[pt] Motivado pelos desafios de processar a grande quantidade de dados disponíveis, pesquisas recentes em estatística tem sugerido novas técnicas de modelagem e inferência. Paralelamente, outros campos como processamento de sinais e otimização também estão produzindo métodos para lidar problemas em larga escala. Em particular, este trabalho é focado nas teorias e métodos baseados na regularização l1. Após uma revisão compreensiva da norma l1 como uma ferramenta para definir soluções esparsas, estudaremos mais a fundo o método LASSO. Para exemplificar como o LASSO possui uma ampla gama de aplicações, exibimos um estudo de caso em processamento de sinal esparso. Baseado nesta idea, apresentamos o l1 level-slope filter. Resultados experimentais são apresentados para uma aplicação em transmissão de dados via fibra óptica. Para a parte final da dissertação, um novo método de estimação é proposto para modelos em alta dimensão com variância periódica. A principal ideia desta nova metodologia é combinar esparsidade, induzida pela regularização l1, com o método de máxima verossimilhança. Adicionalmente, esta metodologia é utilizada para estimar os parâmetros de um modelo mensal estocástico de geração de energia eólica e hídrica. Simulações e resultados de previsão são apresentados para um estudo real envolvendo cinquenta geradores de energia renovável do sistema Brasileiro. / [en] Motivated by the challenges of processing the vast amount of available data, recent research on the ourishing field of high-dimensional statistics is bringing new techniques for modeling and drawing inferences over large amounts of data. Simultaneously, other fields like signal processing and optimization are also producing new methods to deal with large scale problems. More particularly, this work is focused on the theories and methods based on l1-regularization. After a comprehensive review of the l1-norm as tool for finding sparse solutions, we study more deeply the LASSO shrinkage method. In order to show how the LASSO can be used for a wide range of applications, we exhibit a case study on sparse signal processing. Based on this idea, we present the l1 level-slope filter. Experimental results are given for an application on the field of fiber optics communication. For the final part of the thesis, a new estimation method is proposed for high-dimensional models with periodic variance. The main idea of this novel methodology is to combine sparsity, induced by the l1-regularization, with the maximum likelihood criteria. Additionally, this novel methodology is used for building a monthly stochastic model for wind and hydro inow. Simulations and forecasting results for a real case study involving fifty Brazilian renewable power plants are presented.

[pt] Uma das principais preocupações mundiais atualmente está relacionada às questões ambientais. Essa preocupação é considerada na seleção de projetos de energia e, como resultado, a geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis tem experimentado um forte crescimento em todo o mundo, incluindo o Brasil. Em relação às fontes de energia hidrelétrica, as Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs) são uma alternativa para reduzir o impacto ambiental. Esses projetos produzem entre 5 e 30 megawatts (MW) e sua instalação tem um baixo custo e respeito ao meio ambiente, principalmente por não existir necessidade de reservatórios de regulação, o que não é o caso de grandes usinas hidrelétricas. Nos últimos anos, o número de PCHs tem aumentado bastante, como consequência dos incentivos para geração de eletricidade a partir de fontes renováveis. Como a geração de energia hidrelétrica é fortemente influenciada por regimes hidrológicos, especialmente no caso de usinas a fio d água como as PCHs, melhorar a assertividade das previsões de geração de energia elétrica de maneira estocástica torna-se altamente importante para as distribuidoras. Esta dissertação tem como principal objetivo apresentar o desempenho de um grupo de modelos de previsão aplicados para PCHs de uma distribuidora real de energia elétrica. Para isso foram utilizadas diferentes abordagens, incluindo dados de vazão de usinas hidrelétricas vizinhas como variável explicativa em modelos causais, assim como também modelos univariados. / [en] One of the main world concerns nowadays is related to the environment issues. Such concern is considered in the selection of energy projects and, as a result of that, the generation of electricity from renewable sources has experienced a sharp growth all over the world, Brazil included. Concerning hydropower sources, Small Hydropower Plants (SHPs) are an alternative to reduce environmental impact. These projects produce between 5 and 30 megawatts (MW) and its installation has a low cost and respect to the environment, mainly because there is no need of regulation reservoirs, which is not the case in bigger hydroelectric plants. In recent years the number of SHPs is increasing in a great deal, as a consequence of the incentives to generate electricity from renewable sources. Since hydro power generation is heavily influenced by hydrological regimes, especially in the case of run-of-river plants, as SHPs, improving the assertiveness of electric power generation forecasts in a stochastic way becomes highly important for distributing utilities. This master dissertation has as main objective to present the performance of an arrange of forecasting models applied to SHPs of a real distributing utility. It was used different approaches, including inflow data from neighboring hydro plants as exogenous variable, in causal models and also univariate models.