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Type: Tese
Title: Redução do espaço de busca para o problema de unit commitment térmico através de uma matriz de relevância
Author: Oliveira, Layon Mescolin de
First Advisor: Silva Júnior, Ivo Chaves da
Referee Member: Asano, Patrícia Teixeira Leit
Referee Member: Coelho, Francisco Carlos Rodrigues
Referee Member: Melo, Igor Delgado de
Referee Member: Oliveira, Leonardo Willer de
Resumo: O crescente aumento das demandas energética e elétrica mundial implica na necessidade do aumento da capacidade de geração de energia. Sendo assim, a utilização de fontes não poluentes e renováveis tem se intensificado, se tornando um grande campo de estudo na engenharia. Apesar do aumento da capacidade de geração por estas fontes, alguns países recorrem a geração através de termoelétricas, que apesar de mais caras, proporcionam uma maior confiabilidade no atendimento à demanda. A independência de condições climáticas faz com que a utilização de geração provenientes de termoelétricas seja atrativa para períodos de escassez hídrica ou aumento repentino da demanda. O elevado número de empreendimentos de geração termoelétricos e a complexidade inerente à operação destes são os focos de estudo deste trabalho, onde objetivou-se obter uma nova metodologia de apoio a resolução do problema conhecido na literatura como Thermal Unit Commitment (TUC). A explosão combinatória inerente ao TUC, referente as decisões de operação das Unidades Geradoras (UG) e ao acoplamento temporal entre estas unidades, tornam o planejamento diário da operação de unidades termoelétricas um problema de difícil solução. Diante desse cenário, a principal contribuição deste trabalho é a proposição de uma Matriz de Relevância (MR) que tem por objetivo a redução do espaço de busca de soluções através da indicação da relevância de acionamento de cada unidade geradora ao longo de todo o período de planejamento em estudo. Essa redução proporciona a diminuição do número de variáveis de decisão, redução do tempo de processamento e até garantir a convergência em algumas situações. A MR é obtida através de um procedimento heurístico construtivo, levando-se em conta índices de sensibilidade difundidos na literatura para formação de Listas de Prioridades Híbridas (LPHs). As LPHs são responsáveis por indicar quais unidades geradoras possuem maior e menor relevância para o planejamento diário da operação. A metodologia desenvolvida foi validada e comparada através de sistemas termoelétricos de geração amplamente difundidos na literatura especializada para um período de vinte e quatro horas de planejamento. Estes sistemas de geração consideram entre outros pontos: rampa de geração, penetração de fontes renováveis e consideração de linhas de transmissão. Os resultados obtidos demonstraram a eficiência da utilização da MR ao reduzir drasticamente o esforço computacional além de obter reduzidos custos de planejamento em um algoritmo híbrido de simples implementação.
Abstract: The growing increase in global energy and electrical demand implies the need to increase energy generation capacity. Therefore, the use of non-polluting and renewable sources has intensified, becoming a major field of study in engineering. Despite the increase in generation capacity from these sources, some countries resort to generation through thermoelectric plants, which, despite being more expensive, provide greater reliability in meeting demand. The independence of climatic conditions makes the use of generation from thermoelectric plants attractive during periods of water scarcity or sudden increase in demand. The high number of thermoelectric generation projects and the inherent complexity in their operation are the focuses of this work, where the objective was to obtain a new methodology to support the resolution of the problem known, in the literature, as Thermal Unit Commitment (TUC). The combinatorial explosion inherent to the TUC, referring to the operating decisions of the Generating Units (GU) and the temporal coupling between these units, makes the daily planning of the operation of thermoelectric units a difficult problem to solve. Given this scenario, the main contribution of this work is the proposition of a Relevance Matrix (RM) that aims to reduce the search space for solutions by indicating the relevance of activating each generating unit throughout the entire planning period under study. This reduction provides a reduction in the number of decision variables, a reduction in processing time and even guarantees convergence in some situations. The RM is obtained through a constructive heuristic procedure, considering sensitivity indexes widespread in the literature for forming Hybrid Priority Lists (HPLs). The HPLs are responsible for indicating which generating units are most and least relevant to the daily planning operation. The developed methodology was validated and compared using thermoelectric generation systems widely disseminated in specialized literature. These generation systems consider, among other points: generation ramp, penetration of renewable sources and consideration of transmission lines. The results obtained demonstrated the efficiency of using MR by drastically reducing the computational effort in addition to obtaining reduced planning costs in a simple-to-implement hybrid algorithm.
Keywords: Geração termoelétrica
Heurística construtiva
Matriz de relevância
Otimização
Planejamento da operação
Thermal unit commitment
Thermoelectric generation
Constructive heuristics
Relevance matrix
Optimization
Operation planning
Thermoelectric plants
Thermal unit commitment
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-ShareAlike 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/
DOI: https://doi.org/10.34019/ufjf/te/2023/00076
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16339
Issue Date: 5-Dec-2023
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Elétrica (Teses)



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