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Orientador: Walmir de Freitas Filho Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Made available in DSpace on 2018-09-02T07:50:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cunha_ViniciusCarnelossiDa_M.pdf: 4038550 bytes, checksum: 6170470e5d9ebd88b976d4f7f9b052d7 (MD5) Previous issue date: 2017 Resumo: A modernização dos sistemas de distribuição de energia elétrica e a redução dos custos associados aos sistemas de armazenamento de energia tem impulsionado a adoção destes equipamentos como forma de aumentar a flexibilidade de operação das redes de distribuição, com potencial para modificar um tradicional paradigma dos sistemas elétricos de potência: a geração instantânea de energia deve-se equiparar ao consumo. Tendo em vista que a crescente inserção nas redes de distribuição de tecnologias emergentes, tais como geradores fotovoltaicos e veículos elétricos, torna ainda mais desafiadora a tarefa de equilibrar geração e consumo, os sistemas de armazenamento de energia atraem o interesse de concessionárias devido à flexibilidade que estes equipamentos propiciam à operação dos modernos sistemas de distribuição. Considerando este cenário, a presente dissertação propõe-se a investigar os possíveis benefícios para as concessionárias de distribuição de energia elétrica referentes à instalação de sistemas de armazenamento de energia ao longo das redes de distribuição. Para tanto, avaliaram-se dois potenciais casos de aplicações destes sistemas, sendo estes: sistemas de armazenamentos de energia controlados pelos consumidores e sistemas de armazenamentos de energia controlados pela concessionária. Para o primeiro caso, avaliam-se os benefícios indiretos que a concessionária teria em caso de os consumidores que possuíssem tecnologias renováveis adotassem também os sistemas de armazenamento de energia para deslocamento do pico de demanda motivados pela tarifa horossazonal. Já para o segundo caso, desenvolveram-se duas estratégias de controle para sistemas de armazenamento controlados pelas concessionárias, sendo estes alocados nos transformadores de média/baixa tensão. Estas estratégias de controle visam à operação do sistema de armazenamento para redução do pico de demanda e melhora do fator de carga do transformador além de permitir o aumento de potência máxima de geração fotovoltaica nos consumidores sem que houvesse violações dos limites operacionais impostos por regulação. A principal vantagem das estratégias propostas consiste na desnecessidade de previsão de carregamento do transformador, o que evita investimentos em infraestrutura para coleta de dados, e de previsão de demanda/geração de energia ao longo da rede. Para os estudos realizados, utilizou-se uma abordagem probabilística baseada no método de Monte Carlo, motivada pela característica estocástica das tecnologias emergentes bem como pelas incertezas dos perfis de demanda dos consumidores. Por fim, as estratégias propostas foram simuladas em redes reais de distribuição empregando o ambiente de programação e análise Python juntamente com o software OpenDSS. Essa possibilidade de emprego dos sistemas de armazenamento de energia propicia um nível de flexibilidade nunca antes experimentado nos sistemas de energia elétrica, tanto na ponta da geração quanto na ponta do consumo e, de certo modo, rompe o paradigma histórico de que a geração deve responder instantaneamente ao consumo Abstract: The modernization of electric power distribution grids and the price reduction of energy storage systems are boosting the usage of such equipment as a way to increase the flexibility of distribution systems operation, with potential to change a traditional power systems paradigm establishing that generation should instantaneously match the consumption. Considering that the increasing penetration of emerging technologies at the distribution level, such as rooftop photovoltaic (PV) generators and electric vehicles (EV), increases the challenges in matching generation and consumption, energy storage systems attract the utilities interest due to the flexibility they bring to the operation of modern distribution systems. Based on this scenario, this M.Sc. thesis presents an investigation of potential benefits that utilities may have related to the usage of energy storage systems along the distribution networks. Two potential scenarios of energy storage operation were evaluated: energy storage systems controlled by customers and energy storage systems controlled by utilities. For the former, utilities may be indirectly beneficiated due to the mitigation of technical impacts related to the penetration of PV and EV propitiated by energy storage systems operating to shift the customers peak demand. Regarding the second energy storage application, two complementary methods were proposed to control storage operation for transformer peak shaving, improving its load factor and also unlocking the connection of more PV generation into the secondary low voltage networks. For this case, the storage is allocated on the secondary side of the medium/low voltage transformer. The main advantage of the proposed methods is the load and generation forecasting are not required. Finally, a Monte Carlo-based probabilistic assessment, able to cope the inherent uncertainties of modern distribution networks, is presented using Python scripts to simulate in OpenDSS the operation of those storage systems in a real distribution network, demonstrating the performance of the proposed control modes Mestrado Energia Eletrica Mestre em Engenharia Elétrica CNPQ

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Maritime transport covers the immense majority of the world’s international trade, particularly for Spain, where it represents a 74% of the total transported goods. Most of this transport is made via containers, because of its versatility. Its drawback is that very specific infrastructure and large spaces are needed for its management, and these are not fast to build nor cheap. In addition, the inability to manage containers if the infrastructure is under work or has reached his maximum capacity may translate into important economic losses. To prevent this from happening it is mandatory to plan in advance, and that means accept some predictions of the future to act accordingly. There is a wide range of accepted forecasting methods, because none is good in every situation, and predicting container throughput is not an exception. In this project, we will discuss the validity of Markov Chains when it comes to forecast maritime goods exchange, more precisely the total annual volume of TEUs. As real cases, we will take the data of 4 important Spanish ports (Algeciras, Barcelona, Tarragona and Valencia) from 1973 to 2015 and use it to create a prediction model. We will use the Markov property to create predictions and carry out Monte Carlo simulations to sample them. Over the sections we will change the input data and the parameters of the model to better understand the behavior of Markov chains when applied in such area. To have a reference, we will perform a witness forecast by means of a linear regression. An accuracy measure is planned for each of the models to assess a comparison between them, and find which one is more precise, and thus more valid. El transporte marítimo abarca la inmensa mayoría del comercio internacional en todo el mundo, y para España en particular, donde representa el 74% del total transportado. La mayor parte de este transporte se realiza en contenedores, por lo versátiles que resultan. Lo malo de este sistema es que se necesita una infraestructura específica y mucho espacio para poder procesarlos, lo cual tarda tiempo en construirse e implica grandes inversiones. Además, el hecho de no poder recibir contenedores por remodelaciones en la infraestructura o esta ha llegado a su máximo puede traducirse en cuantiosas pérdidas económicas. Para evitar que esto ocurra es de vital importancia planear de antemano, lo cual implica aceptar una predicción y actuar en consecuencia. Existe un amplio abanico de métodos predictivos, esto se debe a que ninguno de ellos es válido en todas las situaciones posibles, y en el ámbito del transporte marítimo no es una excepción. En este Proyecto discutiremos la validez de las cadenas de Márkov a la hora de prever el intercambio de mercancías por vía marítima, más concretamente el número total de TEUs por año. Como estudiar casos reales tomaremos los datos de 4 importantes puertos españoles (Algeciras, Barcelona, Tarragona and Valencia) desde 1973 hasta 2015 y los utilizaremos para probar el modelo. Utilizaremos la propiedad de Márkov para crear las predicciones y llevaremos a cabo simulaciones Monte Carlo con el fin de muestrearlas. A través de los diferentes apartados iremos cambiando los datos y los parámetros del modelo para entender mejor el comportamiento de las cadenas de Márkov cuando se aplican en esta área en particular. Para tener una referencia, utilizaremos como experimento testigo una predicción realizada con una regresión lineal. Está planeada también una medida de la precisión de cada uno de los modelos, para poder así compararlos y evaluar cuál es el que mejor se ajusta a la realidad, y por lo tanto es el más valido.

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Effective collaboration between planning controller, tactical controller and pilots in handling various uncertainties and hazards is the result of decades of evolutionary development. The forthcoming paradigm shift to Trajectory Based Operations (TBO) requires a similarly effective collaboration between the TBO layer and a tactical layer. Through agent-based modelling and simulation the authors have recently shown that in a pure airborne self-separation environment these two layers together can yield remarkably positive emergent behaviour in managing uncertainties and hazards, as a result of which very high en-route traffic demands can safely be accommodated. The current paper addresses the question if similarly good emergent behaviour is feasible with a ground based TBO design. The key findings are twofold. A negative finding is that ground-based TBO is not providing the remarkably positive emergent behaviours of pure airborne TBO. Though a positive finding is that ground-based TBO has the potential to safely accommodate high en route traffic demands.

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In this paper, we seek to minimize the cost of the anchoring system of a floating offshore wind turbine under reliability constraints. Taking into account the uncertainties on the model, on the resistance threshold and on the environmental conditions implies constraints expressed as probabilities depending on random vectors and a piecewise stationary Gaussian process. The main difficulty of the studied problem is to compute these probabilities since reliability methods require many calls to the simulator of the system. We propose in this paper a two-step methodology allowing to solve the optimization problem with a reasonable number of calls to the simulator. First, we exploit the properties of the problem to reformulate the constraints into easier to compute ones. Then we propose a new approach based on adaptive kriging well suited to the reformulated problem: AK-ECO.