https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/19638
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
lauramauadgaio.pdf | PDF/A | 41.03 MB | Adobe PDF | View/Open |
Type: | Dissertação |
Title: | Planejamento hidrotérmico de médio prazo com base em programação quadrática e trajetórias de referência: uma nova abordagem |
Author: | Gaio, Laura Mauad |
First Advisor: | Marcato, André Luís Marques |
Co-Advisor: | Silva Junior, Ivo Chaves da |
Referee Member: | Asano, Patricia Teixeira Leite |
Referee Member: | Passos Filho, João Alberto |
Resumo: | Desde o início do século XXI, a matriz elétrica brasileira tem passado por transformações significativas, impulsionadas pelo aumento da demanda de energia, pela redução da capacidade de regularização dos Reservatórios Equivalentes de Energia (REEs) e pela crescente participação de fontes renováveis intermitentes. Neste cenário, os reservatórios se tornam um elemento estratégico, atuando como mecanismo de compensação frente à variabilidade da geração renovável. A capacidade de armazenamento assume papel crucial para garantir a segurança energética e para evitar o deplecionamento acentuado dos reservatórios, o que comprometeria a resiliência do sistema em períodos críticos. Diante disso, as ferramentas computacionais utilizadas no planejamento energético devem evoluir continuamente, de modo a incorporar as novas estratégias de operação que assegurem uma operação eficiente e garantam a segurança energética. Assim, este trabalho propõe uma nova abordagem para o planejamento hidrotérmico de médio prazo, focada na segurança operacional e hídrica das usinas com reservatórios. A metodologia desenvolvida é apresentada como modernização para o modelo NEWAVE que se baseia na Programação Quadrática com a introdução de Trajetórias de Referência ajustadas sazonalmente, de modo a manter os níveis dos reservatórios dentro de faixas operacionais. Foram considerados dois tipos de Trajetórias de Referência: Energética e Socioambiental. Os resultados de suas simulações foram comparados aos do modelo NEWAVE. Também foram analisadas diferentes penalidades associadas ao termo quadrático da Função Objetivo com o intuito de observar seus efeitos sobre a solução. Adicionalmente, foram conduzidas simulações com múltiplos cenários hidrológicos, utilizando todas as séries históricas de vazões do deck de janeiro de 2024 do modelo NEWAVE. O estudo também explorou a aplicação da metodologia no modelo DECOMP por meio de duas abordagens distintas para incorporar os Limites Inferiores das Trajetórias: a geração de cortes lineares na Função de Custo Futuro e o uso das Restrições Hidráulicas de Energia (RHE). Para que os objetivos propostos fossem alcançados, o estudo considerou a modelagem completa do Sistema Interligado Nacional (SIN) abrangendo os quatro subsistemas com todos os seus respectivos REEs, usinas térmicas e interligações. Os resultados obtidos foram satisfatórios e alcançaram o principal objetivo previamente estabelecido: manter os níveis de armazenamento dos REEs acima dos Limites Inferiores das Trajetórias. Além disso, a metodologia demonstrou flexibilidade diante da aplicação de diferentes valores de penalidade e da consideração de diversos cenários de afluência. Por fim, a abordagem foi eficaz no acoplamento com o modelo DECOMP, conduzindo os REEs para próximo ou acima dos níveis definidos pelas Trajetórias de Referência. |
Abstract: | Since the beginning of the 21st century, the Brazilian electricity matrix has undergone significant transformations driven by increasing energy demand, the reduction in the regulation capacity of the Energy Equivalent Reservoirs (EERs), and the growing participation of intermittent renewable sources. In this context, reservoirs have become a strategic element, acting as a compensation mechanism against the variability of renewable generation. The storage capacity assumes a crucial role in ensuring energy security and preventing the sharp depletion of reservoirs, which would compromise the system’s resilience during critical periods. Given this scenario, the computational tools used in energy planning must continuously evolve to incorporate new operational strategies that ensure efficient operations and guarantee energy security. Thus, this work proposes a new approach for medium-term hydrothermal planning, focused on the operational and water security of plants with reservoirs. The developed methodology is presented as an upgrade to the NEWAVE model, which is based on Quadratic Programming with the introduction of seasonally adjusted Reference Trajectories to keep reservoir levels within operational ranges. Two types of Reference Trajectories were considered: Energy and Socio-environmental. The simulation results were compared to those of the NEWAVE model. Different penalties associated with the quadratic term of the Objective Function were also analysed to observe their effects on the solution. Additionally, simulations with multiple hydrological scenarios were conducted using all historical flow series from the NEWAVE model’s January 2024 deck. The study also explored the methodology’s application in the DECOMP model through two distinct approaches to incorporate the Reference Trajectories’ Lower Limits: generating linear cuts in the Future Cost Function and using Hydraulic Energy Constraints (HEC). To achieve the proposed objectives, the study considered the complete modelling of the National Interconnected System (SIN), encompassing all four subsystems with all their respective EERs, thermal plants, and interconnections. The results obtained were satisfactory and achieved the primary goal previously established: maintaining the EER storage levels above the Lower Limits of the Reference Trajectories. Moreover, the methodology demonstrated flexibility when applying different penalty values and considering various inflow scenarios. Finally, the approach was effective in coupling with the DECOMP model, guiding the EERs to levels close to or above those defined by the Reference Trajectories. |
Keywords: | Planejamento energético Programação quadrática Trajetória de referência Energy planning Quadratic programming Reference trajectory |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
Institution Initials: | UFJF |
Department: | Faculdade de Engenharia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica |
Access Type: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
Creative Commons License: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/19638 |
Issue Date: | 12-Sep-2025 |
Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Elétrica (Dissertações) |
This item is licensed under a Creative Commons License