As metodologias normalmente utilizadas para otimizar as dimensões de uma usina hidroelétrica, incluindo os métodos empregados pelo Setor Elétrico Brasileiro, baseiam-se em análises do tipo custo/benefício. Os custos provêm de gastos diretos com a construção da usina e os benefícios correspondem a receitas proporcionadas pela venda de energia. Para avaliar os benefícios, são realizadas simulações da operação da usina e a energia produzida é valorizada economicamente. Esta necessidade das simulações da operação faz com que o problema de dimensionamento não possua uma função analítica explícita para determinar os benefícios energéticos, o que dificulta a implementação de métodos tradicionais de otimização. O objetivo deste trabalho é justamente desenvolver e implementar uma metodologia de dimensionamento que permita que o processo de busca pelas dimensões ótimas seja automático. Para tanto, acoplam-se um modelo de otimização evolutiva e um modelo de simulação da operação de sistemas hidroelétricos. Adicionalmente, o modelo proposto também deve ser flexível, permitindo que as regras de operação do sistema hidroelétrico, o conjunto de vazões afluentes, a forma de valorização da energia gerada e uma série de outros fatores sejam tratados como parâmetros do modelo. Os resultados encontrados indicam que, sob o ponto de vista computacional, o modelo proposto é automático, flexível e eficiente. Além disso, as várias análises de sensibilidade realizadas atestam a consistência da metodologia proposta e permitem avaliar a forma como os diferentes parâmetros do modelo influenciam as próprias dimensões da usina sob dimensionamento. A partir destas análises, sugerem-se algumas medidas de regulamentação e planejamento para que as dimensões de novas usinas não sejam determinadas a partir de sinalizações imprecisas de parâmetros que influenciam de forma decisiva suas dimensões ótimas. / The methods normally applied to optimally size a hydropower plant, including the ones used by the Brazilian Power Industry, are based on cost/benefit analysis. The costs are due to direct expenses with the hydropower plant construction and the benefits correspond to incomes from selling energy. The benefits are evaluated throughout computing simulations of the hydropower plant operation, followed by the assignment of an economical value to the energy produced by it. The need for computing simulations turns out a non-analytical objective function for the sizing problem, what makes the use of traditional optimization tools very hard. The objective of this work is just to develop and implement a sizing method that automatically performs the search for the optimal sizes of a hydropower plant. The proposed method combines an evolutionary optimization technique and a simulation model for the operation of hydropower systems. Additionally, the proposed model is also flexible in the sense that the operation rules for the hydroelectric system simulation, the set of water inflows, the way the energy is valued and some other factors that may influence the results are treated as parameters. The results show that, from the computing point of view, the proposed method is automatic, flexible and efficient. Furthermore, the sensitivity analyses performed validate the method consistency and establish relationships among the different parameters and the way they affect the optimal features of the new hydropower plant. Based on the results of such analyses, some regulation and planning measures are suggested in order to avoid sizing hydropower plants with mistaken parameters that can substantially change its optimal features.

Orientador: Paulo Sergio Franco Barbosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-26T04:51:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FreitasFilho_ItaloTadeudeCarvalho_M.pdf: 5022061 bytes, checksum: 47deab221cec3de1cda8326f13e3e7ef (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os agentes reguladores do setor elétrico brasileiro têm como requisito básico garan-tir o adequado balanço entre oferta e demanda com o melhor preço da energia por meio de negócios sustentáveis. Por outro lado, o mercado, cada vez mais exigente e competitivo, em que a busca pela disponibilidade e preço da energia são fatores decisórios tanto para grandes quanto para pequenos consumidores, faz que os investidores busquem a gestão ótima dos riscos operacionais visando garantir os retornos do capital investido. Para tanto, uma metodologia de gestão de ativos físicos é essencial ao bom desempenho financeiro das empresas de geração de energia no Brasil, pois uma má estratégia de gestão de ativos pode acarretar prejuízos consideráveis, tanto para o empreendedor quanto para o sistema elétrico nacional. Esta pesquisa propõe a identificação de requisitos básicos para gestão ótima dos ativos, por meio da avaliação dos riscos operacionais considerando as várias dimensões que afetam uma empresa de geração de grande porte, atualmente com projetos em diferentes estágios do ciclo de vida. Foi feita uma análise de indicadores de desempenho e a identificação dos modos de falhas, e respectivas causas mais comuns que afetam as características de seus ativos em determinadas etapas dos ciclos de vida. A proposta foi criar subsídios à elaboração de uma metodologia para otimização dos conflitos de prioridades entre a utilização e cuidado com os ativos, desempenho de curto e longo prazo, entre investimento de capital, custos de operação e riscos, como forma de melhorar o desempenho da empresa / Abstract: To ensure the proper balance between supply and demand with best energy price through sustainable business, are considered as basic requirements for the electricity sector regulators, on the other hand, a market increasingly demanding and competitive, where the search for availability and price of energy are decisive factors for both large and small consumers, drive the investors to seek an optimal management of operational risks to ensure the returns on invested capital, to this end, a methodology for managing physical assets is essential for the power generation companies in Brazil to guarantee a good financial performance, an inadequate asset management strategy can cause some negative effect to the national electricity grid as well. This research aims to identify, through an operational risk assessment a basics requirements for an optimum asset management, considering various dimensions, that affect a generation company with large scale projects, currently in various stages of the their life cycle, through the analyses of their performance indicators and identifying causes and most common failures modes that affect the characteristics of its assets in certain stages of life cycles, to support the development of a methodology to optimize the prioritizations conflicts between the use and care of assets, short-term and long term performance, capital investment, operating costs and risks, with the objective to increase the company performance / Mestrado / Recursos Hidricos, Energeticos e Ambientais / Mestre em Engenharia Civil