Essays in optimal resource allocation under uncertainty with capacity constraints

This thesis brings together four papers on optimal resource allocation under uncertainty with capacity constraints. The first is an extension of the Arrow-Debreu contingent claim model to a good subject to supply uncertainty for which delivery capacity has to be chosen before the uncertainty is resolved. The second compares an ex-ante contingent claims market to a dynamic market in which capacity is chosen ex-ante and output and consumption decisions are made ex-post. The third extends the analysis to a storable good subject to random supply. Finally, the fourth examines optimal allocation of water under an appropriative rights system.

Speculation-Aware Resource Allocation for Cluster Schedulers

Real-time demand response is essential for handling the uncertainties of renewable generation. Traditionally, demand response has been focused on large industrial and commercial loads, however it is expected that a large number of small residential loads such as air conditioners, dish washers, and electric vehicles will also participate in the coming years. The electricity consumption of these smaller loads, which we call deferrable loads, can be shifted over time, and thus be used (in aggregate) to compensate for the random fluctuations in renewable generation.

In this thesis, we propose a real-time distributed deferrable load control algorithm to reduce the variance of aggregate load (load minus renewable generation) by shifting the power consumption of deferrable loads to periods with high renewable generation. The algorithm is model predictive in nature, i.e., at every time step, the algorithm minimizes the expected variance to go with updated predictions. We prove that suboptimality of this model predictive algorithm vanishes as time horizon expands in the average case analysis. Further, we prove strong concentration results on the distribution of the load variance obtained by model predictive deferrable load control. These concentration results highlight that the typical performance of model predictive deferrable load control is tightly concentrated around the average-case performance. Finally, we evaluate the algorithm via trace-based simulations.

A Unifying model of strategic network formation

Documento de trabajo

Strategic ecosystem studies of large slow flowing lowland rivers. Progress report: April - October 1989

This report covers the period April to September, 1989. During this period sampling of invertebrates has concentrated on planktonic animals and those associated with one of the dominant macrophytes in the system, Nuphar lutea, the yellow water lily, since these are particularly important in the diets of larval and juvenile cyprinid fish. A proportion of samples has been partly analysed and some preliminary data are presented here.

Uma abordagem integrativa do conceito de Eco-eficiência: elementos para a concepção de Sistemas de Gestão de Resíduos Sólidos Industriais em Arranjos Produtivos Locais Têxtil-Vestuário

A identificação e avaliação das vulnerabilidades e potencialidades socioambientais e socioecológicas, ao considerar as múltiplas realidades de ecossistemas, territórios e lugares, podem revelar novos caminhos, ações coletivas, solidárias, bem como auxiliar na tomada de decisão estratégica em sistemas de gestão de resíduos sólidos. Tal perspectiva, qualificaria princípios e conceitos metodológicos e técnicos, como aqueles direcionados a responder aos problemas que surgem da interação Humanidade-Sociedade-Natureza, com vistas à sustentabilidade. A Eco-eficiência, ao final do século XX, apresentou-se como solução para os problemas ambientais corporativos. Idealizada para ser aplicada em um empresas isolada, evoluiu para uma categoria central da Ecologia Industrial, ganhou contornos de Princípio e Filosofia para a Gestão Ambiental Empresarial, passando a orientar a geopolítica das nações no trato das questões ambientais supranacionais e políticas públicas das nações. A recente Política Nacional de Resíduos Sólidos apresenta a Eco-eficiência como um de seus princípios que deverão orientar gestores públicos e privados na elaboração de seus sistemas de gestão de resíduos sólidos. Devido aos impactos sociais, ambientais e ecológicos resultantes da geração e destinação inadequada dos resíduos sólidos, estes sistemas de gestão apresentam interfaces com outras políticas e sistemas de gestão públicos e privados nacionais. Estas interações conferem ao sistema de gestão de resíduos sólidos um caráter complexo, aberto, dinâmico e inclusivo, no qual o conceito de Eco-eficiência, baseado na alocação de recursos naturais, pode ser ressignificado em um outro nível de realidade, o nível coletivo, apresentando-se, como um conceito potencial voltado para a criação de recursos. Para corroborar esta hipótese apresenta-se uma abordagem integrativa com base na perspectiva socioecológica e no pensamento e metodologia transdisciplinar, na qual o conceito será contextualizado, problematizado e complexificado em seis níveis de realidade: Nível Genus-Global, Nível Político, Nível Acadêmico, Nível do Ecossistema, Território e Lugares, Nível Operacional e Nível Coletivo. Considera-se nesta abordagem os Arranjos Produtivos (indústrias e a Cadeia de Reciclagem), Arranjos Sociais (Comunidade localizadas e áreas de risco e precárias), Ecossistemas e Territórios, como Teia de Lugares, como Unidade Transdisciplinar perceptiva, cognitiva e analítica. A aplicação desta metodologia no Arranjo Produtivo Local Têxtil- Vestuário de Petrópolis, localizado na Região Serrana Fluminense, que se insere em um Ecossistema de Montanha, permitiu revelar outro Arranjo, invisível ao sistema de gestão público. Neste Arranjo de Retalhos e Estopas, cerca de 240 mulheres, residentes em comunidades precárias e de risco, beneficiam os resíduos sólidos gerados pelas indústrias do arranjo formal, conhecidos como retalhos, com os quais fabricam estopas. Conclui-se que esta abordagem integrativa, como proposta de ressignificação do conceito de Eco-eficiência, permitiu revelar, não somente uma nova realidade conceitual para a sua adoção e prática, como novos aspectos e variáveis para a construção de sistemas de gestão de resíduos sólidos industriais que tenham por foco a inclusão social, produtiva, cientifica e tecnológica de novos atores e recursos ao sistema.

The River Lune strategic stock assessment survey 1991 with particular reference to salmonids

In the past stock assessment surveys were generally reactive in response to a particular problem e.g. a pollution incident and as such were limited in the information they provided. A programme of strategic stock assessment would be more beneficial, providing up to date information on the status and composition of the stock. On a national level this could reveal trends in population dynamics and enable comparisons to be made between key rivers and between regions. The Stock Assessment Task Group (1991) has recommended annual strategic surveys for juvenile salmonids and triennial strategic surveys for coarse fish and non- migratory salmonids. The aim of this pilot study was to gain information on species distribution and their relative abundance within the River Lune catchment, and to compare the findings with the surveys carried out between 1981-1985. This would provide valuable information on the current status of the stock and provide an indication of the resources required to conduct such strategic surveys on other river catchments in the North West Region of the National Rivers Authority.

A note on the von Bertalanffy growth function concerning the allocation of surplus energy to reproduction

We propose an extended form of the von Bertalanffy growth function (VBGF), where the allocation of surplus energy to reproduction is considered. Any function can be used in our model to describe the ratio of energy allocation for reproduction to that for somatic growth. As an example, two models for energy allocation were derived: a step-function and a logistic function. The extended model can jointly describe growth in adult and juvenile stages. The change in growth rate between the two stages can be either gradual or steep; the latter gives a biphasic VBGF. The results of curve fitting indicated that a consideration of reproductive energy is meaningful for model extension. By controlling parameter values, our comprehensive model gives various growth curve shapes ranging from indeterminate to determinate growth. An increase in the number of parameters is unavoidable in practical applications of this new model. Additional information on reproduction will improve the reliability of model estimates.