MODELO MATEMÁTICO PARA OTIMIZAÇÃO MULTIOBJETIVO DO DESPACHO ECONÔMICO AMBIENTAL DE USINAS TÉRMICAS USANDO O NSGA-II
Data
2017
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Editor
Universidade Federal do Pará
Resumo
Uma das tarefas prioritárias para as usinas termelétricas é fornecer a demanda de energia solicitada garantindo o menor custo possível. Esta tarefa é ainda mais importante na Região Norte do Brasil, especialmente no Polo Industrial de Manaus (PIM), onde grande parte da energia é fornecida por Usinas Termelétricas (UTE). A seleção dos geradores e seu regime de trabalho é conhecida como Despacho Econômico (DE). No entanto, a preocupação mundial com a poluição causada pelos combustíveis fósseis tornou imprescindível incorporar à operação das UTEs não apenas a redução de custos, mas também a limitação das emissões de poluentes. Assim, surge o Despacho Econômico Ambiental (DEA), que busca reduzir simultaneamente custos e emissões. Esta tese propõe um modelo matemático inovador para o DEA, utilizando o algoritmo evolutivo NSGA-II, com duas funções objetivo: o custo de combustível e a quantidade de emissões. O modelo também introduz o Índice de Emissões, uma nova função para avaliar a contaminação ambiental, considerando a influência dos poluentes mais nocivos. O modelo foi aplicado a motores de duas UTEs da cidade de Manaus, apresentando resultados satisfatórios. A metodologia demonstrou robustez ao ser validada em dois estudos de caso: um conjunto de dez unidades geradoras térmicas e o sistema de 118-barras do IEEE.
Abstract
One of the priority tasks for thermoelectric plants is to supply the requested energy demand, ensuring the lowest possible cost. This task is especially important in the Northern Region of Brazil, particularly in the Manaus Industrial Hub (PIM), where much of the energy is supplied by Thermoelectric Power Plants (UTE). The selection of generators and their work regime is known as Economic Dispatch (DE). However, global concern about pollution caused by fossil fuels has made it essential to incorporate not only cost reduction but also the limitation of pollutant emissions in UTE operations. Thus, Environmental Economic Dispatch (DEA) emerges, aiming to simultaneously reduce costs and emissions. This thesis proposes an innovative mathematical model for DEA, using the NSGA-II evolutionary algorithm with two objective functions: fuel cost and amount of emissions. The model also introduces the Emissions Index, a new function to evaluate environmental contamination, considering the influence of the most harmful pollutants. The model was applied to engines of two UTEs in the city of Manaus, showing satisfactory results. The methodology proved robust when validated in two case studies: a set of ten thermal generating units and the IEEE 118-bus system.
Descrição
Palavras-chave
Despacho ambiental, Emissões, Geração de energia, Índice de emissões, Otimização (Algoritmos Genéticos), NSGA-II
Citação
MORAES, Nadime Mustafa. Modelo matemático para otimização multiobjetivo do despacho econômico ambiental de usinas térmicas usando o NSGA-II. 2017. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2017.