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Multiobjective input-output models for the study of energy-environment-economy (E3) interactions

Title: Multiobjective input-output models for the study of energy-environment-economy (E3) interactions

Coordinator: Carlos Henggeler Antunes

Dates start/end: 1.9.2005 / 31.8.2008

Entity: FCT (POCI/ENR/57082/2004)

Synopsis: Neste projecto podem distinguir-se duas vertentes fundamentais do trabalho de I&D realizado: uma de natureza mais aplicada relacionada com o contexto do estudo das interacções entre os sistemas energético, económico e ambiental que conduziu à construção de modelos de programação linear com múltiplas funções objectivo baseados em análise input-output, e uma outra, de natureza mais teórica e metodológica, relativa ao desenvolvimento de algoritmos de programação matemática tendo em conta a incerteza associada aos dados de entrada dos modelos no sentido da obtenção de conclusões robustas. Algumas das vias de investigação suscitadas por esta vertente da actividade do projecto foram exploradas noutros problemas do sector energético relacionados com o tópico principal do projecto.  Na vertente de construção de modelos matemáticos foram desenvolvidos novos modelos e aperfeiçoados modelos anteriormente propostos de programação linear multiobjectivo, para o estudo das interacções entre o sistema energético, os impactes ambientais e a economia a nível nacional. O desenvolvimento destes modelos insere-se numa linha de pesquisa da equipa de investigação do projecto, procurando ajustá-los de forma cada vez mais precisa à realidade nacional (mas replicáveis noutros contextos de análise) através quer da recolha de dados mais actualizados e fiáveis, quer sobretudo da introdução de novos elementos, à custa da formulação de versões mais sofisticadas das variáveis de decisão, das restrições e das funções objectivo que melhorem a adequação do modelo à realidade e, consequentemente, a possibilidade de dele extrair conclusões com significado face à situação em análise. Estes modelos de programação linear multiobjectivo são baseados na estrutura linear das relações de produção inter/intra-industriais (análise input- output). O principal valor acrescentado dos modelos desenvolvidos neste projecto é permitirem aos decisores considerar múltiplos, conflituosos e incomensuráveis aspectos de avaliação do mérito das soluções potenciais, revelando os compromissos (trade-offs) associados a estratégias energéticas sustentáveis, ao crescimento económico, ao bem-estar social e às preocupações ambientais.  Na vertente de tratamento da incerteza, associada aos coeficientes dos modelos de programação multiobjectivo, foram desenvolvidas técnicas algorítmicas, de natureza interactiva para tirar partido da informação sobre as preferências do decisor para limitar o esforço computacional, para o cálculo de soluções robustas. Dada a dimensão e complexidade destes modelos, bem como a imprecisão intrínseca associada aos dados, a caracterização de soluções robustas (i.e., o mais possível “imunes” às diversas fontes de incerteza), foram desenvolvidos algoritmos originais dedicados ao cálculo de soluções robustas quando os coeficientes do modelo de programação linear multiobjectivo são expressos através de números intervalares. Esta forma de modelação da incerteza é particularmente interessante porque não pressupõe o conhecimento de distribuições de probabilidade, como em programação estocástica, ou de funções membro, como em programação difusa. Os algoritmos de programação intervalar foram desenvolvidos tendo em conta a respectiva aplicabilidade em modelos de alguma dimensão, cujos coeficientes derivam de matrizes input-output. As vias de investigação teórica e metodológica abertas por este projectos que foram exploradas noutros problemas do sector energético consistiram no desenvolvimento de modelos de programação inteira multiobjectivo para apoio à tomada de decisões em problemas de controlo directo de cargas no quadro de acções de gestão da procura de energia eléctrica, de técnicas integrando Data Envelopment Analysis e análise multicritério para avaliação de eficiência das unidades de biogás, de estudos dos mercados de electricidade, e de modelos de apoio à decisão para planeamento energético integrado local.

Site: http://www2.deec.uc.pt/~ch/RelatorioFinal_ENR57082_Set08w.pdf