Distributed Control and Optimization for Communication and Power Systems

We are at the cusp of a historic transformation of both communication system and electricity system. This creates challenges as well as opportunities for the study of networked systems. Problems of these systems typically involve a huge number of end points that require intelligent coordination in a distributed manner. In this thesis, we develop models, theories, and scalable distributed optimization and control algorithms to overcome these challenges.

This thesis focuses on two specific areas: multi-path TCP (Transmission Control Protocol) and electricity distribution system operation and control. Multi-path TCP (MP-TCP) is a TCP extension that allows a single data stream to be split across multiple paths. MP-TCP has the potential to greatly improve reliability as well as efficiency of communication devices. We propose a fluid model for a large class of MP-TCP algorithms and identify design criteria that guarantee the existence, uniqueness, and stability of system equilibrium. We clarify how algorithm parameters impact TCP-friendliness, responsiveness, and window oscillation and demonstrate an inevitable tradeoff among these properties. We discuss the implications of these properties on the behavior of existing algorithms and motivate a new algorithm Balia (balanced linked adaptation) which generalizes existing algorithms and strikes a good balance among TCP-friendliness, responsiveness, and window oscillation. We have implemented Balia in the Linux kernel. We use our prototype to compare the new proposed algorithm Balia with existing MP-TCP algorithms.

Our second focus is on designing computationally efficient algorithms for electricity distribution system operation and control. First, we develop efficient algorithms for feeder reconfiguration in distribution networks. The feeder reconfiguration problem chooses the on/off status of the switches in a distribution network in order to minimize a certain cost such as power loss. It is a mixed integer nonlinear program and hence hard to solve. We propose a heuristic algorithm that is based on the recently developed convex relaxation of the optimal power flow problem. The algorithm is efficient and can successfully computes an optimal configuration on all networks that we have tested. Moreover we prove that the algorithm solves the feeder reconfiguration problem optimally under certain conditions. We also propose a more efficient algorithm and it incurs a loss in optimality of less than 3% on the test networks.

Second, we develop efficient distributed algorithms that solve the optimal power flow (OPF) problem on distribution networks. The OPF problem determines a network operating point that minimizes a certain objective such as generation cost or power loss. Traditionally OPF is solved in a centralized manner. With increasing penetration of volatile renewable energy resources in distribution systems, we need faster and distributed solutions for real-time feedback control. This is difficult because power flow equations are nonlinear and kirchhoff's law is global. We propose solutions for both balanced and unbalanced radial distribution networks. They exploit recent results that suggest solving for a globally optimal solution of OPF over a radial network through a second-order cone program (SOCP) or semi-definite program (SDP) relaxation. Our distributed algorithms are based on the alternating direction method of multiplier (ADMM), but unlike standard ADMM-based distributed OPF algorithms that require solving optimization subproblems using iterative methods, the proposed solutions exploit the problem structure that greatly reduce the computation time. Specifically, for balanced networks, our decomposition allows us to derive closed form solutions for these subproblems and it speeds up the convergence by 1000x times in simulations. For unbalanced networks, the subproblems reduce to either closed form solutions or eigenvalue problems whose size remains constant as the network scales up and computation time is reduced by 100x compared with iterative methods.

Produção de biodiesel pela rota heterogênea empregando catalisadores a base de Zn e Al

Nos últimos anos, a busca por fontes de energia renováveis e o desenvolvimento de novas tecnologias para a produção de biocombustíveis têm sido objeto de intensa investigação. O biodiesel é um combustível biodegradável, derivado de fontes renováveis e é obtido em escala industrial principalmente através da reação de transesterificação de óleos vegetais e/ou gorduras animais com metanol na presença de catalisadores homogêneos, como NaOH. Entretanto, a utilização de catalisadores heterogêneos tem sido sugerida por diversos autores, por apresentar vantagens como a eliminação dos problemas de separação e purificação dos produtos obtidos. No presente trabalho foi investigada a produção de biodiesel a partir da transesterificação do óleo de soja com metanol utilizando óxidos mistos de Zn e Al como catalisadores sólidos básicos. A influência das variáveis: temperatura, concentração de catalisador e relação molar metanol/óleo de soja na produção de biodiesel foi avaliada. Os catalisadores preparados apresentaram predominantemente sítios básicos e foram ativos frente à reação estudada, sendo os resultados mais promissores apresentados pelo óxido misto com relação molar Al/(Al+Zn)=0,50, obtido por tratamento térmico à 450C, que apresentou rendimentos em ésteres metílicos de até 98,5% sob condições específicas. A metodologia da superfície de resposta foi utilizada visando estabelecer as condições ótimas para maximizar o rendimento em ésteres metílicos, tendo sido encontradas a temperatura de 165oC e a concentração de catalisador de 5,8% m/m em relação massa de óleo, no caso da relação molar metanol/óleo de soja limitada em 15. Essa limitação teve como objetivo garantir um processo viável em escala comercial

Proyecto de instalación eléctrica para el abastecimiento de una vivienda mediante energías renovables

El proyecto se centra en abastecer la demanda eléctrica del Centro Canino Berquier (Añorbe – Zona Media de Navarra), que cuenta una residencia canina, una consulta veterinaria y una vivienda, mediante un sistema aislado de la red y el uso de energías renovables. El abastecimiento de energía eléctrica mediante energías renovables, contará con un sistema de generación, almacenamiento y distribución, para garantizar un suministro en cantidad y calidad suficiente, del Centro Canino Berquier, Entre las opciones de abastecimiento doméstico renovable, tras un análisis preliminar de los recursos existentes en el emplazamiento del Centro Canino Berquier, se opta por una instalación híbrida eólica fotovoltaica autónoma, respaldada por un grupo electrógeno. Para el correcto dimensionado del mismo, se han seguido los siguientes pasos: - Estimación de los consumos del Centro Canino Berquier. - Caracterización del potencial eólico, evaluación y selección de la turbina eólica. - Radiación solar disponible, dimensionado, inclinación y orientación del generador FV. - Determinación de la capacidad de las baterías y del resto de componentes del sistema. - Cálculo del cableado y elementos de protección. - Esquema de conexiones. Si bien el proyecto, aparentemente, no aporta valor añadido en cuanto a la solución adoptada, (se ha empleado una tecnología técnicamente evaluada y económicamente viable), resulta recomendable como guía a la hora de afrontar proyectos de abastecimiento similares al nuestro.

Obtenção do copolímero de acrilonitrila e vinil-imidazol a partir da modificação química da poliacrilonitrila

Polímeros contendo anéis heterocíclicos, como o imidazol, possuem um grande interesse comercial e científico devido ao seu emprego em diversas áreas. Esses polímeros podem ser obtidos pela modificação química de polímeros comerciais como a poliacrilonitrila. Geralmente, esse tipo de reação é realizada por aquecimento convencional (térmico). Entretanto, mais recentemente, a irradiação por micro-ondas também começou a ser utilizada como fonte de energia para esse fim. Nesta Dissertação foi estudada, comparativamente, a modificação química da poliacrilonitrila comercial com etilenodiamina sob ativação de P2S5, empregando como fonte de aquecimento: o método convencional (térmico) e irradiação de micro-ondas, geradas em forno de micro-ondas doméstico e em reator de micro-ondas (Discover CEM), para produzir o copolímero de poliacrilonitrila e 2-vinil-imidazol. As reações foram efetuadas em diferentes tempos reacionais, em diferentes temperaturas no reator de micro-ondas e em diferentes potências do forno doméstico. Os copolímeros produzidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e por ressonância magnética de núcleo de hidrogênio (NMR-1H). A poliacrilonitrila foi modificada quimicamente com sucesso em todos os métodos empregados, como foi verificado pela sua análise de FTIR. Os melhores resultados obtidos foram: em 48 h de aquecimento térmico, 20 min de irradiação de micro-ondas em forno doméstico e 20 min a 80C em reator de micro-ondas, no entanto todas as análises indicaram uma derivatização abaixo de 10 %

Influencia del vehículo eléctrico en la red eléctrica, en función del comportamiento social.

[ES]En la actualidad, el modelo de transporte apenas ha avanzado en el intento de frenar el Cambio Climático o en el cuidado del medio ambiente. Además, el gran negocio que existe detrás del petróleo hace que este tipo de transporte sea poco sostenible. Es por eso que se está desarrollando, a nivel nacional e internacional, una solución a dicho problema que es el uso del vehiculó eléctrico (VE). La introducción masiva del VE permitirá el uso extensivo de fuentes de energía no contaminantes e intermitentes, como son las energías renovables. Sin embargo, los VEs están lejos de ser una tecnología probada. Existen aún muchos problemas en torno a él que deben ser resueltos, entre ellos se encuentra el desarrollo de las baterías, su modelo de negocio y coste o la influencia de la conexión del VE sobre la red eléctrica. Este último problema, estará muy influenciado por el comportamiento social del futuro conductor, lo cual es el eje central del proyecto.

Uso de materiais lígneo-celulósicos, como fonte de carbono para bactérias redutoras de sulfato, na remoção de metais pesados

Quando as wetlands alcançam a máxima capacidade de tratamento para remover metais pesados, a remoção ainda pode ocorrer por precipitação na forma de sulfetos devido a redução biológica de sulfato. Para alcançar este objetivo, devem ser promovidas condições anaeróbias, uma fonte de sulfato deve existir e uma fonte adequada de carbono/energia deve estar presente. No presente trabalho, a macroalga Sargassum filipendula e bagaço de cana-de-açúcar (materiais lígneo-celulósicos) foram selecionados como fontes de carbono, devido ao seu acentuado conteúdo de compostos orgânicos de degradação lenta e serem resíduos de alta disponibilidade. Experimentos foram simultaneamente conduzidos em operação contínua em duas colunas (0,5 L cada), uma contendo a macroalga e/ou bagaço de cana-de-açúcar e a outra contendo os materiais inoculados com um lodo anaeróbio. Neste trabalho, foi estudada a remoção de cádmio e zinco, devido à presença deles em efluentes de operações de mineração/metalurgia. Os ensaios foram realizados sob três diferentes condições experimentais no que se refere à quantidade de lodo anaeróbio inoculado no reator e o material empregado como fonte de carbono/energia. Os resultados indicaram que o reator inoculado foi capaz de tratar o efluente mais eficientemente que o reator não inoculado, considerando o período dos testes

Estudo de viabilidade técnica, econômica e ambiental preliminar da aplicação da tecnologia de Tratamento Térmico de Resíduos e Materiais Multifásicos-TTRM a resíduos de terra diatomácea de usina genérica de produção de biodiesel.

O cenário mundial de matriz energética apresenta dados crescentes de contribuição das energias renováveis. No Brasil, o governo tem realizado esforços para aumento da parcela de combustíveis renováveis, e com isso isso também para o aumento da produção de biodiesel. O principal processo de fabricação de biodiesel com seu polimento em via seca gera quantidades significativas de resíduos, dentre eles, o resíduo de terra diatomácea, com potenciais características de inflamabilidade. Em contrapartida existe a Política Nacional de Resíduos Sólidos com objetivos de não geração, redução, reutilização, reciclagem e redução de periculosidade dos resíduos, e envio para aterro somente de resíduos sem qualquer possibilidade viável de tratamento. O presente trabalho objetiva realizar um estudo de viabilidade técnica, econômica e ambiental preliminar da aplicação da tecnologia de Tratamento Térmico de Resíduos e Materiais Multifásicos - TTRM a resíduo de terra diatomácea - RTD de usina genérica de biodiesel. Foram utilizados como base para o estudo: os resultados dos testes da PETROBRAS e da ALBRECHT realizados em escala de bancada de laboratório e em planta piloto que simularam a aplicação do TTRM ao RTD; premissas técnicas; premissas operacionais; e dados econômicos de referência. Foram estabelecidos cenários específicos para o estudo da aplicabilidade e realizada análise de sensibilidade para os principais fatores da composição dos custos. Observou-se para este estudo preliminar que: na dimensão técnica o TTRM demonstrou ser aplicável; na dimensão econômica, os indicadores são positivos em sua totalidade no cenário esperado, mesmo após análise de sensibilidade com variações de 25% dos principais parâmetros de entrada do estudo de viabilidade; na dimensão ambiental o TTRM demonstrou ser uma alternativa que incorpora os conceitos para uma gestão alinhada com a Política Nacional de Resíduos Sólidos, seja na redução da periculosidade do resíduo, na potencial minimização da geração dos resíduos ou no reuso e reaproveitamento resíduos.

Potencial de geração de metano em aterros sanitários através dos modelos IPCC, USEPA e Scholl Canyon estudo de caso do aterro sanitário de Moskogen, Kalmar, Suécia.

A utilização do metano (CH4) presente no biogás gerado através da degradação anaeróbica de resíduos orgânicos depositados em aterros sanitários como fonte de energia é uma tecnologia em expansão, principalmente nos países em desenvolvimento. Para assegurar um melhor aproveitamento do CH4 e a viabilidade econômica do projeto de exploração energética é necessário que estes empreendimentos avaliem sua capacidade de produzir este gás com o passar dos anos, mesmo após o encerramento da deposição de resíduos. O potencial de geração é comumente estimado a partir de modelos cinéticos de primeira ordem propostos por conceituadas instituições, entretanto, estudos recentes apontam alto grau de incerteza e diferenças relevantes entre os resultados obtidos com cada metodologia. Este trabalho tem por objetivo analisar a variação dos resultados das estimativas de emissão de metano dos modelos recomendados pela USEPA, Banco Mundial (Scholl Canyon) e IPCC utilizando tanto dados e informações disponibilizadas do aterro sanitário Moskogen, localizado em Kalmar, Suécia, que foi operado entre 1977 e 2008. Além de estimar a capacidade de geração de CH4, objetiva-se identificar qual o modelo cujas estimativas mais se aproximam dos dados de biogás efetivamente medidos e quanto gás ainda pode ser extraído do aterro. O estudo ainda avaliou como valores diferentes para os parâmetros principais dos modelos afetam a estimativa de geração final. O modelo IPCC mostrou-se o mais confiável dentre os analisados, estimando que o aterro Moskogen produza mais de 102 milhões de m de CH4 entre 1977 e 2100, sendo 39,384 milhões passíveis de extração de 2012 a 2100. Os demais modelos apresentaram premissas inadequadas com a realidade do aterro sanitário estudado. Contudo, mesmo com a superioridade do modelo proposto pelo IPCC, maiores estudos são necessários no local, que levantem outras informações de campo como a vazão passiva de gás pela camada de cobertura do aterro e uma melhor estimativa do percentual de material orgânico biodegradável presente em cada fração de resíduos depositada em Moskogen.

Impactos do desenvolvimento do potencial hidroelétrico sobre os ecossistemas aquáticos do Rio Tocantins.

A priorização da implantação de usinas hidrelétricas no Brasil deve-se, primordialmente, ao vasto potencial hidrelétrico existente no país e à competitividade econômica que esta fonte apresenta. PPara atender à crescente demanda, foram implantados ao longo dos anos, diversos empreendimentos hidrelétricos por todo o país. Apesar do inequívoco sucesso quanto ao objetivo central de tais empreendimentos - fornecer energia para o desenvolvimento econômico tais empreendimentos causam impactos com diferentes níveis de severidade aos sistemas físico-biótico, sócio-econômico e cultural das regiões em que as instalações são realizadas. O presente trabalho objetivou identificar problemas e impactos ambientais nos ecossistemas aquáticos do Rio Tocantins relacionados com o desenvolvimento do seu potencial hidroelétrico, de forma a contribuir com a compatibilização de geração de energia e conservação da biodiversidade e manutenção dos fluxos gênicos. O cenário considerado contemplou os empreendimentos em operação e aqueles em instalação, com estudos de viabilidade aprovados e licenças prévias obtidas. A metodologia de Análise de Cadeia Causal (ACC) foi utilizada para que a partir da identificação dos problemas e impactos ambientais prioritários, a relação dos mesmos com diferentes causas imediatas, setoriais e raízes pudesse ser estabelecida. A hierarquização dos impactos foi feita através de matriz de caracterização, tendo as comunidades íctias como principais indicadores. Os impactos considerados como mais relevantes foram: (i) queda na qualidade dos recursos hídricos, (ii) perda e alteração de habitats, (iii) mudanças na estabilidade dos ecossistemas, (iv) redução de recursos pesqueiros, (v) interferência com as comunidades de bentos e de microorganismos, (vi) alteração nas cadeias alimentares e (vii) interferência na dispersão de comunidades íctias e de mamíferos. O conhecimento sobre a biodiversidade existente e a identificação dos principais impactos existentes e em potencial nos ecossistemas aquáticos do Rio Tocantins, representam um passo importante para o desenvolvimento de opções políticas eficazes com vistas à minimização da degradação ambiental decorrente do setor hidroelétrico.

Utilização de coletor de composto parabólico de concentração solar na indústria de asfalto.

Esta dissertação apresenta a avaliação térmica, econômica e ambiental de um sistema de aquecimento solar (SHS) que é usado em uma usina de asfalto, através de simulação computacional com TRNSYS. O processo escolhido é o aquecimento do betume a partir da temperatura de armazenamento até a temperatura de mistura, usando óleo mineral como fluido de transferência de calor (HTF). Os componentes do sistema são o trocador de calor HTF-betume, o coletor concentrador solar parabólico composto (CPC), o aquecedor auxiliar e a bomba de circulação. A simulação no TRNSYS calcula os balanços de massa e energia no circuito fechado do HTF a cada hora. Dados horários do Ano Meteorológico Típico (TMY) do Rio de Janeiro foram utilizados para executar este trabalho. Em muitos casos, a temperatura do HTF ultrapassou 238C, mostrando que o CPC é apropriado para esta aplicação. Economia de combustível e emissões evitadas foram consideradas para as análises economica e ambiental. Este trabalho descreve as fontes renováveis de energia, os tipos de usinas de asfalto e de aquecedores de betume. Ele também mostra a fração brasileira de algumas destas fontes. Os resultados, portanto, mostram ser possível encorajar políticas públicas ambientalmente corretas para incentivar o uso de energia solar na indústria de asfalto. Além disso, este trabalho pode ajudar na redução da elevada emissão dos gases de efeito estufa a partir da utilização dos combustíveis fósseis nesta indústria.

Localização colaborativa em robótica de enxame.

Diversas das possíveis aplicações da robótica de enxame demandam que cada robô seja capaz de estimar a sua posição. A informação de localização dos robôs é necessária, por exemplo, para que cada elemento do enxame possa se posicionar dentro de uma formatura de robôs pré-definida. Da mesma forma, quando os robôs atuam como sensores móveis, a informação de posição é necessária para que seja possível identificar o local dos eventos medidos. Em virtude do tamanho, custo e energia dos dispositivos, bem como limitações impostas pelo ambiente de operação, a solução mais evidente, i.e. utilizar um Sistema de Posicionamento Global (GPS), torna-se muitas vezes inviável. O método proposto neste trabalho permite que as posições absolutas de um conjunto de nós desconhecidos sejam estimadas, com base nas coordenadas de um conjunto de nós de referência e nas medidas de distância tomadas entre os nós da rede. A solução é obtida por meio de uma estratégia de processamento distribuído, onde cada nó desconhecido estima sua própria posição e ajuda os seus vizinhos a calcular as suas respectivas coordenadas. A solução conta com um novo método denominado Multi-hop Collaborative Min-Max Localization (MCMM), ora proposto com o objetivo de melhorar a qualidade da posição inicial dos nós desconhecidos em caso de falhas durante o reconhecimento dos nós de referência. O refinamento das posições é feito com base nos algoritmos de busca por retrocesso (BSA) e de otimização por enxame de partículas (PSO), cujos desempenhos são comparados. Para compor a função objetivo, é introduzido um novo método para o cálculo do fator de confiança dos nós da rede, o Fator de Confiança pela Área Min-Max (MMA-CF), o qual é comparado com o Fator de Confiança por Saltos às Referências (HTA-CF), previamente existente. Com base no método de localização proposto, foram desenvolvidos quatro algoritmos, os quais são avaliados por meio de simulações realizadas no MATLABr e experimentos conduzidos em enxames de robôs do tipo Kilobot. O desempenho dos algoritmos é avaliado em problemas com diferentes topologias, quantidades de nós e proporção de nós de referência. O desempenho dos algoritmos é também comparado com o de outros algoritmos de localização, tendo apresentado resultados 40% a 51% melhores. Os resultados das simulações e dos experimentos demonstram a eficácia do método proposto.

Análise do mercado sucroalcooleiro e das elasticidades preço e renda da demanda por etanol hidratado

Este trabalho tem como objetivo estudar o mercado de etanol combustível e estimar as elasticidades preço e renda da demanda de etanol hidratado, no Brasil, no período de janeiro de 2003 a setembro de 2012. O método econométrico utilizado para analisar os dados e obter os resultados referentes à estimativa dos parâmetros das equações de demanda foi a metodologia de Johansen. Baseado na teoria da demanda incluiu-se, num primeiro momento, como variáveis explicativas: o preço do bem, o preço do bem substituto e a renda, num segundo momento incluiu-se também a frota de veículos, estimando assim o modelo VAR/VEC. Os resultados encontrados foram significativos e estão de acordo com a teoria econômica, nos levando a concluir que a demanda por etanol é bem elástica ao preço do etanol e ao preço da gasolina. Antes de desenvolvermos o modelo, analisamos o mercado de cana-de-açúcar, de etanol e da commodity concorrente ao etanol, o açúcar. Destacando a preocupação com o meio ambiente e a importância do etanol como energia renovável.

A exploração e a produção não convencionais de petróleo e gás natural:uma proposta de regulação não convencional

Esta dissertação debruçou-se sobre o estudo da regulação da exploração e da produção de recursos não convencionais de petróleo e gás natural e de controvérsias acerca da matéria. Partimos de fundamentos e segmentos do Direito Internacional Contemporâneo, sua interseção com o direito interno, precisamente no que diz respeito ao tema da regulação e os seus novos contornos, para então adentrar na regulação propriamente dita dos recursos não convencionais. Após ilustrarmos os diferentes tratamentos conferidos à exploração e à produção de recursos não convencionais no direito comparado, destacamos, como estudo de caso, o tratamento conferido no Brasil à questão e as controvérsias decorrentes dos não convencionais. Ao final, apresentamos algumas proposições com vistas a viabilizar tal atividade não apenas no Brasil como em demais países, por meio de uma regulação não convencional, isto é, elaborada de forma compartilhada e global, pautada nas Melhores Práticas da Indústria, nos princípios de direito internacional e na governança global, que respeite as peculiaridades dos recursos não convencionais e que conte com uma maior aceitação pelos diferentes atores envolvidos e/ou afetados por essa atividade exploratória, por meio da promoção do diálogo e do esclarecimento necessário. Acreditamos que dessa forma estar-se-ia por estimular uma era de ouro global ao gás natural, a considerar todas as suas vantagens perante demais fontes energéticas, proporcionando o desenvolvimento dos Estados de forma ambientalmente sustentável, resguardando-se os interesses dos investidores e, principalmente, dos principais beneficiários da política energética que são os indivíduos.

A biogeographic asssessment of seabirds, deep sea corals and ocean habitats of the New York Bight: science to support offshore spatial planning

This report provides a compilation of new maps and spatial assessments for seabirds, bathymetry, surficial sediments, deep sea corals, and oceanographic habitats in support of offshore spatial planning led by the New York Department of State Ocean and Great Lakes Program. These diverse ecological themes represent priority information gaps left by past assessments and were requested by New York to better understand and balance ocean uses and environmental conservation in the Atlantic. The main goal of this report is to translate raw ecological, geomorphological and oceanographic data into maps and assessments that can be easily used and understood by coastal managers involved in offshore spatial planning. New York plans to integrate information in this report with other ecological, geophysical and human use data to obtain a broad perspective on the ocean environment, human uses and their interactions. New York will then use this information in an ecosystem-based framework to coordinate and support decisions balancing competing demands in their offshore environment, and ultimately develop a series of amendments to New York’s federally approved Coastal Management Program. The targeted users of this report and the compiled spatial information are New York coastal managers, but other State and federal decision-makers, offshore renewable energy development interests and environmental advocates will also find the information useful. In addition, the data and approaches will be useful to regional spatial planning initiatives set up by the Mid-Atlantic Regional Council on the Ocean (MARCO) and federal regional planning bodies for coastal and marine spatial planning.

Statistical analyses to support guidelines for marine avian sampling: Final report. [Digital Supplements A-G attached]

Interest in development of offshore renewable energy facilities has led to a need for high-quality, statistically robust information on marine wildlife distributions. A practical approach is described to estimate the amount of sampling effort required to have sufficient statistical power to identify species specific “hotspots” and “coldspots” of marine bird abundance and occurrence in an offshore environment divided into discrete spatial units (e.g., lease blocks), where “hotspots” and “coldspots” are defined relative to a reference (e.g., regional) mean abundance and/or occurrence probability for each species of interest. For example, a location with average abundance or occurrence that is three times larger the mean (3x effect size) could be defined as a “hotspot,” and a location that is three times smaller than the mean (1/3x effect size) as a “coldspot.” The choice of the effect size used to define hot and coldspots will generally depend on a combination of ecological and regulatory considerations. A method is also developed for testing the statistical significance of possible hotspots and coldspots. Both methods are illustrated with historical seabird survey data from the USGS Avian Compendium Database.