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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2007.tde-27072007-185658
Document
Author
Full name
João Eduardo Gonçalves Lopes
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2007
Supervisor
Committee
Barros, Mario Thadeu Leme de (President)
Barbosa, Paulo Sergio Franco
Brandão, João Luiz Boccia
Francato, Alberto Luiz
Garcia, Luís Antonio Villaça de
Title in Portuguese
Modelo de planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos de produção de energia elétrica.
Keywords in Portuguese
Otimização
Sistemas de reservatórios
Sistemas hidrotérmicos
Abstract in Portuguese
Esta tese trata do desenvolvimento de um modelo de otimização para planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos de produção de energia elétrica, chamado SolverSIN. São abordados ao longo do texto os seguintes itens: a estruturação do problema de planejamento da operação hidrotérmica, o reservatório equivalente de energia potencial, o balanço hidroenergético, o balanço de energia e o balanço de intercâmbios entre sistemas de produção de energia. O modelo foi testado e avaliado no Sistema Interligado Nacional de Energia Elétrica (SIN), o sistema hidrotérmico brasileiro, um dos mais complexos do mundo. Foi feita a caracterização da operação histórica do SIN para determinação das funções de perdas e das funções de custo térmico, fundamentais para viabilizar o equacionamento proposto. O modelo "SolverSIN" foi escrito em duas linguagens computacionais, um em Planilha eletrônica e outro em linguagem GAMS. A principal contribuição desse modelo é dar suporte à tomada de decisão operacional, envolvendo sistemas hidrotérmicos com eficiência, transparência e precisão. A eficiência do modelo está associada à proposta metodológica, baseada no balanço de energia entre fontes de produção de energia elétrica e as equações de balanço hidroenergético aplicadas aos reservatórios equivalentes de energia potencial. A otimização é feita empregandose a Programação Não Linear (PNL) com utilização das rotinas SNOPT, CONOPT e MINOS. A transparência do modelo é também uma propriedade muito importante, isso fica evidente com processamento do SolverSIN, pois ele permite ao decisor observar claramente o comportamento das variáveis envolvidas no processamento, tanto em situações de simulação, como nas de otimização. A propriedade da precisão é essencial e ela fica evidente com as aplicações apresentadas. Os resultados obtidos demonstram que o equacionamento proposto é adequado para emprego no planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos. O SolverSIN é um modelo viável para emprego no planejamento operacional em tempo real de qualquer sistema hidrotérmico.
Title in English
Operation planning model of electrical energy hydrothermal systems.
Keywords in English
Hydrothermal systems
Optimization
Reservoir systems
Abstract in English
This thesis treats of development of an optimization model for operation planning of hydrothermal systems for electrical energy production. Discus the problem structure of hydrothermal operation planning, the potential energy equivalent reservoir, the hydro energetic balance, the energy balance and the interchange balance between energy production systems. An optimization model for operation planning is presented and is discussed a case study application with the Brazilian Electrical System. The characterization of historical operation of Brazilian System is done for lose functions determination, needed for the optimization model proposed. Thermal function coasts are also defined. The model entitled "SolverSIN" is presented in electronic sheet (Excel) version or GAMS program and is done applications with result analysis. The main contribution of this model is decision maker support on operational hydrothermal systems with efficiency, transparency and precision. The model efficiency is associated with methodological proposal, based on energy balance of electrical sources and hydro energetic balance equations applied to potential energy equivalent reservoir. The optimization process is solved by Non Linear Programming (NLP) with commercial solvers SNOPT, CONOPT and MINOS, with reliable on international technical community. The model transparency is also a property very important. The SolverSIN model runs allow that the decision maker clearly observe the involved variables, either on simulation, or optimization. The precision property is essential and gives evidence with presented applications. The results show that the SolverSIN model is proper for any hydrothermal systems operation planning.
 
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LopesJEG2007Tese.pdf (1.36 Mbytes)
Publishing Date
2007-08-24
 
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