Aplicação de um modelo de programação linear inteira mista (PLIM) na expansão da rede de distribuição de energia elétrica em Angola

Em Angola, apenas cerca de 30% da população tem acesso à energia elétrica, nível que decresce para valores inferiores a 10% em zonas rurais mais remotas. Este problema é agravado pelo facto de, na maioria dos casos, as infraestruturas existentes se encontrarem danificadas ou não acompanharem o desenvolvimento da região. Em particular na capital angolana, Luanda que, sendo a menor província de Angola, é a que regista atualmente a maior densidade populacional. Com uma população de cerca de 5 milhões de habitantes, não só há frequentemente problemas relacionados com a falha do fornecimento de energia elétrica como há ainda uma percentagem considerável de municípios onde a rede elétrica ainda nem sequer chegou. O governo de Angola, no seu esforço de crescimento e aproveitamento das suas enormes potencialidades, definiu o setor energético como um dos fatores críticos para o desenvolvimento sustentável do país, tendo assumido que este é um dos eixos prioritários até 2016. Existem objetivos claros quanto à reabilitação e expansão das infraestruturas do setor elétrico, aumentando a capacidade instalada do país e criando uma rede nacional adequada, com o intuito não só de melhorar a qualidade e fiabilidade da rede já existente como de a aumentar. Este trabalho de dissertação consistiu no levantamento de dados reais relativamente à rede de distribuição de energia elétrica de Luanda, na análise e planeamento do que é mais premente fazer relativamente à sua expansão, na escolha dos locais onde é viável localizar novas subestações, na modelação adequada do problema real e na proposta de uma solução ótima para a expansão da rede existente. Depois de analisados diferentes modelos matemáticos aplicados ao problema de expansão de redes de distribuição de energia elétrica encontrados na literatura, optou-se por um modelo de programação linear inteira mista (PLIM) que se mostrou adequado. Desenvolvido o modelo do problema, o mesmo foi resolvido por recurso a software de otimização Analytic Solver e CPLEX. Como forma de validação dos resultados obtidos, foi implementada a solução de rede no simulador PowerWorld 8.0 OPF, software este que permite a simulação da operação do sistema de trânsito de potências.

Coalition of distributed generation units to Virtual Power Players - a game theory approach

Smart Grids (SGs) have emerged as the new paradigm for power system operation and management, being designed to include large amounts of distributed energy resources. This new paradigm requires new Energy Resource Management (ERM) methodologies considering different operation strategies and the existence of new management players such as several types of aggregators. This paper proposes a methodology to facilitate the coalition between distributed generation units originating Virtual Power Players (VPP) considering a game theory approach. The proposed approach consists in the analysis of the classifications that were attributed by each VPP to the distributed generation units, as well as in the analysis of the previous established contracts by each player. The proposed classification model is based in fourteen parameters including technical, economical and behavioural ones. Depending of the VPP strategies, size and goals, each parameter has different importance. VPP can also manage other type of energy resources, like storage units, electric vehicles, demand response programs or even parts of the MV and LV distribution network. A case study with twelve VPPs with different characteristics and one hundred and fifty real distributed generation units is included in the paper.

Estratégias de Comercialização de Potência como Medida de Eficiência Energética

A presente dissertação insere-se no âmbito da unidade curricular “ Dissertação” do 2º ano do mestrado em Engenharia Eletrotécnica – Sistemas Elétricos de Energia. Com o aumento crescente do número de consumidores de energia, é cada vez mais imperioso a adoção de medidas de racionalização e gestão dos consumos da energia elétrica. Existem diferentes tipos de dificuldades no planeamento e implementação de novas centrais produtoras de energia renovável, pelo que também por este motivo é cada vez mais importante adoção de medidas de gestão de consumos, quer ao nível dos clientes alimentados em média tensão como de baixa tensão. Desta forma será mais acessível a criação de padrões de eficiência energética elevados em toda a rede de distribuição de energia elétrica. Também a economia é afetada por uma fraca gestão dos consumos por parte dos clientes. Elevados desperdícios energéticos levam a que mais energia tenha que ser produzida, energia essa que contribui ainda mais para a elevada taxa de dependência energética em Portugal, e para o degradar da economia nacional. Coloca-se assim a necessidade de implementar planos e métodos que promovam a eficiência energética e a gestão racional de consumos de energia elétrica. Apresenta-se nesta dissertação várias propostas, algumas na forma de projetos já em execução, que visam sensibilizar o consumidor para a importância da utilização eficiente de energia e, ao mesmo tempo, disponibilizam as ferramentas tecnológicas adequadas para auxiliar a implementação dos métodos propostos. Embora os planos apresentados, sobejamente conhecidos, tenham imensa importância, a implementação nos vários consumidores de sistemas capazes de efetivamente reduzir consumos tem um papel fundamental. Equipamentos de gestão de consumos, que são apresentados nesta dissertação, permitem ao consumidor aceder diretamente ao seu consumo. Podem aceder não apenas ao consumo global da instalação mas também ao consumo específico por equipamento, permitindo perceber onde se verifica a situação mais desfavorável. Funcionalidades de programação de perfis tipo, com limitações de potência em vários períodos horários, bem como possibilidades de controlo remoto com recurso a aplicações para Smartphones permitem a redução de consumos ao nível da rede de distribuição e, desta forma, contribuir para a redução dos desperdícios e da dependência energética em Portugal. No âmbito do trabalho de dissertação é desenvolvida uma metodologia de comercialização de potência, que é apresentada nesta tese. Esta metodologia propõem que o consumidor, em função dos seus consumos, pague apenas a quantidade de potência que efetivamente necessita num certo período de tempo. Assim, o consumidor deixa de pagar uma tarifa mensal fixa associada á sua potência contratada, e passará a pagar um valor correspondente apenas à potência que efetivamente solicitou em todas as horas durante o mês. Nesta metodologia que é apresentada, o consumidor poderá também fazer uma análise do seu diagrama de cargas e simular uma alteração da sua tarifa, tarifa esta que varia entre tarifa simples, bi-horária semanal, bi-horária diária, tri-horária semanal ou tri-horária diária, de forma a perceber em qual destas pagará um menor valor pela mesma energia. De forma a que o consumidor possa perceber se haverá vantagem de uma alteração para uma potência contratada flexível, ou para uma outra tarifa associada á energia, tem ao seu dispor uma ferramenta, que em função dos seus consumos, permite retirar conclusões sobre o preço final a pagar na fatura, após cada tipo de alteração. Esta ferramenta foi validada com recurso a várias simulações, para diferentes perfis de consumidores. Desta forma, o utilizador fica a perceber que realmente pode poupar com uma potência contratada flexível, ao mesmo tempo que pode identificar-se com um perfil de simulação e, mais facilmente, perceber para que alteração tarifária pode usufruir de uma maior poupança.

Déstabilisation d'un réseau criminel pratiquant le trafic de stupéfiants

Le présent mémoire s’intéresse à la déstabilisation d’un réseau de distribution de stupéfiants. Il est basé sur l’étude d’une enquête policière réalisée dans une grande ville canadienne. L’objectif principal de cette enquête était le démantèlement d’un réseau criminel perçu comme étant hiérarchisé. Différentes stratégies ont été mises en œuvre par les enquêteurs afin de déstabiliser le réseau. Cinq de ces stratégies sont étudiées dans cette recherche. Des analyses de réseaux et l’évaluation de l’évolution des opérations de distribution de stupéfiants démontrent que, parmi les stratégies déstabilisatrices, le retrait sélectif (arrestation) et l’ajout (infiltration) de participants dans le réseau sont les plus efficaces. Les résultats détaillés montrent l’importance de préparer des enquêtes systématiques et réfléchies en vue de déstabiliser un réseau. Bien que les rafles massives de participants soient intéressantes, il est essentiel d’en soulever les limites. Le fait de se concentrer sur des enquêtes planifiées permettra non seulement de répondre aux objectifs de l’enquête en cours, mais également de comprendre et développer des pratiques de déstabilisation à long terme au niveau du marché criminel en général (méta-réseau).

Le poteau d’utilité publique, icône d’un autre siècle?

Le réseau de distribution aérien, ou plus simplement le réseau de poteaux de bois et ses câbles, est encore aujourd’hui omniprésent dans la majorité des villes du Québec. Pour plusieurs, le réseau de poteaux d’utilité publique semble appartenir à une autre époque. Pourtant, les poteaux et câbles ne sont pas près de disparaître, au contraire, ils ne cessent de se transformer. Depuis peu, de plus en plus d’équipements s’ajoutent sur le réseau: boîtiers techniques, nombre de câbles, appareillages au sommet des poteaux, antennes de communication, etc. Bien que les équipements du réseau de distribution aérien soient des éléments produits industriellement, ceux-ci intègrent rarement les services du design industriel au moment de leur conception initiale. Cette recherche étudie le système de distribution aérien sous l’angle de la « pensée design ». L’intention de cette étude est d’analyser les impacts de la présence du réseau aérien en milieux urbains et a pour objectif d’orienter les pratiques de conception de ce type d’équipements. Pour ce faire, dans une optique transdisciplinaire, diverses approches ont été sollicitées dont: l’approche systémique, l’approche paysage et les approches des partenaires des réseaux. Au moyen d’une recherche documentaire et d’observations faites sur le terrain, la recherche vise à dresser un portrait général du réseau de distribution aérien et les défis qui y sont associés. La recherche expose, dans un état des lieux, les résultats issus des questions analytiques de recherche suivantes: de quoi est composé le réseau de distribution aérien, quels sont les intervenants sur le réseau, quelles sont leurs interactions, quels sont les points de vue des différentes catégories d’acteurs en relation avec le réseau, quels sont les impacts reliés à la présence du réseau en milieux urbains et quelle a été son évolution au fil des années. Dans la perspective de l’approche design, chercher à comprendre une problématique de façon plus large permet de s’assurer que l’on répond au bon problème, que l’on considère tous les facteurs en cause visant ainsi à réduire les répercussions négatives sur les contextes de vie actuels et futurs. Les principaux constats de cette recherche démontrent que la composition du réseau de distribution, avant même de considérer les nouveaux usages et l’ajout de nouveaux équipements, présente des lacunes importantes. La gestion entre les divers partenaires du réseau de distribution pose aussi problème. L’ajout de nouveaux équipements sur le réseau, combiné aux multiples équipements apparaissant sur les voies publiques laisse entrevoir l’atteinte d’un niveau de saturation des milieux urbains. Les façons de faire hermétiques et «cristallisées» des partenaires du réseau ne collent pas avec les initiatives et aspirations générales en matière d’aménagement. En étudiant la problématique du réseau de distribution par le biais de la pensée design, l’approche design cherche à déceler, de façon proactive, les opportunités de design qui permettront de mieux gérer l’apparition et l’intégration des nouveaux équipements sur les poteaux. Cette démarche permet d’envisager des solutions qui visent à limiter les répercussions collatérales une fois en contexte et qui, du même coup, adressent des problématiques connexes. Finalement, à la lumière de l’état des lieux, cette recherche propose des critères de conception de futurs réseaux de distribution, élaborés dans l’esprit de l’approche design.

La spécialisation du travail artisanal dans la civilisation de l'Indus

La civilisation de l’Indus marque les esprits par une apparente uniformité de la culture matérielle sur la totalité de son territoire (environ 1 million de km carré) durant sa période d’apogée (2600-1900 av. J.-C.). Cette étude cherche à tester deux hypothèses qui pourraient expliquer cette homogénéité : 1) Un pouvoir centralisateur contrôlant la production artisanale; et 2) Un vaste réseau d’échanges et de distribution de la production. Dans ce but, la grande majorité des publications accessibles portant sur la production artisanale d’objets en céramique, en pierres semi-précieuses, en coquillage et en métal ont été inventoriées et analysées. Axée sur la spécialisation du travail artisanal, l’étude a identifié quelques objets dits de prestige (perles classiques harappéennes, bracelets en grès cérame) très probablement liés à une élite. La nature de cette élite est ensuite examinée et un nouveau modèle d’organisation sociopolitique de cette civilisation est proposé.

Descripción de la cultura organizacional en OSP International Cala Ltda.

Con la investigación realizada a OSP International Cala Ltda., empresa dedicada a la generación de valor agregado en operadores de servicios a través de sus redes de distribución mediante el desarrollo de hardware y software, se logró identificar la cultura organizacional que caracteriza a esta empresa, a través de la Metodología desarrollado por el Autor Carlos Eduardo Méndez, donde por medio de los cuatro instrumentos; encuestas de Hombre, Estructura, Sistema e IMCOC (instrumento para medir el clima de las organizaciones), se identificaron los rasgos menos arraigados, arraigados y altamente arraigados. Con los últimos se logró la caracterización de la cultura organizacional de la empresa, puesto que con estos se identificaron las Categorías de Análisis, Tendencias y Macrotendencias, para poder describir, interpretar y analizar la Cultura Organizacional que caracteriza a esta compañía (Alternativa Humanitaria). Concluyendo la evidencia del arduo trabajo que realiza diariamente OSP International Cala Ltda., en la integración de cada una de sus áreas como parte de un todo, para lograr los objetivos y metas propuestas por esta.

Can microgrids make a major contribution to UK energy supply?

Almost all the electricity currently produced in the UK is generated as part of a centralised power system designed around large fossil fuel or nuclear power stations. This power system is robust and reliable but the efficiency of power generation is low, resulting in large quantities of waste heat. The principal aim of this paper is to investigate an alternative concept: the energy production by small scale generators in close proximity to the energy users, integrated into microgrids. Microgrids—de-centralised electricity generation combined with on-site production of heat—bear the promise of substantial environmental benefits, brought about by a higher energy efficiency and by facilitating the integration of renewable sources such as photovoltaic arrays or wind turbines. By virtue of good match between generation and load, microgrids have a low impact on the electricity network, despite a potentially significant level of generation by intermittent energy sources. The paper discusses the technical and economic issues associated with this novel concept, giving an overview of the generator technologies, the current regulatory framework in the UK, and the barriers that have to be overcome if microgrids are to make a major contribution to the UK energy supply. The focus of this study is a microgrid of domestic users powered by small Combined Heat and Power generators and photovoltaics. Focusing on the energy balance between the generation and load, it is found that the optimum combination of the generators in the microgrid- consisting of around 1.4 kWp PV array per household and 45% household ownership of micro-CHP generators- will maintain energy balance on a yearly basis if supplemented by energy storage of 2.7 kWh per household. We find that there is no fundamental technological reason why microgrids cannot contribute an appreciable part of the UK energy demand. Indeed, an estimate of cost indicates that the microgrids considered in this study would supply electricity at a cost comparable with the present electricity supply if the current support mechanisms for photovoltaics were maintained. Combining photovoltaics and micro-CHP and a small battery requirement gives a microgrid that is independent of the national electricity network. In the short term, this has particular benefits for remote communities but more wide-ranging possibilities open up in the medium to long term. Microgrids could meet the need to replace current generation nuclear and coal fired power stations, greatly reducing the demand on the transmission and distribution network.

A new error measure for forecasts of household-level, high resolution electrical energy consumption

As low carbon technologies become more pervasive, distribution network operators are looking to support the expected changes in the demands on the low voltage networks through the smarter control of storage devices. Accurate forecasts of demand at the single household-level, or of small aggregations of households, can improve the peak demand reduction brought about through such devices by helping to plan the appropriate charging and discharging cycles. However, before such methods can be developed, validation measures are required which can assess the accuracy and usefulness of forecasts of volatile and noisy household-level demand. In this paper we introduce a new forecast verification error measure that reduces the so called “double penalty” effect, incurred by forecasts whose features are displaced in space or time, compared to traditional point-wise metrics, such as Mean Absolute Error and p-norms in general. The measure that we propose is based on finding a restricted permutation of the original forecast that minimises the point wise error, according to a given metric. We illustrate the advantages of our error measure using half-hourly domestic household electrical energy usage data recorded by smart meters and discuss the effect of the permutation restriction.

Financial implications for companies running standby generators in support of a smart grid

Integrating renewable energy into built environments requires additional attention to the balancing of supply and demand due to their intermittent nature. Demand Side Response (DSR) has the potential to make money for organisations as well as support the System Operator as the generation mix changes. There is an opportunity to increase the use of existing technologies in order to manage demand. Company-owned standby generators are a rarely used resource; their maintenance schedule often accounts for a majority of their running hours. DSR encompasses a range of technologies and organisations; Sustainability First (2012) suggest that the System Operator (SO), energy supply companies, Distribution Network Operators (DNOs), Aggregators and Customers all stand to benefit from DSR. It is therefore important to consider impact of DSR measures to each of these stakeholders. This paper assesses the financial implications of organisations using existing standby generation equipment for DSR in order to avoid peak electricity charges. It concludes that under the current GB electricity pricing structure, there are several regions where running diesel generators at peak times is financially beneficial to organisations. Issues such as fuel costs, Carbon Reduction Commitment (CRC) charges, maintenance costs and electricity prices are discussed.

An evaluation of the theoretical potential and practical opportunity for using greywater for domestic purposes in Ghana

Assessments concerning the effects of climate change, water resource availability and water deprivation in West Africa have not frequently considered the positive contribution to be derived from collecting and reusing water for domestic purposes. Where the originating water is taken from a clean water source and has been used the first time for washing or bathing, this water is commonly called “greywater”. Greywater is a prolific resource that is generated wherever people live. Treated greywater can be used for domestic cleaning, for flushing toilets where appropriate, for washing cars, sometimes for watering kitchen gardens, and for clothes washing prior to rinsing. Therefore, a large theoretical potential exists to increase total water resource availability if greywater were to be widely reused. Locally treated greywater reduces the distribution network requirement, lower construction effort and cost and, wherever possible, minimising the associated carbon footprint. Such locally treated greywater offers significant practical opportunities for increasing the total available water resources at a local level. The reuse of treated greywater is one important action that will help to mitigate the reducing availability of clean water supplies in some areas, and the expected mitigation required in future aligns well with WHO/UNICEF (2012) aspirations. The evaluation of potential opportunities for prioritising greywater systems to support water reuse takes into account the availability of water resources, water use indicators and published estimates in order to understand typical patterns of water demand. The approach supports knowledge acquisition regarding local conditions for enabling capacity building for greywater reuse, the understanding of systems that are most likely to encourage greywater reuse, and practices and future actions to stimulate greywater infrastructure planning, design and implementation. Although reuse might be considered to increase the uncertainty of achieving a specified quality of the water supply, robust methods and technologies are available for local treatment. Resource strategies for greywater reuse have the potential to consistently improve water efficiency and availability in water impoverished and water stressed regions of Ghana and West Africa. Untreated greywater is referred to as “greywater”; treated greywater is referred to as “treated greywater” in this paper.

Analysis and clustering of residential customers energy behavioral demand using smart meter data

Clustering methods are increasingly being applied to residential smart meter data, providing a number of important opportunities for distribution network operators (DNOs) to manage and plan the low voltage networks. Clustering has a number of potential advantages for DNOs including, identifying suitable candidates for demand response and improving energy profile modelling. However, due to the high stochasticity and irregularity of household level demand, detailed analytics are required to define appropriate attributes to cluster. In this paper we present in-depth analysis of customer smart meter data to better understand peak demand and major sources of variability in their behaviour. We find four key time periods in which the data should be analysed and use this to form relevant attributes for our clustering. We present a finite mixture model based clustering where we discover 10 distinct behaviour groups describing customers based on their demand and their variability. Finally, using an existing bootstrapping technique we show that the clustering is reliable. To the authors knowledge this is the first time in the power systems literature that the sample robustness of the clustering has been tested.

Evaluation of a high temperature solar thermal seasonal borehole storage

A solar thermal system with seasonal borehole storage for heating of a residential area in Anneberg, Sweden, approximately 10 km north of Stockholm, has been in operation since late 2002. Originally, the project was part of the EU THERMIE project “Large-scale Solar Heating Systems for Housing Developments” (REB/0061/97) and was the first solar heating plant in Europe with borehole storage in rock not utilizing a heat pump. Earlier evaluations of the system show lower performance than the preliminary simulation study, with residents complaining of a high use of electricity for domestic hot water (DHW) preparation and auxiliary heating. One explanation mentioned in the earlier evaluations is that the borehole storage had not yet reached “steady state” temperatures at the time of evaluation. Many years have passed since then and this paper presents results from a new evaluation. The main aim of this work is to evaluate the current performance of the system based on several key figures, as well as on system function based on available measurement data. The analysis show that though the borehole storage now has reached a quasi-steady state and operates as intended, the auxiliary electricity consumption is much higher than the original design values largely due to high losses in the distribution network, higher heat loads as well as lower solar gains.

Leakage Detection And Localization Method Based On A Hybrid Inverse/Direct Modelling Approach Suitable For Handling Multiple-Leak Scenarios

When an accurate hydraulic network model is available, direct modeling techniques are very straightforward and reliable for on-line leakage detection and localization applied to large class of water distribution networks. In general, this type of techniques based on analytical models can be seen as an application of the well-known fault detection and isolation theory for complex industrial systems. Nonetheless, the assumption of single leak scenarios is usually made considering a certain leak size pattern which may not hold in real applications. Upgrading a leak detection and localization method based on a direct modeling approach to handle multiple-leak scenarios can be, on one hand, quite straightforward but, on the other hand, highly computational demanding for large class of water distribution networks given the huge number of potential water loss hotspots. This paper presents a leakage detection and localization method suitable for multiple-leak scenarios and large class of water distribution networks. This method can be seen as an upgrade of the above mentioned method based on a direct modeling approach in which a global search method based on genetic algorithms has been integrated in order to estimate those network water loss hotspots and the size of the leaks. This is an inverse / direct modeling method which tries to take benefit from both approaches: on one hand, the exploration capability of genetic algorithms to estimate network water loss hotspots and the size of the leaks and on the other hand, the straightforwardness and reliability offered by the availability of an accurate hydraulic model to assess those close network areas around the estimated hotspots. The application of the resulting method in a DMA of the Barcelona water distribution network is provided and discussed. The obtained results show that leakage detection and localization under multiple-leak scenarios may be performed efficiently following an easy procedure.

Um estudo de caso sobre aprendizagem organizacional

Frente às mudanças que estão ocorrendo ao longo dos últimos anos, onde a perspectiva da economia passa da industrial para a do conhecimento, nos defrontamos com um novo cenário onde o capital intelectual do individuo é percebido como fator de fundamental importância para o desenvolvimento e crescimento da organização. No entanto, para que esta evolução ocorra, o conhecimento tácito do individuo precisa ser disseminado e compartilhado com os demais integrantes da organização. A preocupação nas empresas se volta, então, para a elaboração de estratégias que corroborem no aperfeiçoamento de seus processos. Além disso, é preciso, também, gerenciar toda esta dinâmica de construção e desenvolvimento do conhecimento, de maneira adequada e eficaz proporcionando, assim, o surgimento de novos valores e de vantagem competitiva. Inumeros modelos para auxiliar no processo de aprendizagem organizacional foram desenvolvidos por diversos autores e estudiosos, dentre eles destacamos o sistema de lições aprendidas, que é construida a partir de experiências, positivas ou negativas, vivenciadas dentro de um contexto, sob ordenação de padrões culturais próprios, com impacto real e significativo. Baseado em processos e procedimentos estabelecidos pela coordenação de um dos produtos ofertados pela FGV e sua rede de distribuição, este trabalho tem como objetivo analisar, à luz da teoria da gestão do conhecimento e, mais especificamente, da gestão das lições aprendidas, como o gereciamento do conhecimento está sendo efetuado no projeto Melhores Práticas, criado pela referida coordenação. Espera-se, também, entender se as fases da aquisição, do desenvolvimento e da disseminação, neste cenário, estão sendo realizados de forma eficaz e, se os resultados alcançados podem servir como uma base para avaliação do efetivo compartilhamento do conhecimento.