the solution may be poor. Therefore, we employ a sampling method using Gaussian copula in order to generate as many random samples as necessary. The problem is replicated and solved using a fixed number of samples generated by Gaussian copula. In order to asses solution quality, a 95\%-confidence interval on the optimality gap is formed. A candidate stochastic solution for transmission investment is used to simulate the operation of a utility-scale storage system. A mixed integer program (MIP) is applied to this formulation. As a case study, the Electric Reliability Council of Texas (ERCOT) wind and load data is employed, along with a simplified model of the transmission system. Energy storage is also considered. The storage operation shifts wind power from off-peak hours to on-peak hours, and its wind power generation shows a close character to that of a base load generator. / text

abstract: Synthetic power system test cases offer a wealth of new data for research and development purposes, as well as an avenue through which new kinds of analyses and questions can be examined. This work provides both a methodology for creating and validating synthetic test cases, as well as a few use-cases for how access to synthetic data enables otherwise impossible analysis. First, the question of how synthetic cases may be generated in an automatic manner, and how synthetic samples should be validated to assess whether they are sufficiently ``real'' is considered. Transmission and distribution levels are treated separately, due to the different nature of the two systems. Distribution systems are constructed by sampling distributions observed in a dataset from the Netherlands. For transmission systems, only first-order statistics, such as generator limits or line ratings are sampled statistically. The task of constructing an optimal power flow case from the sample sets is left to an optimization problem built on top of the optimal power flow formulation. Secondly, attention is turned to some examples where synthetic models are used to inform analysis and modeling tasks. Co-simulation of transmission and multiple distribution systems is considered, where distribution feeders are allowed to couple transmission substations. Next, a distribution power flow method is parametrized to better account for losses. Numerical values for the parametrization can be statistically supported thanks to the ability to generate thousands of feeders on command. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Electrical Engineering 2019

O objetivo dessa dissertação é avaliar o desempenho do Ibovespa a partir de uma nova ponderação dos ativos utilizando estratégias Smart Beta baseadas no risco. Para obter essas carteiras, restritas para vendas a descoberto, foram utilizadas três matrizes de covariância diferentes: matriz de covariância amostral, matriz RiskMetrics e o método de encolhimento conforme Ledoit & Wolf (2004). As medidas de desempenho fora da amostra utilizadas indicam que as estratégias Smart Beta utilizadas proporcionam melhores resultados em termos de retorno anualizado e volatilidade em relação ao Ibovespa no período analisado. / The goal of this dissertation is to evaluate the performance of the Ibovespa from a re-weighting of assets using risk-based Smart Beta strategies. For these portfolios, long-only, three differents covariance matrix were used: sample covariance matrix, RiskMetrics and the Shrinkage method as Ledoit & Wolf (2004). The performance measures used indicates that Smart Beta strategies provide better results in terms of annualized returns and volatility in relation to the Ibovespa in the period analyzed.

O objetivo dessa dissertação é avaliar o desempenho do Ibovespa a partir de uma nova ponderação dos ativos utilizando estratégias Smart Beta baseadas no risco. Para obter essas carteiras, restritas para vendas a descoberto, foram utilizadas três matrizes de covariância diferentes: matriz de covariância amostral, matriz RiskMetrics e o método de encolhimento conforme Ledoit & Wolf (2004). As medidas de desempenho fora da amostra utilizadas indicam que as estratégias Smart Beta utilizadas proporcionam melhores resultados em termos de retorno anualizado e volatilidade em relação ao Ibovespa no período analisado. / The goal of this dissertation is to evaluate the performance of the Ibovespa from a re-weighting of assets using risk-based Smart Beta strategies. For these portfolios, long-only, three differents covariance matrix were used: sample covariance matrix, RiskMetrics and the Shrinkage method as Ledoit & Wolf (2004). The performance measures used indicates that Smart Beta strategies provide better results in terms of annualized returns and volatility in relation to the Ibovespa in the period analyzed.

O objetivo dessa dissertação é avaliar o desempenho do Ibovespa a partir de uma nova ponderação dos ativos utilizando estratégias Smart Beta baseadas no risco. Para obter essas carteiras, restritas para vendas a descoberto, foram utilizadas três matrizes de covariância diferentes: matriz de covariância amostral, matriz RiskMetrics e o método de encolhimento conforme Ledoit & Wolf (2004). As medidas de desempenho fora da amostra utilizadas indicam que as estratégias Smart Beta utilizadas proporcionam melhores resultados em termos de retorno anualizado e volatilidade em relação ao Ibovespa no período analisado. / The goal of this dissertation is to evaluate the performance of the Ibovespa from a re-weighting of assets using risk-based Smart Beta strategies. For these portfolios, long-only, three differents covariance matrix were used: sample covariance matrix, RiskMetrics and the Shrinkage method as Ledoit & Wolf (2004). The performance measures used indicates that Smart Beta strategies provide better results in terms of annualized returns and volatility in relation to the Ibovespa in the period analyzed.

Orientadores: Secundino Soares Filho, Monica de Souza Zambelli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T13:07:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BarrientosMujica_LuisGerman_M.pdf: 2072271 bytes, checksum: 0bd4e2be251a8462886f62e46c8e5f32 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O presente trabalho apresenta uma avaliação do impacto da operação das usinas hidrelétricas brasileiras que compõem o Sistema Interligado Nacional (SIN) sobre as usinas hidrelétricas binacionais de Corpus e Yacyretá. Alguns dos benefícios que apresentam a interligação elétrica e a integração energética entre os países integrantes do MERCOSUL podem ser um maior aproveitamento do potencial hidráulico, a redução do custo da eletricidade, o aproveitamento da energia excedente, entre outros. Foram considerados dois estudos de caso com dados oficiais do Programa Mensal da Operação (PMO) do SIN referentes a setembro de 2011, considerando o planejamento da expansão do parque gerador e da transmissão até dezembro de 2015. As soluções foram fornecidas pelo modelo ODIN (Otimização do Despacho Interligado Nacional), uma abordagem baseada em otimização determinística e não linear com vazões previstas e atualizadas a cada intervalo de tempo, no que se denomina Modelo de Controle Preditivo (MCP). Dessa forma é possível uma representação detalhada e individualizada das usinas hidrelétricas do sistema, viabilizando a análise pretendida. A avaliação do desempenho do sistema nos estudos de caso se deu através de simulação sobre 64 cenários históricos, considerando a série histórica de vazões de 1931 a 1998. Existem cenários em que a operação coordenada concentrou benefícios nas usinas brasileiras, e cenários em que a operação coordenada concentrou benefícios nas usinas binacionais. Porém, considerando a geração hidrelétrica média total, foi obtido um aumento de geração de 12,27 MW médios, ou 107.485,2 MWh por ano, o que significa que operando de maneira coordenada haverá um ganho de cerca de R$ 10.748.520,00 por ano, considerando um valor médio de 100 R$/MWh / Abstract: This work presents an assessment of the impact of the operation of the hydro power plants that comprise the Brazilian National Interconnected System (SIN) over the binational hydro power plants of Corpus and Yacyretá. Some of the benefits that arise from the electrical interconnection and the energy integration between the countries members of MERCOSUL may be a better exploitation of the hydraulic potential, a reduction of the cost of electricity, and the utilization of surplus energy, among others. Two case studies using official data from the Monthly Operation Program (PMO) of SIN referred to September 2011 were considered, taking into consideration the generation and transmission expansion plan until December 2015. The solutions were provided by the ODIN model, an operation approach based on deterministic and nonlinear optimization with forecasted inflows, and updated at each time interval, which is known as Model Predictive Control (MPC). By this way, a detailed and individualized representation of the hydro plants of the system is possible, allowing the required analysis. The performance evaluation of the system in the case studies were calculated through the simulation over 64 historical scenarios, taking into consideration the historical inflow records from 1931 to 1998. There were hydrological scenarios where the coordinated operation concentrates benefits in the Brazilian hydro plants, and scenarios where the coordinated operation concentrates benefits on the binational plants. However, considering the total average hydroelectric generation, an increase on generation of 12,27 MW was obtained, or 107.485,2 MWh per year, which means that operating the system on a coordinated way there will be a benefit of approximately R$ 10.748.520,00 per year, considering an average value of energy of 100 R$/MWh / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Elektronische und elektrische Systeme stellen seit einigen Jahren einen zunehmenden Anteil an den Gesamtproduktionskosten von Personenkraftfahrzeugen. Laut Prognosen wird sich diese Entwicklung zwar abschwächen, jedoch wird der Wertschöpfungsanteil der Elektronik am Fahrzeug weiter zunehmen. Die hier vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit leistungselektronischen Subsystemen in PKW, die aufgrund der benötigten Chipfläche der Halbleiter kostenintensiv sind. Ziel der Arbeit ist es, Strukturen zu entwickeln und zu untersuchen, die es ermöglichen, mehrere Verbraucher in einer solchen Struktur zu betreiben und dadurch Leistungshalbleiter einzusparen. In einer Analyse werden die derzeitige Struktur der Verbraucher im Fahrzeug, die dazugehö-rige Elektronik und die zeitlichen Abhängigkeiten der Verbraucher untereinander dargestellt. Die Analyse kommt zu dem Schluss, dass die Verbraucher im Fahrzeug auf den jeweiligen Einsatzzweck hin optimiert sind. Dadurch sind sie kostengünstig und einfach aufgebaut. Ge-meinsamkeiten, die für eine Vereinheitlichung der Leistungselektronik genutzt werden kön-nen, können unter Beachtung der betrachteten Systeme gefunden werden. Daraus werden Anforderungen an alternative leistungselektronische Strukturen formuliert. In der Arbeit werden zwei leistungselektronische Schaltungen untersucht, die den Forderun-gen nach einer Einsparung von Leistungshalbleitern gerecht werden. Bei der matrixförmigen Vernetzungsschaltung sind die Versorgungsleitungen in Zeilen und Spalten angeordnet, zwi-schen denen die Verbraucher angeschlossen sind. Bei der linearen Vernetzungsschaltung be-nutzen alle an einer Struktur angeschlossenen Verbraucher teilweise eine gemeinsame und eine individuelle Leistungselektronik. Dabei wird ein geringerer Vernetzungsgrad erreicht. Bei der matrixförmigen Vernetzungsschaltung wird ein hoher Vernetzungsgrad erzielt. Hier-bei kann eine Vielzahl von Verbrauchern mit vergleichsweise wenig Leistungselektronik be-trieben werden. Der hohe Vernetzungsgrad hat Bedingungen an die Anordnung der in der Struktur befindlichen Verbraucher zur Folge, die es nur bei kleinen Strukturen ermöglichen ohne Hilfsmittel eine optimale Struktur zu entwerfen. Für größere Strukturen werden Me-thoden benötigt, um die Anordnung der Verbraucher so zu gestalten, dass die Bedingungen an den gleichzeitigen Betrieb in der Applikation erfüllt werden können. Diese Aufgabe entspricht dem mathematischen Problemkreis der kombinatorischen Optimierung. Als Lösungsmethoden werden die Ganzzahlige Lineare Programmierung, die in jedem Fall ein exaktes Ergebnis er-reicht, und Genetische Algorithmen verwendet, die auch bei sehr großen Strukturen ein opti-miertes Ergebnis erzielen können. Die Genetischen Algorithmen werden in dieser Arbeit auf das Problem und dessen Darstellung angepasst, und die Ergebnisse der Optimierung mit de-nen der exakten Verfahren verglichen. Ergebnisse zeigen, dass die auf die Problemstellung angepassten Genetischen Algorithmen mit hoher Sicherheit das globale Optimum finden. Es werden matrixförmige und lineare Strukturen für eine Sitzsteuerung und eine Klappen-verstellung einer Klimaanlage entworfen, mit den beschriebenen Methoden optimiert und nachfolgend bewertet. In der Bewertung wird gezeigt, dass die entworfenen alternativen Strukturen den konventionellen teilweise überlegen sind und je nach elektronischem System zu einer deutlichen Kosteneinsparung führen können. In den untersuchten Systemen hat sich die lineare Struktur als besonders vorteilhaft herausgestellt.

Elektronische und elektrische Systeme stellen seit einigen Jahren einen zunehmenden Anteil an den Gesamtproduktionskosten von Personenkraftfahrzeugen. Laut Prognosen wird sich diese Entwicklung zwar abschwächen, jedoch wird der Wertschöpfungsanteil der Elektronik am Fahrzeug weiter zunehmen. Die hier vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit leistungselektronischen Subsystemen in PKW, die aufgrund der benötigten Chipfläche der Halbleiter kostenintensiv sind. Ziel der Arbeit ist es, Strukturen zu entwickeln und zu untersuchen, die es ermöglichen, mehrere Verbraucher in einer solchen Struktur zu betreiben und dadurch Leistungshalbleiter einzusparen. In einer Analyse werden die derzeitige Struktur der Verbraucher im Fahrzeug, die dazugehö-rige Elektronik und die zeitlichen Abhängigkeiten der Verbraucher untereinander dargestellt. Die Analyse kommt zu dem Schluss, dass die Verbraucher im Fahrzeug auf den jeweiligen Einsatzzweck hin optimiert sind. Dadurch sind sie kostengünstig und einfach aufgebaut. Ge-meinsamkeiten, die für eine Vereinheitlichung der Leistungselektronik genutzt werden kön-nen, können unter Beachtung der betrachteten Systeme gefunden werden. Daraus werden Anforderungen an alternative leistungselektronische Strukturen formuliert. In der Arbeit werden zwei leistungselektronische Schaltungen untersucht, die den Forderun-gen nach einer Einsparung von Leistungshalbleitern gerecht werden. Bei der matrixförmigen Vernetzungsschaltung sind die Versorgungsleitungen in Zeilen und Spalten angeordnet, zwi-schen denen die Verbraucher angeschlossen sind. Bei der linearen Vernetzungsschaltung be-nutzen alle an einer Struktur angeschlossenen Verbraucher teilweise eine gemeinsame und eine individuelle Leistungselektronik. Dabei wird ein geringerer Vernetzungsgrad erreicht. Bei der matrixförmigen Vernetzungsschaltung wird ein hoher Vernetzungsgrad erzielt. Hier-bei kann eine Vielzahl von Verbrauchern mit vergleichsweise wenig Leistungselektronik be-trieben werden. Der hohe Vernetzungsgrad hat Bedingungen an die Anordnung der in der Struktur befindlichen Verbraucher zur Folge, die es nur bei kleinen Strukturen ermöglichen ohne Hilfsmittel eine optimale Struktur zu entwerfen. Für größere Strukturen werden Me-thoden benötigt, um die Anordnung der Verbraucher so zu gestalten, dass die Bedingungen an den gleichzeitigen Betrieb in der Applikation erfüllt werden können. Diese Aufgabe entspricht dem mathematischen Problemkreis der kombinatorischen Optimierung. Als Lösungsmethoden werden die Ganzzahlige Lineare Programmierung, die in jedem Fall ein exaktes Ergebnis er-reicht, und Genetische Algorithmen verwendet, die auch bei sehr großen Strukturen ein opti-miertes Ergebnis erzielen können. Die Genetischen Algorithmen werden in dieser Arbeit auf das Problem und dessen Darstellung angepasst, und die Ergebnisse der Optimierung mit de-nen der exakten Verfahren verglichen. Ergebnisse zeigen, dass die auf die Problemstellung angepassten Genetischen Algorithmen mit hoher Sicherheit das globale Optimum finden. Es werden matrixförmige und lineare Strukturen für eine Sitzsteuerung und eine Klappen-verstellung einer Klimaanlage entworfen, mit den beschriebenen Methoden optimiert und nachfolgend bewertet. In der Bewertung wird gezeigt, dass die entworfenen alternativen Strukturen den konventionellen teilweise überlegen sind und je nach elektronischem System zu einer deutlichen Kosteneinsparung führen können. In den untersuchten Systemen hat sich die lineare Struktur als besonders vorteilhaft herausgestellt.