Planejamento Energético Estruturado com Suporte de uma Plataforma Computacional de Inteligência Artificial Bioinspirada

Nome do Pesquisador: Patrícia Teixeira Leite Asano

Agência de fomento: CNPq

Vigência: 07/2017 à 07/2020

Pesquisadores Docentes da UFABC:
Dra. Patricia Teixeira Leite Asano (UFABC)
Dr. Edmárico Antonio Belati (UFABC)
Dr. Ricardo Caneloi do Santos (UFABC)
Dra. Roseli Frederigi Benassi (UFABC)
Dr. Thales de Souza (UFABC)

Pesquisadores Alunos da UFABC:
doutorando em energia Anderson Passos de Aragão (UFABC)
doutorando Thiago Ribeiro Alencar (UFABC)
doutorando em energia Roberto Asano Junior (UFABC)
mestranda em energia Juliana Mota Guttierrez (UFABC)
mestranda em energia Elaine Coelho Lopes (UFABC)
mestrando em energia Diego Marcochi (UFABC)
mestrando em energia Joálisson Gusmão (UFABC)
graduando em energia Fábio Godoy Ferreira (UFABC)
graduanda em energia Giovanna Magoga (UFABC)

Pesquisadores Externos:
Dr. Ricardo de Andrade Lira Rabelo (UFPI)
Dr. Erich Kellner (UFSCar)
Dr. Hugo Siqueira (UTFPR)
Ivo Chaves da Silva Junior (UFJF)
Dr. Jacyro Gramulia Junior (IFSP-SP)

Outros Colaboradores:
Gracieli Sartório Cardoso de Lima

Resumo: Este projeto de pesquisa envolve uma rede de colaboração entre pesquisadores alocados em distintas instituições de ensino superior no Brasil. Fazem parte desta rede:
• Universidade Federal do ABC – UFABC,
• Universidade Federal do Juiz de Fora – UFJF,
• Universidade Federal do Piauí – UFPI,
• Universidade Federal de São Carlos – UFSCar,
• Universidade Tecnológica do Paraná – UTFPR, e
• Instituto Federal de São Paulo – IFSP.
Este projeto possui dois objetos de estudos, o planejamento da operação e expansão dos sistemas de energia elétrica e as técnicas de inteligência artificial bioinspiradas. Este planejamento é um problema de tomadas de decisão complexo, não linear, de grande porte e de difícil solução, o que o torna atrativo para testar e desenvolver o segundo objeto de estudos, as técnicas de inteligência artificial.
O planejamento energético engloba a determinação de uma estratégia de expansão e operação do sistema que permita atender à demanda futura de energia elétrica, de tal forma que se minimize os custos de expansão e propicie uma operação segura, confiável e de custo módico para o setor elétrico. Trata-se de um trabalho interdisciplinar que aborda:
• Planejamento da expansão: uma vez conhecido o recurso energético e tecnológico e a expectativa de demanda futura, formula-se uma estratégia de expansão que permita atender à demanda projetada de forma confiável e de menor custo;
• Planejamento da operação: estabelecida à configuração das diversas fontes de geração e os limites de intercambio entre subsistema, busca-se atender à demanda de modo a minimizar o custo de operação.
Planejar estas duas etapas envolve o tratamento de incertezas em uma modelagem sistêmica de difícil tratamento e solução com técnicas tradicionais de otimização. Nestes casos, é comum ocorrerem simplificações e tomadas de atalhos para obtenção de resultados práticos, prejudicando a qualidade da otimização.
Estudos anteriores, realizados pelos professores participantes deste projeto, indicam vantagens na utilização de técnicas de inteligência artificial para solução do planejamento da operação dos sistemas hidrotérmicos de potência. Entre as vantagens está a possibilidade de utilização de modelos mais detalhados. Um exemplo é a utilização de usinas e reservatórios individualizados no ciclo de otimização da geração, o que produz políticas de operação das usinas mais econômicas e com melhor aproveitamento de recursos hídricos e energéticos.
Vale destacar que, em um cenário de crescimento econômico e da demanda energética, faz-se necessário administrar os recursos de geração, transmissão e distribuição eficientemente para prevenir apagões e ao mesmo tempo retardar a necessidade de novos investimentos.
Outros problemas, além do planejamento da operação do sistema elétrico, podem se beneficiar das técnicas de inteligência artificial. Na transmissão, o fluxo de carga ótimo e alocação mais eficiente de linhas e equipamentos também podem ser guiados por técnicas inteligentes. Ainda dentro da indústria de energia elétrica alterada pelo novo modelo [1], ferramentas de inteligência artificial podem ser aplicadas na tomada de decisão sobre a comercialização de energia elétrica, sinalização de preços e projeções de oferta.
Baseado neste contexto, esta proposta de pesquisa tem como objetivo principal o engajamento dos professores e alunos no desenvolvimento de modelos adequados para a simulação e otimização de políticas de geração hidroelétricas e sua complementação térmica de base em função das incertezas hídricas para garantir o suprimento de energia elétrica. Esses modelos e simulações serão implementados em uma única plataforma computacional, programada em linguagem livre, a qual fará uso de técnicas de inteligência artificial bioinspiradas. Nesta plataforma, contendo diferentes módulos, os pesquisadores poderão continuamente testar novas técnicas e modelagens para solucionar os mais diversos problemas que envolvam o planejamento energético ou qualquer outra demanda para à suporte a decisão.
Esta proposta de pesquisa alinha-se com os trabalhos individuais que vêm sendo desenvolvido pelos membros que fazem parte da rede colaborativa desta proposta em suas instituições. Em alguns casos pontuais, através de orientações e co-orientações dos professores Dra. Patrícia Teixeira Leite Asano (UFABC), Dr. Edmárico Antonio Belati (UFABC), Dr. Ricardo de Andrade Lira Rabelo (UFPI), Dr. Erich Kellner (UFSCar), Dr. Hugo Siqueira (UTFPR), Ivo Chaves da Silva Junior (UFJF) e Dr. Jacyro Gramulia Junior (IFSP-SP), já foi possível experimentar o trabalho colaborativo que resultou em publicações [2-6]. Todavia, a atuação dos participantes em conjunto neste projeto fortalecerá e favorecerá a pesquisa em rede e o compartilhamento de conhecimento sobre técnicas e soluções inovadoras para o planejamento energético.

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