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Métodos de otimização para a resolução do problema do despacho hidrotérmico-eólico em função da não linearidade da altura de quedaSORIANO, Guilherme Delgado 19 July 2016 (has links)
Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2017-01-27T17:45:09Z
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Previous issue date: 2016-07-19 / FACEPE / O Sistema Interligado Nacional (SIN), singular pelo seu nível de contribuição de fontes
renováveis e caracterizado como hidrotérmico, é regido de acordo com o planejamento da
operação. Levando em conta custo nulo para a geração de origem hidráulica, e custo elevado
devido ao alto preço dos combustíveis empregados para a geração térmica, o objetivo
econômico do planejamento da operação é substituir sempre que possível a geração de origem
térmica por geração de origem hidráulica. Devido à complexidade para resolução do despacho
hidrotérmico, é apresentado nessa dissertação o software dhoVisual com um modelo de
otimização não linear, baseado na altura de queda das hidrelétricas com reservatório, que toma
a decisão mais apropriada para a operação do SIN em cada período considerado. Para isso, foi
adotado o método de Pontos Interiores comparando casos otimizados de forma não linear com
casos otimizados linearmente. / The National Interconnected System (SIN), unique for its level of contribution from renewable
sources and characterized as hydrothermal, is regulated in accordance with the planning of the
operation. Taking into account no cost for the generation of hydroelectric and high cost due to
the high price of fuel used for heat generation, the economic objective of the planning of the
operation is always to replace, as possible, the generation of thermal generation by generation
of hydraulic origin. Concerning the complexity to solve the hydrothermal dispatch, it will be
presented in this dissertation the dhoVisual software with a nonlinear optimization model
based on the head variation of hydropower with reservoir, taking the most appropriate decision
for SIN operation in each period considered. For this, it was adopted the Interior Point method
comparing optimized cases of non-linearity with cases optimized linearly.
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Métodos de otimização para resolução do problema do despacho hidrotérmico considerando a Geração Eólica em três patamares de cargaMELO, Rodrigo Nunes de 17 June 2016 (has links)
Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-07-11T12:50:27Z
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Previous issue date: 2016-06-17 / FACEPE / O planejamento da operação de um sistema elétrico de potência está diretamente relacionado
com o despacho de usinas hidrelétricas e termelétricas. As características geográficas do Brasil
contribuem para que o parque gerador seja predominantemente hidráulico. Devido à grande
dimensão dos sistemas elétricos, a otimização do problema de despacho hidrotérmico é uma
tarefa extremamente complexa que pode ser realizada de modo eficiente, buscando otimizar a
operação dos reservatório das usinas hidráulicas, onde o objetivo é a redução do custo na
geração térmica necessária para atendimento à carga e eventuais déficits de energia, além de
maior nível de segurança. O presente trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação
de um software para resolução do problema do despacho hidrotérmico em três patamares de
carga a ser atendido. Neste trabalho o problema de despacho foi formulado como um
problema de programação linear, que por sua vez foi solucionado pelos métodos de pontos
interiores primal-dual e preditor-corretor de barreira logarítmica. O trabalho faz uma avaliação
do desempenho computacional dos métodos implementados e do método LINPROG presente
no software Matlab® na solução do problema de planejamento da operação em larga escala,
para horizontes de cinco e de dez anos. As simulações foram feitas baseados em dados do
Plano Decenal de Energia (PDE) 2022 e apresentaram desempenhos satisfatórios. / The operational planning of electric power systems is directly related to the dispatch of
hydroelectric and thermal power plants. The Brazilian electric energy park is a predominantly
hydraulic system, due to its geographic characteristics. Due to the large size of the electrical
systems, the optimization of the hydrothermal dispatch problem is an extremely complex task
that can be carried out efficiently, seeking to optimize the operation of the reservoir in the
hydroelectric plants aimed at reducing the cost of the necessary thermal generation to meet the
load and possible energy deficits, and a high level of security. This work discusses the
development and implementation of a software to solve the hydrothermal dispatch problem in
three load steps. In this dissertation the hydrothermal dispatching problem is formulated as a
linear programming program, which in term is solved by the following methods of interior
point: primal-dual and predictor-corrector with logarithmic barrier. This work provides an
evaluation of the computational performance of the implemented methods and LINPROG,
presents in the software Matlab®, to solve a large scale operational planning problem, for
horizons of five and ten years. The simulation were made based on data from the “Plano
Decenal de Energia (PDE) 2022” and showed satisfactory performance.
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Modelo individualizado de usinas hidrelétricas baseado em técnicas de programação não linear integrado com o modelo de decisão estratégicaRamos, Tales Pulinho 28 March 2011 (has links)
Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-12-22T11:28:06Z
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Previous issue date: 2011-03-28 / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Nos horizontes de médio e longo prazo, o modelo computacional oficial, denominado NEWAVE, para o planejamento da operação do Sistema Interligado Nacional (SIN) no Brasil é baseado na técnica de Programação Dinâmica Dual Estocástica (PDDE) e em sistemas equivalentes de energia. Para se produzir estimativas individualizadas das usinas hidrelétricas, omodelooficialdoSIN,SUISHI-O,utilizaheurísticasoperativasbaseadasnabuscapelaoperação em paralelo por faixas dos reservatórios e consideração das não linearidades nas restrições operativas associadas ao problema. Ou seja, as decisões operativas geradas pela PDDE para os sistemasequivalentessãodesagregadasentreassuasusinashidrelétricas. OsdoismodeloscomputacionaisforamdesenvolvidospeloCentrodePesquisasdeEnergiaElétrica(CEPEL),sendo que o modelo NEWAVE produz Funções de Custo Futuro (FCFs) mensais através da técnica dePDDEeestasfunçõessãoutilizadaspelomodeloSUISHI-O,responsávelpeladesagregação das decisões associadas aos sistemas equivalentes entre as suas usinas hidrelétricas. Este trabalho propõe um Modelo Individualizado de Usinas Hidrelétricas (MIUH) baseado em programação não linear para o planejamento mensal da operação utilizando-se as FCFs produzidas pelo modelo NEWAVE ou outro modelo de decisão estratégica. O MIUH utiliza uma representação alternativa aos polinômios de quarto grau associados aospolinômioscota-vazãobaseadanafunçãologística,comoobjetivodeestabilizaroprocesso de convergência do modelo de otimização não-linear. Foi desenvolvida uma plataforma computacional robusta, capaz de utilizar o mesmo conjuntodedadosdosmodeloscomputacionaisoficiaisdoSIN,disponibilizadomensalmentepelo Operador Nacional do Sistema (ONS). Com isto, possibilitou-se a comparação dos resultados obtidospelomodeloSUISHI-OcomosobtidospeloMIUH.Paraisto,foramutilizadososdados referentes ao Programa Mensal de Operação de Janeiro de 2011. Esta plataforma está desenvolvida em C++/Java para os sistemas operacionais Windows e LINUX, sendo que utiliza o modelo LINGO para a solução dos problemas de otimização não linear. O MIUH é capaz de representar a maioria dos detalhes associados ao problema de planejamento da operação, como, por exemplo, a expansão dos parques térmicos e hidráulicos, o crescimentodomercado,asrestriçõesdevazãomínimaobrigatória,ovolumemínimoparavertimento nas usinas com reservatório, a geração de pequenas usinas, os limites de intercâmbio entre os subsistemas, os diversos patamares de déficit de energia, a evaporação e o enchimento do volume morto. / On the horizons of long term,the official computing model to the planning of the operation of the National Grid (NG) in Brazil is based in the technique of Stochastic Dual Dynamic Programming (SDDP) and using equivalent systems of energy. In order to produce individual estimates of the hydro plants, NG’s official model uses operative heuristics which search for the operation in parallel of the reservoirs and consider the nonlinear and operative restrictions associated to the problem. In other words, the operative decisions generated by SDDP to the energy equivalent systems are disaggregated between its own hydro plants. Both computing models are developed by CEPEL. The model NEWAVE produces cost-togofunctionmonthlythroughSDDPtechniqueandthesefunctionsarealsousedbytheSUISHIO model (developed by CEPEL), responsible for the disaggregation of the decisions associated to the equivalent systems between its hydro plants. The aim of this thesis is to propose an Individualized Model of Hydro Plants (IMHP) based on nonlinear programming for the monthly planning of the operation using the cost-to-go functions produced by the NEWAVE model. IMHP uses an alternative representation of fourth degree polynomials associated to the outflow-level downstream relationship based on the logistic function in order to stabilize the convergence of the nonlinear optimization model. It has been developed a robust computing platform which is capable of using the same set of datas of the official computing models of NG, which is monthly available by the Independent System Operator (ISO). Consequently, it was possible to compare the results generated by SUISHI-O model with the ones generated by IMHP. In order to do that, the datas regarding the Monthly Program of Operation of January 2011 were used. This platform is developed in C++/Java to the operational systems Windows and LINUX, once that the model LINGO is used to solve problems of nonlinear optimization. IMHP is able to represent the majority of the details associated to the problem, such as, for example, the expansion of thermal and hydraulic parks, the market growth, and the minimum obligatory outflow restrictions, the minimum volume to be transfered in hydro plants with reservoirs, the generation of small hydro plants, the limits of exchange between equivalent systems of energy, various levels of deficit of energy, the evaporation and the act of filling the dead volume.
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Modelo individualizado de usinas hidrelétricas baseado em técnicas de programação não linear integrado com o modelo de decisão estratégicaRamos, Tales Pulinho 28 March 2011 (has links)
Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-20T11:43:47Z
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Previous issue date: 2011-03-28 / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Nos horizontes de médio e longo prazo, o modelo computacional oficial, denominado NEWAVE, para o planejamento da operação do Sistema Interligado Nacional (SIN) no Brasil é baseado na técnica de Programação Dinâmica Dual Estocástica (PDDE) e em sistemas equivalentes de energia. Para se produzir estimativas individualizadas das usinas hidrelétricas, o modelo oficial do SIN, SUISHI-O, utiliza heurísticas operativas baseadas na busca pela operação em paralelo por faixas dos reservatórios e consideração das não linearidades nas restrições operativas associadas ao problema. Ou seja, as decisões operativas geradas pela PDDE para os sistemas equivalentes são desagregadas entre as suas usinas hidrelétricas. Os dois modelos computacionais foram desenvolvidos pelo Centro de Pesquisas de Energia Elétrica(CEPEL),sendo que o modelo NEWAVE produz Funções de Custo Futuro (FCFs) mensais através da técnica de PDDE e estas funções são utilizadas pelo modelo SUISHI-O, responsável pela desagregação das decisões associadas aos sistemas equivalentes entre as suas usinas hidrelétricas. Este trabalho propõe um Modelo Individualizado de Usinas Hidrelétricas (MIUH) baseado em programação não linear para o planejamento mensal da operação utilizando-se as FCFs produzidas pelo modelo NEWAVE ou outro modelo de decisão estratégica. O MIUH utiliza uma representação alternativa aos polinômios de quarto grau associados aos polinômios cota-vazão baseada na função logística, com o objetivo de estabilizar o processo de convergência do modelo de otimização não-linear. Foi desenvolvida uma plataforma computacional robusta, capaz de utilizar o mesmo conjunto de dados dos modelos computacionais oficiais do SIN, disponibilizado mensalmente pelo Operador Nacional do Sistema (ONS). Com isto, possibilitou-se a comparação dos resultados obtidos pelo modelo SUISHI-O com os obtidos pelo MIUH. Para isto, foram utilizados os dados referentes ao Programa Mensal de Operação de Janeiro de 2011. Esta plataforma está desenvolvida em C++/Java para os sistemas operacionais Windows e LINUX, sendo que utiliza o modelo LINGO para a solução dos problemas de otimização não linear. O MIUH é capaz de representar a maioria dos detalhes associados ao problema de planejamento da operação, como, por exemplo, a expansão dos parques térmicos e hidráulicos, o crescimento do mercado, as restrições de vazão mínima obrigatória, o volume mínimo para vertimento nas usinas com reservatório, a geração de pequenas usinas, os limites de intercâmbio entre os subsistemas, os diversos patamares de déficit de energia, a evaporação e o enchimento do volume morto. / On the horizons of long term, the official computing model to the planning of the operation
of the National Grid (NG) in Brazil is based in the technique of Stochastic Dual Dynamic
Programming (SDDP) and using equivalent systems of energy. In order to produce individual
estimates of the hydro plants, NG’s official model uses operative heuristics which search for
the operation in parallel of the reservoirs and consider the nonlinear and operative restrictions
associated to the problem. In other words, the operative decisions generated by SDDP to the
energy equivalent systems are disaggregated between its own hydro plants.
Both computing models are developed by CEPEL. The model NEWAVE produces cost-to-
go function monthly through SDDP technique and these functions are also used by the SUISHI-
O model (developed by CEPEL), responsible for the disaggregation of the decisions associated
to the equivalent systems between its hydro plants.
The aim of this thesis is to propose an Individualized Model of Hydro Plants (IMHP) based on nonlinear programming for the monthly planning of the operation using the cost-to-go
functions produced by the NEWAVE model.
IMHP uses an alternative representation of fourth degree polynomials associated to the
outflow-level downstream relationship based on the logistic function in order to stabilize the
convergence of the nonlinear optimization model.
It has been developed a robust computing platform which is capable of using the same set
of datas of the official computing models of NG, which is monthly available by the Indepen-
dent System Operator (ISO). Consequently, it was possible to compare the results generated by
SUISHI-O model with the ones generated by IMHP. In order to do that, the datas regarding the
Monthly Program of Operation of January 2011 were used.
This platform is developed in C++/Java to the operational systems Windows and LINUX,
once that the model LINGO is used to solve problems of nonlinear optimization. IMHP is
able to represent the majority of the details associated to the problem, such as, for example,
the expansion of thermal and hydraulic parks, the market growth, and the minimum obligatory
outflow restrictions, the minimum volume to be transfered in hydro plants with reservoirs, the
generation of small hydro plants, the limits of exchange between equivalent systems of energy,
various levels of deficit of energy, the evaporation and the act of filling the dead volume.
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Impacto da representação da rede elétrica no planejamento da operação de médio prazoSouza, Heverton Reis 28 February 2014 (has links)
Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-02-11T12:29:20Z
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Por favor, confirme se não tem acento no Júnior: Silva Junior, Ivo Chaves da on 2016-02-26T11:58:58Z (GMT) / Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-02-26T12:02:02Z
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Previous issue date: 2014-02-28 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O Sistema Interligado Nacional (SIN) possui características peculiares que o torna diferente de qualquer outro no mundo, como por exemplo, predominância de usinas hidrelétricas e uma extensa rede de transmissão. Estas características, aliadas a incerteza nas afluências futuras, conduz a necessidade da realização de vários estudos na área de planejamento da operação. O planejamento da operação energética tem por objetivo determinar metas de geração hidráulica e térmica, de forma a atender o mercado consumidor de energia, com confiabilidade e economicidade, utilizando da melhor forma possível os recursos energéticos disponíveis. Para este propósito são utilizados modelos matemáticos que buscam a minimização do custo total esperado de operação do sistema, dentro de um determinado horizonte de planejamento, utilizando diferentes níveis de detalhamento.
O objetivo principal deste trabalho é avaliar alguns impactos da modelagem do sistema elétrico no problema de planejamento da operação de médio prazo. Neste sentido, o sistema de transmissão é representado em sua forma completa, através de equações não lineares que modelam os fluxos de potência ativa e reativa em cada circuito que compõe o sistema elétrico. Além disso, são considerados os limites de tensão nas barras, assim como o limite de carregamento dos circuitos para cada patamar de carga. As usinas hidrelétricas e termelétricas são representadas de forma individualizada, e a função de produtibilidade é modelada através de polinômios de quarto grau.
O modelo proposto utiliza Funções de Custo Futuro (FCF) pré-calculadas por um programa de planejamento da operação de médio/longo prazo, baseado em sistemas equivalentes de energia. Neste trabalho foram utilizadas as FCF produzidas pelo programa Modelo de Despacho Hidrotérmico (MDDH), desenvolvido pela UFJF. Entretanto, é importante destacar que outro modelo de decisão estratégica, baseado em sistemas equivalentes de energia, poderia ser adotado para gerar as FCF utilizadas neste trabalho.
A metodologia proposta neste trabalho foi avaliada através do estudo de casos tutoriais e de médio porte, objetivando demonstrar os impactos da representação do sistema de transmissão no custo total esperado de operação do sistema e diferenças na estratégia de operação do mesmo. / The Brazilian Interconnected System has unique characteristics that make it different of any other in the world, such as predominance of hydroelectric power plants and an extensive transmission system. These features, combined with uncertainty in future inflows, leads to necessity of conducting several studies on planning of the operation. The energy operation planning aims to determine targets for hydraulic and thermal generation to meet the consumer energy market with reliability and economy, as well as possible using the available energy resources. For this purpose mathematical models that aims to minimize the expected total cost of the system operation, within a given planning horizon, using different levels of detail are used.
The main objective of this work is to evaluate some impacts of the transmission system modeling in the long-term operation planning problem. In this sense, the transmission system is included in its complete form, using nonlinear equations that model the active and reactive power flow in the electrical system. In addition, some operation limits are considered, such as bus voltage limits and power flow limits in the transmission lines and transformers, for each load level. The hydroelectric and thermoelectric plants are represented in an individual form and the producibility function is modeled by fourth degree polynomials.
The proposed model uses cost-to-go functions calculated from a long term operation planning program based on equivalent energy systems. In this work the cost-to-go functions produced by MDDH program were used. This program was developed by the Federal University of Juiz de Fora (UFJF). However, it is important to point out that any other model of strategic decision, based on equivalent energy systems, could be used to generate the cost-to-go functions.
The proposed methodology is evaluated and validated through the study of medium scale systems and tutorial systems. The main objective is to demonstrate the impact of the detailed transmission system modeling in the total system operating expected total cost and identify differences in operation strategy.
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