Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-20T13:40:45Z No. of bitstreams: 1 wellingtoncarlosdaconceicao.pdf: 4259949 bytes, checksum: 52410bbb422df8d4e80e7f6956efc71e (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-21T13:12:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 wellingtoncarlosdaconceicao.pdf: 4259949 bytes, checksum: 52410bbb422df8d4e80e7f6956efc71e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-21T13:12:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 wellingtoncarlosdaconceicao.pdf: 4259949 bytes, checksum: 52410bbb422df8d4e80e7f6956efc71e (MD5) Previous issue date: 2016-12-12 / O sistema de produção de energia elétrica brasileiro é um sistema hidrotérmico de grande porte com forte predominância de usinas hidrelétricas. O planejamento e operação do sistema é realizado considerando diversos fatores, tais como, estocasticidade das afluências, usinas hidrelétricas em cascata e acoplamento temporal da operação. A resolução deste tipodeproblemaéfeitaconsiderandodiversoshorizontesdeplanejamento. Oplanejamento da operação de médio prazo compreende um período de 5 anos de estudo, e este período é discretizado em base mensal. O presente trabalho apresenta uma metodologia alternativa para resolução do problema de planejamento da operação de médio prazo de sistemas hidrotérmicos utilizando a Programação Dinâmica Estocástica (PDE) com discretização dointercâmbiodeenergiaentreossubsistemas(PDE-INT).Alémdisso, utiliza-seatécnica de sistemas equivalentes de energia e o algoritmo de fechos convexos (convex hull) para obtenção da função de custo futuro a partir dos pontos obtidos pela PDE-INT. Nesta abordagem, para cálculo da política energética, os subsistemas são considerados isolados, e desta forma, as variáveis que compõem o espaço de estados que são discretizadas são a energia armazenada e o intercâmbio líquido entre os subsistemas. Inicialmente, para análise e avaliação da metodologia proposta na resolução do problema de planejamento hidrotérmico, criou-se um sistema tutorial, composto por dois subsistemas. Em seguida, a metodologia foi utilizada considerando todo o sistema elétrico brasileiro, representado por quatro subsistemas ou submercados. Os resultados mostraram que com a técnica de separação dos subsistemas há uma redução significativa no tempo computacional quando comparados com as técnicas tradicionais que utilizam programação dinâmica. Desta forma, a metodologia proposta pode ser utilizada para uma análise rápida e inicial do caso em estudo, servindo como base para estudos e refinamentos posteriores. / The Brazilian power production system is a large scale hydrothermal system with a strong predominance of hydroelectric power plants. The electric power system operation planning must take into consideration several factors, such as uncertainty of the water inflows, hydroelectric plants in cascade and temporal coupling. This problem is solved considering different planning horizon. The long-term operation planning problem is generally solved by a chain of computational models that consider a period of 5 years ahead with monthly discretization. This work presents an alternative strategy to solve hydrothermalsystemsoperationplanningbyStochasticDynamicProgramming(SDP)with discretization of energy interchange between subsystems (SDP-INT). Under the presented approach, the hydroelectric plants are grouped into energy equivalent subsystems and the expected operation cost functions are modeled by a piecewise linear approximation, by means of the convex hull algorithm. Also, under this methodology, the subsystems are solved isolated, but the net energy interchange (export – import) between subsystems is set as a state variable of the cost function, together with the energy storage Initially, for the analysis and evaluation of the proposed methodology applied on solving the hydrothermalplanningproblem, themethodologyisusedinatutorialsystem, composedof two subsystems. Next, a simulation with the whole Brazilian electrical system considering four subsystems is presented. The results have shown that this subsystems separation technique reduces significantly the computation time when compared with the traditional techniques, demonstrating the effectiveness of the proposed methodology. Thus, the proposed methodology can be used for a fast and initial analysis of the case study, serving as a basis for further studies.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-05-10T12:15:28Z No. of bitstreams: 1 alexandredasilvafernandes.pdf: 3326554 bytes, checksum: f4dfcfe70bde99c5ebe4501f03add83e (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-05-22T15:33:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alexandredasilvafernandes.pdf: 3326554 bytes, checksum: f4dfcfe70bde99c5ebe4501f03add83e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-22T15:33:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alexandredasilvafernandes.pdf: 3326554 bytes, checksum: f4dfcfe70bde99c5ebe4501f03add83e (MD5) Previous issue date: 2018-02-20 / O planejamento da operação do Sistema Interligado Nacional constitui-se uma tarefa de alta complexidade, seja pela quantidade acentuada de usinas hidrelétricas e termelétricas distribuídas nos quatro submercados interligados, ou pelas características marcantes da operação das hidrelétricas, no que diz respeito às incertezas dos cenários hidrológicos futuros e aos acoplamentos espacial e temporal. O objetivo deste planejamento é a determinação de uma política ótima de despacho das usinas do sistema de modo a minimizar o valor esperado dos custos operativos no horizonte considerado. Uma importante restrição do problema é o suprimento da demanda de energia elétrica, dado pela diferença entre a carga efetiva de cada submercado e a geração das usinas não simuladas, esta última composta pela energias alternativas (eólica, solar, biomassa), pequenas centrais hidrelétricas, entre outros. Entretanto, a crescente penetração da geração renovável, aliada às incertezas das fontes naturais como eólica e solar (pois dependem de fatores climáticos e por isso são imprevisíveis), contribui com a necessidade de representação da demanda em diversos cenários para um correto despacho das usinas e uma operação do sistema mais confiável. Sabendo que os modelos oficiais atuais tratam apenas as incertezas oriundas dos cenários hidrológicos, devido à dificuldade de implementação e alocação de memória na consideração de outras incertezas na Programação Dinâmica Dual Estocástica, o trabalho desenvolvido nesta dissertação propõe metodologias que incluem os diversos cenários de demanda, além de representar com maior detalhe a geração das hidrelétricas. Além disso, são propostos algoritmos de representação analítica da Função de Custo Imediato em sistemas isolados e com múltiplas áreas na busca por uma redução das dimensões do problema tratado. Finalmente, são realizados testes em sistemas tutorias e os resultados são analisados para avaliar as performances computacionais das metodologias propostas. / The operation schedulling of Brazilian System constitutes a task of high complexity, either due to the large number of hydro and thermal plants distributed in the four interconnected submarkets, or due to the outstanding characteristics of the hydro plants, with respect to the uncertainties in the hydrological scenarios future and due to spatial and temporal couplings. The objective of this planning is the determination of an optimal dispatch policy of plants that minimizes the expected value of the operating costs in the considered horizon. An important constraint is the supply of demand, which is obtained by the difference between the effective load of each submarket and the generation of non-simulated plants, composed of renewable energies (wind, solar, biomass), small hydropower plants, and others. However, the growing penetration of renewable generation, coupled with the uncertainties of natural sources such as wind and solar (because they depend on climatic factors and are therefore unpredictable), contributes to the need to represent demand in different scenarios for a correct dispatch of the plants and a more reliable system operation. Knowing that the current official models deal only with the uncertainties arising from the hydrological scenarios, due to the difficulty of implementation and memory allocation in the consideration of other uncertainties in Stochastic Dual Dynamic Programming, this work proposes methodologies that include the several scenarios demand, besides representing in greater detail the generation of hydroelectric plants. In addition, algorithms are proposed for analytical representation of the Immediate Cost Function in isolated systems with multiple areas in the search for a reduction of the dimensions of the problem. Finally, tests are performed on tutorial systems and the results are analyzed to evaluate the computational performances of the proposed methodologies.

Algumas abordagens para o problema de Planejamento Ótimo da Operação de Sistemas Hidrotérmicos (POOSH) utilizam modelos estocásticos para representar as vazões afluentes dos reservatórios do sistema. Essas abordagens utilizam, em geral, técnicas de Programação Dinâmica Estocástica (PDE) para resolver o POOSH. Por outro lado, muitos autores têm defendido o uso dos modelos determinísticos ou, particularmente, a Programação Dinâmica Determinística (PDD) por representar de forma individualizada a interação entre as usinas hidroelétricas do sistema. Nesse contexto, esta dissertação tem por objetivo comparar o desempenho da solução do POOSH obtida via PDD com a solução obtida pela PDE, que emprega um modelo Markoviano periódico, com distribuição condicional Log-Normal Truncada para representar as vazões. Além disso, é realizada a análise com abordagem bayesiana, no modelo de vazões, para estimação dos parâmetros e previsões das vazões afluentes. Comparamos as performances simulando a operação das usinas hidroelétricas de Furnas e Sobradinho, considerando séries de vazões geradas artificialmente / Some approaches for problem of Optimal Operation Planning of Hydrothermal Systems (OOPHS) use stochastic models to represent the inflows in the reservoirs that compose the system. These approaches typically use the Stochastic Dynamic Programming (SDP) to solve the OOPHS. On the other hand, many authors defend the use of deterministic models and, particularly, the Deterministic Dynamic Programming (DDP) since it individually represents the interaction between the hydroelectric plants. In this context, this dissertation aims to compare the performance of the OOPHS solution obtained via DDP with the one given by SDP, which employs a periodic Markovian model with conditional Truncated Log-Normal distribution to represent the inflows. Furthermore, it is performed a bayesian approach analysis, in the inflow model, for estimating the parameters and forecasting the inflows. We have compared the performances of the DDP and SDP solutions by simulating the hydroelectric plants of Furnas and Sobradinho, employing artificially generated series

Este trabalho analisa três estratégias de hedge de opção, buscando identificar a importância da escolha da estratégia para a obtenção de um bom desempenho do hedge. O conceito de hedge é analisado de forma retrospectiva e uma teoria geral de hedge é apresentada. Em seguida são descritos alguns estudos comparativos de desempenho de estratégias de hedge de opção e suas metodologias de implementação. Para esta análise comparativa são selecionadas três estratégias de hedge de opção de compra do tipo européia: a primeira utiliza o modelo Black-Scholes-Merton de precificação de opções, a segunda utiliza uma solução de programação dinâmica para hedge dinâmico multiperiódico e a terceira utiliza um modelo GARCH para precificação de opções. As estratégias são comentadas e comparadas do ponto de vista de suas premissas teóricas e por meio de testes comparativos de desempenho. O desempenho das estratégias é comparado sob uma perspectiva dinâmicamente ajustada, multiperiódica e autofinanciável. Os dados para comparação de desempenho são gerados por simulação e o desempenho é avaliado pelos erros absolutos médios e erros quadráticos médios, resultantes na carteira de hedge. São feitas ainda considerações a respeito de alternativas de estimação e suas implicações no desempenho das estratégias. / This work analyzes three option hedging strategies, to identify the importance of choosing a strategy in order to achieve a good hedging performance. A retrospective analysis of the concept of hedging is conducted and a general hedging theory is presented. Following, some comparative papers of hedging performance and their implementation methodologies are described. For the present comparative analysis, three hedging strategies for European options have been selected: the first one based on the Black-Scholes-Merton model for option pricing, the second one based on a dynamic programming solution for dynamic multiperiod hedging and the third one based on a GARCH model for option pricing. The strategies are compared under their theoric premisses and through comparative performance testes. The performances of the strategies are compared under a dynamically adjusted multiperiodic and self-financing perspective. Data for performance comparison are generated by simulation and performance is evaluated by mean absolute errors and mean squared errors resulting on the hedging portfolio. An analysis is also done regarding estimation approaches and their implications over the performance of the strategies.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-23T20:34:27Z No. of bitstreams: 1 ErnestoFerreira.pdf: 1744167 bytes, checksum: c125c90e5eb2aab2618350567f88cb31 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-23T20:34:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ErnestoFerreira.pdf: 1744167 bytes, checksum: c125c90e5eb2aab2618350567f88cb31 (MD5) Previous issue date: 2016-03-08 / The development and the numerical stability analysis of a new adaptive critic algorithm to approximate the state-value function for online discrete linear quadratic regulator (DLQR) optimal control system design based on heuristic dynamic programming (HDP) are presented in this work. The proposed algorithm makes use of unitary transformations and QR decomposition methods to improve the online learning e-ciency in the critic network through the recursive least-squares (RLS) approach. The developed learning strategy provides computational performance improvements in terms of numerical stability and computational cost which aim at making possible the implementations in real time of optimal control design methodology based upon actor-critic reinforcement learning paradigms. The convergence behavior and numerical stability of the proposed online algorithm, called RLSµ-QR-HDP-DLQR, are evaluated by computational simulations in three Multiple-Input and Multiple-Output (MIMO) models, that represent the automatic pilot of an F-16 aircraft of third order, a fourth order RLC circuit with two input voltages and two controllable voltage levels, and a doubly-fed induction generator with six inputs and six outputs for wind energy conversion systems. / Neste trabalho, apresenta-se o desenvolvimento e a análise da estabilidade numérica de um novo algoritmo crítico adaptativo para aproximar a função valor de estado para o projeto do sistema de controle ótimo online, utilizando o regulador linear quadrático discreto (DLQR), com base em programação dinâmica heurística (HDP). O algoritmo proposto faz uso de transformações unitárias e métodos de decomposição QR para melhorar a e-ciência da aprendizagem online na rede crítica por meio da abordagem dos mínimos quadrados recursivos (RLS). A estratégia de aprendizagem desenvolvida fornece melhorias no desempenho computacional em termos de estabilidade numérica e custo computacional, que visam tornar possíveis as implementações em tempo real da metodologia do projeto de controle ótimo com base em paradigmas de aprendizado por reforço ator-crítico. O comportamento de convergência e estabilidade numérica do algoritmo online proposto, denominado RLSµ-QR-HDP-DLQR, são avaliados por meio de simulações computacionais em três modelos Múltiplas-Entradas e Múltiplas-Saídas (MIMO), que representam o piloto automático de uma aeronave F-16 de terceira ordem, um circuito de quarta ordem RLC com duas tensões de entrada e dois níveis de tensão controláveis, e um gerador de indução duplamente alimentados com seis entradas e seis saídas para sistemas de conversão de energia eólica.

Este trabalho analisa três estratégias de hedge de opção, buscando identificar a importância da escolha da estratégia para a obtenção de um bom desempenho do hedge. O conceito de hedge é analisado de forma retrospectiva e uma teoria geral de hedge é apresentada. Em seguida são descritos alguns estudos comparativos de desempenho de estratégias de hedge de opção e suas metodologias de implementação. Para esta análise comparativa são selecionadas três estratégias de hedge de opção de compra do tipo européia: a primeira utiliza o modelo Black-Scholes-Merton de precificação de opções, a segunda utiliza uma solução de programação dinâmica para hedge dinâmico multiperiódico e a terceira utiliza um modelo GARCH para precificação de opções. As estratégias são comentadas e comparadas do ponto de vista de suas premissas teóricas e por meio de testes comparativos de desempenho. O desempenho das estratégias é comparado sob uma perspectiva dinâmicamente ajustada, multiperiódica e autofinanciável. Os dados para comparação de desempenho são gerados por simulação e o desempenho é avaliado pelos erros absolutos médios e erros quadráticos médios, resultantes na carteira de hedge. São feitas ainda considerações a respeito de alternativas de estimação e suas implicações no desempenho das estratégias. / This work analyzes three option hedging strategies, to identify the importance of choosing a strategy in order to achieve a good hedging performance. A retrospective analysis of the concept of hedging is conducted and a general hedging theory is presented. Following, some comparative papers of hedging performance and their implementation methodologies are described. For the present comparative analysis, three hedging strategies for European options have been selected: the first one based on the Black-Scholes-Merton model for option pricing, the second one based on a dynamic programming solution for dynamic multiperiod hedging and the third one based on a GARCH model for option pricing. The strategies are compared under their theoric premisses and through comparative performance testes. The performances of the strategies are compared under a dynamically adjusted multiperiodic and self-financing perspective. Data for performance comparison are generated by simulation and performance is evaluated by mean absolute errors and mean squared errors resulting on the hedging portfolio. An analysis is also done regarding estimation approaches and their implications over the performance of the strategies.