Modelagem e solução do problema de planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos de curto prazo no contexto da programação estocástica: uma aplicação do método progressive hedging

Abstract

O planejamento da operação energética sistemas hidrotérmicos resulta em um problema de grande porte e que dada a essa característica, tem sido resolvido em etapas. A etapa referente ao curto prazo corresponde ao problema em foco neste trabalho. O planejamento da operação curto prazo consiste na determinação de uma política de operação do sistema que visa minimizar o custo esperado de produção. Dada a dificuldade em realizar uma previsão precisa das vazões afluentes para o horizonte estudado, essas são modeladas como variáveis aleatórias. Nesse contexto, este trabalho visa modelar e resolver esse problema de otimização sob o paradigma da Programação Estocástica. Assim, neste trabalho são apresentados modelos matemáticos que podem ser utilizados no planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos de curto prazo. A solução do problema é realizada por meio do método do Progressive Hedging. Um problema teste de médio porte, composto por uma configuração hidrotérmica extraída do Sistema Interligado Brasileiro, é utilizado para avaliar a aplicação prática do método de solução proposto.

The hydrothermal systems operation planning results in a large-scale problem. Due to this characteristic, it has been managed in stages, each one related to a different term. The focus of this project is the short term problem. The short term hydrothermal system operation planning consists on the determination of the system operating policy, aimed at minimizing the expected operating costs. Given the difficulties in making an accurate prediction with respect to the water inflows, such variables are modeled as random. In this context, this work aims at modeling and solving this optimization problem under the paradigm of Stochastic Programming. For that, this work presents mathematical models able to tackle the short-term operating planning for hydrothermal systems. The solution to the problem is obtained through the Progressive Hedging Method. A medium-scale problem test, consisting of a realistic hydrothermal configuration of the Brazilian Interconnected System, is used to evaluate the practical application of the solution method proposed.