Esta tese apresenta os resultados de pesquisa sobre geração de séries sintéticas de radiação solar para estudos energéticos, realizada através do uso de modelos estocásticos e com o propósito de desenvolver método para aplicações práticas no setor elétrico. Para tanto, inicialmente foi levantado o estado da arte do tema, com revisão da literatura de séries temporais e de processos estocásticos, suas particularidades e potencialidades, complementado pela contextualização do uso de cenários no setor elétrico nacional, especialmente na operação e planejamento do sistema hidrotérmico, e por experiências internacionais na modelagem do recurso solar. A modelagem das séries utilizou dados reais de localidades do nordeste brasileiro e foi desenvolvida através do método de Box-Jenkins, realizando-se estudos de alternativas para cada uma de suas etapas. O pré-tratamento dos dados foi avaliado por três estratégias de remoção da tendência das séries e na estimativa dos coeficientes dos modelos foram comparados os métodos de Yule-Walker e dos mínimos quadrados. As análises consideraram quatro opções de modelos autorregressivos e os períodos horário, diário e mensal. O modelo autorregressivo convencional com intervalo mensal, identificado como o mais adequado para aplicação em estudos energéticos, e sua variação periódica foram implementados e avaliados com maior profundidade. Este estudo complementar considerou diferentes ordens de atraso e realizou comparações dos resultados por três métodos de cálculo do erro. O modelo desenvolvido com estrutura autorregressiva periódica de primeira ordem apresentou resultados satisfatórios e significativamente superiores aos dos demais modelos. Por fim, este modelo foi empregado na geração de séries sintéticas, criando 1.000 cenários de radiação solar mensal, posteriormente aplicados em modelo de contrato de venda de energia para avaliação de estratégias de participação em leilões, em análise de riscos de suprimento e em estimativa probabilística da receita esperada por parques geradores. / This thesis presents the results of a research on the generation of solar radiation synthetic sequences for energy studies, carried out through the use of stochastic models and with the purpose of developing a method for practical applications in the electric sector. In order to do so, the state of the art was devised through a review of the literature of time series and stochastic processes, their particularities and potentialities, complemented by the contextualization of the use of scenarios in the national electricity sector, especially in the hydrothermal system operation and planning, and international experiences in modeling the solar resource. The series modeling used real data from localities in the Brazilian Northeast and was developed through the Box-Jenkins method, carrying out alternative studies for each of its stages. The data pretreatment has been evaluated by three strategies for the series trend removal and by the methods of least squares and of Yule-Walker for the estimation of the model coefficients. The analysis considered four options of autoregressive models and hourly, daily and monthly periods. The conventional autoregressive model with monthly interval, identified as the most applications in energy studies, and its periodic variation were implemented and evaluated in greater depth. This complementary study considered different orders of delay and made comparisons of the results for three error calculation methods. The model developed with periodic autoregressive structure of first order presented results that are satisfactory and significantly superior than the other models. Finally, this model was used in the generation of synthetic series, creating 1,000 scenarios of monthly solar radiation, to be later applied in a model of power purchase agreement to evaluate strategies for auctions bidding, analysis of supply risks and probabilistic estimation of the expected revenue of power plants.

Esta tese apresenta os resultados de pesquisa sobre geração de séries sintéticas de radiação solar para estudos energéticos, realizada através do uso de modelos estocásticos e com o propósito de desenvolver método para aplicações práticas no setor elétrico. Para tanto, inicialmente foi levantado o estado da arte do tema, com revisão da literatura de séries temporais e de processos estocásticos, suas particularidades e potencialidades, complementado pela contextualização do uso de cenários no setor elétrico nacional, especialmente na operação e planejamento do sistema hidrotérmico, e por experiências internacionais na modelagem do recurso solar. A modelagem das séries utilizou dados reais de localidades do nordeste brasileiro e foi desenvolvida através do método de Box-Jenkins, realizando-se estudos de alternativas para cada uma de suas etapas. O pré-tratamento dos dados foi avaliado por três estratégias de remoção da tendência das séries e na estimativa dos coeficientes dos modelos foram comparados os métodos de Yule-Walker e dos mínimos quadrados. As análises consideraram quatro opções de modelos autorregressivos e os períodos horário, diário e mensal. O modelo autorregressivo convencional com intervalo mensal, identificado como o mais adequado para aplicação em estudos energéticos, e sua variação periódica foram implementados e avaliados com maior profundidade. Este estudo complementar considerou diferentes ordens de atraso e realizou comparações dos resultados por três métodos de cálculo do erro. O modelo desenvolvido com estrutura autorregressiva periódica de primeira ordem apresentou resultados satisfatórios e significativamente superiores aos dos demais modelos. Por fim, este modelo foi empregado na geração de séries sintéticas, criando 1.000 cenários de radiação solar mensal, posteriormente aplicados em modelo de contrato de venda de energia para avaliação de estratégias de participação em leilões, em análise de riscos de suprimento e em estimativa probabilística da receita esperada por parques geradores. / This thesis presents the results of a research on the generation of solar radiation synthetic sequences for energy studies, carried out through the use of stochastic models and with the purpose of developing a method for practical applications in the electric sector. In order to do so, the state of the art was devised through a review of the literature of time series and stochastic processes, their particularities and potentialities, complemented by the contextualization of the use of scenarios in the national electricity sector, especially in the hydrothermal system operation and planning, and international experiences in modeling the solar resource. The series modeling used real data from localities in the Brazilian Northeast and was developed through the Box-Jenkins method, carrying out alternative studies for each of its stages. The data pretreatment has been evaluated by three strategies for the series trend removal and by the methods of least squares and of Yule-Walker for the estimation of the model coefficients. The analysis considered four options of autoregressive models and hourly, daily and monthly periods. The conventional autoregressive model with monthly interval, identified as the most applications in energy studies, and its periodic variation were implemented and evaluated in greater depth. This complementary study considered different orders of delay and made comparisons of the results for three error calculation methods. The model developed with periodic autoregressive structure of first order presented results that are satisfactory and significantly superior than the other models. Finally, this model was used in the generation of synthetic series, creating 1,000 scenarios of monthly solar radiation, to be later applied in a model of power purchase agreement to evaluate strategies for auctions bidding, analysis of supply risks and probabilistic estimation of the expected revenue of power plants.