Metodologias de inteligência computacional aplicadas ao problema de previsão de carga a curto prazo

Diversas atividades de planejamento e operação em sistemas de energia elétrica dependem do conhecimento antecipado e preciso da demanda de carga elétrica. Por este motivo, concessionárias de geração e distribuição de energia elétrica cada vez mais fazem uso de tecnologias de previsão de carga. Essas previsões podem ter um horizonte de curtíssimo, curto, médio ou longo prazo. Inúmeros métodos estatísticos vêm sendo utilizados para o problema de previsão. Todos estes métodos trabalham bem em condições normais, entretanto deixam a desejar em situações onde ocorrem mudanças inesperadas nos parâmetros do ambiente. Atualmente, técnicas baseadas em Inteligência Computacional vêm sendo apresentadas na literatura com resultados satisfatórios para o problema de previsão de carga. Considerando então a importância da previsão da carga elétrica para os sistemas de energia elétrica, neste trabalho, uma nova abordagem para o problema de previsão de carga via redes neurais Auto-Associativas e algoritmos genéticos é avaliada. Três modelos de previsão baseados em Inteligência Computacional são também apresentados tendo seus desempenhos avaliados e comparados com o sistema proposto. Com os resultados alcançados, pôde-se verificar que o modelo proposto se mostrou satisfatório para o problema de previsão, reforçando assim a aplicabilidade de metodologias de inteligência computacional para o problema de previsão de cargas.

Previsão multi-passos a frente do preço de energia elétrica de curto prazo no mercado brasileiro

A predição do preço da energia elétrica é uma questão importante para todos os participantes do mercado, para que decidam as estratégias mais adequadas e estabeleçam os contratos bilaterais que maximizem seus lucros e minimizem os seus riscos. O preço da energia tipicamente exibe sazonalidade, alta volatilidade e picos. Além disso, o preço da energia é influenciado por muitos fatores, tais como: demanda de energia, clima e preço de combustíveis. Este trabalho propõe uma nova abordagem híbrida para a predição de preços de energia no mercado de curto prazo. Tal abordagem combina os filtros autorregressivos integrados de médias móveis (ARIMA) e modelos de Redes Neurais (RNA) numa estrutura em cascata e utiliza variáveis explanatórias. Um processo em dois passos é aplicado. Na primeira etapa, as variáveis explanatórias são preditas. Na segunda etapa, os preços de energia são preditos usando os valores futuros das variáveis exploratórias. O modelo proposto considera uma predição de 12 passos (semanas) a frente e é aplicada ao mercado brasileiro, que possui características únicas de comportamento e adota o despacho centralizado baseado em custo. Os resultados mostram uma boa capacidade de predição de picos de preço e uma exatidão satisfatória de acordo com as medidas de erro e testes de perda de cauda quando comparado com técnicas tradicionais. Em caráter complementar, é proposto um modelo classificador composto de árvores de decisão e RNA, com objetivo de explicitar as regras de formação de preços e, em conjunto com o modelo preditor, atuar como uma ferramenta atrativa para mitigar os riscos da comercialização de energia.

Aplicação da metodologia neoclássica da demanda tudo ou nada como subsídio à cobrança pelo uso dos recursos hídricos

O problema mundial da escassez de água tem induzido muitos países a adotar, além de outras medidas, instrumentos econômicos para reverter essa situação. Um exemplo de instrumento desse tipo é a cobrança pelo uso dos recursos hídricos. Sugere-se a implementação desse instrumento no Estado do Pará, onde ainda há abundância de recursos hídricos. Com base em pesquisa bibliográfica sobre as experiências nacionais e internacionais de adoção desse instrumento de gestão e em métodos econômicos de cobrança pelo uso dos recursos hídricos aplicados no Brasil, é realizada a aplicação da metodologia da demanda “tudo ou nada” no objeto de estudo – a bacia hidrográfica dos lagos Água Preta e Bolonha, no município de Belém. Alguns países como a França e a Alemanha, são exemplos bem-sucedidos desse processo. No Brasil, os Estados de São Paulo e Ceará, devido à grande escassez, foram os primeiros a incluir a cobrança como prioridade em seus sistemas de gestão de recursos hídricos. Porém, essa prática de resolução dos problemas, implementada somente nos momentos críticos, tem onerado de forma significativa as economias envolvidas. Para a aplicação da metodologia nos lagos Água Preta e Bolonha, tomou-se como base um trabalho semelhante realizado na bacia do rio Pirapama, no Estado de Pernambuco. Conclui-se com este trabalho que a metodologia da demanda “tudo ou nada” pode ser aplicada em regiões de abundância hídrica.

A demanda hoteleira do turismo em Imperatriz, Maranhão

Consiste em detectar o perfil da demanda hoteleira da cidade de Imperatriz, Maranhão, as principais motivações que levam o hóspede até lá, bem como apontar as características de sua viagem, tais como: gastos, permanência e periodicidade em que visita a cidade, além de revelar o perfil sócio-econômico. A pesquisa também traça as características da rede hoteleira, analisa a categoria dos hotéis da cidade, segundo a classificação da Embratur, analisa a geração de empregos, os serviços oferecidos pelos hotéis, assim como o fluxo desta demanda hoteleira de acordo com os meses do ano. Todos estes fatores são relevantes para a elaboração de um planejamento estratégico para o turismo de Imperatriz, como também, para as políticas do turismo da região. São dados indispensáveis, tendo em vista que o município não possui nehnum banco de dados sobre o perfil do turismo na região. O universo pesquisado foi constituído de 100% dos empreendimentos hoteleiros de Imperatriz, um total de 24 estabelecimentos.

FOG: função de objetivo genérico para roteamento e alocação de comprimentos de onda em redes ópticas com tráfego de demanda estática

Esta tese de doutorado propõe uma formulação matemática para simulação de roteamento e alocação de comprimentos de onda em redes ópticas, sem a inclusão de restrições que não são inerentes ao problema básico e com o objetivo de ser aplicável a qualquer tipo de rede óptica com tráfego de demanda estática. O estabelecimento de uma rota seguida da seleção de um comprimento de onda é um dos pontos chave para o bom funcionamento de uma rede óptica, pois influencia na forma como os recursos da rede serão gerenciados. Assim, o processo de roteamento e alocação de comprimentos de onda em redes ópticas, conhecido como RWA (Routing and Wavelength Assignment), necessita de soluções que busquem a sua otimização. Entretanto, a despeito dos inúmeros estudos com o objetivo de otimizar o processo RWA, observa-se que não há, a priori, nenhuma solução que possa levar a uma padronização do referido processo. Considerando que a padronização é desejável na consolidação do uso de qualquer tecnologia, a Tese descrita neste trabalho é uma Função de Objetivo Genérico (FOG) que trata do processo de roteamento e alocação de comprimentos de onda, visando estabelecer uma base a partir da qual seja possível desenvolver um padrão ou vários padrões para redes ópticas. A FOG foi testada, via simulação, no processo de alocação de comprimentos de onda do inglês, Wavelength Assignment e no processo RWA como um todo. Em ambos os casos, os testes foram realizados considerando redes opacas, trazendo resultados surpreendentes, considerando a simplicidade da solução para um problema não trivial.

Modelos para previsão de carga a curto prazo através de redes neurais artificiais com treinamento baseado na teoria da informação

O conhecimento prévio do valor da carga é de extrema importância para o planejamento e operação dos sistemas de energia elétrica. Este trabalho apresenta os resultados de um estudo investigativo da aplicação de Redes Neurais Artificiais do tipo Perceptron Multicamadas com treinamento baseado na Teoria da Informação para o problema de Previsão de Carga a curto prazo. A aprendizagem baseada na Teoria da Informação se concentra na utilização da quantidade de informação (Entropia) para treinamento de uma rede neural artificial. Dois modelos previsores são apresentados sendo que os mesmos foram desenvolvidos a partir de dados reais fornecidos por uma concessionária de energia. Para comparação e verificação da eficiência dos modelos propostos um terceiro modelo foi também desenvolvido utilizando uma rede neural com treinamento baseado no critério clássico do erro médio quadrático. Os resultados alcançados mostraram a eficiência dos sistemas propostos, que obtiveram melhores resultados de previsão quando comparados ao sistema de previsão baseado na rede treinada pelo critério do MSE e aos sistemas previsores já apresentados na literatura.

Impactos na qualidade da energia elétrica provenientes do rápido crescimento da demanda no Sudeste do Estado do Pará

Nos últimos anos, o desenvolvimento sócio econômico da Região Sudeste do Estado do Pará, tem sido causado principalmente pela exploração e processamento industrial de minérios, que agregado ao crescimento populacional, tem gerado grande evolução na demanda do consumo de energia elétrica, devido à instalação cada vez mais crescente de novas cargas industriais, comerciais, residenciais e rurais monofásicas. Todo esse aumento de carga já está impactando diretamente o desempenho das subestações distribuidoras da Concessionária de Energia Elétrica, no que tange a manifestação de distúrbios de regime permanente causados por harmônicas, tais como zumbidos em transformador de força e rompimento de condutores de média tensão. Estes distúrbios são apresentado em um estudo de caso envolvendo as Subestações (SE´s) Itacaiúnas e Itupiranga. Para comprovar a nocividade desses distúrbios nessas SE´s, foram realizadas campanhas de medição para obtenção de resultados práticos e, então, executadas simulações envolvendo estudos de curtocircuito, fluxo de carga e propagação de harmônicos, de forma a se obter um diagnóstico analítico sobre as situações encontradas e assim, ser possível emitir recomendações para a mitigação dos problemas detectados. Este trabalho será de grande valia à Concessionária de Energia Elétrica, podendo ser tomado como uma das referências para estudos de qualidade de energia elétrica, em outras subestações, além de dar embasamento experimental às futuras cobranças da ANEEL, com relação à implantação dos Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST).

A resolução de problemas aditivos e sua complexidade: a previsão dos professores e a realidade dos alunos

Esta pesquisa dedicou-se a investigar a resolução de problemas aditivos nas séries iniciais e, em especial, se a concepção dos professores sobre a complexidade de um problema aditivo é determinante no rendimento dos alunos. Para alcançar esse objetivo foi desenvolvida uma pesquisa exploratória sobre as estratégias de resolução de problemas com alunos dos municípios de Belém, Capanema e Bragança, em 08 turmas de 4ª série, sendo sete delas de escolas públicas e uma de iniciativa privada, totalizando 205 alunos participantes da pesquisa. Com base nos estudos de Huete e Bravo (2006) aplicou-se, através de um questionário, 17 problemas aditivos aos alunos e, de acordo com seus rendimentos, os problemas foram divididos em problemas de baixa, média ou alta complexidade. Investigou-se também a avaliação dos professores quanto aos problemas aplicados aos alunos. Os resultados indicam que quanto maior é a complexidade de um problema para os alunos, mais dificuldade os professores têm de prever essa complexidade, especialmente porque algumas variáveis se fazem presentes na constituição de um problema complexo. Concluiu-se que é necessário dar maior atenção à formação docente, uma vez que o sucesso nas previsões de um problema aditivo está relacionado aos professores com maior formação acadêmica e aos professores com formação específica em matemática, além do que se faz urgente que se realize atividades voltadas à linguagem matemática nas salas de aulas, pois se percebeu pelos resultados dos alunos, uma real dificuldade nesse segmento.

A sustentabilidade do desenvolvimento e a demanda material da economia: o caso do Brasil comparado ao de países industrializados

Este artigo trata da relação sociedade-ambiente. Busca-se, por meio da Teoria de Sistemas, estabelecer um referencial que permita o entendimento dessa relação e que possibilite o acesso operacional às suas dinâmicas. A esse arcabouço teórico é associada uma proposta metodológica que se estrutura em torno da contabilização dos fluxos materiais componentes dos processos econômicos. Desse método, o Material Flow Analysis (MFA), foi aprofundado o conceito de Metabolismo Econômico-Ambiental (MEA), por meio do qual é possível quantificar toda a matéria e energia demandada por uma economia. A análise da Demanda Material Total (DMT) possibilita o conhecimento da eficiência ecológica de qualquer processo econômico e a produção de indicadores para avaliar os impactos ambientais das atividades antrópicas. Do estudo resultou um detalhamento metodológico próprio que foi aplicado para medir a DMT do Brasil para comparações com a dos EUA, Alemanha, Japão e Holanda. Os resultados demonstraram que a metodologia é capaz de trazer à tona aspectos ecologicamente relevantes da economia, mediante os quais é possível constatar que os sistemas econômicos são configurados por lógicas crescentemente insustentáveis em relação ao ambiente.

Um framework para a previsão de cenários com o uso de sistemas híbridos neurogenéticos para compra e venda de energia elétrica no mercado futuro

No contexto da previsão de séries temporais, é grande o interesse em estudos de métodos de previsão de séries temporais que consigam identificar as estruturas e padrões existentes nos dados históricos, possibilitando gerar os próximos padrões da série. A proposta defendida nesta tese é a de desenvolvimento de um framework que utilize ao máximo as potencialidades das técnicas de previsão (redes neurais artificiais) com as técnicas de otimização (algoritmos genéticos) em um sistema híbrido intercomunicativo que aproveite bem as vantagens de cada uma dessas técnicas para a geração de cenários futuros que possam mostrar, além das previsões normais com base nos valores históricos, percursos alternativos das curvas das séries temporais analisadas.

Impacto da dinâmica da demanda dos frutos de açaí nas relações socioeconômicas e composição florística no estuário amazõnico

Nos últimas décadas a demanda pelo açaí no estado do Pará cresceu gradualmente, já que a produção e mercado da fruta de açaí são a base da economia de mais de 20 municípios paraenses. A prática do extrativismo do açaizeiro é praticada pelos homens, mulheres e crianças, voltada para autoconsumo e para a comercialização. Devido a este fato, a dinâmica do extrativismo do açaizeiro começou a mudar pelo aumento da demanda do açaí para o mercado, principalmente pelo valor de importância e interesse econômico. O presente trabalho teve como objetivo avaliar os impactos das mudanças da demanda dos frutos de açaí na (i) relação econômica da renda do açaí e na (ii) densidade e composição florística das áreas agroflorestais manejadas pelos ribeirinhos. O estudo realizou-se na comunidade São João Batista, município de Abaetetuba, Pará - Brasil. A população tem como principal fonte de trabalho a extração do fruto de açaí. Foram feitas entrevistas semi-estruturadas e abertas às famílias residentes na comunidade considerados pequenos e médios produtores de açaí. As entrevistas abarcaram dois componentes, o aspecto econômico e o aspecto social. Além disso, coletaram-se dados diários sobre a quantidade de rasa de açaí coletada, consumida e vendida, e o preço de cada rasa, com a finalidade de caracterizar a produção e preço nas diferentes temporadas da safra. Também se realizou o levantamento florístico mediante um inventário com a finalidade de caracterizar a vegetação, avaliar a densidade e composição florística dos açaizeiros. Para isso estabeleceu-se um total de 10 parcelas de 20 x 50 m (1000 m² ou 0.1 ha) distribuídas em cinco propriedades selecionadas, medindo o diâmetro de todos os indivíduos adultos > 10 cm de DAP (diâmetro à altura do peito) e para palmeiras com DAP > 2 cm e estimou-se a altura total (H) de cada individuo da base até o ponto mais alto das folhas. A análise da diversidade dos açaizais utilizou-se o índice de Shannon-Wiener e o índice de Simpson através do programa estatístico PAST – PAlaentologicalSTatistics, ver. 1,27. Como principais resultados obtiveram-se que na comunidade de São João Batista, a venda da produção de açaí é realizada para intermediários (marreteiros) (55%), no mercado de Abaetetuba (29%), no mercado de Belém (10%) e para marreteiro e/ou no mercado de Abaetetuba (6%). O município de Abaetetuba desde o ano 2005 teve uma queda na produção extrativa passando de 10.500 t (2004) a 900 t (2005) e progressivamente diminuindo até 770 t (2008). A quantidade da produção de açaí cultivada aumentou de 15.625 t (2003) a 131.250 t (2008) representando 99,4% da produção total. Na comunidade, foi inventariado 1043 indivíduos de árvores com um total de 11 famílias e 28 espécies, ocupando áreas basais maiores as famílias Arecaceae (8.83) e Fabaceae (6.77) e com maiores números de indivíduos (831 e 147 respectivamente). As espécies com maiores índices de valor de importância (IVIs) e de densidade registraram-se a Euterpe oleracea (777 indivíduos), Pterocarpus sp. (126) e Mauritia flexuosa (50). Obtiveram-se valores baixos nos índices de Simpson: 0.4275 e Shannon: 1.071, o que indica que se tem uma baixa diversidade resultante da atividade de manejo e extração de palmito e frutos de açaí levando a uma monocultura para o consumo e venda dos frutos. Concluindo, que o aumento do preço é forçado pelo crescimento da demanda, provocando a ampliação das áreas de cultivo e plantio de açaí para o aumento da produção. O impacto socioeconômico do manejo e cultivo dos açaizais sobre a economia ribeirinha e a economia extrativa do estuário amazônico gera grandes oportunidades de emprego, renda e qualidade de vida para as populações das várzeas e dos centros urbanos, sobretudo favorecendo aos mais pobres.

Previsão estocástica de nível fluviométrico para cidade de Marabá-PA: método de Box-Jenkins

O Município de Marabá- PA, situado na região Amazônica, sudeste do Estado do Pará, sofre anualmente com eventos de enchentes, ocasionados pelo aumento periódico do rio Tocantins e pela situação de vulnerabilidade da população que reside em áreas de risco. A defesa civil estadual e municipal anualmente planeja e prepara equipes para ações de defesa no município. Nesta fase o monitoramento e previsão de eventos de enchentes são importantes. Portanto, com o objetivo de diminuir erros nas previsões hidrológicas para o Município de Marabá, desenvolveu-se um modelo estocástico para previsão de nível do rio Tocantins, baseado na metodologia de Box e Jenkins. Utilizou os dados de níveis diários observados nas estações hidrológicas de Marabá e Carolina e Conceição do Araguaia da Agência Nacional de Águas (ANA), do período de 01/12/ 2008 a 31/03/2011. Efetuou-se o ajustamento de três modelos (M_t, N_t e Y_t), através de diferentes aplicativos estatísticos: o SAS e o Gretl, usando diferentes interpretações do comportamento das séries para gerar as equações dos modelos. A principal diferença entre os aplicativos é que no SAS usa o modelo de função de transferência na modelagem. Realizou-se uma classificação da variabilidade do nível do rio, através da técnica dos Quantis para o período de 1972 a 2011, examinando-se apenas as categorizações de níveis ACIMA e MUITO ACIMA do normal. Para análise de impactos socioeconômicos foram usados os dados das ações da Defesa Civil Estado do Pará nas cheias de 2009 e 2011. Os resultados mostraram que o número de eventos de cheias com níveis MUITO ACIMA do normal, geralmente, podem estar associados a eventos de La Niña. Outro resultado importante: os modelos gerados simularam muito bem o nível do rio para o período de sete dias (01/04/2011 a 07/04/2011). O modelo multivariado N_t (com pequenos erros) representou o comportamento da série original, subestimando os valores reais nos dias 3, 4 e 5 de abril de 2011, com erro máximo de 0,28 no dia 4. O modelo univariado (Y_t) teve bons resultados nas simulações com erros absolutos em torno de 0,12 m. O modelo com menor erro absoluto (0,08m) para o mesmo período foi o modelo M_t, desenvolvido pelo aplicativo SAS, que interpreta a série original como sendo não linear e não estacionária. A análise quantitativa dos impactos fluviométricos, ocorridos nas enchentes de 2009 e 2011 na cidade de Marabá, revelou em média que mais de 4 mil famílias sofrem com estes eventos, implicado em gastos financeiros elevados. Logo, conclui-se que os modelos de previsão de níveis são importantes ferramentas que a Defesa Civil, utiliza no planejamento e preparo de ações preventivas para o município de Marabá.