2010 IREP Symposium Bulk Power System Dynamics and Control - VIII (IREP), 2010
Currently in Brazil, long-term (horizon 20 to 30 years) and short-term (15 years horizon) energy ... more Currently in Brazil, long-term (horizon 20 to 30 years) and short-term (15 years horizon) energy expansion planning studies are carried out under the coordination of the Ministry of Mines and Energy. More recently the Federal Government has decided to carry out mid-term studies (15 years horizon). For long-term and short-term studies are adopted the computational models MELP and NEWAVE, respectively.
The reliability evaluation of interconnected power systems is part of the expansion planning proc... more The reliability evaluation of interconnected power systems is part of the expansion planning process of a power sys-tem. Therefore, this analysis, must be carried out by using methods that estimate accurately the reliability indices. These methods must represent adequately the behavior of system components, such as variation of load which influences directly the reliability indices. Nowadays, the most used methods to the reliability evaluation of interconnected power systems do not represent the chronological aspects of the load. The unique method that considers these aspects is the sequential Monte Carlo simulation. However, it requires a high computational effort. This work aims to apply some methods that represent the chronological aspects of the load to the reliability analysis of interconnected power systems, evaluating their performance. These methods were devel-oped in the context of the composite generation and transmission systems reliability, but with some adjustments they...
Este trabalho tem por objetivo avaliar a robustez dos métodos de Grant, Vora & Weeks e dos Mínimo... more Este trabalho tem por objetivo avaliar a robustez dos métodos de Grant, Vora & Weeks e dos Mínimos Quadrados quando aplicados na avaliação de projetos de geração de energia eletrica a partir de fontes renovavéis desenvolvidos no ambito do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo do Protocolo de Quioto. Em primeiro lugar, a metodologia proposta consiste em utilizar o modelo NEWAVE para estabelecer cenários hidrológicos de despacho para as usinas conectadas ao sistema interligado nacional. Em seguida, baseado no escopo da metodologia ACM0002, considera-se a incerteza associada a evolução temporal da linha de base do projeto. Finalmente, o valor incremental do mercado de carbono e estimado utilizando-se a Teoria das Opções Reais. Para tanto os métodos numericos citados anteriormente são utilizados sob a premissa de que o preço do crédito de carbono se comporta de forma aleatoria segundo as premissas de um Movimento Geometrico Browniano
2006 International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems, 2006
In reliability assessment of bulk power systems, two methods have been largely studied and used: ... more In reliability assessment of bulk power systems, two methods have been largely studied and used: contingency enumeration and non-sequential Monte Carlo simulation. Both have their wellknown advantages and drawbacks. Contingency enumeration is conceptually simple and usually requires low computational effort. Conversely, Monte Carlo simulation is computationally harder, but much more versatile to model random aspects. This paper depicts some major
... The approach to deal with such prob-lems is to apply sampling methods for both forward and ba... more ... The approach to deal with such prob-lems is to apply sampling methods for both forward and backward simulations ... the energy storage level of the aggregated reservoirs at the beginning of the stage and the last p energy inflow ... 16th PSCC, Glasgow, Scotland, July 14-18, 2008 ...
<p><span>Intermittent sources, especially wind, have experienced acce... more <p><span>Intermittent sources, especially wind, have experienced accelerated growth - in the last decade, wind power grew 13 times in Brazil, reaching 19 GW of installed capacity in 726 wind farms and became the second largest source in the electricity mix (10%). According to the Ten Year Expansion Plan, in 2029 the wind power installed capacity will increase more than 2.5 times, reaching 39,500 MW (17.3% of the country's electricity mix).</span></p><p><span> </span><span>In Brazil, expansion and long term operation planning studies have been carried out since 1998 with the support of the NEWAVE model, which has been used in the routine and official activities of sector entities: generation dispatch by the National System Operator; calculation of the spot prices by the Whole Sale Energy Market Entity; expansion planning by the Ministry of Mines and Energy and the Energy Research Company; parameters of public auctions for the purchase of electricity by the Electricity Regulatory Agency; as well as by utilities of the power industry to develop corporate strategies.</span></p><p><span> </span><span>Currently, in accordance with the guidelines of the Electricity Regulatory Agency, the representation of wind generation in the NEWAVE model is currently carried out in a simplified manner, based on the monthly average of the last five years of net generation of each wind farm, aggregated by sub-system and load level, for the entire planning horizon.</span></p><p><span> </span><span>The objective of this work is to describe an approach to be used by the Brazilian power industry to represent the uncertainties of monthly wind power production in the SDDP algorithm applied in the long-term operation planning model, keeping the large-scale stochastic problem still computationally viable, when applied to large interconnected systems, especially with hydroelectric predominance, as is the case of the Brazilian system.</span></p><p><span> </span><span>The approach consists of four main stages: (i) statistical clustering of wind regimes and definition of equivalent wind farms; (ii) evaluation of monthly transfer functions (MTFs) between wind speed and power production; (iii) an integrated model for the generation of monthly multivariate synthetic series of inflows and winds, considering the correlations between wind speeds, between inflows and between wind speeds and inflows; and (iv) representation of the monthly wind power obtained through MTFs in the SDDP algorithm.</span></p><p><span> </span><span>Initial results obtained from the application of the proposed approach to actual configurations of the Brazilian interconnected power system are presented and discussed.</span></p>
Propõe-se uma abordagem para modelar a incerteza da produção eólica mensal no problema de despach... more Propõe-se uma abordagem para modelar a incerteza da produção eólica mensal no problema de despacho de operação, aderente ao algoritmo de solução utilizado (PDDE) no modelo NEWAVE. A abordagem compreende: (i) agrupamento estatístico dos regimes de ventos; (ii) avaliação de funções de transferência mensais entre ventos e produção eólica; (iii) geração de séries sintéticas de ventos correlacionadas às afluências aos reservatórios das hidroelétricas; e (iv) representação das produções eólicas mensais no algoritmo PDDE do NEWAVE. Resultados iniciais com configurações reais do sistema interligado brasileiro apontam para a sua efetividade.
Anais do IX Simpósio Brasileiro de Arquitetura de Computadores e Processamento de Alto Desempenho (SBAC-PAD 1997)
Este trabalho apresenta métodos de análise de confiabilidade de sistemas elétricos de potência co... more Este trabalho apresenta métodos de análise de confiabilidade de sistemas elétricos de potência compostos de geração/transmissão usando simulação Monte Carlo em computadores paralelos. São discutidas questões relativas à distribuição da carga computacional entre processadores. São propostas três implementações paralelas diferentes, variando principalmente no grafo de tarefas e no controle da convergência paralela. O desempenho de algoritmos síncronos e assíncronos é estudado sobre três sistemas elétricos distintos. Os resultados demonstram ótima eficiência obtida no computador paralelo de memória distribuída IBM RS/6000 SP.
A good solar power photovoltaic generation forecast depends on good quality time series data from... more A good solar power photovoltaic generation forecast depends on good quality time series data from measurements of Global Horizontal Irradiance and Solar Power Generation. However, measurement system failures and errors in data handling can corrupt data records with gaps and outliers that undermine forecasting accuracy. Therefore, it is important that the fitting of solar energy prediction models must be preceded by a data analysis in order to detect and correct measurement errors. Given that Global Horizontal Irradiance and Solar Power Generation are correlated variables, this paper aims to present the main characteristics of an offline approach developed for the joint treatment of hourly data values of both variables in a photovoltaic plant. In the proposed methodology, the measurements of Global Horizontal Irradiance and Solar Power Generation are analyzed by using reanalysis data and statistical and data mining techniques for the correction of outliers and the filling of data gaps. The application of the approach is illustrated by the analysis of measurements from a real solar PV system.
Propõe-se uma metodologia para geração de cenários sintéticos de velocidade do vento e de produçã... more Propõe-se uma metodologia para geração de cenários sintéticos de velocidade do vento e de produção eólica obtidos a partir das previsões horárias ou semi-horárias de velocidade do vento, e.g., disponibilizadas no sistema Sintegre do Operador Nacional do Sistema Elétrico. Assume-se que em cada hora do horizonte de estudo as previsões de velocidade do vento sejam realizações de uma distribuição de Weibull. A geração dos cenários de velocidade de vento é realizada por meio de simulações das distribuições de Weibull em cada hora do horizonte, ajustadas por modelos aditivos generalizados para localização, escala e forma (GAMLSS), mas preservando as autocorrelações horárias por meio da transformação de Nataf. Por fim, curvas de potência transformam os cenários de velocidade do vento em cenários de produção eólica. Aplicada a dois parques eólicos do sistema elétrico brasileiro, a metodologia proposta mostrou-se efetiva e promissora para ser empregada nos demais parques.
Há uma preocupação crescente com o aquecimento global e com o aumento dos níveis de emissões de g... more Há uma preocupação crescente com o aquecimento global e com o aumento dos níveis de emissões de gases de efeito estufa (GEE) nos sistemas climáticos. Como os benefícios de ações de mitigação das emissões de GEE estão ligados a estratégias de longo prazo, como o planejamento da expansão, faz-se necessário que as metodologias e os modelos para o planejamento da expansão da geração de longo prazo (PEGLP) se tornem facilitadores das ações para a mitigação das mudanças climáticas. Este trabalho apresenta uma metodologia geral para o PEGLP que representa de forma explícita as emissões de GEE na tomada de decisão, baseada em métodos de apoio à decisão multicritério e que emprega ainda técnicas de análise de envoltória de dados e de agrupamento estatístico. A abordagem é flexível e pode ser aplicada a qualquer tipo de sistema elétrico ou circunstância do país. A metodologia proposta, empregando o método AHP, foi aplicada a uma configuração real do sistema interligado brasileiro, de grande p...
The introduction of wind energy has demanded the improvement of practices and methodologies used ... more The introduction of wind energy has demanded the improvement of practices and methodologies used in the operation and planning of the Brazilian Interconnected Power Systems (BIPS). However, despite the significant participation of wind generation in the BIPS, the public dissemination of data on wind farms in the BPIS is still limited, in particular, the availability of anemometric records. To mitigate the effects of such a limitation, reanalysis data should be considered. In this article, we present the results of a study carried out using reanalysis data from MERRA-2 (global) to estimate capacity factors, on an hourly and monthly basis, in the Brazilian Northeast. Resumo: A introdução da energia eólica tem demandado o aperfeiçoamento das práticas e metodologias utilizadas na operação e no planejamento do Sistema Interligado Nacional (SIN). Contudo, apesar da participação expressiva da geração eólica no SIN, a divulgação pública de dados de aproveitamentos eólicos no SIN ainda é lim...
2018 Simposio Brasileiro de Sistemas Eletricos (SBSE), 2018
The increasing wind power generation requires the updating of the computational tools that suppor... more The increasing wind power generation requires the updating of the computational tools that support decision making in the operation and planning of electric power systems. This work describes a methodology to model the spatial correlations among wind speeds probability distributions in probabilistic power flow. The proposed methodology is based on Nataf transformation and Monte Carlo Simulation. The proposed methodology is illustrated in case studies with the IEEE 24 bus test system, highlighting the importance of adequately considering such correlations.
Propõe-se uma abordagem para a modelagem de velocidades mensais de ventos por meio de distribuiçõ... more Propõe-se uma abordagem para a modelagem de velocidades mensais de ventos por meio de distribuições Weibull tri-paramétricas, na geração de cenários de ventos mensais correlacionados com vazões às usinas hidroelétricas, em um esquema de Programação Dinâmica Dual Estocástica. A velocidade dos ventos é modelada como uma regressão das afluências mais um resíduo. Assim, a distribuição Weibull é ajustada aos resíduos das velocidades mensais de ventos, correlacionados e normalmente distribuídos, que também considera as correlações cruzadas entre as vazões às hidroelétricas e as velocidades do vento dos parques eólicos. O algoritmo proposto parte de um valor inicial para a estimativa do parâmetro posição, o qual pode ser obtido através de regressões lineares, calcula estimativas dos outros parâmetros por meio do método dos momentos e, de forma iterativa, atualiza a estimativa inicial com vistas a reduzir a diferença entre as assimetrias das velocidades de ventos sintéticas (geradas) e hist...
2010 IREP Symposium Bulk Power System Dynamics and Control - VIII (IREP), 2010
Currently in Brazil, long-term (horizon 20 to 30 years) and short-term (15 years horizon) energy ... more Currently in Brazil, long-term (horizon 20 to 30 years) and short-term (15 years horizon) energy expansion planning studies are carried out under the coordination of the Ministry of Mines and Energy. More recently the Federal Government has decided to carry out mid-term studies (15 years horizon). For long-term and short-term studies are adopted the computational models MELP and NEWAVE, respectively.
The reliability evaluation of interconnected power systems is part of the expansion planning proc... more The reliability evaluation of interconnected power systems is part of the expansion planning process of a power sys-tem. Therefore, this analysis, must be carried out by using methods that estimate accurately the reliability indices. These methods must represent adequately the behavior of system components, such as variation of load which influences directly the reliability indices. Nowadays, the most used methods to the reliability evaluation of interconnected power systems do not represent the chronological aspects of the load. The unique method that considers these aspects is the sequential Monte Carlo simulation. However, it requires a high computational effort. This work aims to apply some methods that represent the chronological aspects of the load to the reliability analysis of interconnected power systems, evaluating their performance. These methods were devel-oped in the context of the composite generation and transmission systems reliability, but with some adjustments they...
Este trabalho tem por objetivo avaliar a robustez dos métodos de Grant, Vora & Weeks e dos Mínimo... more Este trabalho tem por objetivo avaliar a robustez dos métodos de Grant, Vora & Weeks e dos Mínimos Quadrados quando aplicados na avaliação de projetos de geração de energia eletrica a partir de fontes renovavéis desenvolvidos no ambito do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo do Protocolo de Quioto. Em primeiro lugar, a metodologia proposta consiste em utilizar o modelo NEWAVE para estabelecer cenários hidrológicos de despacho para as usinas conectadas ao sistema interligado nacional. Em seguida, baseado no escopo da metodologia ACM0002, considera-se a incerteza associada a evolução temporal da linha de base do projeto. Finalmente, o valor incremental do mercado de carbono e estimado utilizando-se a Teoria das Opções Reais. Para tanto os métodos numericos citados anteriormente são utilizados sob a premissa de que o preço do crédito de carbono se comporta de forma aleatoria segundo as premissas de um Movimento Geometrico Browniano
2006 International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems, 2006
In reliability assessment of bulk power systems, two methods have been largely studied and used: ... more In reliability assessment of bulk power systems, two methods have been largely studied and used: contingency enumeration and non-sequential Monte Carlo simulation. Both have their wellknown advantages and drawbacks. Contingency enumeration is conceptually simple and usually requires low computational effort. Conversely, Monte Carlo simulation is computationally harder, but much more versatile to model random aspects. This paper depicts some major
... The approach to deal with such prob-lems is to apply sampling methods for both forward and ba... more ... The approach to deal with such prob-lems is to apply sampling methods for both forward and backward simulations ... the energy storage level of the aggregated reservoirs at the beginning of the stage and the last p energy inflow ... 16th PSCC, Glasgow, Scotland, July 14-18, 2008 ...
<p><span>Intermittent sources, especially wind, have experienced acce... more <p><span>Intermittent sources, especially wind, have experienced accelerated growth - in the last decade, wind power grew 13 times in Brazil, reaching 19 GW of installed capacity in 726 wind farms and became the second largest source in the electricity mix (10%). According to the Ten Year Expansion Plan, in 2029 the wind power installed capacity will increase more than 2.5 times, reaching 39,500 MW (17.3% of the country's electricity mix).</span></p><p><span> </span><span>In Brazil, expansion and long term operation planning studies have been carried out since 1998 with the support of the NEWAVE model, which has been used in the routine and official activities of sector entities: generation dispatch by the National System Operator; calculation of the spot prices by the Whole Sale Energy Market Entity; expansion planning by the Ministry of Mines and Energy and the Energy Research Company; parameters of public auctions for the purchase of electricity by the Electricity Regulatory Agency; as well as by utilities of the power industry to develop corporate strategies.</span></p><p><span> </span><span>Currently, in accordance with the guidelines of the Electricity Regulatory Agency, the representation of wind generation in the NEWAVE model is currently carried out in a simplified manner, based on the monthly average of the last five years of net generation of each wind farm, aggregated by sub-system and load level, for the entire planning horizon.</span></p><p><span> </span><span>The objective of this work is to describe an approach to be used by the Brazilian power industry to represent the uncertainties of monthly wind power production in the SDDP algorithm applied in the long-term operation planning model, keeping the large-scale stochastic problem still computationally viable, when applied to large interconnected systems, especially with hydroelectric predominance, as is the case of the Brazilian system.</span></p><p><span> </span><span>The approach consists of four main stages: (i) statistical clustering of wind regimes and definition of equivalent wind farms; (ii) evaluation of monthly transfer functions (MTFs) between wind speed and power production; (iii) an integrated model for the generation of monthly multivariate synthetic series of inflows and winds, considering the correlations between wind speeds, between inflows and between wind speeds and inflows; and (iv) representation of the monthly wind power obtained through MTFs in the SDDP algorithm.</span></p><p><span> </span><span>Initial results obtained from the application of the proposed approach to actual configurations of the Brazilian interconnected power system are presented and discussed.</span></p>
Propõe-se uma abordagem para modelar a incerteza da produção eólica mensal no problema de despach... more Propõe-se uma abordagem para modelar a incerteza da produção eólica mensal no problema de despacho de operação, aderente ao algoritmo de solução utilizado (PDDE) no modelo NEWAVE. A abordagem compreende: (i) agrupamento estatístico dos regimes de ventos; (ii) avaliação de funções de transferência mensais entre ventos e produção eólica; (iii) geração de séries sintéticas de ventos correlacionadas às afluências aos reservatórios das hidroelétricas; e (iv) representação das produções eólicas mensais no algoritmo PDDE do NEWAVE. Resultados iniciais com configurações reais do sistema interligado brasileiro apontam para a sua efetividade.
Anais do IX Simpósio Brasileiro de Arquitetura de Computadores e Processamento de Alto Desempenho (SBAC-PAD 1997)
Este trabalho apresenta métodos de análise de confiabilidade de sistemas elétricos de potência co... more Este trabalho apresenta métodos de análise de confiabilidade de sistemas elétricos de potência compostos de geração/transmissão usando simulação Monte Carlo em computadores paralelos. São discutidas questões relativas à distribuição da carga computacional entre processadores. São propostas três implementações paralelas diferentes, variando principalmente no grafo de tarefas e no controle da convergência paralela. O desempenho de algoritmos síncronos e assíncronos é estudado sobre três sistemas elétricos distintos. Os resultados demonstram ótima eficiência obtida no computador paralelo de memória distribuída IBM RS/6000 SP.
A good solar power photovoltaic generation forecast depends on good quality time series data from... more A good solar power photovoltaic generation forecast depends on good quality time series data from measurements of Global Horizontal Irradiance and Solar Power Generation. However, measurement system failures and errors in data handling can corrupt data records with gaps and outliers that undermine forecasting accuracy. Therefore, it is important that the fitting of solar energy prediction models must be preceded by a data analysis in order to detect and correct measurement errors. Given that Global Horizontal Irradiance and Solar Power Generation are correlated variables, this paper aims to present the main characteristics of an offline approach developed for the joint treatment of hourly data values of both variables in a photovoltaic plant. In the proposed methodology, the measurements of Global Horizontal Irradiance and Solar Power Generation are analyzed by using reanalysis data and statistical and data mining techniques for the correction of outliers and the filling of data gaps. The application of the approach is illustrated by the analysis of measurements from a real solar PV system.
Propõe-se uma metodologia para geração de cenários sintéticos de velocidade do vento e de produçã... more Propõe-se uma metodologia para geração de cenários sintéticos de velocidade do vento e de produção eólica obtidos a partir das previsões horárias ou semi-horárias de velocidade do vento, e.g., disponibilizadas no sistema Sintegre do Operador Nacional do Sistema Elétrico. Assume-se que em cada hora do horizonte de estudo as previsões de velocidade do vento sejam realizações de uma distribuição de Weibull. A geração dos cenários de velocidade de vento é realizada por meio de simulações das distribuições de Weibull em cada hora do horizonte, ajustadas por modelos aditivos generalizados para localização, escala e forma (GAMLSS), mas preservando as autocorrelações horárias por meio da transformação de Nataf. Por fim, curvas de potência transformam os cenários de velocidade do vento em cenários de produção eólica. Aplicada a dois parques eólicos do sistema elétrico brasileiro, a metodologia proposta mostrou-se efetiva e promissora para ser empregada nos demais parques.
Há uma preocupação crescente com o aquecimento global e com o aumento dos níveis de emissões de g... more Há uma preocupação crescente com o aquecimento global e com o aumento dos níveis de emissões de gases de efeito estufa (GEE) nos sistemas climáticos. Como os benefícios de ações de mitigação das emissões de GEE estão ligados a estratégias de longo prazo, como o planejamento da expansão, faz-se necessário que as metodologias e os modelos para o planejamento da expansão da geração de longo prazo (PEGLP) se tornem facilitadores das ações para a mitigação das mudanças climáticas. Este trabalho apresenta uma metodologia geral para o PEGLP que representa de forma explícita as emissões de GEE na tomada de decisão, baseada em métodos de apoio à decisão multicritério e que emprega ainda técnicas de análise de envoltória de dados e de agrupamento estatístico. A abordagem é flexível e pode ser aplicada a qualquer tipo de sistema elétrico ou circunstância do país. A metodologia proposta, empregando o método AHP, foi aplicada a uma configuração real do sistema interligado brasileiro, de grande p...
The introduction of wind energy has demanded the improvement of practices and methodologies used ... more The introduction of wind energy has demanded the improvement of practices and methodologies used in the operation and planning of the Brazilian Interconnected Power Systems (BIPS). However, despite the significant participation of wind generation in the BIPS, the public dissemination of data on wind farms in the BPIS is still limited, in particular, the availability of anemometric records. To mitigate the effects of such a limitation, reanalysis data should be considered. In this article, we present the results of a study carried out using reanalysis data from MERRA-2 (global) to estimate capacity factors, on an hourly and monthly basis, in the Brazilian Northeast. Resumo: A introdução da energia eólica tem demandado o aperfeiçoamento das práticas e metodologias utilizadas na operação e no planejamento do Sistema Interligado Nacional (SIN). Contudo, apesar da participação expressiva da geração eólica no SIN, a divulgação pública de dados de aproveitamentos eólicos no SIN ainda é lim...
2018 Simposio Brasileiro de Sistemas Eletricos (SBSE), 2018
The increasing wind power generation requires the updating of the computational tools that suppor... more The increasing wind power generation requires the updating of the computational tools that support decision making in the operation and planning of electric power systems. This work describes a methodology to model the spatial correlations among wind speeds probability distributions in probabilistic power flow. The proposed methodology is based on Nataf transformation and Monte Carlo Simulation. The proposed methodology is illustrated in case studies with the IEEE 24 bus test system, highlighting the importance of adequately considering such correlations.
Propõe-se uma abordagem para a modelagem de velocidades mensais de ventos por meio de distribuiçõ... more Propõe-se uma abordagem para a modelagem de velocidades mensais de ventos por meio de distribuições Weibull tri-paramétricas, na geração de cenários de ventos mensais correlacionados com vazões às usinas hidroelétricas, em um esquema de Programação Dinâmica Dual Estocástica. A velocidade dos ventos é modelada como uma regressão das afluências mais um resíduo. Assim, a distribuição Weibull é ajustada aos resíduos das velocidades mensais de ventos, correlacionados e normalmente distribuídos, que também considera as correlações cruzadas entre as vazões às hidroelétricas e as velocidades do vento dos parques eólicos. O algoritmo proposto parte de um valor inicial para a estimativa do parâmetro posição, o qual pode ser obtido através de regressões lineares, calcula estimativas dos outros parâmetros por meio do método dos momentos e, de forma iterativa, atualiza a estimativa inicial com vistas a reduzir a diferença entre as assimetrias das velocidades de ventos sintéticas (geradas) e hist...
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