[pt] Este trabalho explora a estrutura de decomposição de um problema de planejamento da expansão da geração hidrotérmica, utilizando uma integração entre uma Decomposição de Benders modificada e um Progressive Hedging. Consideramos uma representação detalhada das restrições cronológicas de curto prazo, com resolução horária, baseando-se em dias típicos para cada etapa. Além disso, representamos a natureza estocástica de uma política operacional hidrotérmica multiestágio por meio de uma Regra de Decisão Linear otimizada, garantindo decisões de investimento compatíveis com uma política operacional não antecipativa. Para resolver este problema de otimização em grande escala, propomos um método de decomposição de Benders aprimorado com várias instâncias do problema mestre, onde cada uma delas é reforçada por cortes primários além dos cortes de Benders gerados a cada candidato a solução do mestre. Nossa nova abordagem permite o uso de termos de penalização de Progressive Hedging para fins de regularização. Mostramos que o algoritmo proposto é 60 porcento mais rápido que os tradicionais e que a consideração de uma política operacional não antecipativa pode economizar, em média, 8.27porcento do custo total em testes fora da amostra. / [en] This paper exploits the decomposition structure of the hydrothermal generation expansion planning problem with an integrated modified Benders Decomposition and Progressive Hedging approach. We consider a detailed representation of hourly chronological short-term constraints based on typical days per month and year. Also, we represent the multistage stochastic nature of the hydrothermal operational policy through an optimized linear decision rule, thereby ensuring investment decisions compatible with a nonanticipative implementable operational policy. To solve the resulting large-scale optimization problem, we propose an improved Benders Decomposition method with multiple instances of the master problem, each of which strengthened by primal cuts and new Benders cuts generated by each master s trial solution. Additionally, our new approach allows using Progressive Hedging penalization terms for regularization purposes. We show that our method is 60 percent faster than the traditional ones and also that the consideration of a nonanticipative operational policy can save, on average, 8.27 percent of the total cost in out-of-sample tests.

[pt] Este estudo buscou investigar o impacto da adoção das redes sociais por empresas brasileiras sobre seu comportamento exportador no decorrer da pandemia do Covid-19. Especificamente, buscou-se entender em que medida as empresas se perceberam atingidas por impactos disruptivos da pandemia, apresentavam orientação para mídias sociais, utilizaram as mídias sociais para aquisição de conhecimento, reconhecimento de oportunidades e interação com parceiros, e em que medida tal utilização favoreceu o comportamento exportador. A perspectiva teórica adotada no estudo foi a Teoria da Difusão de Inovações de Everett Rogers. A fundamentação teórica baseou-se ainda na literatura sobre adoção de tecnologia, em particular voltada para digitalização e redes sociais, levando à elaboração de um modelo teórico e à formulação de 11 hipóteses de pesquisa. A metodologia adotada consistiu na aplicação de uma survey online com uma amostra de conveniência de empresas brasileiras. As escalas utilizadas para medir os construtos foram identificadas na literatura, tendo sido anteriormente desenvolvidas e validadas por outros autores. Os dados foram coletados por meio de questionários autoadministrados disponibilizados na internet, sendo enviado um convite por email ou por redes sociais contendo o link para o questionário. O teste de hipóteses utilizou a modelagem de equações estruturais, tendo-se encontrado relações significativas entre os principais construtos do modelo. As contribuições do estudo à teoria de difusão de adoção de inovações incluem melhor entendimento do potencial impacto de eventos disruptivos e a associação entre a adoção de redes sociais e adoção da exportação. / [en] This study sought to investigate the impact of the adoption of social networks by Brazilian companies on their export behavior during the Covid-19 pandemic. Specifically, the study sought to understand to what extent these companies perceived themselves to be affected by the disruptive impacts of the pandemic, were oriented towards social media, used social media to acquire knowledge, recognize opportunities and interact with partners, and to what extent such use favored export behavior. The theoretical perspective adopted in the study was Everett Rogers Diffusion of Innovations Theory. The theoretical foundation was also based on the literature on technology adoption, particularly focused on digitalization and social networks, leading to the elaboration of a theoretical model and the formulation of 11 research hypotheses. The methodology adopted consisted of the application of an online survey with a convenience sample of micro and small Brazilian companies. The scales used to measure the constructs were identified in the literature, having been previously developed and validated by other authors. Data were collected through self-administered questionnaires made available on the internet, and an invitation was sent by email or through social networks containing the link to the questionnaire. The hypothesis test used structural equation modeling, and significant relationships were found between the main constructs of the model. The study s contributions to the Diffusion of Innovations Theory include a better understanding of the potential impact of disruptive events on the adoption of an innovation and the association between social media adoption and export adoption.

[pt] Esta tese é composta por três artigos independentes relacionados a macroeconomia. No primeiro artigo, nós aumentamos um modelo dinâmico de equilíbrio geral relativamente padrão com fricções financeiras, a fim de quantificar os efeitos macroeconômicos da expansão de credito observado no Brasil. No modelo, um estilizado setor bancário intermedia credito das famílias pacientes para as famílias impacientes e empresas. A novidade fundamental deste artigo é que nós modelamos a restrição de crédito enfrentada por (impacientes) famílias em função do rendimento do trabalho futuro. No modelo calibrado, expansão de crédito gera apenas modestos resultados sobre o crescimento acima do potencial do consumo, investimento e PIB. No segundo artigo, documentamos que a associação entre o crescimento do consumo médio per capita e a expansão do crédito é mais forte em países com maior desigualdade de renda. Nós usamos um modelo de mercados incompletos com famílias heterogêneas, risco idiossincrático e restrições ao crédito para verificar em que medida este arcabouço teórico pode racionalizar a evidencia empírica. Mostramos que, quando a fonte de desigualdade de renda vem do menor nível de capital humano fixo das famílias, o nosso modelo pode racionalizar a evidência empírica encontrada. Uma vez que as outras fontes de desigualdade de renda consideradas, o resultado oposto corre. Finalmente, no terceiro artigo, nós usamos um modelo de vetor auto-regressivo com fator aumentado (FAVAR) para estimar o impacto de um choque na taxa de juros internacional e de choque de preços de commodities na economia peruana. Nossos resultados sugerem que um choque positivo de taxa de juros internacional tem efeitos contracionistas, reduzindo o PIB, a taxa de inflação e gerando uma depreciação cambial, aumentando a taxa de juros interna e uma redução das reservas internacionais. No caso de choque de precos de commodities, encontramos que os nossos resultados são consistentes com a literatura, em que um choque positivo expande o PIB, as exportações líquidas e taxa de inflação. / [en] This thesis is comprised of three articles independent related to macroeconomics. In the first article, we augment a relatively standard dynamic, general equilibrium model with financial frictions, in order to quantify the macroeconomic effects of the credit deepening process observed in Brazil. In the model, a stylized banking sector intermediates credit from patient households to impatient households and firms. The key novelty of the paper is to model the credit constraint faced by (impatient) households as a function of future labor income. In the calibrated model, credit deepening generates only modest above-trend growth in consumption, investment, and GDP. In the second article, we documented that the association between consumption growth and credit expansion is stronger in countries with higher income inequality. We use an incomplete markets model with heterogeneous households, idiosyncratic risk and borrowing constraints to check in which extent this theoretical framework can rationalize the empirical finding. We show that when the source of income inequality comes from households lowest fixed level of human capital, our model can rationalize the empirical evidence. Once other sources of income inequality are considered, the opposite occurs. Finally, in the third article, we use a Factor-Augmented Vector Autoregressive (FAVAR) model to estimate the impact of an international interest rate shock and a commodities price shock on the Peruvian economy. Our results suggest that a positive international interest rate shock has contractive effects, it reduces GDP and inflation rate and generates an exchange rate depreciation, an increase of the domestic interest rate and a reduction of international reserves. In the case of commodity price shock, we find that its effects are consistent with the previous literature in which a positive shock expands GDP, net exports and inflation rate.

[pt] Esta tese é composta por três artigos relacionados à macroeconomia. O primeiro artigo analisa os efeitos macroeconômicos dos processos de aprofundamento de crédito observados no Peru e no México através de um modelo padrão Novo Keynesiano dinâmico de equilíbrio geral com fricções financeiras. Do ponto de vista do modelo, os efeitos sobre o consumo, o PIB e o investimento são pequenos. Assim, nossos resultados sugerem apenas uma contribuição modesta da expansão do crédito para o crescimento acima do potencial das economias peruana e mexicana durante o período considerado. No segundo artigo, documentamos que a associação entre o crescimento do consumo e expansão do crédito é maior para países com maior desigualdade de renda. Nós usamos um modelo de mercados incompletos com agentes heterogêneos, risco idiossincrático e restrições ao crédito para verificar em que medida este arcabouço teórico é capaz de racionalizar a evidencia empírica. Em nosso modelo, consideramos duas fontes de desigualdade de renda: a variância do risco idiossincrático e o nível fixo de capital humano dos agentes. Mostramos que, quando a fonte de desigualdade de renda vem da menor nível fixo das famílias do capital humano, o nosso modelo pode racionalizar a evidência empírica. Nos outros casos, o resultado oposto ocorre. O terceiro artigo testa os efeitos de um grande programa de intervenções no mercado cambial anunciado pelo Banco Central do Brasil afim de combater o excesso de volatilidade e overshooting da taxa de câmbio. Nós usamos uma abordagem de controle sintético para determinar se o programa de intervenção foi bem sucedido ou não. Nossos resultados sugerem que o primeiro programa de intervenção cambial mitigou a depreciação do real frente ao dólar. Todavia, um segundo anúncio feito no final do ano que o programa ia continuar com uma intensidade menor teve um efeito menor e não significativo. Esse resultado é corroborado por uma metodologia de estudo de evento padrão. Nós também documentamos que o programa e a continuação do mesmo não tiveram impacto sobre a volatilidade da taxa de câmbio. / [en] This dissertation is composed of three articles in macroeconomics. The first article explores the macroeconomics effects of the credit deepening processes observed in Peru and Mexico using a standard New Keynesian dynamic general equilibrium model with financial frictions. From the perspective of the model, the effects on consumption, GDP and investment are small. Hence, our results suggest only a modest contribution of credit expansion to the abovetrend growth experienced by Peruvian and Mexican economies during our sample period. In the second article, we documented that the association between consumption growth and credit expansion is stronger in countries with higher income inequality. We use an incomplete-markets model with heterogeneous households, idiosyncratic risk and borrowing constraints to corroborate this empirical finding. A loosening of credit constraints mitigates precautionary motives, inducing households to reduce savings along the transition path to the new steady-state. Therefore, consumption grows more rapidly in the shortrun. This consumption boom is amplified in economies with more constrained households. We consider two sources of income inequality in our model: the variance of the idiosyncratic risk and the households fixed level of human capital. They have different implications for the extent to which households are credit constrained in equilibrium. We show that when the source of income inequality comes from households lowest fixed level of human capital, our model can rationalize the empirical evidence. In the other cases, the opposite occurs. The third article tests the effects of a major program of interventions in foreign exchange markets announced by the Central Bank of Brazil to fight excess volatility and exchange rate overshooting. We use a synthetic control approach to determine whether or not the intervention program was successful. Our results suggest that the first foreign exchange intervention program mitigated the depreciation of the real against the dollar. A second announcement made later in the year that the program was going to continue on a smaller basis had a smaller effect, which was not significant. This result is corroborated by a standard event study methodology. We also document that both program did not have an impact on the volatility of the exchange rate.

[pt] Esta dissertação está estruturada como uma coleção de cinco artigos formatados em capítulos. Os quatro primeiros artigos apresentam contribuições em modelagem e metodológicas para problemas de operação ou investimento em sistemas de potência usando arcabouço de otimização robusta adaptativa e modificações no algoritmo de geração de linhas e colunas (CCGA). O primeiro artigo aborda a programação de curto prazo com restrição de segurança, onde a resposta automática de geradores é considerada. Um modelo robusto de dois estágios é adotado, resultando em complexas instâncias de programação inteira mista, que apresentam variáveis binárias associadas às decisões de primeiro e segundo estágios. Um novo CCGA que explora a estrutura do problema é desenvolvido. O segundo artigo usa redes neurais profundas para aprender o mapeamento das demandas nodais aos pontos de ajuste dos geradores para o problema do primeiro artigo. O CCGA é usados para garantir a viabilidade da solução. Este método resulta em importantes ganhos computacionais em relação ao primeiro artigo. O terceiro artigo propõe uma abordagem adaptativa em dois estágios para um modelo robusto de programação diária no qual o conjunto de incerteza poliedral é caracterizado diretamente a partir dos dados de geração não despachável observados. O problema resultante é afeito ao CCGA. O quarto artigo propõe um modelo de dois estágios adaptativo, robusto em distribuição para expansão de transmissão, incorporando incertezas a longo e curto prazo. Um novo CCGA é desenvolvido para lidar com os subproblemas. Finalmente, sob uma perspectiva diferente e generalista, o quinto artigo investiga a adequação de prêmios de incentivo para promover inovações em aspectos teóricos e computacionais para os desafios de sistemas de potência modernos. / [en] This dissertation is structured as a collection of five papers formatted as chapters. The first four papers provide modeling and methodological contributions in scheduling or investment problems in power systems using the adaptive robust optimization framework and modifications to the column-and-constraint-generation algorithm (CCGA). The first paper addresses the security-constrained short-term scheduling problem where automatic primary response is considered. A two-stage robust model is adopted, resulting in complex mixed-integer linear instances featuring binary variables associated with first- and second-stage decisions. A new tailored CCGA which explores the structure of the problem is devised. The second paper uses deep neural networks for learning the mapping of nodal demands onto generators set point for the first paper s model. Robust-based modeling approaches and the CCGA are used to enforce feasibility for the solution. This method results in important computational gains as compared to results of the first paper. The third paper proposes an adaptive data-driven approach for a two-stage robust unit commitment model, where the polyhedral uncertainty set is characterized directly from data, through the convex hull of a set of previously observed non-dispatchable generation profiles. The resulting problem is suitable for the exact CCGA. The fourth paper proposes an adaptive two-stage distributionally robust transmission expansion model incorporating long- and short-term uncertainties. A novel extended CCGA is devised to tackle distributionally robust subproblems. Finally, under a different and higher-level perspective, the fifth paper investigates the adequacy of systematic inducement prizes for fostering innovations in theoretical and computational aspects for various modern power systems challenges.

[pt] Umas das etapas mais complexas e críticas durante a construção de poços de petróleo é o processo de cimentação primária, definido como: O processo de instalação de cimento no anular entre o revestimento e a formação exposta ao poço [1]. Ela fornece isolamento zonal permanente para evitar contaminação ou migração de fluidos indesejáveis no anular, protege o revestimento da ocorrência de corrosão e fornece estabilidade hidráulica e mecânica para o revestimento ao longo da vida produtiva do poço de petróleo. Neste processo, ainda na etapa de perfuração, irregularidades na seção transversal (washouts) podem ser geradas como resultado de diversos colapsos parciais da seção do poço aberto em decorrência da presença de rochas pouco consolidadas da formação. Uma operação de cimentação primária bem sucedida dependerá se o sistema de fluidos espaçadores e a pasta de cimento deslocam de forma adequada e completa o fluido de perfuração do anular e washouts. Motivados por esse problema industrial, a presente dissertação usa um simulador numérico DNS (Direct Numerical Simulation) com o objetivo de analisar sistematicamente o comportamento hidrodinâmico e calcular a eficiência do deslocamento entre dois fluidos newtonianos miscíveis através de um anular contendo uma expansão seguida de uma contração abrupta. Investigamos como diferentes viscosidades e densidades dos fluidos, um injetado e outro deslocado, a miscibilidade entre eles, a taxa de injeção e a dimensão do washout retangular afetam o escoamento bifásico. Consideramos uma geometria axissimétrica durante processos de deslocamentos verticais, e as equações governantes são resolvidas em coordenadas cilíndricas, permitindo investigar diferentes aberturas anulares. Devido à miscibilidade entre os fluidos, nossos resultados preveem eficiências de deslocamento altíssimas, próximas a 100 Fluidos não-newtonianos são usualmente utilizados durante o processo industrial de cimentação primária de poços de petróleo. Contudo, as altas eficiências de deslocamentos encontradas em nossos resultados motivam estudos futuros sobre a influência da miscibilidade em deslocamentos de fluidos complexos. Estes resultados também motivam o uso de fluidos espaçadores para tentar controlar as propriedades de interface. Desta forma, é possível que a utilização de sistemas que se aproximem das condições reológicas e hidrodinâmicas de deslocamento entre fluidos newtonianos miscíveis poderá contribuir para um aumento da eficiência de deslocamento e, consequentemente, otimizar o processo de deslocamento de sistemas de fluidos, tendo em vista melhorias na integridade da cimentação de poços de petróleo. / [en] One of the most complex and critical stages during the construction ofoil wells is the primary cementing process, defined as the process of installingcement in the annulus between the casing and the exposed formation to thewell [1]. Primary cementing provides permanent zonal isolation to preventcontamination or migration of unwanted fluids in the annulus, protects thecasing from corrosion, and provides hydraulic and mechanical stability forthe casing throughout the productive life of the oil well. In this process,during the drilling stage, irregularities in the cross-section (washouts) can begenerated because of various partial collapses of the open wellbore section dueto the presence of poorly consolidated rocks in the formation. A successfulprimary cementing operation will depend on whether the spacer fluid systemand cement slurry adequately and completely displace the drilling fluid fromthe annulus and washouts.Motivated by this industrial problem, the present dissertation uses aDirect Numerical Simulation (DNS) numerical simulator to systematically analyze the hydrodynamic behavior and calculate the displacement efficiency between two miscible newtonian fluids through an annulus containing an expansion followed by an abrupt contraction. We investigate how different viscositiesand densities of the injected and displaced fluids, their miscibility, injectionrate, and the dimension of the rectangular washout affect the two-phase flow.We consider an axisymmetric geometry during vertical displacement processes,and the governing equations are solved in cylindrical coordinates, allowing theinvestigation of different annular clearances. Due to the miscibility betweenthe fluids, our results predict very high displacement efficiencies, close to 100Non-newtonian fluids are commonly used during the industrial processof primary cementing of oil wells. However, the high displacement efficienciesfound in our results motivate further studies on the influence of miscibilityin displacements of complex fluids. These results also encourage the use ofspacer fluids attempting to control the interfacial properties. Therefore, the useof systems that approximate the rheological and hydrodynamic conditions ofdisplacement between miscible newtonian fluids may contribute to an increasein displacement efficiency and, consequently, optimize the displacement processof fluid systems, aiming at improvements in the integrity of well cementing.

[pt] O planejamento da expansão da transmissão (PET) visa identificar novos reforços para a rede, permitindo uma conexão tecnicamente adequada entre demanda e geração de energia elétrica, ambas previstas para um determinado horizonte de planejamento. Um bom plano de expansão deve garantir o equilíbrio entre os custos de investimento e operação, mantendo um nível satisfatório de segurança no fornecimento de energia elétrica. Entretanto, a identificação de bons planos de expansão para o PET tem se tornado uma tarefa cada vez mais difícil. Isso se deve, principalmente, às características e dimensões dos sistemas atuais, a não linearidade e natureza combinatória do problema de otimização e às incertezas presentes nos dados. Os erros de previsão, a indisponibilidade de equipamentos e a disponibilidade dos recursos naturais são parâmetros que variam de forma aleatória e inserem um alto grau de incerteza nos sistemas elétricos, o qual aumenta proporcionalmente com o horizonte de planejamento. Uma das incertezas mais relevantes a ser gerenciada nas próximas décadas será a capacidade de geração oriunda de fontes renováveis, em particular as eólicas, devido à sua grande variabilidade. A utilização de dispositivos de armazenamento permitirá melhor aproveitamento dessas fontes e, portanto, torna-se necessário o desenvolvimento de ferramentas computacionais capazes de considerar tais dispositivos no problema PET. Esta dissertação apresenta uma nova metodologia de apoio ao problema PET inserindo armazenadores de energia elétrica para aumentar o aproveitamento de fontes renováveis no sistema. Isso, respeitando as restrições de segurança da rede, acompanhando à curva de demanda e levando em consideração as variáveis operativas destes dispositivos. A possibilidade de incluir sistemas de armazenamento de energia elétrica é avaliada através de uma análise custo-benefício. A metodologia proposta é aplicada a um sistema teste, submetido a diversas condições operativas, e os resultados obtidos são amplamente discutidos. / [en] The transmission expansion planning (TEP) aims at identifying new reinforcements for the network, allowing a technically adequate connection between demand and generation of electric energy, both foreseen for a given planning horizon. A good expansion plan must ensure a balance between investment and operating costs, while maintaining a satisfactory level of security of the electric energy supply. However, identifying good expansion plans for TEP has become an increasingly difficult task. This is mainly due to the characteristics and dimensions of the current systems, the nonlinearity and combinatorial nature of the optimization problem, and the uncertainties present in the data. Forecasting errors, equipment unavailability, and the availability of natural resources are parameters that vary in a random way and insert a high degree of uncertainty in the electrical system, which proportionally increases with the planning horizon. One of the most relevant uncertainties to be managed in the upcoming decades will be the generation capacity from renewable sources, particularly wind power, due to its great variability. Storage devices will allow better use of these sources and, therefore, it becomes necessary to develop computational tools capable of considering such devices in the TEP problem. This dissertation presents a new methodology to support the TEP problem by inserting electric energy storage to increase the use of renewable energy in the system, while respecting the security restrictions of the network, following the demand curve and taking into account the operational variables of these devices. The possibility of including electric energy storage systems is evaluated through a costbenefit analysis. The proposed methodology is applied to a test system, subject to various operating conditions, and the obtained results are widely discussed.

[pt] Este trabalho apresenta o crescimento de pressão no anular causado pela fluência do sal e relaciona com o cálculo deste fenômeno quanto ao efeito térmico, que é normalmente conhecido por APB (annular pressure build-up). Este fenômeno não é modelado em softwares comerciais e deve ser considerado em poços de pré-sal. O cálculo de APB considera três mecanismos geradores de pressão no anular: expansão térmica do fluido do anular, expansão do tubing e influxo e efluxo do fluido confinado no anular. Mudanças no volume do anular, causados pela fluência do sal, podem ser tratadas como um quarto mecanismo, equivalente ao influxo de fluido no cálculo do APB. O cálculo deste fenômeno pode ser incorporado a um modelo de cálculo acoplado ( multistring casing design ) através da programação do APB causado pelo efeito de expansão térmica dos fluidos confinados e o APB causado pela fluência do sal. Para isso é necessário adotar um modelo constitutivo para descrever o comportamento de fluência desta rocha em função do estado de tensão, perfil de temperatura, tipo de sal, tempo decorrido, energia de ativação e outros fatores. Os efeitos de APB devido à fluência do sal podem ser mais pronunciados quando a sapata do revestimento é assentada em um intervalo de sal com elevado gradiente de sobrecarga e elevado gradiente geotérmico. Não considerar o efeito da fluência do sal no crescimento de pressão do anular (APB) pode causar um dimensionamento inadequado de revestimento ou packoff e levar a perda da integridade do poço. / [en] This paper presents the annular pressure build-up caused by salt creep and link to current calculation of this phenomenon due to thermal effect, which is commonly known as APB. This phenomenon is not currently modeled on commercial software and should be considered in subsalt wells. The calculation of APB considers three generator mechanisms: thermal expansion of annular fluid, influx or efflux and tubing buckling. Changes in the annular volume, caused by salt creep, may be treated as a fourth mechanism, equivalent to the influx in current calculation of APB. The calculation of this phenomenon can be incorporated into a multistring casing design model by programming the thermal expansion effect and the APB caused by salt creep. This requires adopting a constitutive model to describe the creep behavior of rock for differential stress, temperature profile, salt type, salt thermal activation and other factors. When the casing shoe is seated in deep salt sections with high overburden gradient and high temperature from the produced hydrocarbons, effects of APB due to salt creep and thermal effects may be more pronounced. Not considering the salt creep effect in the annular pressure build-up (APB) can lead to inadequate casing design and possible loss of well integrity.