Gerenciamento Inteligente de microrredes: impacto da modelagem matemática na eficiência computacional de algoritmos de otimização

dc.contributor.advisor-co1TOSTES, Maria Emília de Lima
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4197618044519148
dc.contributor.advisor1BEZERRA, Ubiratan Holanda
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6542769654042813
dc.contributor.memberSOARES, Thiago Mota
dc.contributor.memberFONSECA, Wellington da Silva
dc.contributor.memberSARAIVA, Filipe de Oliveira
dc.contributor.memberNEVES, Luciane Silva
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0156338796116154
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5066230825214516
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5883877669437870
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6991878627141193
dc.contributor.member1ORCIDxxx
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-2602-1964
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0003-3187-4221
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-2195-6015
dc.creatorBATISTA, Vitor dos Santos
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8728839442002250
dc.creator.ORCIDhttps://orcid.org/0000-0003-0127-7522
dc.date.accessioned2026-02-12T12:49:03Z
dc.date.available2026-02-12T12:49:03Z
dc.date.issued2025-05-16
dc.description.abstractA microgrid can be defined as a localized group of loads and energy sources, typically relying on renewable energy as its primary generation source, along with an energy storage system. Microgrids can operate independently from the traditional power grid due to factors such as the need to supply electricity to remote areas, enhancing system resilience, and reducing dependency on centralized infrastructures. Microgrid management involves determining the optimal energy dispatch for each microgrid element, ensuring demand fulfillment while minimizing operational costs and pollutant emissions. This management process is often carried out using intelligent management systems that employ artificial intelligence-based algorithms to optimize energy resource allocation. A widely used methodology in this context is Model Predictive Control (MPC), which integrates forecasting and optimization algorithms for energy management. One of the key aspects of optimization algorithms lies in their mathematical formulation. An inadequate formulation can lead to higher computational costs and inefficient solutions. This thesis investigates and proposes improvements in the mathematical formulation of optimization algorithms for intelligent management of isolated microgrids, focusing on the relationship between operational costs, pollutant emissions, and Operation and Maintenance (O&M) costs of non-dispatchable generators. Mono-objective and multi-objective approaches were analyzed, comparing existing methodologies with innovative proposals aimed at reducing computational complexity and improving the quality of obtained solutions. The tests conducted under different scenarios and configurations—including cases with a single pollutant-based generator and multiple sources—demonstrated that the improved formulation is more efficient and provides a more robust balance between efficiency and solution diversity, contributing to the economic viability and environmental sustainability of isolated microgrid management.
dc.description.resumoUma microrrede pode ser considerada um grupo localizado de cargas e fontes de energia elétrica, geralmente utilizando energias renováveis como principais fontes geradoras, além de possuir um sistema de armazenamento de energia. As microrredes podem operar de forma isolada da rede elétrica tradicional devido a fatores como a necessidade de fornecer eletricidade a áreas remotas, aumentar a resiliência do sistema elétrico e reduzir a dependência de infraestruturas centralizadas. O gerenciamento de microrredes consiste em definir o despacho ótimo de energia de cada elemento da microrrede, garantindo o atendimento da demanda e buscando minimizar os custos operacionais e a emissão de gases poluentes. Esse processo de gerenciamento geralmente ocorre por meio de sistemas de gerenciamento inteligentes, que utilizam algoritmos baseados em inteligência artificial para otimizar a alocação dos recursos energéticos. Uma metodologia bastante utilizada nesse contexto é o Model Predictive Control (MPC), que integra algoritmos de previsão e otimização para o gerenciamento energético. Um dos pontos principais dos algoritmos de otimização está na formulação matemática. Uma formulação inadequada pode levar a um maior custo computacional e a soluções ineficientes. Esta tese investiga e propõe aprimoramentos na formulação matemática de algoritmos de otimização para o gerenciamento inteligente de microrredes isoladas, com ênfase na relação entre custos operacionais, emissões de poluentes e custos de operação e manutenção (O&M) de geradores não despacháveis. Foram analisadas abordagens mono-objetivo e multi-objetivo, comparando metodologias existentes com propostas inovadoras que visam reduzir a complexidade computacional e melhorar a qualidade das soluções obtidas. Os testes realizados em diferentes cenários e configurações – incluindo casos com uma única fonte geradora poluente e com múltiplas fontes – demonstraram que a formulação aprimorada é mais eficiente e oferece um equilíbrio mais robusto entre eficiência e diversidade de soluções, contribuindo para a viabilidade econômica e ambiental do gerenciamento de microrredes isoladas.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.identifier.citationBATISTA, Vitor dos Santos. Gerenciamento Inteligente de microrredes: impacto da modelagem matemática na eficiência computacional de algoritmos de otimização. Orientador: Ubiratan Holanda Bezerra. 2025. 102 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, , Universidade Federal do Pará, Belém, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/handle/2011/18001 . Acesso em:.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/18001
dc.languageporpt_BR
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Parápt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Tecnologiapt_BR
dc.publisher.initialsUFPApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.source1 CD-ROMpt_BR
dc.source.uriDisponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br
dc.subjectMicrorredes isoladas .
dc.subjectotimização multi-objetivo
dc.subjectcusto operacional
dc.subjectemissões de poluentes
dc.subjectoperação e manutenção
dc.subjectAlgoritmos de otimização.
dc.subjectIsolated microgrids
dc.subjectMulti-objective optimization
dc.subjectoperational cost
dc.subjectpollutant emissions
dc.subjectoperation and maintenance
dc.subjectevolutionary algorithms
dc.subject.areadeconcentracaoSISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
dc.subject.linhadepesquisaSISTEMAS ELÉTRICO DE POTÊNCIA
dc.titleGerenciamento Inteligente de microrredes: impacto da modelagem matemática na eficiência computacional de algoritmos de otimização
dc.typeTesept_BR

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