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Electricity market transformation - a multi-objective modelling approach to support strategic decisions

Title: Electricity market transformation - a multi-objective modelling approach to support strategic decisions

Coordinator: Carlos Henggeler Antunes

Dates start/end: 1.7.2002 / 30.6.2006

Entity: FCT (POCTI/ESE/38422/2001)

Synopsis: O contexto do projecto é o estudo de abordagens de transformação de mercado (TM), tendo em conta que a promoção da eficiência energética tem evoluído nos últimos anos para aproximações mais abrangentes, no sentido em que se procuram contribuições de todos os envolvidos no mercado e não apenas dos participantes em programas de condicionamento da procura. As principais áreas de intervenção foram o controlo remoto de cargas, a estruturação do processo de avaliação de iniciativas de eficiência energética, o desenvolvimento de metodologias para avaliação de iniciativas de eficiência energética, questões técnicas e operacionais relativas à qualidade de serviço (modelos para compensação do factor de potência em redes de distribuição, simulação do desempenho energético de edifícios), a modelação das interacções energia-ambiente-economia usando técnicas de análise input-output, o estudo dos processos de liberalização e comportamento dos mercados grossistas de electricidade, e técnicas de previsão de carga num horizonte de curto prazo. No que se refere ao apoio à tomada de decisões em problemas de controlo remoto de cargas foi desenvolvido um modelo de programação matemática com múltiplas funções objectivo(maximização do lucro, minimização da ponta a diversos níveis de agregação das cargas, minimização do factor de perdas e minimização do desconforto imposto ao utilizador pelo deslastre das cargas), dada a importância da resposta do lado da procura num mercado de electricidade liberalizado. Esta diversidade de eixos de avaliação, operacionalizados através defunções objectivo a optimizar, permite adaptar este modelo às diversas entidades intervenientes no mercado de electricidade. Este trabalho teve como base a construção de uma plataforma e métodos de modelação e/ou simulação de medidas de transformação de mercado, com identificação de factores que influenciam a sua implementação, com vista à sua aplicação a modelos de usos finais. Dada a dimensão e complexidade do modelo matemático, sobretudo devido ao seu carácter combinatório, a equipa de investigação desenvolveu uma abordagem metodológica baseada em algoritmos genéticos/programação evolucionária especialmente adequada. Esta abordagem metodológica acabou por revelar-se com um valor intrínseco, e não meramente instrumental, em aspectos relativos à construção dos operadores genéticos como o carácter adaptativo da probabilidade de mutação, a utilização de pontos de referência para reforço do mecanismo de elitismo, e o conceito de delta-dominância para a obtenção de soluções suficientemente distintas na fronteira óptima de Pareto.Outra vertente do trabalho de I&D consistiu no desenvolvimento conceptual, numa utilização pioneira da Soft Systems Methodologies (SSM) neste contexto, de um instrumento de análise do processo de avaliação de iniciativas de eficiência energética. A estruturação efectuada com recurso a SSM permite reconhecer todos os actores do processo (entidade reguladora, governo, agência de energia, consumidores, companhias de serviços de electricidade, companhias distribuidoras, etc.), bem como identificar as suas relações, no sentido de providenciar apoio à tomada de decisões a diferentes promotores (quer públicos, quer privados) de iniciativas de eficiência energética. Com base neste trabalho foi efectuada a construção de árvores de critérios dedicadas a cada potencial actor do processo no quadro de um sistema de apoio multicritério à decisão. Por fim, foi desenvolvido e implementado computacionalmente um sistema de apoio àdecisão multicritério dedicado à categorização (em classes de mérito ordenadas) de iniciativas de eficiência energética.No contexto mais vasto de TM, foi ainda prestada particular atenção aos impactos a nível local/municipal das acções de promoção da eficiência energética. Neste sentido, foi efectuado um detalhado levantamento do "estado da arte" relativo à Agenda 21, no que se refere a estudos de casos de iniciativas de autoridades locais em apoio à Agenda 21. Foi ainda iniciada a estruturação, usando também a abordagem SSM, de problemas de planeamento energético a nível local/municipal, com particular ênfase no impacto das das acções de promoção da eficiência energética. Neste quadro, foram realizados estudos de técnicas de simulação do desempenho energético de edifícios. Em áreas de carácter mais técnico/operacional foram prosseguidas vias de investigação relativas à qualidade de serviço, através do desenvolvimento de um modelo multi-objectivo para apoio à localização de condensadores para compensação do factor de potência tratado com meta heurísticas Tabu Search e com algoritmos genéticos, bem como do planeamento de sistemas electroprodutores usando um modelo multi-objectivo de programação inteira mista. Os algoritmos para previsão de curto prazo (horizonte temporal de uma hora) são de grande importância para tornar mais eficazes as acções de planeamento, operação e controlo dos sistemas de energia eléctrica. No contexto da progressiva liberalização do sector energético, foram desenvolvidas metodologias baseadas em redes neuronais para previsão de carga. Foram aplicadas técnicas matemáticas de reconstrução de processos ao processo estocástico subjacente, usando codificação e entropia (“block entropy”) para caracterizar a medida e a gama de memória. O conceito de tendência de consumo em dias homólogos das semanas anteriores foi também usado para desenvolver um modelo do tipo não sensível a aspectos climáticos. Na área do estudo das interacções energia-ambiente-economia foram desenvolvidos modelos de programação matemática multiobjectivo, baseados em análise input-output, tendo sido utilizadas packages de software desenvolvidas pela equipa de investigação (em particular, no que se refere a problemas de programação linear multiobjectivo). Dada a importância da área dos mercados de energia, foram desenvolvidas metodologias para análise dos processos de liberalização e comportamento dos mercados grossistas de electricidade, em particular no que se refere à dinâmica de preços.

Site: http://www2.deec.uc.pt/~ch/RelatFinal_Madmelt