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Tipo do ITEM
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Teses de Doutorado
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Título da Dissertação ou Tese
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UMA NOVA SOLUÇÃO PARA A OTIMIZAÇÃO DO DESPACHO ECONÔMICO E AMBIENTAL UTILIZANDO METAHEURÍSTICAS DA COMPUTAÇÃO BIO-INSPIRADA
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Descrição
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Devido ao crescimento industrial da Região Norte, principalmente do Polo Industrial de Manaus (PIM) e consequentemente o aumento da necessidade de geração de energia, que nesta região é fornecida em mais de 90% de seu total por Usinas Termoelétricas (UTE), tornou-se necessário a implementação de ferramentas computacionais que propiciem ao especialista, ou operador de sistemas elétricos, tomar decisões sobre o despacho de potência ótima de cada unidade geradora, contemplando não somente a redução de custos, mas também a diminuição dos índices de poluição na atmosfera. O Despacho Econômico (DE), ou despacho ótimo, é uma das tarefas mais antigas e importantes na gestão de usinas de energia elétrica, e atualmente, devido às crescentes preocupações com o meio ambiente, este problema vem sendo estendido para a otimização do Despacho Econômico e Ambiental (DEA). Esta tese tem como objetivo geral analisar uma nova proposta de solução para o antigo problema de otimização do DE e do DEA implementada por diversos métodos Determinísticos (Iteração Lambda, Programação Quadrática e Método de Newton) e métodos Heurísticos (Algoritmos Genéticos, Enxame de Partículas, Evolução Diferencial, Recozimento Simulado, Otimização por Lobo Cinzento e Colônia de Abelhas Artificiais) para o problema do DE e para o problema do DEA (Algoritmo Genético de Classificação Não-dominado, NSGA II e NSGA III), considerando o desligamento dos geradores com maior custo de operação, com a consequente redução no custo dos combustíveis. O método do custo incremental e as perdas de transmissão são utilizados para determinar os valores de potência ativa de cada unidade geradora, assegurando o balanço energético entre a potência total gerada, a demanda do sistema elétrico, as perdas, e minimizando, por outro lado, o custo total do combustível, reduzindo as emissões, e ainda melhorando a eficiência não somente dos geradores, mas também da UTE como um todo. A solução proposta nesta tese tem as seguintes contribuições: contempla o desligamento dos sistemas de geração que apresentam maior custo com combustível, reduz os custos totais permitindo uma manutenção preditiva nestas máquinas; determina soluções ótimas para a potência de saída em vários cenários característicos e não característicos das usinas, considerando variações na geração de potência ativa e na redução das emissões de gases poluentes como, NOx e o CO2. Para analisar a viabilidade da solução proposta por esta tese, utilizou-se um conjunto de dez unidades geradoras térmicas como parâmetros para o estudo de caso e três conjuntos de geradores, descritos na literatura, como sistema de teste para validação da robustez da proposta de solução apresentada. Foram aplicados diversos métodos determinísticos e de computação Bio-inspirada para a otimização mono-objetivo e multiobjetivo. Os resultados apresentados na tese, a partir da análise de vários exemplos práticos, mostram as vantagens da nova solução proposta.
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Abstract
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Devido ao crescimento industrial da Região Norte, principalmente do Polo Industrial de Manaus (PIM) e consequentemente o aumento da necessidade de geração de energia, que nesta região é fornecida em mais de 90% de seu total por Usinas Termoelétricas (UTE), tornou-se necessário a implementação de ferramentas computacionais que propiciem ao especialista, ou operador de sistemas elétricos, tomar decisões sobre o despacho de potência ótima de cada unidade geradora, contemplando não somente a redução de custos, mas também a diminuição dos índices de poluição na atmosfera. O Despacho Econômico (DE), ou despacho ótimo, é uma das tarefas mais antigas e importantes na gestão de usinas de energia elétrica, e atualmente, devido às crescentes preocupações com o meio ambiente, este problema vem sendo estendido para a otimização do Despacho Econômico e Ambiental (DEA). Esta tese tem como objetivo geral analisar uma nova proposta de solução para o antigo problema de otimização do DE e do DEA implementada por diversos métodos Determinísticos (Iteração Lambda, Programação Quadrática e Método de Newton) e métodos Heurísticos (Algoritmos Genéticos, Enxame de Partículas, Evolução Diferencial, Recozimento Simulado, Otimização por Lobo Cinzento e Colônia de Abelhas Artificiais) para o problema do DE e para o problema do DEA (Algoritmo Genético de Classificação Não-dominado, NSGA II e NSGA III), considerando o desligamento dos geradores com maior custo de operação, com a consequente redução no custo dos combustíveis. O método do custo incremental e as perdas de transmissão são utilizados para determinar os valores de potência ativa de cada unidade geradora, assegurando o balanço energético entre a potência total gerada, a demanda do sistema elétrico, as perdas, e minimizando, por outro lado, o custo total do combustível, reduzindo as emissões, e ainda melhorando a eficiência não somente dos geradores, mas também da UTE como um todo. A solução proposta nesta tese tem as seguintes contribuições: contempla o desligamento dos sistemas de geração que apresentam maior custo com combustível, reduz os custos totais permitindo uma manutenção preditiva nestas máquinas; determina soluções ótimas para a potência de saída em vários cenários característicos e não característicos das usinas, considerando variações na geração de potência ativa e na redução das emissões de gases poluentes como, NOx e o CO2. Para analisar a viabilidade da solução proposta por esta tese, utilizou-se um conjunto de dez unidades geradoras térmicas como parâmetros para o estudo de caso e três conjuntos de geradores, descritos na literatura, como sistema de teste para validação da robustez da proposta de solução apresentada. Foram aplicados diversos métodos determinísticos e de computação Bio-inspirada para a otimização mono-objetivo e multiobjetivo. Os resultados apresentados na tese, a partir da análise de vários exemplos práticos, mostram as vantagens da nova solução proposta.
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Língua do arquivo
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português
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Data da Defesa
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2016
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Palavra-chave
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Otimização
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Despacho Econômico
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Despacho Econômico e Ambiental
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Métodos Determinísticos e Heurísticos
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Computação Bio-inspirada
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Autor
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MANOEL HENRIQUE REIS NASCIMENTO
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Orientador
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MARCUS VINICIUS ALVES NUNES
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Local
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UFPA - Belém, 2016
