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PROJETO ESTRATÉGICO ANEEL 001/2008
"OTIMIZAÇÃO DO DESPACHO HIDROTÉRMICO ATRAVÉS
DE ALGORITMOS HÍBRIDOS COM COMPUTAÇÃO DE ALTO
DESEMPENHO"
RELATÓRIO F INAL DO PROJETO
Revisão 01
INSTITUTO DE TECNOLOGIA PARA O DESENVOLVIMENTO Depar tamen to de Ele tr ic idade
Div isão de Sis temas E lé tr icos
TÍTULO:
Ot im ização do despacho h idrotérmico a través de a lgor i tmos híbr idos com compu tação de a l to desempenho
OBJETO/ESCOPO: Rela tór io Fina l do Pro jeto Revisão 01
PEDIDO Nº: Contrato COPEL DEN/CPQ Nº 43979/2010
SOLICITANTE/DESTINATÁRIO:
Copel Geração e Transmissão S.A Duke Energy Geração Paranapanema S.A Central Geradora Termelétrica Fortaleza S.A Centrais Elétricas Cachoeira Dourada S.A Energética Barra Grande S.A Campos Novos Energia S.A Companhia Paulista de Força e Luz Companhia Piratininga de Força e Luz Rio Grande Energia S.A AES Tietê S.A AES Uruguaiana Empreendimentos S.A Eletropaulo Metropolitana Eletricidade de São Paulo S.A Cemig Geração e Transmissão S.A Companhia Energética de São Paulo
NÚMERO DE ANEXOS: 1
TIPO: EAQ Ensaios e anál ises qual i f icados
SET Serv iços tecno lógicos , consultor ia
TRA Transferência de conhecimen tos
X
X
P&D Projetos
OUTROS Especif icar :
AUTOR(ES):
Coordenador : Marcelo Rodr igues Bessa , PhD Gerente : Márc io Lu ís Bloot , MSc Pesquisadores : Alexandre Ibrahim Direne , DSc El ize te Mar ia Lourenço , DSc Fabiano Si lva, DSc Luiz Car los Ma tio l i , DSc Mir iam R. Moro Mine, DSc Odi lon Lu ís Tor te l l i , DSc Thelma S . Piazza Fernandes , DSc Ana Pau la Oen ing, MSc Bruno César Ribas , MSc Claud io A . Vi l legas Va l le jos , MSc Danie l H . Marco Detze l , MSc Débora C ínt ia Marcí l io , MSc Diego Humber to Kalegar i , MSc Diogo Biasuz Dah lke , MSc Fábio Alessandro Guerra, MSc Gustavo Cesar Bazzo , MSc Paulo Haas , MSc Rafae l Mar t ins, MSc Ricardo Mion Nasc imen to , MSc Helon Vicen te Hu ltmann Ayala , Eng . Lúc io R. da Fonseca Charal lo, Eng . Luís Gustavo Pere ira, Eng Mar iana Cr is t ina Coe lho , Eng Paulo R icardo Lisboa de A lme ida , Eng. Rodr igo Cândido Gryz insk i Thiago E. Vo lpe Pereira, Eng Gui lherme Alex Deren iev icz João Fur tado Resende Wil l iam Teruo Onaka Bols is ta : Mar iana Kle ina , MSc Estagiár ios: Adr iano Baldu ino dos Santos Caio Nogara Andreat ta Eduardo Froes da Mot ta Budan t Cle isson Jason Macedo Sh igeharu Gisele K le ine Bucks tegge Inajara da Si lva Fre i tas Luis Fe l ipe P inhe iro Garc ia Luiza Sarah Thomsen Pedro H . Bueno Matos de A lme ida Si lv ia ,Cr is t ina Costa Ma inardes Rodr igo Far ias Andr io lo
RELATOR RESPONSÁVEL:
ORIGINAL ASSINADO _________________________________ Marcelo Rodr igues Bessa . Pesquisador – LACTEC
REVISÃO:
ORIGINAL ASSINADO ________________________________ Márc io Lu ís Bloot Gerente – COPEL G&T
INSTITUTO DE TECNOLOGIA PARA O DESENVOLVIMENTO
DOCUMENTO N :
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E N D E R E Ç O : C e n t r o P o l i t é c n i c o d a U F P R – C a i x a P o s t a l 1 9 0 6 7 – C E P 8 1 5 3 1 - 9 8 0 – C u r i t i b a / P R F o n e : + 5 5 4 1 3 3 6 1 - 6 2 0 0 F a x : + 5 5 4 1 3 3 6 1 - 6 0 0 7 E - m a i l : L A C T E C @ L A C T E C . o r g . b r
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REPRODUÇÕES DESTE DOCUMENTO SÓ TÊM VALIDADE SE FOREM INTEGRAIS
DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
SUMÁRIO
1 In trodução .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.1 Obje tivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2 Caracter ís t icas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3 O produ to . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4 A Chamada .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.5 Estrutura do re latór io . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2 Resul tado da aná l ise das me todologias apl icadas ao SIN .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.1 In trodução .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2 Paradigma A tual do Planejamento da Operação no Bras i l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2.1 O S istema In ter l igado Nacional e o P lanejamen to . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2.2 Planejamen to da Operação no Aspec to Energét ico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2.3 Planejamen to da Operação no Aspec to Elé tr ico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.2.4 Modelos Computac iona is . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.2.5 Heur ís t icas Ut i l izadas no Plane jamen to da Operação .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3 Descr ição do modelo para a solução do problema .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.1 Modelagem Hidro lógica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.1.1 Cole ta de dados para modelagem ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.1.2 Ver i f icação da condição de estac ionar iedade das sér ies
h idro lóg icas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.1.3 Transformação log -norma l e dessazona l ização .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.1.4 Ident i f icação do mode lo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.1.5 Estimação dos par âmetros do mode lo .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.1.6 General ização para o modelo mul t ivar iado .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.1.7 Validação teór ica do mode lo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.1.8 Geração das sér ies mu lt ivar iadas .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.1.9 Validação das sér ies s in té t icas geradas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.1.10 Considerações para modelagem mul t ivar iada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.1.11 Obtenção das vazões ar t i f ic ia is .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3.1.12 Amostragem .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.2 Descr ição do Modelo Ma temát ico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.2.1 Geração h idre létr ica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3.2.2 Geração termelé tr ica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
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3.2.3 Restr ições e lé tr icas .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
4 Especif icação func iona l do modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4.1 Despacho h idrotérmico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4.1.1 Função Ob je t ivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4.1.2 Restr ições . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4.1.3 Modelo de Programação Não Linear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
4.2 Ot imização por Programação Ma temát ica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
4.2.1 Pontos In ter iores Não Linear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
4.2.2 Lagrangeano Aumentado .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
4.2.3 Cálculo Ana l í t ico das Der ivadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
4.3 Simu lador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
4.3.1 Sub-rot inas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
4.4 Restr ições e lé tr icas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.4.1 Formulação Ma temática do Prob lema de Despacho Hidro térmico
LINEAR (FEO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
4.4.2 Meta Energé tica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
4.4.3 Método dos Pon tos In ter iores versão Pr imal -Dua l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
4.4.4 Fluxograma do Programa Compu tac ional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
4.4.5 Preparação dos Dados Obt idos (PAR) do s i te do ONS: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
4.5 In tegração .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
4.5.1 Restr ição de Geração .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
4.5.2 Modelo de Programação Não Linear com Res tr ições Elé tr icas . . . . . . . . . . . . 176
4.5.3 Fluxograma do Programa Compu tac ional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
4.6 Modelagem do r isco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
4.6.1 Metodo log ia de Imp lemen tação .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
4.6.2 Fluxograma do Programa Compu tac ional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
4.7 Ot imização por In te l igênc ia Ar t i f ic ia l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
4.7.1 Ot imização Pseudo -Booleana .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
4.7.2 Ot imização por Enxame de Par t ícu las . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
4.7.3 Algor i tmo de busca heur ís t ica Têmpera Simulada (versão Subida
de Encos ta) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
4.7.4 Trabalhos Fu turos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
5 Imp lemen tação compu tac ional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
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5.1 Computação de A lto Desempenho .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
5.1.1 Sistemas dis tr ibu ídos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
5.1.2 Defin ições da arquitetura de hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
5.1.3 Defin ições da arquitetura de so f tware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
5.1.4 MATLAB (Ma tr ix Laboratory) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
6 Exper imen tos compu tac iona is . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
6.1 Modelagem Hidro lógica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
6.1.1 Dados de entrada e e l im inação de sér ies repe tidas – Processos
1 e 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
6.1.2 Estac ionar iedade , Iden ti f icação e Es timação – Pr ocesso 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
6.1.3 Correlação espac ia l – Processo 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
6.1.4 Validação teór ica – res íduos – Processo 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
6.1.5 Geração das sér ies – Processo 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
6.1.6 Validação das sér ies – Processo 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
6.1.7 Seleção do per íodo de 60 meses – Processo 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
6.1.8 Amostragem não equ iprovável – Processo 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
6.1.9 Inc lusão das sér ies repe tidas – Processo 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
6.1.10 Determinação das vazões ar t i f ic ia is – Processo 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
6.1.11 Amostragem .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
6.2 Modelagem das curvas col ina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
6.2.1 Algor i tmo par t i t ions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
6.2.2 Amostragem/ interpolação .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
6.2.3 Tempo de execução do algor i tmo de curva col ina conjun ta . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
6.2.4 Conclusão ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
6.3 Programação Não L inear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
6.3.1 In trodução .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
6.3.2 Ot imização da Integração .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
6.3.3 Ot imização do R isco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
6.3.4 Tempo de execução e uso do c luster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
7 Conclusão .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
7.1 Pr inc ipa is d is t inções entre o PHOENIX e a PDDE .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
7.1.1 Acoplamen to temporal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
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7.1.2 Modelagem não l inear , heur ís t icas de p lane jamento e pe r f i l do
SIN ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
7.1.3 Modelos h idro lógicos parc imoniosos .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
7.1.4 Consideração das restr ições e lé tr icas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
7.1.5 Modelagem das terme létr ica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
7.1.6 Ot imização mul t iobje t ivo sob incer teza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
7.1.7 Refinamen to do despacho a través de Inte l igência Ar t i f ic ia l . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
7.2 Produção técnico c ien t íf ica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
7.2.1 Ar tigos comp le tos pub l icados em per iódico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
7.2.2 Trabalhos comple tos publ icados em anais de congressos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
7.2.3 Resumos expandidos pub l ica dos em ana is de congressos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
7.2.4 Outras produções . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
7.3 Considerações f inais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
8 Referências B ib l iográf icas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
9 Anexos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338
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1 Introdução
O conjunto de modelos em v igênc ia fo i desenvolv ido pelo Cen tro de Pesquisas de
Energia Elétr ica (CEPEL) com base na tecnolog ia de Programação D inâmica Dua l Es tocást ica
(PDDE) e na h ipótese s impl i f icadora de reservatór ios equiva lentes . Essa abordagem
caracter iza -se por enfat izar a incer teza das vazões futuras no p lane jamento da operaç ão do
SIN no médio / longo prazo. No entan to , deve - se ressaltar que as d ire tr izes dos modelos
NEWAVE e DECOMP foram de fin idas quando o Se tor Elé tr ico Bras i le iro (SEB) era
predominan temen te es ta ta l e cen tra l izado, com for te predominânc ia h idre lé tr ica e com um a
fo lga (s lack ) na geração que permit ia acomodar as imprec isões decor rentes das l inear izações
real izadas pela PDDE, da qual idade dos regis tr os h is tór icos de vazões e das s impl i f icações
decor rentes dos s is temas equ ivalen tes . Ainda há d is torções provocadas p elo descolamento
entre a par te produtiva e comerc ia l no SEB e as intervenções real izadas fora do mode lo para
garantir o supr imen to. Como exemplo destas in tervenções extra -mode lo , c i tam-se a adoção
das Curvas de Aversão ao R isco (CAR) e o uso de térmicas fo ra da ordem de mér i to
econômico .
Em v is ta da dominância do paradigma da PDDE, torna -se in teressan te a busca de
abordagens al ternat ivas à ot im ização do despacho hidro térmico . A Chamada ANEEL nº
001/2008 , pro jeto estra tégico : “Modelo de ot im ização do despach o h idrotérmico ”, abr iu uma
opor tunidade para exp lorar novas possib i l idades e técn icas , que resu ltaram no trabalho aqui
presente.
Este re la tór io tem como ob jet ivo apresen tar os resultados do proje to de Pesquisa &
Desenvolv imen to denominado “Otimização do de spacho hidrotérmico através de a lgor i tmos
híbr idos com computação de al to desempenho”. Este proje to fo i desenvolv ido em resposta à
Chamada nº 001 /2008 , pro je to estra tégico : “Modelo de ot im ização do despacho h idrotér mico ”,
da ANEEL.
1.1 Objetivo
O obje t ivo do proje to é desenvo lver uma nova l inha de pesqu isa na ot im ização do
despacho hidrotér mico ao tratar o problema com uma abordagem inovadora. Ass im, é
proposto um modelo a us inas indiv idual izadas , não - l inear , mu lt iob jet ivo, estocás t ico e capaz
de ver i f icar res tr ições e lé tr icas .
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Para isso, dec id iu -se adotar um paradigma dis t in to daquele de fin ido pela PDDE. O
acoplamen to temporal en tre os vár ios per íodos de p lanejamen to fo i representado a través de
restr ições de igua ldade , o que leva à resolução do problema não de mane ira sequencia l no
tempo , mas s im como um problema vetor ia l , onde os d i ferentes per íodos são tratados como
componentes de um vetor . Es ta decisão permi te a ap l icação de técn icas de ot im ização não
l inear como o Mé todo dos Pon tos In ter iores e o Método do Lagrangeano Aumentado .
Pode-se desdobrar este obje t ivo geral em vár ios obje t ivos parc ia is , referen tes ao
d i feren tes aspec tos de mode lagem a serem tratados:
Desenvolver um modelo de afluências hidrológicas adequado ao paradigma adotado;
Modelar o sistema de forma invidualizada e não linear, de maneira a tratar características não
abordadas no paradigma da PDDE;
Aplicar técnicas de otimização não linear ao modelo que permita a obtenção de políticas de
operação adequadas às características do SIN;
Desenvolver uma metodologia para considerar as restrições elétricas no despacho hidrotérmico de
médio prazo;
Desenvolver um simulador do sistema que permita avaliar de maneira precisa o custo de
operação;
Investigar o uso de técnicas de IA para refinar as políticas de acordo com restrições de difícil
modelagem matemática;
Desenvolver uma metodologia de otimização multiobjetivo sob incerteza que permita o traçado de
frentes de Pareto.
Conforme será v is to adian te, todos estes objet ivos espec íf icos foram abordados ,
resu ltando em uma metodo log ia que cumpr iu o objet ivo pr inc ipa l.
1.2 Característ icas
A o timização no mode lo propos to é rea l izada em três e tapas:
Na otimização do despacho hidrotérmico são utilizadas duas técnicas de otimização não linear:
Método dos Pontos Interiores não linear e Método do Lagrangeano Aumentado;
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Na verificação das restrições elétricas, o problema é resolvido de maneira análoga a um problema
de fluxo de potência ótimo através do Método dos Pontos Interiores;
Na otimização do despacho hidrotérmico por Inteligência Artificial, foram testadas três abordagens:
Otimização Pseudo-Booleana, Otimização por Enxame de Partículas e Têmpera Simulada/Subida
de Encosta;
Por fim, na otimização sob risco, realiza-se a otimização multiobjetivo do problema, um com o
objetivo de minimizar o valor esperado do custo, outro com o objetivo de minimizar a variância do
custo. Esta abordagem permite obter uma frente de Pareto de políticas operativas.
Este con jun to de a lgor i tmos de o t imização permite abordar vár ios aspec tos do
p lanejamen to da operação de s is temas hidro tér micos . A modelagem e ot im ização n ão l inear
indiv idual izada abordam diretamen te as imprec isões causadas pelas h ipó teses
s imp l i f icadoras dos mode los baseados em PDDE. A ver i f icação das res tr ições e létr icas
permite considerar a lguns aspec tos do p lanejamento de cur to -cur tíss imo prazo no médio
prazo, aumentando a f ide l idade da modelagem. Por f im, a ot imização comp lementar por
técnicas de IA permite considerar restr ições de d i f íc i l mode lagem matemática e/ou de
natureza intangíve l, po l í t ica e amb ien tal .
As etapas de modelagem também foram essênc ias para v iabi l izar este novo parad igma
de planejamento . Estas podem ser l is tadas como:
Um modelo parcimonioso para as séries temporais de afluências hidrológicas. Foi adotada a
formulação CARMA (Contemporaneous Auto Regressive Moving Average) dessazonalizada para
a modelagem das séries, com prévia análise e correção da estacionariedade das séries
hidrológicas e desenvolvimento de metodologia de amostragem, equiprovável e não equiprovável;
Uma metodologia para inserir informações referentes às curvas colina das turbinas nos
planejamento energético. Este trabalho resultou no conceito de curvas colina conjuntas, funções
de usinas análogas às curvas colina das turbinas, que assumem que a operação das turbinas
individuais leva em consideração a maximização do rendimento;
Por f im, outros processos e trabalhos foram essencia is para garan tir o atend imento
aos obje t ivos da proposta :
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Viabilização de um ambiente de computação de alto desempenho, que permitiu a validação dos
algoritmos desenvolvidos, computacionalmente intensivos, a despeito do uso de uma linguagem
de alto nível (Matlab);
Um simulador do sistema para avaliar com maior precisão os custos das políticas operativas;
Adaptação dos dados oficiais (PMO e PAR) ao modelo proposto, o que implicou em vários
processos, uma vez que estes dados são adequados à otimização por PDDE, e não consideram
todas as minúcias da metodologia proposta.
Ass im, a me todologia proposta é composta de vá r io s módu los, cuja in teração deve ser
cuidadosamen te aval iada para que as pol í t icas resultan tes sejam de qua l idade boa .
1.3 O produto
O produto deste projeto é o mode lo PHOENIX, uma metodolog ia para a ot imização do
despacho hidrotérmico. O PHOENIX é um modelo a us inas ind iv idua l izadas , não - l inear ,
mul t iob jet ivo , estocást ico, com hor izonte de médio prazo e que cons idera de maneira
deta lhada as equações regentes . O f luxograma da metodo logia PHOENIX es tá deta lhado nas
Figuras 1 a 3:
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Figura 1 – Fluxograma Etapa 1
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Figura 2 - Fluxograma Etapa 2
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Figura 3 - Fluxograma Etapa 3
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A inspeção das F iguras 1 a 3 nos permi tem constatar que a metodolog ia proposta ,
quando executada na sua integral idade real iza uma sér ie ex tensa de passos compu tac ionais .
A Etapa 1 tem como obje t ivo o processamento do regis tro de sér ies h is tór icas para ob tenção
de sér ies s inté t icas de af luênc ia. Es te processo inc lu i a ver i f icação e cor reção da
estac ionar iedade das sé r ies h idro lóg icas proposta por Detzel [45] . Também pode inc lu ir o
processo de amostragem das sér ies h idro lóg icas, que por sua vez pode ser equ iprovável ou
não equiprovável . O resultado da Etapa 1 é o conjunto de sér ies s in té t ic as que al imentam a
ot imização .
A Etapa 2 tem como ob je t ivo a es t imat iva da va r iânc ia do cus to to ta l de operação. É
obtida uma po lí t ica de operação através da o t im ização não l inear do despacho h idrotér mico .
Esta o t imização está suje i ta a um processo i terat i vo para ver i f icação das res tr ições e létr icas:
uma pol í t ica ót ima sob o pon to de v is ta ene rgético é tes tada no módu lo de restr ições
e létr icas (a través de um F luxo de Po tência Ót imo) . Caso esta po l í t ica resul te em f luxos que
excedam os l imi tes das l inhas mon itoradas , uma nova o t im ização energé tica é real izada ,
desta vez com uma restr ição na geração que a l i v ia o prob lema do f luxo e lé tr ico . O processo
i tera t ivo cont inua até que seja at ing ida uma pol í t ica que conci l ie os dois obje t ivos. O produto
f ina l da E tapa 2 é não apenas uma pol í t ica operat iva , mas também uma es tima tiva da
var iânc ia do custo tota l . Es ta est ima t iva é necessár ia para que a ot im ização sob r isco possa
ser fe i ta .
Por f im, a E tapa 3 tem como obje t ivo determinar a sér ie de po lí t icas opera t ivas que
definem a fron te ira de Pareto va lor esperado do custo to ta l e var iânc ia do custo tota l . Este
processo também se ut i l iza da o t im ização não l inear , mas com uma formu lação mul t iob je t ivo .
Nesta e tapa também são conso l idadas as pol í t icas opera t ivas , es tas são s imu ladas para
determinar o custo de operação. Por f im, as polí t icas propostas são suje i tas a uma
otimização por Inte l ig ência Ar t i f ic ia l , o que permi te seu ref inamen to cons iderando restr ições
de d i f íc i l modelagem matemática.
1.4 A Chamada
A Chamada nº001 /2008 d a ANEEL, no seu i tem 2 .1.Premissas Básicas , de f ine uma
sér ie de informações que se consti tuem como requis i tos m ínimos como o resultado das
s imu lações computac iona is . O Quadro 1 apresenta todas as sol ic i tações real izadas pela
Chamada , as med idas pr imár ias tomadas pa ra seu atend imento , ou tras dec isões de
modelagem re levantes à esta requ is ição , e a ava l iação quan to ao a tendimen to desta :
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Quadro 1 – Atendimento às solicitações da Chamada ANEEL
Sol icitação da
chamada Medidas pr imárias
Outras dec isões de
modelagem Aval iação
Custo total de
operação
Considerada
integra lmen te , com
aval iação após
s imu lação da
operação.
É considerada a
polí t ica operac ional
obtida após a
aval iação das
restr ições e létr icas .
Atendida
integralmente
Parcelas do
custo total de
operação
associadas às
diferentes
fontes de
geração e
custos
associados ao
não atend imento
à carga e às
restr ições do
problema
A metodo logia
proposta permi te
desagregar o cus to de
operação para cada
us ina sob a ót ica
indiv idual , a lém do
custo de dé fic i t de
cada subsis tema.
– Atendida
integralmente
Geração
termelétr ica
Modelagem ind iv idua l
por us ina e com
par t ic ipação
representada na
função obje t ivo da
ot imização energé tica .
Estão suje i tas a l im ites
mín imos e máximos de
geração em cada
per íodo.
Os cus tos da geração
termelé tr ica foram
modelados a través de
funções não l ineares .
Atendida
integralmente
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Sol icitação da
chamada Medidas pr imárias
Outras dec isões de
modelagem Aval iação
Geração
hidroelétr ica
Modelagem ind iv idua l
por us ina e com
par t ic ipação
representada na
função obje t ivo da
ot imização energé tica .
Estão suje i tas a l im ites
mín imos e máximos de
geração em cada
per íodo, de acordo
com a capacidade de
engol imen to das
turb inas das us inas .
Uti l ização de sér ies
s inté t icas de
af luênc ias para cada
us ina na intenção de
composição de
múl t ip los cenár ios
h idro lóg icos.
Atendida
integralmente
Montantes de
importação e
exportação
As estações
conversoras de
frequência podem ser
modeladas como
us inas terme létr icas,
cujo despacho é pré -
defin ido por con trato
ou despachado como
uma us ina , a través de
uma função de cus to .
Atendida
integralmente
Fluxos entre
subsistemas
Consideração de
l inhas de in tercâmb io
entre subs is temas,
com restr ição ao
montan te de energia
transpor tada entre
subsis temas.
Atendida
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Sol icitação da
chamada Medidas pr imárias
Outras dec isões de
modelagem Aval iação
Desl igamentos
voluntár ios de
carga
Desl igamen tos
voluntár ios não são
modelados
expl ic i tamente, mas o
modelo proposto
permite a mode lagem
dos desl igamentos
através da função
custo de dé fic i t .
Atendida
integralmente
Déf icits
Representado na
função obje t ivo da
ot imização energé tica
através de uma funç ão
de custo de dé fic i t por
subsis tema. Es ta
metodo log ia
representa o custo de
défic i t modelado como
uma função pol inomia l
de segundo grau.
Atendida
integralmente
Vio lação das
restr ições
As restr ições de
volume út i l ,
turb inamento , vazão
mín ima , ver t imento ,
fa ixa de operação
térmica são
consideradas exp l ic i ta
e ind iv idualmente por
us ina no modelo .
Soluções loca l izadas
fora do espaço v iáve l
não são consideradas ,
ass im, toda pol í t ica
resultan te da
metodo log ia possu i a
garantia de não v io lar
as restr ições
Atendida
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Sol icitação da
chamada Medidas pr imárias
Outras dec isões de
modelagem Aval iação
Probabi lidade
de violação das
curvas de
aversão ao r isco
Não es tá inc lu ída
expl ic i tamente no
modelo , mas pode ser
aval iada a través de
anál ise do volume
armazenado dos
reservatór ios na etapa
de s imulação .
O n ível de r isco é
calculado a través de
metodo log ia cus to
esperado vs. var iânc ia
Atendida
integralmente
Custos
marginais de
operação
Os cus tos margina is
de operação podem
ser obt idos a través de
s imu lação matemática
da operação.
Graças à mode lagem
indiv idual izada e à
consideração de
reservatór ios de água
ao invés de
equivalen tes
energéticos , o CMO
pode ser es t imado até
o níve l de us ina .
Atendida
integralmente
Valor da água
O va lor da água é o
Custo Marginal de
Operação (Expansão)
que é uma saída do
modelo . Esta ava l iação
é fe i ta na e tapa de
s imu lação.
Atendida
integralmente
Benef íc ios
marginais de
inter ligações e
t ransmissão
Estes benef íc ios
podem ser in fer idos
d iretamente na etapa
de in tegração da
ot imização energé tica
e de potênc ia.
Atendida
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Sol icitação da
chamada Medidas pr imárias
Outras dec isões de
modelagem Aval iação
Riscos de não
atendimento à
carga
Como uma técn ica de
ot imização
estocást ica, o r isco de
não atendimento pode
ser in fer ido através da
observação do dé f ic i t
para as d iversas sér ies
h idro lóg icas.
Consequentemen te, é
uma var iável a lea tór ia .
Adic iona lmente , a
interação entre a
ot imização energé tica
e a ver i f icação das
restr ições e létr icas
real izada ot im iza o
atendimen to da carga,
apresentando a
profundidade do cor te .
Além do ma is,
A me todo logia inc lu i a
consideração do r isco
de não atend imento à
carga na própr ia
função obje t ivo do
problema, buscando
polí t icas que
min imizem o r isco de
não atendimento .
Atendida
integralmente
Valor esperado
de energ ia não
suprida
Este parâmetro é
fornecido pelo va lor
esperado do cus to de
défic i t , que pode ser
est imado pela méd ia
do custo do dé fic i t nas
vár ias sér ies
h idro lóg icas.
Atendida
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Sol icitação da
chamada Medidas pr imárias
Outras dec isões de
modelagem Aval iação
Evolução dos
armazenamentos
A evolução dos
armazenamen tos de
cada reservatór io é
resultado dire to da
metodo log ia propos ta,
Resul tado prec iso,
pois é calcu lado
através da s imulação .
Para cada subsis tema,
basta agregar os
resultados obt idos .
Atendida
integralmente
Resultados
referentes à
rede elétr ica por
patamar de
carga, ta is como
o f luxo nas
linhas e a
geração nas
usinas ,
referentes a
cada sér ie
hidrológica
O PHOENIX con tém
um módulo ded icado à
anál ise da rede
elétr ica , baseado em
Fluxo de Po tênc ia
Ót imo l inear izado .
Ass im, é fe i ta a
est imação das
condições operat ivas
da rede para cada um
dos três patamares de
cada per íodo .
A me todo logia
proposta permi te a
anál ise da rede a té o
nível das bar ras, o que
excede a sol ic i tação
or ig inal da chamada
Atendida
integralmente
Resultados
relat ivos à
disponib il idade
de combust íve l
para as usinas
individua is e
conjuntos de
usinas
O modelo aqu i
proposto permi te
est imar a necessidade
de combus t ível para
cada us ina indiv idual
do s is tema , através do
despacho.
Atendida
integralmente
Algumas das sol ic i tações merecem observações, aqui apresen tadas :
Desligamento voluntário de carga: Para modelar apropriadamente o efeito de desligamentos
voluntários, torna-se necessário estabelecer uma metodologia que permita inferir o
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comportamento dos consumidores com base no estado dos reservatórios e na hidrologia. Para os
fins deste projeto, foi decidido que este comportamento deve ser embutido à curva de custo de
déficit, que é em si objeto de estudo de projetos de P&D;
Probabilidade de violação de curvas de aversão ao risco: As curvas de aversão ao risco são o
maior exemplo de uma metodologia desenvolvida especificamente para o paradigma da PDDE.
Como a CAR é baseada em reservatórios agregados, seria necessário considerar todos os
reservatórios de um subsistema em uma restrição, o que é perfeitamente possível na modelagem
proposta. No entanto, a fim de analisar o comportamento da metodologia proposta, as CAR não
foram consideradas no trabalho;
Resultados relativos à disponibilidade de combustível para as usinas individuais e conjuntos de
usinas: Foram consideradas apenas as limitações de geração em termelétricas referentes ao Fator
de Capacidade Máximo. A consideração explícita dos efeitos da falta de combustíveis requereria
uma modelagem detalhada dos estoques, o que por sua vez demanda uma série de dados
referentes a disponibilidade que não são de fácil obtenção. Devido a estas características,
resolveu-se limitar o despacho das termelétricas apenas através do Fator de Capacidade.
Vár ios desenvo lv imentos do proje to foram or ig inados da própr ia pesqu isa , sem que
houvesse necessar iamen te uma sol ic i tação por estas caracter ís t icas na chamada . Es tas são
resumidas aqui :
Modelagem parcimoniosa das séries hidrológicas: o modelo PHOENIX propõe o uso de modelos
contemporâneos para a modelagem das séries hidrológicas, o que condiz com a redução da
capacidade de regularização do SIN e são menos intensivos computacionalmente. Além do mais,
é proposta uma metodologia para verificação da não estacionariedade das séries, e correção da
mesma. Por fim, são propostas técnicas para amostragem das séries, de maneira a reduzir o
esforço computacional da otimização estocástica;
Modelagem individualizada não linear: o modelo PHOENIX considera explicitamente as não
linearidades constantes nas equações de produção energética e dos polinômios cota
montante/cota jusante. Também foram feitos experimentos para consideração das curvas colinas
das turbinas em substituição ao rendimento médio adotado nos modelos tradicionais. A
viabilização desta característica demanda mais trabalho na etapa de otimização não linear, mas é
perfeitamente possível na etapa de simulação;
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Consideração da rede elétrica na dimensão das barras: o modelo PHOENIX comporta a
modelagem da rede elétrica até a dimensão das linhas e barras, o que permite uma representação
fidedigna das restrições elétricas. Esta modelagem demandou o desenvolvimento de um processo
iterativo para atendimento dos objetivos conflitantes de minimizar o custo do despacho e evitar
sobrecargas nas linhas. O resultado viabilizou a consideração de efeitos de curto prazo no
planejamento de médio prazo;
Otimização por Inteligência Artificial: em concordância com os algoritmos híbridos propostos,
foram testadas várias técnicas de Inteligência Artificial para refinar as politicas operativas
resultantes da otimização não linear. A grande vantagem destas metodologias é que elas
permitem considerar restrições e características que não podem ser modeladas facilmente. Este
refinamento permite também a busca na proximidade da política ótima, possivelmente obtendo
soluções cujo custo total seja menor do que o calculado inicialmente;
Otimização sob risco: A metodologia de otimização multiobjetivo sob incerteza permite a obtenção
não apenas de uma única solução, mas a obtenção de uma carteira de soluções no espaço
média-variância (fronteira de Pareto). Isto permite ao operador uma definição mais clara do trade
off que cada política representa em termos de custo e risco.
Ass im sendo, pode -se considerar que a me todologia apresentada a tende os requ is i tos
estabelec idos pela Chamada ANEEL, e que os eventuais não a tendimentos se referem à
d i ferenças me todológ icas en tre o paradigma da PDDE e o do PHOENI X e à d i f icu ldade em
obtenção de dados que permitam o d iagnós tico do problema.
1.5 Estrutura do re latór io
O presente re la tór io apresenta os módu los do PHOENIX con forme es tes f oram
mostrados na F igura 1 a 3.
O capí tu lo 2 apresen ta a mode lagem hidro lóg ica sob o ponto de v is ta de sér ies
tempora is . O capí tu lo 3 apresenta a mode lagem do s is tema do ponto de v is ta ma temát ico
para a mon tagem do problema de ot im ização . O capítu lo 4 de ta lha o a lgor i tmo de o t im ização
não l inear adotado para o t imização do modelo apresenta do. O cap ítu lo 5 deta lha as
pr inc ipais carac ter ís t icas do s imu lador u t i l izado para est imat iva do cus to de cada po lí t ica
operat iva . O capí tu lo 6 apresenta a me todo logia para ver i f icação das restr ições e lé tr icas . O
capítu lo 7 deta lha como ocor re a in tegração en tre os aspec tos energé ticos (ot im ização não
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l inear ) e e létr icos ( f luxo de potência ó t imo) do modelo, e do processo i terat ivo para obtenção
de uma polí t ica que conci l ie estes do is aspectos. O capí tu lo 8 de ta lha como os aspectos de
r isco podem ser modelad os para real ização da ot im ização mul t iobje t ivo sob incer teza
proposta. O cap í tu lo 9 apresenta as metodo log ias de Inte l igênc ia Ar t i f ic ia l estudadas para o
ref inamento das pol í t icas de despacho. O capítu lo 10 possui observações sobre a
v iabi l ização da metodo log ia sob o pon to de v is ta compu tac iona l , com de talhes de como es te
fo i implemen tado no Lac tec . Por f im, o cap í tu lo 11 conclu i .
Os exper imen tos numér icos são de ta lhados minuciosamen te no Re la tór io Técn ico 7,
sendo este Rela tór io focado na apresentação da m etodo log ia propos ta.
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2 Resultado da análise das metodologias aplicadas ao SIN
O presente capí tu lo in troduz uma rev isão da metodo log ia atua lmen te apl icada ao
planejamen to da operação do Sis tema Inter l igado Nac ional (SIN) .
2.1 Introdução
Os mode los de o t imização do despacho h idrotér mico atua lmen te ut i l izados pe lo Setor
Elétr ico Bras i le iro têm o obje t ivo de determinar a operação econômica do Sis tema Inter l igado
Naciona l (SIN) através da min imização do custo presente da geração. Es ta é fe i ta a través da
min imização dos custos de geração de energia através de us inas terme létr icas e dos custos
de déf ic i t . Estes mode los foram desenvolv idos pelo Cen tro de Pesquisas de Energ ia E létr ica
(CEPEL) que man tém um con jun to de modelos que abrangem toda a cade ia de p lanejamen to,
cu jo núcleo se encontra nos mode los NEWAVE ( médio prazo) e DECOMP (cur to prazo) . Esses
dois mode los foram desenvo lv idos com base na tecnologia de Programação D inâmica Dual
Estocást ica (PDDE) desenvolv ida por Pereira [106] e Perei ra e Pinto [108] . A PDDE se baseia
na técnica de decomposição de Benders [11 ] e na h ipótese s impl i f icadora de reservatór ios
equivalen tes . Essa abordagem carac ter iza -se po r enfat izar a incer teza das vazões fu turas no
p lanejamen to da operação do SIN no méd io / longo prazo.
No entan to , deve -se ressal tar que as d ire tr izes dos mode los NEWAVE e DECOMP
foram de fin idas quando o Se tor Elé tr ico Bras i le iro (SEB) era predominantemen te esta ta l e
centra l izado, com for te predominânc ia h idre létr i ca e com uma fo lga (s lack) na geração que
permit ia acomodar as imprec isões decor rentes das l inear izações real izadas pela PDDE, da
qual idade dos regis tros h is tór icos de vazões e das s imp l i f icações decor rentes dos s is temas
equivalen tes . Ainda há d is torções provocadas pelo descolamento entre a par te produ tiva e
comerc ia l no SEB e as in tervenções real izadas fora do mode lo para garan tir o supr imen to .
Como exemp lo destas in tervenções extra mode lo, c i tam-se a adoção das Curvas de Aversão
ao Risco (CAR) e o uso de térmicas fora da ordem de mér i to econômico . Es tas l im itações
inerentes à abordagem atua l mo tivam a busca po r soluções inovadoras .
Este re la tór io, o pr imeiro Re latór io Técnico do Projeto Es tratég ico ANEEL 001/2008 ,
“Otimização do Despacho H idrotérmico Através de Algor i tmos Híbr idos com Computação de
Alto Desempenho” apresenta a anál ise do prob lema do p lanejamen to da operação no Bras i l .
Está subd iv ido em aná l ise das me todolog ias implemen tadas e o e stado-da-ar te das mesmas
v isando o desenvolv imen to de um mode lo computac iona l de ot imização do despacho
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hidrotérmico a us inas ind iv idual izadas, não l inear , mul t iob je t ivo , estocás tico , com hor izonte
de médio prazo e que cons idere de maneira deta lhada as equ ações regentes e as restr ições
do problema.
2.2 Paradigma Atual do Planejamento da Operação no Brasi l
A base lega l do p lane jamento da operação no Bras i l se susten ta na Le i 10 .848 de 15
de março de 2004 , que def ine que " as a t iv idades de coordenação e con tro le d a operação ( . . .)
do Sis tema Inter l igado Nacional – S IN " são atr ibuições do Operador Naciona l do Sis tema –
ONS.
O plane jamen to da operação do s is tema elé tr ico bras i le iro se const i tu i num grande
desafio técn ico dev ido à na tureza predominan temente h idre lé tr ic a do S IN. Se por um lado a
energia h idre lé tr ica é barata e re la t ivamen te l impa, por ou tro lado sua operação ex ige um
cuidadoso p lane jamen to para conci l iar os ob jet i vos conf l i tan tes de minimizar ver t imentos no
per íodo de chuvas e min imizar o r isco de desaba stec imento no per íodo seco .
2.2.1 O Sistema Inter ligado Nac ional e o Planejamento
2.2.1 .1 Breve his tór ico
Em meados da década de 1950 , o Bras i l passava por uma fase de grande cresc imento
demográf ico e consequente desenvolv imen to econômico . A produção de energia e létr ica ,
entretan to , não conseguiu acompanhar o r i tmo dessas mudanças , fazendo com que medidas
drást icas , como per íodos de rac ionamen to , fossem tomadas . Em meio ao c laro preju ízo que
essas polí t icas causaram, as empresas envolv idas no p lane jamento e geração de energ ia
e létr ica se v iram na obr igação de buscar avanços e novas tecno logias para o s is tema elé tr ico
bras i le iro . Con tudo , por ser um pa ís ún ico em termos de caracter ís t icas f ís icas e
soc ioeconômicas, as so luções ex is ten tes em outros s is temas ou pa íses não puderam ser
incorporadas à real idade bras i le ira.
Após invest imentos intensivos em pesquisa e construção de novos empreend imen tos ,
o per f i l das us inas geradoras fo i composto pr inc ipalmente por do is s is temas: termelé tr icos e
h idre lé tr icos. Em números [6 ] , os s is temas terme lé tr icos cor respondem a 1044
empreendimentos , abas tec idos por fontes d iversas (gás natural , b iomassa, ó leo d iesel e ó leo
combust ível , a lém de duas nucle ares) com capacidade ins ta lada de 27 .391 MW, ou 26 ,14%
da produção naciona l. Em con trapar t ida, os s is temas hidre létr icos cor respondem a 706
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empreendimentos ( inc lu indo cen tra is geradoras, pequenas centra is h idre létr icas e us inas
geradoras) com capacidade in s ta lada de 77.152 MW, ou 73 ,60% da produção . Os demais
s is temas geradores estão compreend idos em centra is eol ioe létr icas e uma centra l solar
fotovo l ta ica , to ta l izando 18 empreend imen tos que geram 0,293 MW, ou 0,26%. Uma s imples
anál ise desses números ev ide nc ia o domín io dos s is temas termo e h idre lé tr icos.
O s is tema e lé tr ico bras i le iro a tual é in ter l igado em sua quase to ta l idade (apenas
alguns poucos pon tos na região amazôn ica f icam iso lados) . Essa condição de in tercâmbio de
energia entre os subs is temas ex ig e um equi l íbr io entre a geração termo e h idre létr ica nas
d iversas us inas, v isando a ot im ização da operação como um todo , reduzindo ass im os custos
envolv idos . En tretan to , a geração h idrotér mica tr az consigo um r isco , associado tan to com as
incer tezas na demanda de energia quanto nas af luências naturais . Por esse mo tivo , [27 ]
ressalta que o p lanejamen to da operação de s is temas hidrotérmicos é um problema
essencia lmente es tocást ico .
2.2.1 .2 Caracter ís t icas do s is tema atual
O Bras i l é um pa ís pr iv i leg iado em ter mos de disponib i l idade de recursos hídr icos .
Esse fato permi te que grande par te da geração de energia seja fe i ta a través de us inas
h idre lé tr icas. A Tabe la 1 traz um resumo das us inas em operação no país, com c lass i f icação
segundo a Agênc ia Naciona l de Energ ia Elé tr ica [6] .
Tabela 1 – Resumo da geração hidrelétrica no Brasil
Tipo Critério Quantidade Potência (MW) %
Central Geradora Hidrelétrica
Até 1MW 227 120,00 0,11
Pequena Central Hidrelétrica
De 1,1 MW a 30 MW 320 2.399,60 2,29
Usina Hidrelétrica de Energia
Acima de 30 MW 159 74.632,63 71,20
Total - 706 77.152,23 73,60
Fonte: [6] Além dos empreend imen tos c i tados na Tabe la 1, 599 novas us inas estão em
construção e/ou outorgadas . O res tante da geração de energia bras i le ira (26 ,40%) se dá
através de us inas termelé tr icas , eol ioelé tr icas e uma us ina solar fo tovol ta ica.
No tocan te às us inas h idre létr icas , os reservatór ios componen tes são proje tados e
operados de dois modos d is t intos: de regular ização, nos qua is as vazões af luen tes f icam
represadas por longos per íodos de tempo resultando em grandes volumes e ma iores áreas
alagadas, e reservatór ios a f io d ’água , nos quais toda a af luência que chega é u t i l izada
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diretamente para a geração , sem armazenamento . Para as us inas a f io d ’água os
reservatór ios têm tamanho reduzido e mu i tas vezes possuem a função pr inc ipal de cr iar
a l turas de queda para as turb inas e são chamados reservatór ios de compensação .
A operação dos d iversos reservatór ios bras i le ir os apresenta a inda uma parcela ex tra
de complex idade , po is mu i tos deles não es tão l imi tados à geração de energ ia apenas .
Ativ idades parale las como con tro le de cheias , navegação, i r r igação , saneamento e restr ições
quanto a n íveis de jusante e mon tante f iguram como bal izadores dos processos decisór ios
envolv idos nas operações [57] . A lém d isso, ex is tem mui tos casos de us inas em cascata , nas
quais a descarga de montante é uma porção s ign if icat iva de sua a f luênc ia.
2.2.1 .3 Despacho Centra l izado
Pode se caracter izar a operação do SIN como centra l izada, pois é o ONS quem define
a operação de todas as us inas de médio e gran de por te do s is tema. Os agen tes propr ie tár ios
das us inas com despacho cen tra l izado devem seguir as ins truções do ONS, devendo
preocupar -se mais com a manu tenção das suas us inas.
A operação cen tra l izada do S IN se jus t i f ica pe la sua capacidade de regu lar izaç ão das
af luênc ias h idro lógicas . O despacho centra l izado torna possível um me lhor aproveitamen to
dos benef íc ios da d ivers idade h idro lóg ica, a lém de ev itar conf l i tos de interesse entre agen tes
com us inas em uma mesma casca ta .
Uma das desvantagens da operação cen tra l izada de grandes s is temas é que ela
aumenta a comp lex idade do plane jamen to , o que acar reta a necessidade da adoção de
hipóteses s impl i f icadoras na modelagem matemática . De fa to , traba lhos internacionais como
[82] e [8 ] argumentam que o despacho centra l i zado pode ser inadequado para s is temas de
grande por te, pois o operador cen tra l do s is tema pode não possu ir todas as informações
locais d ispon íveis aos agentes . O aumen to da par t ic ipação de us i nas de despacho
descentra l izado (cogeração, geração dis tr ibu ída) é outro fa tor que contr ibui para aumentar a
complex idade do despacho cen tra l izado.
Apesar destes fa tores, a predominânc ia das gr andes us inas h idre létr icas no Bras i l
s igni f ica que o p lane jamen to da operação deve continuar cen tra l izado. O desaf io passa a ser
determinar abordagens à mode lagem do s is tema que permitam min imizar as desvantagens
advindas da operação centra l izada .
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2.2.1 .4 A comp lex idade de s is temas predominan temente h idre lé tr icos
Conforme já c i tado , o grande parque gerador h id re létr ico do S IN torna o p lane jamento
da operação mais complexo em relação a s is temas predominan temen te termelé tr icos : quando
o parque gerador é predominantemen te térmico , é razoável assumir que a fa l ta de
combust ível par a a operação das us inas é uma ocor rência rara, que independe do despacho .
Ass im, a pr inc ipal preocupação no planejamento da operação é com o atendimento à carga
instan tânea máxima, com maior en foque nos aspectos e lé tr icos da operação do s is tema de
potência .
Em s is temas predominan temen te h idre lé tr icos , a água se torna um insumo impor tan te
na operação do s is tema , mas seu supr imento é bastante incer to, po is depende das condições
c l imát icas fu turas. Con figura -se então o aspecto energético do despacho, po is é ne cessár io
conci l iar o uso de água para geração hidre lé tr ica com a necessidade de ar mazenar água para
futuras es t iagens . O plane jamen to deve en tão considerar tanto o aspecto energético quanto o
aspecto e lé tr ico , a lém da in teração en tre os es tes dois aspec tos .
O foco deste re latór io, ass im como do pro jeto , é no aspecto energét ico, po is es te se
configura como uma condição de contorno ex tremamen te re levante no p lane jamento da
operação.
2.2.2 Plane jamento da Operação no Aspecto Energét ico
Uma das pr ior idades do p laneja mento da operação do SIN é garant ir que o r isco de
ocor rência de um défic i t de energia seja ace itável. Es te aspecto carac ter ís t ico dos s is temas
predominan temen te h idre létr icos se consti tu i como uma condição de contorno impor tan te no
p lanejamen to da operaçã o .
No caso da o t imização do despacho h idrotérmico do S IN, o problema é formu lado
como a min imização do cus to de operação do s is tema, su je i to à restr ição de segurança de
abastec imen to e às restr ições do s is tema ( l im i tes de armazenamen to, turb inamen to, en tre
outros) . Esta e tapa é comumen te denominada "p lanejamen to da operação" .
A me todologia em v igênc ia de fine a restr ição de segurança de abas tec imen to como
um r isco menor ou igual a 5% para o r isco de ocor rência de qualquer défic i t . Es ta restr ição é
complementada por outros cr i tér ios heur ís t icos de aversão ao r isco, estes serão abordados
no capí tu lo 2 .2 .5 .
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2.2.2 .1 Ot imização por Programação Dinâmica
A programação d inâmica (PD) é uma técn ica de pesqu isa operac ional que fo i
desenvolv ida por R ichard Bel lman poucos anos após o f im da Segunda Guerra Mund ia l . Seu
pr incíp io bás ico é a decompos ição do problema em vár ios subprob lemas que são resolv idos
sequencia lmen te.
A PD possui vár ias caracter ís t icas que a tornam a trat iva para ap l icação ao prob lem a
de despacho ót imo , des tacando -se sua capac idade de traba lhar com funções não l ineares,
não cont ínuas e não d i ferenc iáveis , a lém da sua capacidade de gerar pol í t icas de contro le
em ma lha fechada ( c losed loop ) . Is to s ign if ica que a PD tem capacidade de de t erminar uma
regra ót ima de operação que selec ione, em cada estágio do per íodo de p lanejamen to,
dec isões ót imas para cada possíve l estado do s is tema [88 ] . Es ta capacidade é uma
caracter ís t ica própr ia da PD, compar t i lhada apenas pela teor ia do con tro le ó t imo [74 ].
Em termos de o t imização do despacho , pol í t icas de contro le em ma lha fechada podem
ser defin idas por funções que mape iam o es tado do s is tema (nível dos reservatór ios) ao
espaço das soluções (d espacho das us inas) . Is to con trasta com po lí t icas de con tro le em
malha aber ta (open loop ) , que retornam d iretamente va lores no espaço das soluções , is to é,
valores de despacho das us inas .
Como a PD permi te def in ir a pol í t ica de operação através de funções, é possíve l
formular d iretamente a dependênc ia temporal do problema de despacho hidro térmico . Uma
forma in tu i t iva de observar esta dependência é através do chamado d i lema do p lanejamen to
da operação do s is tema hidrotérmico [7 ] : a cada estágio do problema, deve -se tomar uma
decisão dentre as vár ias de fin idas pelas duas po lí t icas ex tremas abaixo :
1. Minimizar o consumo de combustíveis em termelétricas com despacho intensivo das usinas
hidrelétricas;
2. Maximizar o despacho das usinas termelétricas de maneira a preservar o nível dos reservatórios
hidrelétricos.
A polí t ica 1 impl ica em um baixo cus to de operação no cur to prazo devido à economia
de combust íveis , mas tende a aumentar o custo de operação futuro , em especia l se as
af luênc ias h idro lógicas forem baixas . A polí t ica 2 ameniza o aumen to do custo de operação
futuro caso a h idro logia se ja des favorável , mas impl ica em aumen to no cus ta da operação em
cur to prazo devido à necess idade de despachar intens ivamen te as ter melé tr icas . Como é
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mui to d i f íc i l prever as a f luências fu turas em ho r izontes maiores do que a lgumas semanas ,
não é poss ível def in ir uma boa po l í t ica de operação sem levar em consideração a
dependência temporal e a na tureza es tocás t ica do problema.
Figura 4 – O dilema do planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos FONTE: CEPEL, Especificação funcional modelo NEWAVE, s/d, p.6
O di lema do plane jamento da operação pode ser expresso mat emat icamen te a través
de funções de custo imedi ato e funções de custo futuro, de f in idas ta l que sua soma se ja igua l
ao custo de operação to ta l no hor izon te de p lane jamen to:
( ) (1)
Custo to ta l da operação do s is tema no hor izonte do p lanejamento ;
Custo imed iato da operação do s is tema , is to é , custos da pol í t ica de operação
incor r idos no mesmo per íodo em que a decisão é tomada ;
Custo futuro da operação do s is tema , is to é , custos incor r idos nos per íodos
subsequentes àquele em que a decisão é tomada ;
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A de terminação da função é tr iv ia l , pois o custo imed ia to depende apenas do
despacho térmico e do dé fic i t (o custo imedia to das h idre lé tr icas é considerado nulo) . O
problema é a de terminação da função .
Em termos de programação d inâmica , pode ser determinado por recursão backward
da função ob jet ivo, is to é, reso lver o problema do futuro para o passado. Para is to , torna -se
necessár io reescrever (1) em forma recurs iva :
( )
[ ( )
( )]
(2)
Índice de tempo ;
Últ imo per íodo do hor izon te de ot im ização;
( ) Função que re torna o va lor presente do custo mínimo de operaç ão,
considerando a operação desde o per íodo a té o ú l t imo per íodo do hor izon te
de ot im ização ;
Vetor de estado do s is tema no per íodo (no caso de termin ís t ico , energia
armazenada nos reservatór ios) ;
( ) Função que retorna o cus to imedia to de operação do s is tema no pe r íodo ;
Vetor das var iáveis de con tro le do problema no per íodo (energia gerada por
h idre lé tr icas) ;
Taxa de desconto .
A equação (2) é uma denominada recurs iva devido ao fato de que ( ) é uma função
de ( ).
A ot im ização do s is tema através da equação ( 2) requer um pon to de par t ida onde
( ) se ja def in ido . Is to pode ser so luc ionado arb i trando -se um per íodo , d is tante
no fu turo, ta l que seja ra zoável assumir que os custos após esse per íodo são desprez íveis
( is to é , ) . Ass im é poss ível in ic iar a recursão assumindo como o novo hor izonte de
ot imização . Determina -se e u t i l iza-se es ta in formação para ob ter , é usado para
obter , e ass im sucessivamente a té .
O s is tema permanece estát ico no per íodo entr e e ( is to é, não há mudança na
configuração das us inas do s is tema nesse per íodo) , de maneira que é uma est ima tiva
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do custo da operação do s is tema em es tado es tac ionár io ( s teady s ta te ) . Desde que se ja
suf ic ientemen te d is tan te de , será uma es timat iva razoáve l do custo de operação e m
estado estac ionár io .
2.2.2 .2 Programação D inâmica Dual
A ot im ização da operação de s is temas h idro té rmicos por PD é robus ta em termos
conceitua is , mas sua imp lementação em s is temas de múl t ip los reservatór ios é impossib i l i tada
pela "ma ldição da d imens ional idade". Este te rmo fo i cunhado por Be l lman em 1961 , e
descrever o aumento exponencia l no es forço co mputac iona l necessár io à reso lução de
problemas de PD com o aumen to do espaço de estados.
Este aumen to de es forço der iva da mane ira em que a PD caracter iza a função
objet ivo: esta necessi ta ser ca lculada para vár ios pontos no espaço de es tados , ta l que a
"ma lha" de pontos seja su f ic ientemen te densa para permit i r a cor reta defin ição da função
objet ivo. Se a d imens iona l idade do espaço de estados aumen tar , o número de pon tos
necessár ios para man ter a mesma densidade aumenta exponenc ia lmen te.
Como o estado de c asca ta de reservatór ios pode ser defin ido apenas através do
estado de todos os reservatór ios , o aumen to do número destes causa um aumen to na
d imens ional idade do espaço de es tados, inv iab i l i zando a resolução do prob lema por PD.
Exis tem vár ias técnicas para amenizar os problemas causados pela ma ldição da
d imens ional idade . No Bras i l , é adotada a técnica de Programação D inâmica Dual , propos ta
por Pereira e Pin to [108 ] e Pere ira [106] . A Programação D inâm ica Dual permi te reduzir
substancia lmen te o número de cálculos da função objet ivo no espaço de estados através do
cálculo da der ivada da função objet ivo para cada um destes pon tos .
Cada der ivada def ine um hiperplano no espaço de estados (uma re ta no caso
b id imensiona l da F igura 5) . Ass im, a função ob jet ivo pode ser aprox imada por um pol iedro
defin ido pelo conjun to de h iperplanos , que é convexo para o prob lema de o t im ização do
despacho hidrotérmico [108 ] . Como a função objet ivo é aprox imada por uma função l inear por
par tes, não apenas se contorna o problema de dimens iona l idade , como também se torna
possível de terminar o pon to ót imo através de a lgor i tmos de programação l inear , que são
bastante e f ic ien tes.
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(a) (b)
Figura 5 – Representação de função objetivo através de (a) programação dinâmica; (b) programação dinâmica dual.
Na formulação proposta por Pereira e Pin to [108 ], a cons trução do po l iedro para cada
estágio do problema é um processo i terat ivo. Em cada i teração , determina -se um hiperplano
tangen te à função obje t ivo e ver i f ica -se a prec isão da função aprox imada . O processo é
repetido até que a função aprox imada atenda a um cr i tér io de convergê ncia pré-estabe lec ido .
A determinação dos h iperplanos tangen tes à função obje t ivo na Programação
Dinâmica Dua l encon tra sua fundamen tação teór ica na técn ica de Decomposição de Benders,
proposta por Benders [11] e aper fe içoada por Geoffr ion [58 ] . Por esta razão, os h iperplanos
são comumente denominados como cor tes de Benders . Também é in teressante ressal tar que
a der ivada da função obje t ivo que de fine cada cor te de Benders é o preço sombra, is to é, o
custo margina l da var iável de es tado (neste caso, a energia armazenada nos reservatór ios) .
Como o preço sombra é a var iável dua l do problema sob o pon to de v is ta da Programação
Linear , jus t i f ica -se a nomenc latura des ta técnica como Programação D inâmica Dua l.
Apesar de reduzir o problema de dimens ional idade inerente à PD, a Programação
Dinâmica Dua l não o e l im ina comp le tamen te , em especia l para o caso estocást ico. Is to pode
ser observado na imp lementação da PDDE no modelo NEWAVE, que necessi ta recor rer à
agregação de reservatór ios para v iab i l izar sua resolução compu tac iona l . O cap ítu lo 2 .2 .4
fornece mais deta lhes sobre a implemen tação da PDDE a través de modelos compu tac ionais .
2.2.2 .3 Modelagem Estocás tica das A fluênc ias Hidro lógicas
A necessidade de adoção da modelagem estocástica para as a f luências se deve à
reduzida s igni f icânc ia esta t ís t ica dos regis t ros h is tór icos de vazões, em especia l
considerando a capac idade de regu lar ização p lur ianual do S IN. Nes tas cond ições, a teor ia de
Nível dos reservatórios
Cu
sto
Nível dos reservatórios
Cust
o
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processos estocást icos pode ser ut i l izada para extra ir o máximo de in formações poss íveis
dos regis tros h is tór icos .
A d iscre t ização temporal mensa l das vazões af luen tes é ado tada nos es tudos de
p lanejamen to da operação do s is tema hidrotérmico [27] . Este fa to possui in f luência d ire ta na
escolha do mode lo es tocást ico ma is apropr iado para a geração das ser ies s inté t icas de
vazões. Como será v is to pos ter iormen te, dois mé todos de geração são usualmente
empregados: geração de sér ies anua is co m pos ter ior desagregação em mensa is ou geração
de sér ies mensais d iretamen te. O s is tema elé tr i co atual ado ta a segunda opção, através do
emprego de um modelo au tor regress ivo per iód ico PAR(p) descr i to na seção seguin te.
2.2.2.3.1 O modelo PAR(p)
Em um mode lo autor reg ress ivo (AR) , acontec imentos presen tes es tão d ire tamen te
atre lados a ocor rências passadas somadas a um termo conhecido como ruído ( whi te noise ) .
O nível de dependênc ia entre os acontec imen tos é o que define a ordem do processo.
Ressalta -se que, na mode lage m de vazões, as observações apresentam um grau de
dependência entre s i . Em ou tras palavras, não se pode cons iderá - las par te de um processo
independen te. Por esse mot ivo , o emprego de técnicas au tor regress ivas é jus t i f icado.
O modelo autor regress ivo ma is s i mples é o de pr imeira ordem, AR(1) , também
chamado de modelo markov iano. Uma observação , medida em um tempo , depende
somente de um acon tec imen to em e de um ru ído . Matemat icamente um modelo AR(1)
é expresso por [65 ] :
( ) (3)
onde é a média do processo, é o parâmetro do modelo e é o ruído , independen te e
ident icamen te d is tr ibuído ( i id) com média 0 e var iânc ia . Ev iden temente , a ordem des te
modelo pode ser estendida para valores super iores. Um modelo de ordem p , ou AR(p) , é
representado por [65 ]:
( ) ( ) ( ) (4)
Como se pode ver pela equação (4) , modelos de ordens super iore s acar retam na
est imação de um ma ior número de parâmetros . O cálcu lo des tes parâmetros pode ser fe i to
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através da ap l icação das equações de Yule -Walker , em termos das autocor re lações
observadas. Gener icamente , para um modelo AR(p) , pode -se escrever [18 ]:
(5)
onde
|
| |
|; |
|
(6)
A var iânc ia, por sua vez , é de fin ida por :
(7)
E a função de autocor re lação teór ica é :
(8)
Modelos t ipo PAR (Au tor regress ivos Per iód icos) , também chamado de modelo
Thomas-Fier ing , são empregados quando ques tões re lat ivas à sazona l idade são re levan tes .
Em ou tras palavras , um mode lo PAR é co mpos to por tantos mode los AR quan tos per íodos
sazonais es t iverem em consideração . Um mode lo PAR(p) , com p representando a ordem do
modelo , pode ser def in ido como [65 ]:
∑ ( )
( )
(9)
onde é a méd ia da sér ie , com ( ) e para o per íodo , ( )
é o coe fic ien te
autor regress ivo lag para o per íodo e é o ruído, novamente i id com média 0 e
var iânc ia . CEPEL [27] de fine para o s is tema bras i le iro um mode lo PAR(p) com a ordem do
modelo var iando no interva lo , ou seja , a formu lação pode depender de
informações de a té 12 meses an ter iores. A de f in ição do número de per íodos p a ser usado
per tence a um passo especí f ico do modelo , desc r i to em [27 ] .
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O mode lo PAR(p) ut i l izado pe lo s is tema e létr i co bras i le iro , através do modelo de
despacho a tual NEWAVE, é equacionado da segu inte maneira [27 ] :
(
)
(
)
(
) (10)
onde é uma sér ie sazona l de per íodo s (s=12 para sér ies mensais) ; t é o índice de tempo
( ) , função do ano ( ) e do per íodo ( ); é o
número de anos ; é a méd ia sazona l de per íodo ; é o desvio padrão de per íodo ;
é o operador au tor regress ivo de ordem e é a sér ie de ru ídos i id com média 0 e
var iânc ia . Nota-se a d i ferença en tre as equações (9) e (10) dev ido à norma l ização da
sér ie considerada no mode lo atua l .
De forma aná loga à formu lação AR s imp les , equações de Yule -Walker podem também
ser escr i tas para se ob ter as est ima tivas dos par âmetros de um mode lo PAR(p) ( [65 ] e [27 ]) :
( )
(
( ))
( )
(11)
onde
( )
||
( )
( )
( )
||
( ) |
|
( )
( )
( )
||;
( )
||
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
||
(12)
A var iânc ia, por sua vez , é de fin ida por :
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
(13)
O conjun to de valores representados por ( )
é também conhecido por função de
autocor re lação parc ia l do per íodo .
O NEWAVE traba lha com a d iv isão dos reservatór ios bras i le iros em qua tro
subsis temas (Nor te, Nordeste , Cen tro -Oeste /Sudeste e Su l) . Essa cons ideração é vál ida
também para a geração s inté t ica de a f luências , fazendo com que o mode lo PAR(p) tenha que
ser a justado para cada um deles. A estra tégia ut i l izada base ia -se em um método suger ido por
[18] , d iv id ida em três etapas: iden ti f icação, na qual a ordem é esco lh ida em função do
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per íodo e subsis tema considerados , est imação dos parâmetros envo lv idos , através da
apl icação das equações (11) e (12) e ver i f icação do modelo . A expressão f inal ut i l izada para
gerar as sér ies s in tét icas é dada por :
(
)
(
) ( )
(14)
onde é uma sér ie independen te com méd ia zero e var iânc ia un itár ia.
Um problema cons iderado comum em aprovei tamentos h idre lé tr icos com reservatór ios
em cascatas é a geração de af luênc ias mensa is nega tivas . Isso acon tece porque nesses
casos são consideradas somente as vazões incr ementa is de cada us ina que, em sua grande
par te, cor respondem a valores mui to pequenos ( [27] e [107 ]) . A forma u t i l izada pe lo s is tema
bras i le iro para contornar esse problema fo i a justar uma dis tr ibu ição log -norma l a três
parâmetros (LN3) aos resíduos . En tretan to , em estudo recen te , O l ive ira e t a l . [101 ]
constataram que a adoção dessa solução ref lete numa cor re lação espacia l s in tét ica in fer ior à
observada. Propuseram, por tanto , uma nova fo rma de se fazer a transformação l inear dos
resíduos, mas man tendo a d is tr ibu ição LN3 como base.
O mode lo descr i to em (14) garante a es trutura de cor re lação temporal mensal para as
sér ies. En tretan to, é também necessár io se ter a garantia de estrutura de cor re lações
espacia is , que traduz a dependência entre ap roveitamentos v iz inhos . O mode lo é então
estendido para o caso mul t ivar iado e os resíduos são novamente ut i l izados, ao serem
transformados de var iáve is i id para espacia lmente cor re lac ionadas, apl icando -se técnica
descr i ta em [70 ] e [90 ].
Uma vez geradas as sér ies, o ú l t imo procedimen to se refere à val idação das mesmas .
Sabe-se que, por constr ução, o modelo é capaz de reproduzir estatís t icas básicas (como
médias e var iânc ias, por exemplo) . O NEWAVE traba lha, por tan to, com conce itos
re lac ionados à sequências, re ferentes ao “pe r íodo de tempo que de terminado va lor de
afluênc ia f icou cont inuamente abaixo de va lores pré -determinados ” [27 ] . Ou tro concei to
ver i f icado com as sér ies geradas é o máximo défic i t , ou o vo lume do reservatór io capaz de
regular izar uma vazão especí f ica. F inalmen te , s i tuações extremas re lat ivas às p i ores
s i tuações hidro lógicas são também cons ideradas na val idação . Dessa mane ira, é fe i ta uma
comparação entre os valores da sér ie h is tór ica e as af luências geradas, sob os índices de
máximos compr imen tos, máximas somas e máxima intens idade das sequências , máx imo
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défic i t para um determinado n ível de regu lar ização e compr imen to e vazão média do per íodo
cr ít ico .
2.2.3 Plane jamento da Operação no Aspecto E létr ico
O planejamento da operação de um s is tema h id rotérmico tem que levar em con ta um
amplo espectro de at iv ida des , abrangendo desde o aspecto energético , com a ot im ização
plur ianua l dos reservatór ios até o despacho das us inas, até as restr ições operat ivas , em
geral decor rentes da operação do S IN como um s is tema de po tência .
Como as comp lex idades do problema de ope ração não podem ser acomodadas por um
modelo matemático ún ico, torna -se necessár ia a ut i l ização de cadeias de modelos com
diferen tes hor izon tes de p lanejamen to e graus de deta lhes na implemen tação do s is tema.
Desse modo, d i feren tes hor izon tes de estudo que cor respondem a di ferentes t ipos de
anál ises do desempenho do s is tema podem ser apropr iadamente ava l iados .
Efe i tos de cur to prazo como con tro le de cheias e restr ições de segurança são
impor tantes , mas devem ser considerados poster iormente aos estudos energ ét icos, po is as
metas energét icas são condições de contorno ind ispensáveis à operação apropr iada do
s is tema. A de terminação de procedimentos operat ivos cor retos sob o aspecto e létr ico é
comumen te denominada "programação da operação".
Em termos de plane jame n to sob o aspec to e lé t r ico, o cálcu lo do custo imedia to de
operação a cada es tágio pode ser ob tido resolvendo -se o seguin te problema de programação
l inear :
∑ ( )
(15)
s.a
∑ ( )
∑( )
∑ [ ( ) ( )]
(16)
(17)
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( ) ( ) (18)
onde
número tota l de subs is temas ;
número tota l de us inas h idre lé tr icas do -és imo subsis tema;
número tota l de us inas térmi cas;
número tota l de us inas térmicas do -és imo subsis tema;
representa o número do subs is tema considerado , ;
representa as us inas termelé tr icas , ;
geração da terme létr ica no estág io (MWh) ;
l im i tes mín imo e máx imo de geração de no estágio (MWh) ;
custo de geração da térmica ($/MWh) ;
demanda de energ ia do -és imo subsis tema no es tágio (MWh) ;
( ) in tercâmb io de energia do subs is tema para o subsis tema (MWh) no estágio
;
( ) l im i te de in tercâmbio de energia do subsis tema para o subsis tema (MWh) no
estágio ;
conjunto de subsis temas d iretamente conec tados ao subs is tema .
Esta formu lação é apropr iada para o p lanejamento da operação com discret ização
mensal . É poss ível ref inar a formulação (15) - (18) através de:
∑ ( )
∑ ( ) ∑ ( )
(19)
A equação (19) permite que alguns aspectos e lé tr icos sejam incorporados à operação
através da troca de uma res tr ição de igua ldade por uma com fo lga (del im itada por e ) .
Ainda ass im, consideram-se apenas demandas por subsis temas e in tercâmb ios en tre e les , a
rede elé tr ica não é modelada exp l ic i tamen te.
É possíve l ref inar a inda mais a formulação do aspecto e létr ico tratando -o como um
problema de Fluxo de Po tência Ótimo (FPO) . N o en tanto , es te t ipo de formulação deve
considerar aspectos cuja ordem temporal não é mais compat ível com o p lanejamento
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energético . Para exemp los desta formulação , ver os capítu los 2.2.4 .3 e 2.2 .4 .4 que
descrevem os mode los DESSEM e PREDESP.
2.2.4 Modelos Computaciona is
Os mode los energé ticos de p lanejamen to da operação do S IN foram desenvolv idos
pelo Cen tro de Pesquisas em Energ ia Elé tr i ca – CEPEL, uma ent idade associada à
Eletrobrás .
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Figura 6 – Cadeia de modelos computacionais usados no planejamento energético Adaptado de CEPEL (2009)
O cerne da cadeia de p lanejamento do s is tema h idrotérmico bras i le iro é composto por
quatro modelos : P lanejamen to da Operação de Médio Prazo (c in co anos à frente) , real izado
pelo programa NEWAVE, P lane jamen to de Cur to Prazo (um ano a frente) , real izado pelo
programa DECOMP, Programação D iár ia (até 14 d ias) , real izado pe lo programa DESSEM,
NEWAVE
Planejamento da
operação de sistemas
hidrotérmicos em
médio prazo
GEVAZP
Geração de séries
sintéticas de afluência
SUISHI
Simulação da
operação de sistemas
hidrotérmicos
DECOMP
Planejamento da
operação de sistemas
hidrotérmicos em
curto prazo
CONFINT
Avaliação de
confiabilidade
CONTROLE DE
CHEIAS
Alocação de volume
de espera para
controle de cheias
PREVIVAZ
Previsão de vazões
semanais
PREVICAR
Previsão de carga em
curto prazo
DESSEM
Comissionamento de
unidades
hidrotérmicas em
corrente contínua
PREVIVAZH
Previsão de vazões
diárias
PREDESP
Comissionamento de
unidades
hidrotérmicas em
corrente alternada
Pla
ne
jam
en
to d
a o
pe
raçã
oP
rog
ram
açã
o d
a o
pe
raçã
o
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Pré-Despacho (um d ia a frente , PREDESP) e Operação em Tempo Real (uma a meia hora a
frente) [117 ]. A h ierarquia da cade ia de modelos pode ser observada na Figura 6.
Nesta seção serão comentados os pr inc ipa is modelos ut i l izados no p lanejamento da
operação de s is temas hidro térmicos : NEWAVE, DECOMP, DESSEM e PREDESP.
2.2.4 .1 NEWAVE
O NEWAVE é o mode lo de o t imização de despacho hidrotérmico em médio prazo da
cadeia de p lanejamen to energético do CEPEL. Em termos algébr icos , o NEWAVE calcula
funções que mape iam o espaço de es tados (energia armazenada nos reservatór ios e energias
af luen tes passadas) ao valor da função -obje t i vo (custo to ta l de operação) . Como estas
funções permitem a fác i l de terminação do despacho de custo mín imo para qualquer co n junto
de cenár ios (af luênc ias aos reservatór ios) , f ica caracter izada a capacidade do NEWAVE de
gerar polí t icas de con tro le em ma lha fechada .
O NEWAVE se base ia na técnica de PDDE. As vazões af luentes aos reservatór ios são
modeladas a través do mode lo estoc ás tico PAR(p ) .
Conforme descr i to no capi tu lo 2 .2 .2.2 , a PDDE não e l imina comple tamente a
"ma ldição da d imens iona l idade" inerente à programação dinâmica . Dois ar t i f íc ios de
modelagem são essencia is para v iabi l izar o NEWAVE do po nto de v is ta compu tac ional : a
representação agregada dos reservatór ios e a amos tragem Mon te Car lo do espaço de
estados para cada estág io ( "en foque pente ") [27] [103] .
A representação agregada do s is tema é um ar t i f íc io c láss ico na l i tera tura técnico -
c ient íf ica [39 ] . Cada subsis tema do SIN é representado por um reservatór io equiva lente que é
composto pelas us inas de sua reg ião. Es ta representação con templa a rede h idrául ica e as
restr ições de uso da água , considerando os va lo res médios de produt iv idade das us inas para
o estabe lec imento de cálcu los da energia do s is tema equ ivalen te [25] . As caracter ís t icas
energéticas também são expressas na represen tação para a de terminação dos in tercâmb ios
entre as regiões . O ma ior problema da agregação de reservatór ios é que ela impl ica que os
reservatór ios agregados operam parale lamen te , com depleção e ench imento ocor rendo de
forma s imul tânea a todos os reservatór ios [57 ]. Esta h ipótese s imp l i f icadora não se observa
na operação e fe t iva , e acar reta d is torções na de terminação da po l í t ica ó t ima .
O outro ar t i f íc io do NEWAVE consis te em evi tar a explosão combinatór ia que ocor re
na número de cenár ios à medida que se estende o hor izonte de o t imização [27 ] . Is to ocor re
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porque, a inda que a Programação Dinâmica Dua l ev i te a d iscret ização do espaço de estados,
é necessár io determinar to das as sequências possíveis de cenár ios h idro lógicos a cada
i teração do algor i tmo ( Figura 7a) . Observa-se que o número de sequências cresce
exponencia lmen te com o número de es tágios , o que pode inv iabi l izar o problema. A solução
para reduzir este cresc imento exponenc ia l do número de sequênc ias é real izar uma
s imu lação Mon te Car lo " forward" para uma amostra do conjunto de sequênc ias possíve is
(Figura 7c) . Ass im, é possíve l ev i tar que o número de cenár ios se ramif ique a cada estágio
(Figura 7b) , a l iv iando o problema. Esta solução se denomina de "enfoque pen te" , que
contrasta com o "en foque árvore" de ca lcular todas as combinações de cenár ios [103] .
(a) (b) (c)
Figura 7 – Explosão combinatória do número de cenários possíveis (a); supressão da ramificação dos cenários através do enfoque pente (b); amostragem Monte Carlo necessária para caracterização do espaço de estados no
enfoque pente (c). FONTE: CENTRO DE PESQUISAS DE ENERGIA ELETRICA (CEPEL), Manual de Referência do modelo NEWAVE, - Relatório Técnico, 1999. [27]
Outro ar t i f íc io impl íc i to no NEWAVE é a modelagem das u s inas terme lé tr icas , que
representadas por grupos de térmicas com custos semelhan tes (c lasses térmicas) , com
funções de custo l ineares e l im ites de geração mín ima , l imi tes de geração máxima e custos
incrementais de operação. A representação do défic i t de fornecimento de energia é fe i ta
através da consideração de uma un idade terme létr ica de capac idade igual à demanda, com o
mesmo cus to de operação a tr ibu ído à inter rupção de fornecimen to de energia . A demanda de
energia para cada subsis tema é dada em blocos de energia para cada estágio do per íodo de
p lanejamen to. Já as restr ições e lé tr icas são representadas de maneira bastante s imp l i f icada,
equivalen te à formu lação das equações (15) - (18)apresentadas no capí tu lo 2.2 .3 . Ass im, o
NEWAVE não considera a rede elétr ica , conside ram -se apenas demandas por subsis temas e
intercâmb ios entre e les .
A representação l inear das funções de custo de us inas termelé tr icas fac i l i ta a
ot imização con jun ta dos parques hidre létr ico e termelé tr ico , pois ambos são representados
em con jun to como funções l ineares por par tes .
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Conclu i -se que apesar de representar uma melhora conce itua l em re lação aos
modelos de terminís t icos , o NEWAVE impõe vár ias s impl i f icações necessár ias à v iabi l ização
computac ional da PDDE.
2.2.4 .2 DECOMP
O DECOMP representa o próx imo passo h ierárquico do p lane jamen to da operação . Ao
se reduzir os hor izontes de p lane jamen to, a representação do s is tema é ref inada e as us inas
h idre lé tr icas são modelada s de for ma indiv idual izada , expressando suas caracter ís t icas
operat ivas e res tr ições h idrául icas e energét icas . Deve-se recordar que o DECOMP ut i l iza as
metas energé ticas estabe lec idas pelo NEWAVE como condição de con torno. Por tan to, as
d is torções na pol í t ica operat iva decor rentes da agregação de reservatór ios a inda estarão
presentes.
Por ut i l izar um hor izon te de p lanejamento menor , no DECOMP torna -se possíve l
representar as us inas de forma ind iv idual izada, a lém de deixar de ut i l izar o ar t i f íc io do
"enfoque pente" u t i l izado pe lo NEWAVE. Além do mais, considera -se que o pr imeiro mês do
hor izonte é determin ís t ico, po is a prev isão de vazões neste hor izon te é fac tíve l .
Em termos de res tr ições e lé tr icas , o DECOMP considera uma formulação equiva lente à
equação (19) do cap ítu lo 2 .2 .3 , a lém de algumas outras considerações , ta is como [28 ]:
Perdas elétricas;
Diferentes patamares de carga;
Limites de interligação entre subsistemas;
Contratos de importação e exportação;
Custo de déficit: déficit representado por uma usina térmica de capacidade infinita, com custo igual ao
custo de déficit
Restrições elétricas: por estágio e por patamar:
Restrição de transporte entre Itaipu e os subsistema SU e SE
Função de produção energética que é função do volume disponível médio, volume defluente total
(vazão turbinada, vazão vertida, produtividade específica, cotas, perdas hidráulicas)
Geração de pequenas usinas;
Geração mínima obrigatória (descontado da carga);
Penalidades para intercâmbios desnecessários.
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Apesar deste re f inamen to, s eme lhan temen te ao NEWAVE, os estudos e lé tr icos não
consideram a rede elétr ica, ou seja , consideram -se apenas demandas por subsis temas e
intercâmb ios entre e les .
2.2.4 .3 DESSEM
As metas de geração ca lculadas pelo DECOMP são poster iormen te ref inadas na
programação de operação diár ia , real izadas pelo DESSEM, levando -se em consideração
cronologia da curva de carga , restr ições operat ivas ao n ível de unidades geradoras e a
modelagem DC da rede elétr ica .
Como nesse Plane jamen to de Cur t íss imo Prazo (14 d ias à frente) , aprox ima -se da
operação em tempo real em que o problema energético se integra com o problema elé tr ico ,
ex ige-se uma representação mais de ta lhada do modelo do s is tema eletro -energét ico.
Ass im, no mode lo DESSEM [29] , cons tró i -se um subproblema de ot im ização l inear
(PPL) para cada estágio, o qual inc lu i restr ições de balanço hídr ico para as us inas ,
atendimen to à demand a por submercado, l imi tes de geração para as unidades hidro e
térmicas , l im ites de in tercâmb io entre submer cados, funções de produção para as us inas
h idre lé tr icas, restr ições de un i t commitment pa ra as unidades h idrául icas e térmicas en tre
outras restr ições opera t ivas .
Para que se possam considerar convenientemen te as restr ições de f luxo nas l inhas de
transmissão , o modelo DESSEM introduz um algor i tmo i tera t ivo (FPO DC) na resolução do
subproblema de cada estág io, em cada i teração da P rogramação Dinâmica Du al . Esse FPO DC
contemp la o modelo l inear izado em po tência at iva [96 ] e fornece uma aprox imação da
dis tr ibu ição dos f luxos de potênc ia at iva no s is tema, no qual se despreza o efe i to da tensão e
potência reat iva .
Basicamen te o FPO DC cons idera um problema de ot im ização ta l qua l representado a
seguir :
( ) (20)
s.a.
(21)
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(22)
(23)
onde
( ) (24)
número de bar ras do s is tema ;
vetor de in jeção e po tênc ia a t iva ( ) ;
vetor das potências geradas;
vetor dos l im ites mín imos de geração;
vetor dos l im ites máximos de geração;
matr iz de f luxo de carga DC ( ) ;
vetor de ângu los das bar ras ( pos ições) ;
vetor ( ) de f luxo nas l inhas ;
matr iz d iagona l com reatânc ia ( );
matr iz de inc idência bar ra - ramo ( ) , sendo que se o ramo se
conecta à bar ra e está or ientado en trando nes ta bar ra e se o ramo se
conecta à bar ra e está or ien tada saindo des ta bar ra.
A representação de todos os l imi tes de f lux o em um s is tema de grande por te envo lve
a representação de mi lhares de restr ições [47 ]. Ass im, ut i l iza -se a estra tégia de se ad ic ionar
as restr ições apenas nos ramos que vão sendo sucessivamen te v io lados.
Ainda , para o DESSEM, acrescen tam-se ao PPL algumas cons iderações, ta is como
[29] :
Possibilidade de se realizar estudos com e sem rede elétrica;
Intercâmbio entre subsistemas;
Custo de déficit por profundidade de corte de carga: a medida que o percentual de corte de carga
cresce, o custo unitário de déficit aumenta, pois cargas mais importantes vão deixando de ser
atendidas;
Restrição de transporte entre Itaipu e SU/SE;
Contratos de importação e exportação;
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Consideração de pequenas usinas com geração fixa;
Função de produção energética: potência gerada depende da vazão turbinada e da altura de queda;
Reserva de potência por usina escolhida;
Manutenção programada.
Ass im, no mode lo DESSEM, a rede elétr ica é representada através de balan ço de
potência por bar ra através de um mode lo l inear .
2.2.4 .4 PREDESP
O pré-despacho tem como obje t ivo fornecer uma programação de geração e
intercâmb io de energia e létr ica em in tervalos ho rár ios para o próx imo d ia , levando em con ta
os hor izontes de p lane jamen to a n ter iores e aspectos re lat ivos à economia e segurança
operac ional do s is tema elé tr ico .
O chamado PREDESP tem por objet ivo fazer a adequação do despacho do DESSEM,
segundo um modelo AC, onde se considera o modelo comple to da rede , com mon itoração do
per f i l de tensão , ba lanço de potência a t iva e reativa por bar ra, l imi tes de f luxo nas l inhas ,
obtendo-se as gerações f ina is das gerações h id rául icas, térmicas e con tratos de impor tação
do s is tema , a serem es tabe lec idos pelo operador .
F inalmente, a Operação em Te mpo Rea l é o f im da cadeia de p lane jamen to (onde o
p lanejamen to for mulado em e tapas an ter iores é real izado) e tem como função básica a tender
o consumidor em tempo rea l de mane ira econômica e conf iáve l, sendo sua função real izada
pelo despachante (prof iss io na l responsáve l pela operação em tempo real) .
2.2.5 Heuríst icas Ut il izadas no Planejamento da Operação
Ainda que a cade ia de mode los de p lane jamen to tenha bom fundamento teór ico, em
vár ias ocasiões o ONS e as autor idades do setor e lé tr ico têm de f in ido metodolog i as
heur ís t icas para a operação do s is tema. Em ge ral, es te t ipo de medida é tomada dev ido a
uma percebida insu f ic iênc ia do mode lo, como o rac ionamento de energ ia em 2001 e o
aumento brusco do preço spot de energia no in íc io de 2008 .
Este compor tamen to é coe rente com a observação de Yeh [139] e Labadie [74 ] de que
operadores do s is tema tendem a ser cét icos quanto a modelos compu tac iona is que
"subst i tuem" o ju lgamento humano . A comp lex idade ma temát ica i nerente a mode los de
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otimização d i f icu l ta a compreensão destes e acentua o cet ic ismo . Os exemp los ma is
impor tantes destas heur ís t icas na operação do SIN são a curva b ianual de segurança (mais
conhecida como Curva de Aversão ao Risco – CAR) e o n ível -me ta .
A Curva de Aversão ao Risco define l im ites mín imos para o armazenamento em termos
de reservatór ios equiva len tes, ca lculados supondo a ocor rência de sér ies de a f luências
h is tór icas h idro logicamen te des favoráveis . O nível -me ta possui fundamento s imi lar , mas
define um armazenamen to mínimo no iníc io do per íodo de es t iagem.
Estes cr i tér ios são res tr ições de segurança de abastec imen to ma is restr i t ivas do que
r isco anual de déf ic i t menor ou igua l a 5% . É interessante notar que estes dois cr i tér ios são
baseados nos regis tros h is tór icos de vazão , contornando a modelagem es tocást ica das
af luênc ias e a comp lex idade assoc iada a es tes modelos.
Em termos de segurança do abas tec imen to a adoção destas heur ís t icas é favorável ,
pois o rac ionamen to de energ ia de 2001 demons tro u que o Bras i l possu i uma for te aversão à
ocor rência de défic i ts de energia. No en tanto , a adoção de heur ís t icas torna a prev is ib i l idade
e a reprodutib i l idade dos proced imen tos de operação mais d i f íce is . Já é possível cons iderar
a CAR no NEWAVE, no entan to , vár ias outras heur ís t icas e a justes devem ser fe i tas fora dos
modelos compu tac ionais , pois sua mode lagem matemática pode se tornar bas tan te d i f íc i l .
Como o ONS deve continuar a adotar heur ís t icas para aumentar a segurança de
abastec imen to [102 ], um mode lo de p lane jamento f lex ível que possa incorporar estas
heur ís t ica se torna dese jável .
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3 Descrição do modelo para a solução do problema
3.1 Modelagem Hidrológica
Este i tem v isa à descr ição do mode lo mu lt ivar iado ut i l izado para a gera ção de
múl t ip las sér ies de af luênc ias mensais a d iversas us inas s imul taneamen te . Como será
mostrado , mui tas das premissas ut i l izadas d i ferem cons ideravelmente do modelo de
despacho atual . Essas d i ferenças se devem, essencia lmente , a um concei to básico no m ode lo
desenvolv ido : o tra tamen to ind iv idual izado das us inas. Obv iamente , a formu lação se e leva
em tamanho e comp lex idade , ex ig indo consider ações parc imoniosas em vár ios aspectos do
modelo .
O desenvo lv imento do modelo esteve ca lcado em três considerações :
i . A expansão atual é baseada em terme lé tr icas e h idre lé tr icas a f io d ’água;
i i . A capacidade re la t iva de regular ização de vazões diminui enquan to a demanda
aumenta , o s is tema possui uma fo lga ( s lack ) menor ;
i i i . Com menor regular ização plur ianual , as cor re lações in te ranuais preponderam sobre
as cor re lações interanuais , podendo -se u t i l izar modelos estocás ticos menos
complexos do que geração anua l e pos ter ior desagregação em mensa l .
Neste caso, cor re -se o r isco de que o uso de mode los mais s imples reduza a
capacidade da sér ie s inté t ica de reproduzir eventos extremos. Por ou tro lado , a tendência da
matr iz energét ica é um aumen to da parcela re lat iva à terme le tr ic idade e es ta ser ia
empregada para aumentar a conf iab i l idade do setor . A mode lagem proposta procur ou t i rar
vantagem dessa nova caracter ís t ica. Dessa maneira, optou -se por empregar a formulação
Autor regress iva com Médias Móveis Con tempor ânea ( - [65 ]) não per iód ica a sér ies
mensais estac ionár ias e dessazonal izadas .
3.1.1 Coleta de dados para mode lagem
Os dados de entrada para a geração das sér ies s intét icas são unicamen te as sér ies
h is tór icas mensais das us inas h idre lé tr icas. Apesar de serem encontradas em mais de uma
fonte , op tou-se por centra l izar a cole ta d iretamente do sí t io e le trônico do Operador Naciona l
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do Sis tema Elé tr ico . Cada us ina está atre lada a um posto h idrométr ico que contém as
af luênc ias . Dessa maneira , foram reunidas as seguintes informações:
Código o f ic ia l do pos to natural : med ições em aproveitamen tos cuja vazão cor responde
à natural , com ret i rada dos e fe i tos de bar ramento, incorporação de evaporações e
outros usos ;
Código o f ic ia l do pos to ar t i f i c ia l : medições cor respondentes às vazões na turais , mas
que levam em consideração os e fe i tos de qualquer regra operat iva especí f ica ou de
a l teração do reg ime na tural do r io (como desv ios e bombeamentos ) ;
Nome of ic ia l do pos to ;
Sér ies de af luências na turais mensa is , re la t ivas aos per íodos de jane iro de 1931 a
dezembro de 2007 (em m³ /s ) ;
Sér ies de a f luências ar t i f ic ia is mensais , re lat ivas aos per íodos de jane iro de 1931 a
dezembro de 2007 (em m³ /s ) ;
Juntamen te com as sér ies propr iamente d i tas , o ONS d isponib i l iza um re la tór io
técnico , no qual re lac iona as us inas aos seus respectivos postos de medição e deta lha
s is temas comp lexos que contém bombeamen tos ou desvios . A ed ição u t i l izada na e laboração
do mode lo está referenc iada em [101 ] .
Uma preocupação de ex trema re levânc ia para a construção do modelo se refere à
qual idade dos dados u t i l izados em sua e labor ação. Regis tros incoeren tes ou com er ros
ref le tem dire tamen te no resultado que o modelo apresentará, reduzindo sua confiab i l idade .
Como a robus tez do modelo é uma condição procurada, os dados co letados necessi tam
apresentar boa consis tência.
A anál ise de consis tênc ia das sér ies h idro lóg icas é tare fa delegada aos agen tes
responsáveis por cada posto de medição . Métodos especí f icos para a e laboração dessas
anál ises não são de terminados pelo ONS, f icando a cargo de cada agen te . Exemp los de
métodos para esse objet ivo podem ser encontrados em [44] , s is temá tica desenvolv ida pelo
ext in to Depar tamento Naciona l de Águ as e Energia Elé tr ica (DNAEE) , mas que a inda são
apl icados a tualmente , com bons resul tados .
Ainda em relação às a f luências , é impor tan te ressaltar que as sér ies possuem o
mesmo tamanho , independentemente da data de construção da us ina ou da implan tação do
posto de med ição f luv iomé tr ica . Essa condição é atend ida graças ao emprego de técn icas de
extensão de sér ies h idro lógicas , den tre as quais se destacam mode los de regressão
mul t ivar iados. O de talhamen to de métodos desse t ipo pode ser confer ido em [69] . Adema is ,
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as sér ies cor respondem a vazões naturais , ou seja, sem as inf luências devidas ao
bar ramento dos r ios para a construção das us inas de geração hidre létr ica , a lém dos
possíveis usos mú lt ip los dos reservatór ios cr iados. A formu lação para determinação de
vazões naturais é encon trada em [19 ].
Todas as sér ies de af luências , naturais ou ar t i f ic ia is , cole tadas para o proje to,
apresentam-se na condição de consis t idas, d ispensando esta anál ise no presente traba lho.
Os regis tros mensais to ta l izam 77 anos , ou 924 meses ( jan /1931 a dez/2007) de vazões,
comple tos e sem fa lhas.
3.1.2 Verif icação da condição de estacionar iedade das sér ies h idrológicas
Um grande número de modelos h idro lógicos ex is ten tes que fazem uso de sér ies
h is tór icas para o cálculo de seus parâmetros considera, impl ic i tamen te , uma condição de
estabi l idade na tural dos processos envo lv idos. Essa cond ição é conhec ida por
estac ionar iedade e se refere a um estado de equi l íbr io , no qual os momentos es tat ís t icos de
uma sér ie são considerados invar ian tes no tempo [6 ] .
Em modelos que traba lham com sér ies re la t ivamente cur tas (menores de 30 anos) , a
adoção da estac ionar iedade é v iável e não representa maiores problemas . Entre tan to,
modelos como o que fo i desenvolv ido no presente Projeto con tarão com in formações re la t ivas
a ser ies ma is longas , fazendo com que a consideração do equ i l íbr io esta t ís t ico dos
parâmetros em todo o per íodo não seja pruden te para a lguns casos . A té en tão, a ope ração
do s is tema a tual não tem a capacidade de inc lu ir aspectos não estac ionár ios [19 ]. Segundo
Clarke [36 ], os ref lexos da não estac ionar iedade na produção hidre létr ica são questões de
extrema impor tânc ia e que oferecem grandes desafios aos h idró logos nos d ias de ho je.
A t í tu lo de i lus tração, a Figura 8 mostra a evo lução his tór ica das a f luênc ias na Us ina
de I ta ipu . Percebe -se c laramen te, através da anál ise da tendência l ine ar representada , que
as vazões so freram um aumento ao longo dos meses . Ass im como I ta ipu , outras us inas
espalhadas pelo Bras i l apresentam caracter ís t i cas semelhan tes, não necessar iamente de
aumento na vazão ao longo dos anos , mas uma cond ição caracter ís t ic a de não
estac ionar iedade em suas sér ies.
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Figura 8 – Série Histórica de afluências em Itaipu, no período entre jan/1931 e dez/2007
A est imação dos parâmetros de um modelo h id ro lógico depende for temente de seus
momen tos es tat ís t ic os ; caso es tes se jam var iantes ao longo do tempo , a consol idação de um
modelo robusto é extremamen te prejudicada . Por esse motivo , a condição de não
estac ionar iedade deve ser a tenuada apl icando -se mé todos espec í f icos para ta l obje t ivo. No
contexto dos mode los autor regress ivos , comuns na modelagem de af luênc ias (ver Relatór io
Técnico 1 deste Proje to) , uma for mulação específ ica é comumente ap l icada . Chamada de
(Autoregress ive Integra ted Mov ing Average Model ) [18 ] [65] , es ta c lasse de mode los
considera uma parce la de “d i ferenciação ” do processo. Em outras pa lavras, um processo não
estac ionár io é encarado como a soma de pr ocessos es tac ionár ios (por esse mo tivo o
In tegra ted na denominação do modelo) . C laramente, formulações que adotam essa solução
car regam a compl icação do cá lculo de uma carga extra de parâmetros .
Outro mé todo, mais s imples , é o tratamen to prév io das sér ies h idro lógicas para
remoção da não estac ionar iedade antes da sua ut i l ização no processo. Dadas as d imensões
do projeto desenvo lv ido , a ut i l ização de cr i tér ios parc imon iosos fo i pr imord ia l . A escolha do
método de remoção da não e s tac ionar iedade recaiu, por tan to , sobre este segundo en foque .
0 100 200 300 400 500 600 700 800 9000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5x 10
4
Meses
Vaz
ões
(m³/
s)
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Todavia, a pr ior i não se sabe quan tas ou quais sér ies apresentam a não
estac ionar iedade . Ass im, a ver i f icação desta condição fo i o pr imeiro passo na cons trução do
modelo . Essa tarefa fo i real iza da a través da apl icação de técnicas e tes tes esta t ís t icos,
consol idados na l i teratura como mé todos e f ic ientes para ta l f im, [23] [31 ] e [97 ]. Den tre a
grande ofer ta de testes ex is ten tes , optou -se pela escolha de c inco, cada um considerando um
enfoque di ferente . Os tes tes foram fe i tos sobre amostras em escala anua l e suas formulações
serão deta lhadas a segu ir .
Teste t -Student
O tes te t -Student é t ido como um dos mais conhe cidos e s imp les de se apl icar . Tra ta -
se de um tes te essenc ia lmen te paramétr ico , assumindo que as amostras envolv idas seguem
uma dis tr ibu ição Norma l (Gauss iana) . Para ser possível a ap l icação deste tes te, as amos tras
foram submetidas a uma trans formação log -normal. A razão des te ar t i f íc io é fac i lmen te
v isual izada a través da aná l ise Figura 9 . Os dois gráf icos mos tram uma dis t inção, através da
qual se pode conclu ir que var iáveis submet idas à transformação menc ionada tendem
c laramente a uma dis tr ibuição Normal . Vale lembrar que a adoção desta d is tr ibuição
probabi l ís t ica está em confor midade com o Teor ema do Limi te Cen tra l , haja v is ta o tamanho
da amos tra envo lv ida.
Este tes te é fe i to sobre duas subamostras, ret i radas da amostra pr inc ipa l . Isso
s igni f ica d izer que a sér ie h is tór ica fo i d iv id ida em duas , não necessar iamen te de mesmo
tamanho . Da mesma forma que em [95] , a da ta escolh ida para a d iv isão da amos tra fo i no
mês de dezembro de 1969. Por tanto , a amos tr a 1 compreendeu os meses entre jane iro de
1931 e dezembro de 1969 ; a amos tra 2, por sua vez, fo i composta pe los regis tros dos meses
de jane iro de 1970 a dezembro de 2007.
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Figura 9 – Histogramas comparativos entre variáveis sem e com aplicação dos logaritmos (série: Itaipu)
A jus t i f ica t iva para essa div isão se encontra na teor ia do teste es ta tís t ico em questão .
Para uma sér ie ser considerada homogênea, ou estac ionár ia , as médias en tre os sub -
per íodos deverá ser es ta t is t icamen te se melhan te, sob um determinado níve l de conf iança .
Logo, podem-se formu lar as h ipóteses a serem consideradas:
Hipó tese Nula H 0 – As subamos tras possuem médias es ta t is t icamente semelhan tes ;
Hipó tese A lternativa H 1 – As subamos tras não possuem méd ias es ta t is t i camen te
semelhan tes .
Sendo exposta a base teór ica do teste t -S tuden t, prossegue -se com o equacionamen to
do mesmo, especi f icamente a jus tado a subamostras de tamanhos e var iânc ias d i ferentes
[136] . O desvio padrão conjun to entre as subamostras é calcu lado pela equação (25)
√
(25)
onde
e
Var iânc ias amos tra is dos sub -per íodos 1 e 2, respectivamente;
e Número de e lemen tos dos sub -per íodos 1 e 2, respectivamente ;
A estat ís t ica do tes te é dada pela equação (26) :
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
x 104
0
20
40
60
80
100
120
140
VARIÁVEIS ORIGINAIS
Vazões (m³/s)
Fre
quên
cias
7 8 9 10 110
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100VARIÁVEIS LOG-NORMAIS
Log-Vazões (m³/s)
Fre
quên
cias
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(26)
onde
e Médias amos tra is dos sub-per íodos 1 e 2, respec tivamente ;
No caso da h ipótese nula ser verdadeira, d iz -se que a amos tra segue uma d is tr ibu ição
t-Studen t , com graus de l iberdade ca lculados pela equação (27) conhecida como equação
de Welch-Sa tter thwai te [136] :
(
⁄
⁄ )
(
⁄ )
( )
(
⁄ )
( )
(27)
Uma vez calculados todos os parâmetros , o veredic to do tes te é ob t ido comparando -se
o valor calcu lado de em (26) com va lores tabelados, para um dado n ível de conf iança.
Teste de Cox-Stuart
O tes te de Cox -S tuar t , também conhec ido po r teste dos s inais , é um tes te não
paramétr ico , ou seja, não há a necessidade de assumir nenhuma dis tr ibu ição probabi l ís t ica
marginal para a amos tra em anál ise e , por tanto, não depende da def in ição de nenhum
parâmetro. Como expl icam Siege l e Caste l lan Jr . [125] , o foco pr inc ipal do teste não é
essencia lmente quan ti tat ivo ; ao invés d isso , a técn ica busca d i ferenças en tre os pares
formados por duas subamos tras, der ivadas da amostra or ig ina l .
Seja um vetor represen tat ivo de uma amostra dado por ( ). O pr imeiro
passo é a d iv isão deste ve tor em dois ou tros vetores de mesmo compr imen to, formando
( (
⁄ )) e (
⁄ ( ⁄ ) ). A segu ir , é fe i ta uma sub traç ão en tre
os dois vetores, resu ltando em uma sér ie de d i ferenças. Como d ito no parágra fo anter ior , os
números resultantes da operação não são impor tantes , mas a s im quant idade de e lementos
posit ivos e negativos . Para uma amos tra sem tendências, é de se espe rar que o número tota l
de s inais negat ivos e posi t ivos sejam consider ados esta t is t icamente seme lhantes , sob um
nível de conf iança . Nesse con texto, for mulam -se as h ipó teses do tes te:
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Hipó tese Nula H 0 – O número de s inais negativos e pos it ivos é igua l (não h á
tendências) ;
Hipó tese Al ternat iva H 1 – O número de s inais negativos e posi t ivos é d i ferente (há
tendências) .
Para subamos tras com um número de e lementos , a esta tís t ica do teste Cox -
Stuar t é aprox imada a uma dis tr ibu ição Norma l (Gauss iana) , com var iável ca lcu lada pe la
equação (28) :
√ (28)
onde
Assume o número to ta l de e lemen tos pos it ivos ou negat ivos, qual apresen tar a
menor ocor rência ;
Na comparação da var iável ca lculada em (28) com valores tabe lados da d is tr ibu ição
normal padrão , para um dado n ível de conf iança, chega -se a conc lusão sobre a h ipó tese
nula.
É interessan te perceber que esse teste fornece também o “sen t ido ” da tendência , caso
seja de tectada. Isso porque a d iv isão da amostra pr inc ipal , no presente caso, fo i fe i ta
exatamen te no me io do per íodo h is tór ico. Dessa mane ira, a través da quan t idade de s ina is
posit ivos ou nega tivos provenien tes da sub tração entre os e lemen tos dos do is per íodos,
pode-se chegar a uma conclusão sobre uma tendência de aumen to ou d iminuição do vo lume
das af luênc ias com o tempo . Entre tanto , na apl i cação prát ica neste Proje to, essa in formação
teve pouca val ia , po is o que se deseja é somente a de tecção da cond ição de não
estac ionar iedade das sér ies. Caso ha ja interesse em ana l isar esses resu ltados, o le i tor pode
confer i - los em De tzel e t a l . [45 ].
Teste de W ilcoxon
Da mesma forma que o an ter ior , es te é um teste não paramétr ico e depende da
div isão da amos tra pr inc ipal em duas subamos tras. A ún ica d i ferença é que es tas não têm a
necessidade de ter o mesmo número de e lemen tos, pois a anál ise não é fe i ta em pares . De
acordo com Siegel e Caste l lan Jr . [125] , es te é um dos testes não paramétr icos mais
poderosos e é o pr imeiro ind icado quando não se deseja assumir nenhuma dis tr ibu ição
probabi l ís t ica margina l para a amos tra.
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A teor ia envo lv ida busca ver i f icar se as duas subamostras , a pr inc íp io independen tes ,
fazem par te de uma mesma população . No caso da ver i f icação da cond ição de não
estac ionar iedade , a sér ie h is tór ica fo i d iv id ida da mesma for ma que no teste t -Student , ou
seja, de janeiro de 1931 a dezembro de 1969 e de janeiro de 1970 a dezembro de 2007. Caso
o tes te apresen te resul tado posi t ivo , a in terpretação é que as duas sér ies per tencem a um
mesmo processo , sem a presença da não es tac ionar iedade. Obv iamen te , a rec íproca é
verdadeira. Em resumo, ado tam -se as h ipó teses :
Hipó tese Nula H 0 – As amos tras provêm de u ma mesma população ;
Hipó tese A l ternat iva H 1 – As amostras não provêm de uma mesma população.
Após a d iv isão em subamostras , formam -se do is con jun tos:
( ) e
( ), to ta l izando e
e lemen tos em cada subamos tra, respec tivamente. Na sequência , os valores são ordenados
em con junto , atr ibuindo -se índ ices ( ). A es ta tís t ica do teste é ob tida a través
da soma dos índices de cada amos tra, e
, qua l resultar o menor valor . Para amostras
consideradas grandes ( ou ) a d is tr ibu ição amost ra l de aprox ima-se de uma
Normal (Gaussiana) , com var iável norma l padrão deter minada pe la equação (29) [18 ]:
( ) ⁄
√ ( ) ⁄ (29)
Comparando-se o va lor da esta t ís t ica em (29) com a tabe la da d is tr ibu içã o Nor mal
(Gaussiana) , sob de terminado n ível de con fiança, chega -se à conclusão sobre a h ipó tese
nula.
Teste do Coef ic iente de Correlação de Spearman
Também de cono tação não paramétr ica, este teste d i ferenc ia -se dos anter iores por
considerar a amostra como um todo , sem necessitar subd iv isões . É t ido como uma técnica
r igorosa, extremamen te e f ic iente e que já fo i apl icada em estudos anter iores jus tamen te na
ver i f icação da es tac ionar iedade de sér ies h idro lógicas [95 ]. No c i tado es tudo , em par t icu lar ,
os autores se lec ionaram o teste de Spearman como o mais cons is tente em comparação a
outros, inc lus ive sobre os três apresentados anter iormen te . As h ipóteses a serem testadas
são:
Hipó tese Nula H 0 – A sér ie é homogênea (não há tendências) ;
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Hipó tese A l ternat iva H 1 – A sér ie não é homogênea (há tendênc ias) .
A pr ime ira ação é a tr ibu ir índices à sér ie or ig inal ; a segu ir a sér ie é ordenada e novos
índices são a tr ibu ídos. A d i ferença entre o índice que um elemen to adqu ire na sér ie or ig ina l
e o que es te mesmo elemento assume na sér ie ordenada, , de termina a var iável chave do
teste . O coef ic ien te de cor re lação de Spearman é calcu lado através da expressão (30) :
∑
(30)
onde
n é número de e lementos da amos tra;
Para amos tras com tendências ass in tót icas, a ver i f icação da h ipó tese nu la é fe i ta
sobre a d is tr ibuição t , ca lcu lada através da equação (31) :
√
(31)
A comparação do valor calculado em (31) com o valor tabelado , sob um nível de
confiança , permi te a conc lusão acerca da h ipótese nula .
Teste de Mann-Kendal l
Assim como os três ú l t imos testes apresentados, o teste de Mann-Kenda l l se
c lass i f ica como não paramétr ico . A lém disso , esta inferênc ia ado ta a sér ie comple ta , sem
div isões . Dada uma sér ie , par te -se do pressuposto que , ao sor tear de forma alea tór ia
qualquer e lemen to des ta sér ie, assume -se estat is t icamen te que este e lemento per tence à
amostra pr inc ipa l . As h ipóteses são dadas , por tanto, por :
H0 – O e lemen to sor teado per tence à amos tra pr inc ipal ;
H1 – O e lemen to sor teado não per tence à amos tra pr inc ipal .
Estas condições são ver i f icadas através de cá lcu los co n forme a equação (32) [50 ] :
∑
∑
(32)
onde
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número de , com
número de , com
tamanho da amos tra
Dessa mane ira, f ixando -se um ano , ver i f ica -se quantos e lemen tos pos ter iores
( ) são ma iores ou menores a e le , de acordo com as def in ições de e . Uma
vez calcu lada a equação (32) , a esta tís t ica do teste pode ser determinada pela equação (33) :
( ( )( )
)
(33)
Comparando-se o va lor da esta t ís t ica em (33) com a tabe la da d is tr ibu ição Nor mal
(Gaussiana) , sob de terminado n í vel de con fiança, chega -se à conclusão sobre a h ipó tese
nula.
Condições gera is para ap l icação dos testes
Os c inco testes esta tís t icos apresentados foram apl icados a todas as sér ies
consideradas no es tudo , com a intenção de de tectar a condição de não estac i onar iedade.
Embora a busca de prováveis causas que levaram os reg imes his tór icos de a f luênc ias a
var iarem com o tempo não faça par te do escopo do Projeto , estudos como os de Mü l ler e t a l .
[95] e Tucci [132] fornecem subsíd ios impor tan tes para ap l icação dos tes tes .
Dentre as d iversas anál ises presentes nos traba lhos suprac itados , ambos chegaram à
conclusão que o f inal da década de 1960 marcou um per íodo cr í t ico , no toca n te à
var iabi l idade das a f luênc ias nos pr inc ipais r ios bras i le iros . Essa in formação é de pr imordia l
impor tância na ap l icação dos testes que dependem da div isão da amos tra pr inc ipal em
subamostras . Sob esse con tex to, a da ta l imi te para essa div isão fo i f ixa da em dezembro de
1969.
O níve l de con fiança adotado para todos os tes tes fo i de 95%. As ver i f icações foram
fe i tas de forma independen te e uma aná l ise conjunta dos veredic tos de tes tes fo i
determinante na dec isão de cor r ig ir ou não as sér ies consideradas. Caso pe lo menos três dos
c inco testes re je i tasse a h ipótese nula , a sér ie fo i considerada não estac ionár ia e submet ida
ao procedimento de cor reção.
Método para correção das sér ies não estacionár ias
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Como di to anter iormente , dado o volume de informações a se r considerado neste
Projeto , os métodos apl icados re levaram o pr incíp io da parc imônia sempre que possível .
Algumas técn icas para remoção da não es tac ionar iedade podem ser encon tradas na l i teratura
[65] [137 ], en tretan to a técn ica ado tada aqui se baseou em um pr inc íp io mais s imp les, porém
não menos ef ic iente . In ic ia lmente u t i l izado por Batis ta et a l . [6 ] , o procedimen to u t i l iza -se da
anál ise das curvas acumula t ivas de vazã o em re lação ao tempo.
Em uma sér ie es tac ionár ia, é esperado que o traçado gráf ico da curva acumu lat iva de
vazão possa ser a justado por uma l inha de tendência con tínua ao longo de todo o per íodo .
Uma mudança na decl iv idade da curva far ia com que duas retas de tendênc ia possam ser
a justadas , uma para cada per íodo . Essa condição, por sua vez, caracter izar ia uma sér ie não
estac ionár ia. Como for ma de i lus tração, a F igur a 10 e Figura 10 mostram as duas s i tuações
mencionadas .
Figura 10 – Série considerada não estacionária (Itaipu)
1940 1950 1960 1970 1980 1990 20000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10x 10
6 CURVA ACUMULATIVA DE VAZÕES - ITAIPU
Anos
Vaz
ões
(m³/
s)
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Figura 11 – Série considerada estacionária (Boa Esperança)
A cor reção da não es tac ionar iedade fo i fe i ta através do cá lculo dos coef ic ientes
angulares das retas a justadas . No caso, c i tam -se novamente os estudos de Mül ler et a l . [95 ]
e Tucci [132 ] que enfat izam o f ina l da década de 1960 como per íodo cr í t ico para a l terações
nos regimes das af luências . De fato , como se pode perceber anal isando as curvas
acumula t ivas de I ta ipu ( Figura 10, super ior ) , a b rusca al teração na decl iv idade do gráf ico se
dá em um per íodo mui to próx imo a esse.
Adotando essa l inha de pensamento , para todas as us inas com sér ies não
estac ionár ias ap l icou -se a equação (34) :
(34)
onde
Coef ic ien te angular da re ta a jus tada ao per íodo mais recente
Coef ic ien te angular da re ta a jus tada ao per íodo mais ant igo
Vazão não estac ionár ia or ig ina l
Vazão es tac ionár ia cor r ig ida
Per íodo da cor reção, , sendo referen te a jan /1931 e
referente a dez /1969
1940 1950 1960 1970 1980 1990 20000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5x 10
5 CURVA ACUMULATIVA DE VAZÕES - BOA ESPERANÇA
Anos
Vaz
ões
(m³/
s)
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Após a ap l icação da equação (34) a tendência da curva acumula t iva de vazões é
l inear izada. Como dito , tra ta -se de um método s imples , mas que traz bons resultados. Para o
caso de I ta ipu , a f igura 5 i lustra sua ap l icação.
Figura 12 – Aplicação do método de correção da não estacionariedade em Itaipu
O resultado f inal da apl icação da cor reção é uma sér ie estac ionár ia na qua l o per íodo
anter ior a dezembro de 1969 é incremen tado pelo coe fic ien te angu lar do per íodo ma is
recente, que man tém sua sér ie or ig ina l. Vale lembrar que não se pode af irmar que , para
todas as us inas com sér ies não es tac ionár ias , as vazões aumentaram e fet ivamente . Em
outras palavras, a não es tac ionar iedade pode ser caracter izada também por um decrésc imo
nas af luênc ias ao longo do tempo [132] . Ainda ass im, a cor reção fo i sempre fe i ta do per íodo
mais recente sobre o per íodo mais ant igo .
3.1.3 Transformação log -normal e dessazona lização
As infor mações de en trada para o mode lo h idr o lógico são , bas icamen te , as sér ies
h is tór icas de a f luências . Entre tan to, dado a mod elagem propos ta, es tas sér ies não podem ser
ut i l izadas na forma em que foram co le tadas, necessitando ap l icação de trans formações
numér icas.
1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000-5
0
5
10
15x 10
6 CURVA ACUMULATIVA DE VAZÕES
Anos
Va
zõe
s (m
³/s)
Corrigida
Tend. Corr.
Original
Tend. Orig.
1940 1950 1960 1970 1980 1990 20000
1
2
3
4x 10
4 SÉRIES HISTÓRICAS
Anos
Va
zõe
s (m
³/s)
Corrigida
Original
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A pr ime ira de las é a ap l icação da transformação log -norma l em todas as sér ies . A
formulação ut i l izada para a geração das sér ies s inté t icas se fundamenta na d is tr ibu ição
Normal [18] . Na imposs ib i l idade em se a f i rmar que as af luências a todas as us inas seguem
uma dis tr ibuição com essas caracter ís t icas, a equação (35) fo i ut i l izada para se obter a
transformação logar í tm ica:
( ) (35)
onde
Sér ie transformada
Sér ie or ig ina l (es tat is t icamen te estac ionár ia na média)
Elemen tos da amos tra ( )
Número de per íodos sazona is ( ) para os meses de um ano
A segunda transfor mação se refere à remoção da sazonal idade das sér ies . Como se
trabalha com um modelo não per iódico , é empregado um método de dessazona l ização, ou
padronização dos dados pela média e desvio padrão, def in ido por H ipe l e McLeod [65] (p .
465) conforme a equação (36) :
(36)
onde
Sér ie dessazona l izada
Sér ie transformada, con forme equação (35)
Média no per íodo
Desvio padrão no per íodo
Os au tores ressal tam ainda , que o emprego de um processo de dessazona l ização não
é adequado em casos nos qua is as sér ies apresentam for te não es tac ionar iedade ao longo do
tempo . Como es ta caracter ís t ica fo i ana l isada e removida no pré -processamento das sér ies , a
dessazonal ização pode ser ap l icada sem maiores problemas.
3.1.4 Ident if icação do mode lo
O método tradic ional d e Box e Jenkins [18] considera três passos d is t intos para a
construção de um modelo es tocást ico l inear do t ipo ( ). Esses passos , i lustrados na
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Figura 13 , formam um procedimento i terat ivo desde a ident i f icação da ordem do mode lo a ser
usado a té a val idação dos resu ltados proporc ionados.
Escolha de modelos
candidatos
Identificação do
modelo
Estimação dos
parâmetros do modelo
Validação da
formulação
É adequado?
Utilização do modelo
Sim
Não
Passo 1
Passo 2
Passo 3
Figura 13 – Procedimento iterativo de Box e Jenkins (Fonte: adaptado de [18])
No presente re la tór io , os passos dois e três serão contemp lados nas próx imas seções.
O passo 1 tra ta da ident i f icação do modelo e tem gr ande impor tânc ia para a mode lagem das
af luênc ias . Em espec íf ico, es te procedimento d iz respeito a es tudos acerca da c lasse dos
modelos au tor regress ivos (com ou sem méd ias móveis) e suas respec tivas ordens.
A técnica mais tradic iona l de se iden ti f icar um mo delo es tocást ico l inear é através da
comparação gráf ica entre as chamadas funções de autocor re lação (FAC) e de au tocor re lação
parc ia l (FACP) . A FAC, também conhec ida por cor re lograma e representada por , é uma
função aval iada para cada l ag ( ) e que revela a estrutura de dependênc ia
entre os e lementos da sér ie. Pode ser est imada a par t i r da amos tra (no caso, as sér ies
h is tór icas de af luênc ias) a través das equações (37) [18 ]:
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∑( )( )
(37)
onde
função de au tocor re lação amos tra l ;
est imat iva da au tocovar iânc ia amos tra l ;
est imat iva da var iânc ia amos tra l ;
número de e lemen tos da amostra ;
lags ( ) . Em gera l, adota -se de 10% a 30% de como l im i te para
[120 ] ;
e lemen tos da sér ie h is tór ica, atre lados ao índ ice de tempo ;
média amos tra l .
A FACP, por sua vez , pode ser chamada de cor re lograma parc ia l e é representada por
. Di ferentemen te da função anter ior , a FACP não tem uma in terpretação fís ica ev iden te ,
bastando dizer que é uma função auxi l iar para o estudo da dependênc ia en tre os e lemen tos
da sér ie [126] . Sua de terminação é fe i ta a par t i r do a jus te de mú lt ip los modelos
autor regress ivos de ordens ( ) , expressos gener icamente pe la equação (38) :
( ) (38)
Os cálcu los devem proceder de for ma recurs iva e os ú l t imos coe fic ientes est imados para
modelo ( ) formam o conjun to de au tocor re lações parc ia is a ser p lo tado .
Depois de es t imadas através da amostra , as funções devem ser grafadas e
comparadas com seu compor tamen to teór ico esperado. Diversas referências ( [18] , [65] , [120 ]
e [126 ]) trazem a dedução das FAC e FACP teór icas para os mode lo AR(p) e ARMA(p,q) . Em
específ ico , Box e t a l . [18 ] e Souza e Camargo [126] traçam os gráf icos resul tan tes dessas
funções teór icas , cujos compor tamen tos esperados são expressos na Tabela 2 .
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Tabela 2 – Comportamentos teóricos das FAC e FACP
AR(p) MA(q) ARM A(p,q)
FAC ( )
I n f in i ta - exponencia is
e /ou senóides amortec idas
k
F in i ta – anula-se
bruscamente após o lag
(ex. : )
k
I n f in i ta - exponencia is
e /ou senóides amortec idas
para
k
FACP ( )
Fin i ta – anula-se
bruscamente após o lag
(ex. : )
k
I n f in i ta - exponencia is
e /ou senóides amortec idas
k
I n f in i ta - exponencia is
e /ou senóides amortec idas
para
k
Fonte : Adaptado de [126] .
No processo de ident i f icação dos mode los, o uso das funções mos tradas deve ser
conjunto . A forma grá f ica da FAC reve la se o modelo possui porções au tor regress ivas, de
médias móveis ou uma mistura das duas. A(s) ordem(ns) e /ou da formulação é(são)
determinada(s) através da FACP. A Figura 14 traz um exemplo dos gráf icos das funções para
a Usina H idrelé tr ica (UHE) Mar imbondo. Foram u ti l izados 150 lags em cada grá f ico ; as l inhas
hor izonta is repr esentam os l imi tes para os quais os valores são estat is t icamen te igua is a
zero. Nota-se que a FAC possui um deca imen to com predominância exponencia l , enquanto a
FACP possui somente os do is pr ime iros lags com valores não nulos. Conclu i -se, dessa for ma,
que o modelo mais apropr iado para a UHE Mar imbondo é um autor regress ivo de segunda
ordem na sér ie trans formada – AR(2) .
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Figura 14 – FAC e FACP para a UHE Marimbondo
Entretan to a anál ise gráf ica nem sempre é tão ev idente quan to os grá f icos mostrados .
Como segundo exemplo , a Figura 15 mos tra as mesmas funções para a UHE Jauru . Pode -se
ident i f icar uma predominânc ia de deca imento amor tec ido para ambas as funções, revelando o
compor tamento esperado de um modelo AR MA. Contudo as ordens e desse modelo não
estão c laras.
Para contornar esse problema e d iminuir a sub je t iv idade inerente às anál ises gráf icas,
outra técn ica pode ser u t i l izada . Trata -se da determinação dos chamados Cr i tér ios de
Infor mação: equações matemáticas ca lcadas no pr incíp io da parc imôn ia, ao con frontar as
funções de log -veross imi lhança dos mode los com penal idades atre ladas ao número de
parâmetros de cada formu lação [18] . Os do is Cr i tér ios de In formação mais d i fundidos na
l i teratura espec ia l izada são o Cr i tér io de Akaike (AIC - [5]) e o Cr i tér io Bayesiano (BIC -
[123]) , mostrados nas equações (39) e (40) , respectivamente .
0 50 100 150-0.5
0
0.5
1
lag "k"
FA
C A
mostr
al
Função de Autocorrelação
0 50 100 150-0.5
0
0.5
1
lag "k"
FA
CP
Am
ostr
al
Função de Autocorrelação Parcial
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Figura 15 - FAC e FACP para a UHE Jauru
( ) (39)
( ) (40)
onde
número de parâmetros do modelo ( );
( ) função de log -veross imi lhança , def in ida pe la equação (41) :
( ) ( )
(41)
onde
( ) representa a soma dos quadrados dos resíduos ;
var iânc ia est imada da sér ie de res íduos.
Ambos os cr i tér ios são semelhantes , d i fer indo apenas no segundo termo, responsável
pela penal ização do número de parâmetros do modelo . Nesse sent ido , o Cr i tér io BIC se
mostra ma is ex igente com relação à parc imônia da for mulação a ser empregada. O
0 50 100 150-0.5
0
0.5
1
lag "k"
FA
C A
mostr
al
Função de Autocorrelação
0 50 100 150-0.5
0
0.5
1
lag "k"
FA
CP
Am
ostr
al
Função de Autocorrelação Parcial
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mecanismo de func ionamen to dessa técnica é s imp les: são deter minados os Cr i tér ios de
Infor mação para todos os modelos candida tos, sendo que o escolh ido é o que apresentar o
menor A IC /B IC.
Diferen temente do mé todo gráf ico, a deter minação de ambos os Cr i tér ios de
Infor mação requer que os parâmetros dos modelos candida tos sejam est imados . Box et a l .
[18] fornecem equações para uma est imação prel iminar dos parâmetros de mode los ( ) e
( ). Tais equações não foram u ti l izadas no pr esente estudo , pois o mé todo de
est imação def in i t iva dos parâmetros fo i imp lementado d iretamente. Ademais , os recursos
computac ionais u t i l izados permi tem que parâmetros def in i t ivos de todos os modelos
candidatos possam ser est imados para todas as us inas em estudo em um cur to espaço de
tempo .
O uso dos Cr i tér ios de In formação é conveniente por ser uma for ma para se
automatizar todo o a lgor i tmo , sem depender de anál ises grá f icas indiv idua is por us ina . A inda
ass im, surge o impasse sobre qual dos dois Cr i té r ios de Informação deve ser adotado . Alguns
estudos mos traram que o Cr i tér io B IC fornece est imadores consis ten tes, em de tr imento do
Cr i tér io A IC ( [63 ]) . Ou tros autores ressaltam, a inda, que o cr i tér io AIC tende a superestimar
a ordem de modelos predominanteme nte au tor regress ivos [124 ] . Por esse mot ivo, ado tou -se
o Cr i tér io B IC como padrão para a decisão .
Para os traba lhos de modelagem hidro lógica , as formu lações consideradas foram
( ), ( ), ( ), ( ) e ( ). Não foram tes tados mode los de ordens
super iores, po is , segundo Box e t a l . [18 ] sér ies temporais es tac ionár ias são representadas
apropr iadamen te com mode los es tocás t icos l inea res com ordens l im i tadas a do is .
Para complementar os exemp los das us inas de Mar imbondo e Jauru , a Tabela 3
mostra os resul tados do Cr i tér io BIC ap l icado às c inco formu lações cand ida tas.
Tabela 3 – Critério BIC para as usinas Marimbondo e Jauru
UHE AR(1) AR(2) ARM A(1,1) ARM A(2,1) ARM A(2,2)
M arimbondo 1828,4899 1812,6600 1813,7648 1813,9847 1820,3769
Jauru 2011,7344 1867,1468 1815,0320 1815,1620 1820,0221
Percebe-se que o resultado mín imo do C r i tér io BIC para a UHE Mar imbondo coinc ide
com a anál ise gráf ica, apontando o AR(2) como modelo indicado. No caso da UHE Jauru ,
lembra-se que a mera aná l ise da F igura 15 não deixou ev iden te a ordem da formu lação a ser
escolh ida . Por tan to , a opção pode ser fe i ta através do mín imo Cr i tér io B IC , cujo valor
apontou o modelo ARMA(1 ,1) .
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3.1.5 Est imação dos parâmetros do modelo
A est imação dos parâmetros dos modelos fo i fe i ta de forma ind iv idua l para cada
us ina. Como será v is to , o mode lo con tem porâneo permi te que sejam es t imados parâmetros
de forma iso lada para cada sér ie . Dessa mane i ra, a formulação f ina l do mode lo un ivar iado
por us ina adquir iu a forma dada pela equação (42) :
(42)
onde
sér ies h is tór icas , de tamanho . Cada e lemen to é a tre lado a um tempo (ou
mês ) , transformado segundo log -normal e dessa zonal izado ;
ruídos (ou resíduos) da sér ie, de tamanho , com média nula e var iânc ia
unitár ia . Cada e lemen to é atre lado a um tempo (ou mês ) , norma lmen te e
ident icamen te d is tr ibu ído ( NID) ;
parâmetros da porção AR;
parâmetros da porção MA;
ordem da porção AR do modelo ( );
ordem da porção MA do modelo ( ) ;
número de e lemen tos da sér ie .
A determinação dos parâmetros envo lve o cumpr imento a duas cond ições essencia is .
A pr ime ira de las, condição de estac ionar i edade, es tá re lac ionada com o conce i to
apresentado an ter iormente na seção 3 .1.2 . Ela impõe que os momentos esta t ís t icos (em
par t icu lar , méd ia e var iânc ia) sejam invar iantes no tempo . A segunda , condição de
inver t ib i l idade , garante que a sér ie seja convergente, ou seja , os pesos atre lados aos ruídos
das sér ies sejam decrescentes, à medida que os lags aumentam. No caso específ ico de um
modelo ARMA (1,1) , por exemp lo, essas condições se restr ingem à defin ição dos l im i tes
infer ior e super ior de cada um dos parâmetros. Ass im, para sat is fazer essas duas cond ições,
é necessár io que e que .
Quando se trabalha com sér ies de dados con tendo um número e levado de elemen tos,
considera-se a amos tra com tendência ass intót ica . No caso do presen te proje to , as amostras
de af luênc ias possuem essas caracter ís t icas ; somente no per íodo es tá t ico de jan /1931 a
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dez/2007 , to ta l izam-se 924 meses de observações. Sob esse contex to , o mé todo de
est imação que leva os melhores resul tados é o da Máx ima Veross imi lhança . Con tudo , a
apl icação des te método não é d ire ta e ex ige a lgumas cons iderações.
Em termos espec íf icos , será u t i l izado o Método da Máx ima Veross imi lhança
Condic ional que depende (ou está cond ic ionado) de um valor in ic ia l atr ibuído aos par âmetros
para começar o processo i tera t ivo que resulta nos valores f ina is . Seguir -se-ão
recomendações de Mine [94] e Salas e t a l . [120] , que separam o proced imen to em duas
etapas: ( i ) est imação prel i m inar e ( i i ) est imação ót ima através do mé todo da Máxima
Veross imi lhança Cond ic iona l propr iamen te d i to. Cada uma dessas etapas será descr i ta em
maiores deta lhes nas seções segu intes .
3.1.5 .1 Estimação prel iminar
Como o Método da Máx ima Veross imi lhança Condic iona l é uma técnica i tera t iva , é
desejável que o va lor in ic ia l atr ibu ído aos parâmetros seja de boa qual idade, na in tenção de
diminuir o tempo para convergência do a lgor i tmo .
Box et a l . [18 ] descrevem um procedimento par a se calcular , a par t i r da amos tra, os
parâmetros do mode lo ( ) que é resumido nes te re latór io na in tenção de i lus trar o
processo em questão , sendo análoga sua extensão a mode los de ou tras ordens .
Este procedimen to u t i l iza -se dos va lores das autocor re lações e autocovar iânc ias
amostra is . No entan to , ou au tores ressaltam que esses valores determinados a par t i r da
amostra podem di fer ir s ign if icat ivamente dos seus respectivos valores teór icos . A tarefa
in ic ia l é , por tan to, de fin ir uma formulação par a o cálculo dessas funções que resu lte em
valores p lausíve is .
A au tocovar iânc ia é es t imada segundo a equação (42) :
∑( )
( ) (43)
onde
lag da sér ie ;
média da sér ie (zero no caso de var iáveis padron izadas) ;
número de e lemen tos da amostra .
O es t imador da au tocor re lação, por sua vez , é dado pela equação (44) :
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(44)
onde
lag da sér ie ;
est imador da au tocovar iânc ia, segundo a equação (43) .
Para o mode lo ARMA (1,1) , a es t imação pre l iminar dos pa râmetros segue três passos :
1. O parâmetro au tor regress ivo (AR) é est imado pela equação (45) , a par t i r das
autocovar iânc ias ca lculadas na equação (43) :
(45)
2. Usando-se o va lor de , pode-se ob ter uma sér ie formada somente pelos parâmetros
autor regress ivos, der ivada da equação (46) :
( ) ( ) ( ) (46)
Sobre esta nova sér ie der ivada, ca lculam -se novas autocovar iânc ias , con forme a
equação (47)
{ ( )
( ) ( )
(47)
3. Os parâmetros de médias móveis são calcu lados i terat ivamen t e , através das equações
(48) e (49) :
(48)
(49)
onde
var iânc ia est imada da sér ie de res íduos .
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Fazendo-se o parâmetro igua l a zero na pr imeir a i teração , dá -se iníc io ao processo.
Vale ressaltar que mesmo essa est ima t iva prel iminar prec isa respeitar as condições de
estac ionar iedade e inver t ib i l idade do mode lo .
3.1.5 .2 Estimação def in i t iva
Mine [94 ] descreve de for ma c lara a teor ia envolv ida no Mé todo da Máxima
Veross imi lhança . Se ja uma amostra de tamanho , na qua l são as observações , ou
ocor rências. Pode -se assoc iar uma d is tr ibuição de probabi l idades do t ipo ( ) que
depende de um grupo de parâmetros representados pelo ve tor . An tes da real ização do
processo (que deu or igem à sér ie h is tór ica) , a função ( ) poder ia associar uma
densidade de probab i l idades a cada observação , para um con junto especí f ico de
parâmetros . Depo is da rea l ização do processo, a tarefa é encon trar qual a comb inação de
parâmetros que mais se aprox ima do resultado observado. Esse obje t ivo é sat is fa tor iamen te
at ing ido com o emprego da função de Veross imi lhança ( ). No ta-se que esta função é
semelhan te à d is tr ibu ição de probabi l idades ( ); a única d i ferença res ide no fato de que
as incógn i tas passam a ser os parâmetros e as ocor rências são os dados conhec idos.
Para o equacionamen to de ( ) é prec iso adotar uma h ipó tese para a d is tr ibu ição
conjunta das observações . A h ipó tese ma is cômoda é que essa dis tr ibu ição se ja Norma l
(Gaussiana) . Para o presente estudo o uso da d is tr ibuição Normal ocor re sem perdas de
general ização , dado que a tendênc ia ass intó t i ca das amostras trabalhadas tem apoio no
Teorema do Limi te Centra l . Além d isso , as sér ies empregadas nas es t imações são as
transformadas pe la d is tr ibuição log -normal , deta lhado no i tem 3.1 .3 . A função de
Veross imi lhança , escr i ta em função dos res íduos , tem a forma dada pela equação (50) :
( )
( ) [
∑ ( )
] (50)
onde
representam os parâmetros con t idos no ve tor ;
é a sér ie de resíduos, est imados a par t i r da equação (51) :
( ) ( ) ( ) ( ) (51)
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Em termos operac ionais é comum tomar o loga r i tmo da função de Veross im i lhança,
ressaltando-se que esse ar t i f íc io não a l tera os pontos de mínimo ou máximo da função . A
equação resul tan te, chamada de log -Veross imi lhança, é dada pe la equação (52) :
( ) ( )
(52)
onde
( ) representa a soma dos quadrados dos resíduos .
Um conjunto de parâmetros que max imize a equação (52) , ou minimize a soma dos
quadrados dos resíduos, fornece a es t imat iva de Máxima Veross imi lhança para o modelo .
Focando-se especi f icamen te na função ( ), pode-se traçar um gráf ico do t ipo “va le ” com
a combinação [ ( )] a par t i r do qua l o compor tamen to da soma dos quadrados dos
resíduos é observada. A t í tu lo de exemp lo , e labo rou -se a Figura 16 .
Figura 16 – Comportamento da função soma dos quadrados dos resíduos
Nota-se que a função tem uma var iab i l idade mui to grande para determinadas
combinações de parâmetros ( ), porém apresenta um mín imo que ocor re jus tamente
quando a função de log -Veross imi lhança é máx ima.
-1-0.75
-0.50-0.25
00.25
0.500.75
1
-1.0-0.75
-0.50-0.25
00.25
0.500.75
10
100
200
300
400
500
600
FiTeta
Som
a do
s Q
uadr
ados
dos
Res
íduo
s
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
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Essencia lmen te, a es t imação segundo o Mé todo da Máx ima Veross imi lhança recai na
min imização da função ( ). A d i f icu ldade em se apl icar esse pr ocedimen to res ide no fa to
que o cá lculo dos res íduos segue uma formulação recurs iva, como mos tra a equação (51) .
Ass im, é necessár ia a aval iação numér ica da equação para cada in tervalo de tempo . Sa las
et a l . [120 ] trazem o cá lculo da função ( ) de forma explíc i ta , reproduzida a segu ir :
( )
[ ( )]
( ) ( )
( )
(53)
A aval iação da equação (53) é fe i ta para cada nova comb inação de parâmetros ( ).
No presente estudo , a solução adotada envo lve a ut i l ização de um algor i tmo de ot im ização
por Pontos Inter iores , fer ramenta inc lusa no pacote do so ftware Mat lab . Ass im, ut i l izam -se as
est imat ivas prel iminares na pr imeira i teração e o a lgor i tmo se encar rega da minimizaçã o da
função ( ).
3.1.6 General ização para o mode lo mult ivar iado
Como d ito anter iormen te, a extensão do modelo univar iado ( ) é fe i ta a través
do mode lo ( ), ou au tor regress ivo com médias móveis con temporâneo . Assumindo
que se ja a ordem da porção au tor regress iva e se ja a ordem da porção de médias móve is ,
def ine-se o mode lo ( ) a través da equação (54) [65 ] :
(54)
onde
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matr iz com as sér ies h is tór icas , de tamanho ( ). Cada elemento é a tre lado a
um tempo (ou mês ) , transformado segundo log -normal e dessazona l izado;
matr iz com os ruídos (ou resíduos) da sér ie , de tamanho ( ), com ve tor de
médias nu lo e ma tr iz de covar iânc ia . Cada e lemento é a tre lado a um tempo
(ou mês ) , normalmen te e ident icamen te d is tr ibu ído ( NID) ;
matr iz d iagonal de parâmetros da porção AR de tamanho ( ), def in ida por :
[
];
matr iz d iagonal de parâmetros da porção MA de tamanho ( ), def in ida por :
[
]
;
ordem da porção AR do modelo ( ) ;
ordem da porção MA do modelo ( ) ;
número de us inas sob mode lagem;
número de e lemen tos da sér ie .
Dado o exposto no i tem 3.1.4 , a formulação ( ) u t i l izada para modelagem
das af luênc ias das us inas consideradas, l imi ta -se à ordem dois . Hipe l e McLeod [65] a testam
que o ( ) não ex ige um procedimen to intr incado par a determinação dos parâmetros,
pois a cons trução das ma tr izes d iagona is se dá com as est ima tivas univar iadas de cada
local idade . Ass im, o modelo se resume a um agrupamen to de d iversos modelos
univar iados a jus tados a cada local idade especí f i ca.
Outra vantagem de se u t i l izar a modelagem ( ) res ide no fa to de que é
possível mode lar com fac i l idade sér ies que, porventura, tenham s ido iden ti f icadas com
ordens var iadas. Como exemplo , duas us inas com modelos d i ferentes , ( ) e ( )
respectivamente , podem ser mode ladas em con junto bastando que se estruture as ma tr izes
de parâmetros da segu inte forma:
[
] [
] [
]
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Uma vez es t imados os parâmetros para todas as us inas, o próx imo passo é a cr iação
de um campo espac ia l cor re lac ionado, do qual serão ret i rados os números a lea tór ios para a
geração das sér ies s in tét icas. Es te é o pon to cr ít ico na estru turação do mode lo mul t ivar iado
e, por isso , será expl icado em ma i ores de ta lhes. Todo o proced imen to tem como base as
recomendações de Sa las e t a l . [120 ] , H ipe l e McLeod [65] e Box e t a l . [18 ].
Através dos parâmetros es t imados devem ser de terminadas as sér ies de resíduos , de
forma ind iv idual a cada us ina . Es tas sér ies são calculadas u t i l izando -se a própr ia equação do
modelo ( ) univar iado dado pe la equação (55) :
(55)
onde
resíduo es t imado , a tre lado a um tempo (ou mês ) ;
e lemen to da sér ie h is tór ica da us ina cons iderada ;
e /ou est imat iva dos parâmetros AR do mode lo;
e /ou est imat iva dos parâmetros MA do mode lo.
Vale lembrar que o número de parâmetros e var ia con forme a ordem est imada
do modelo para cada us ina. Além disso , a equação (55) necessi ta de valores in ic ia is para
e . Sem perdas de general idade, todos esses valores podem ser
considerados igua is a zero (valor esperado da sér ie de res íduos e da sér ie h is tór ica
dessazonal izada e norma lmen te d is tr ibu ída) .
Uma vez compu tadas as sér ies de resíduos, e las devem ser padron izadas usando
seus respect ivos desv ios padrão es t imados:
(56)
Esta padron ização permite que sér ies provenien tes de us i nas operando em r ios cu jas vazões
sejam de magni tudes s ign if icat ivamente d i ferentes possam ser mode ladas em con jun to, sem
cr iar nenhum t ipo de tendenc ios idade na matr iz de cor re lações espacia is .
A par t i r da sér ie de resíduos padron izada, de te rmina -se a ma tr iz de cor re lações ,
conforme a equação (57) :
( ) (57)
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onde
matr iz com os resíduos padronizados , de tamanho ( );
matr iz de cor re lações en tre os resíduos padron izados, de tamanho ( ) .
A dependênc ia espacia l en tre as sér ies é mode lada segundo a equação (58) :
(58)
onde
vetor com e lemen tos padronizados , independentes no espaço e no tempo ;
matr iz parâme tro, de tamanho ( ) .
A ma tr iz parâmetro é chave para a mode lagem mul t ivar iada. Esta ma tr iz é a
responsável pela cr iação do campo espac ia l cor re lac ionado que fornecerá os números
a leatór ios para a geração das sér ies s in té t icas . Kelman [70 ] deduz , a par t i r da equação (58) ,
a fór mula que é u t i l izada na es t imação da matr iz parâmetro , dada pela equação (59) :
(59)
Existem mu i tas ma t r izes que sat is fazem a equação (59) . Segundo o autor , uma
opção é considerar que se ja tr iangular . Dessa maneira , a Decomposição de Cho lesky [55]
pode ser ap l icada para obtenção de uma das soluçõe s.
A par t i r da es t imação da ma tr iz parâmetro , do is caminhos d is t intos são percor r idos.
O pr imeiro é a val idação teór ica do modelo , no qual são fe i tas in ferências sobre os resíduos
gerados com a ap l icação desta ma tr iz . Es te passo é de ex trema impor tância para confer ir a
ef ic iênc ia do processo de es t imação e é fe i to inver tendo -se a equação (58) :
(60)
onde
inversa da ma tr iz parâmetro es t imada;
O procedimen to é ap l icar a equação (60) para obter a ma tr iz . O modelo es tará bem
estimado se os e lementos de forem independentes no espaço e no tempo , a lém de serem
homocedást icos (ou com var iânc ia constante) e seguir uma dis tr ibu ição aprox imadamen te
Normal . Essas ver i f icações fazem par te da val idação teór ica do modelo , expl icada no próx imo
i tem.
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3.1.7 Val idação teór ica do mode lo
Com exceção da ver i f icação de independênc ia espacia l , os dema is tes tes são
real izados ind iv idua lmen te por us ina. Para tan to, a ma t r iz ob t ida com a apl icação da
equação (60) é separada por colunas, cada uma representando uma us ina .
Para independênc ia temporal é ap l icado o teste de Por tman teau [77] , que apresen ta a
seguinte es tat ís t ica :
∑ ( )
( )
(61)
onde
( ) Função de au tocor re lação dos resíduos de lag , determinada através da
equação:
( ) ∑
∑
(62)
Var iável do tes te, d is tr ibu ída , com ( ) graus de l iberdade;
Ordem dos parâmetros AR e MA, respect ivamente;
Máximo lag para o qual a função de autocor re lação dos res íduos é ca lculada .
Em gera l, var ia entre 15 e 25 , sem exceder ⁄ .
As h ipóteses do tes te de Por tman teau são :
Hipó tese Nu la – H 0 : as au tocor re lações dos resíduos são esta t is t icamen te igua is a
zero (os resíduos são independentes) ;
Hipó tese A lternativa – H1 : as au tocor re lações dos resíduos são esta t is t icamen te
d i feren tes de zero (os resíduos apresentam ind íc ios de dependênc ia) ;
Comparando-se o resul tado da esta tís t ica com o valor tabe lado da d is tr ibu ição ,
para um deter minado n ível de s ign if icância , tem -se o vered ic to do tes te .
A independênc ia espacia l , por sua vez, é exc lus iva do modelo mu lt ivar iado e é tes tada
através das cor re lações cruzadas (en tre us inas ) , que formam matr iz de cor re lações .
Salas et a l . [120 ] trazem os l imi tes de conf iança para estas cor re lações, confor me equação
(63) :
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[ ⁄
√
⁄
√ ] (63)
onde
⁄ quar t i l da d is tr ibu ição Norma l padrão , para n ível de conf iança ;
Usando-se um de terminado n ível de con fiança (o padrão adotado é 95%), ca lculam -se
os intervalos na equação (63) e compara-se o resultado com as cor re lações cruzadas que
compõem a ma tr iz . Caso elas se encontrem dentro do intervalo , considera-se que os
e lemen tos são espac ia lmen te independen tes .
A segunda ver i f icação trata da homocedas tic idade dos resíduos. Por def in ição , uma
sér ie homocedás tica apresen ta var iânc ias cons tantes ao longo de seus e lemen tos. Dessa
maneira , uma forma de se anal isar essa condição é através da apl icação de tes tes
estat ís t icos para igualdade de var iânc ias.
Uma técn ica apropr iada para ta l ob jet ivo é o tes te de Levene (Brown e Forsythe [23 ]) ,
executado sobre mú lt ip los grupos obt idos a par t i r da sér ie de resíduos a justados. As
h ipóteses do tes te são:
Hipó tese Nula – H0 :
;
Hipó tese A l ternat iva – H 1 :
; para pelo menos um par de grupos ( );
Sua es tat ís t ica é ca lculada a través da expressão (64) :
∑ ( ) ( )
∑ ∑ ( ) ∑ ( )
(64)
onde
Número de grupos em questão;
Número de e lemen tos em cada gru po ;
Calculado segundo a equação : | |
Mediana do i -és imo grupo;
Média dos e lementos em cada grupo;
Média da amos tra inte ira.
Depois de ca lculada a es tat ís t ica , compara-se seu resul tado com o va lor cr í t ico da
d is tr ibu ição F-Snedecor , com ( ) e ∑ ( ) graus de l iberdade. Se , para
um de terminado níve l de s igni f icânc ia , ace ita -se a h ipó tese nula .
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A úl t ima ver i f icação se refere à norma l idade dos e lementos da matr iz . Sabe-se que
a d is tr ibu ição Normal possu i coef ic ien tes de ass ime tr ia nulos . Salas e t a l . [120] trazem os
l im i tes de confiança para estes coef ic ien tes, também baseados no quar t i l da d is tr ibu ição
normal padrão, dados pela equação (65) .
[ ⁄ √
⁄ √
] (65)
Da mesma forma , usa -se um nível de conf iança e calculam -se os intervalos em (65) .
Comparam-se os in tervalos com os coe f ic ien tes de ass imetr ia de terminados para as sér ies
para ver i f icar a condição de norma l idade.
Ressalta -se que todas as ver i f icações teór icas apl icadas não são restr i t ivas para a
continuação da mode lagem e servem como bal i zadoras para aval iar a qua l idade do mode lo
a justado .
3.1.8 Geração das sér ies mult ivar iadas
Uma vez passado pela val idação teór ica , as sér ies podem ser geradas. Para isso ,
ut i l iza-se a ma tr iz parâmetro para cr iar o campo espac ia l cor re lac ionado , a través da
geração de uma ma tr iz de números pseudoa leatór ios independen tes e nor malmente
d is tr ibu ídos com méd ia zero e ma tr iz de covar iânc ias ident idade , ( ), de tamanho
( ) . Na sequência , apl ica -se a equação (66) :
( )
(66)
Esta equação (66) nada ma is é do que a ap l icação da equação (58) , que mode la a
dependência espac ia l entre as sér ies, mu lt ip l icada pelos respec tivos desvios padrão . Uma
vez contabi l izada para todos os in tervalos de tempo , tem-se a ma tr iz de e lementos
cor re lac ionados que é ut i l izada para a geração das sér ies s in tét icas :
(67)
Os valores in ic ia is para
,
,
e
são cons iderados nulos , sem perdas
de genera l idade . Lembra -se que, uma vez geradas as sér ies , e las deverão ser
submet idas às transformações inversas para dessazonal ização e log -norma l idade.
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3.1.9 Val idação das sér ies sintét icas geradas
A val idação das sér ies geradas segue a determinação das estat ís t icas de cur to termo,
ta is como méd ias, desv ios padrão, coe f ic ien tes de ass ime tr ia , coef ic ien tes de au tocor re lação
de lags 1 e 2 e af luências máx imas e mínimas e das esta tís t icas de longo ter mo re lac ionadas
a épocas de secas e che ias. A lém destas esta t ís t icas , são também comparadas as ma tr izes
de cor re lação his tór icas e s inté t icas.
3.1.9 .1 Ver i f icação das es tat ís t icas de cur to termo
A determinação de es tat ís t icas de cur to termo é a pr imeira forma de ver i f icação do
modelo baseado nas a f luências propr iamen te d i tas. Segundo Ke lman [70] , a capac idade de
reprodução de propr iedades básicas pela sér ie s inté t ica gerada é uma forma de se medir a
confiab i l idade do modelo. No entan to , o autor ressalta que as própr ias estat ís t icas de cur to
termo são u t i l izadas na cons trução do mesmo, fazendo com que a reprodução des tes
e lemen tos somente conf irme que a formulação fo i cor retamente imp lementada
computac ionalmen te.
As estat ís t icas de cur to termo calcu ladas nesta fase são: méd ias , var iânc ias ,
coefic ientes de ass imetr ia e au tocor re lações de lags 1 e 2. Para o mode lo ser cons iderado
apropr iado, espera -se que esses parâmetros sejam esta t is t icamente semelhan tes en tre sér ies
h is tór icas e sér ies s in tét icas .
3.1.9 .2 Ver i f icação das es tat ís t icas de longo termo
Exis tem mui tas formas de s e fazer a aver iguação das esta t ís t icas de longo termo ,
mas, no presente caso , os indicadores esco lh idos estão for temente re lac ionados com as
épocas de est iagens e acumulação de água em reservatór ios. Sete foram as estat ís t icas de
longo termo calcu ladas , po dendo ser d iv id idas em duas par tes .
A pr imeira , re lac ionada com per íodos de est iagens, possui esta t ís t icas calculadas
conforme a chamada teor ia das cor r idas ou sequências (Hal t iner e Sa las [62]) . A par t i r de um
valor de cor te ( geralmen te igua lado à méd ia de longo termo) são contados quan tos e lemen tos
em sequência es tão aba ixo dele . Cada con jun to de e lemen tos com essa caracter ís t ica é
chamado de cor r ida . Sendo o to ta l de cor r idas observado em uma de terminada sér ie, os
seguintes dados (equações (67) a (70) ) podem ser calculados:
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∑
(68)
onde
Média da duração das cor r idas;
Duração da i -és ima cor r ida da sér ie .
( ) (69)
onde
Máxima duração de uma cor r ida.
∑
(70)
onde
Af luência méd ia por cor r ida .
( ) (71)
onde
Af luência máx ima acumu lada de uma cor r ida.
A segunda par te, re lac ionada com a regular ização em reservatór ios, se refere ao
Máximo Déf ic i t Acumulado (Ne ira, [98 ]) . Es ta propr iedade pode ser determinada de d iversas
maneiras d i ferentes , dependendo da caracter ís t ica da sér ie que se pretende ver i f icar . No
presente trabalho, o dé fic i t é ca lculado com base em 80% da af luênc ia méd ia de uma sé r ie ,
de acordo com a segu inte formulação dada pe la equação (72) :
{
(72)
onde
Défic i t acumulado no tempo ,
Af luência do tempo ;
Média de longo termo da sér ie .
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Séries históricas
originais
Dessazonalização e
transformação LN
Identificação das
ordens dos modelos
Estimação dos
parâmetros
Determinação das
FAC e FACP
Determinação do
Critério de
Informação BIC
Determinação das
séries de resíduos para
cada usina
Padronização das
séries de resíduos
Determinação da
matriz de correlações
M0
Estimação da matriz
parâmetro B
Decomposição de
Cholesky
Determinação dos
resíduos gerados com
a matriz B
Verificação da
independência
temporal e espacial
Verificação da
homocedasticidade
Verificação da
normalidade
Transformações inversas
dessazonalização e LN
Estatísticas de
longo termo
Estatísticas de
curto termo
Comparação
entre matrizes de
correlação
Geração das séries
sintéticas multivariadas
Validação Teórica Validação das Séries
Figura 17 – Estrutura geral do modelo multivariado
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O Máximo Dé fic i t Acumu lado é de terminado a través de ( ). F is icamente ,
esta grandeza representa o máximo déf ic i t , em termos de a f luênc ias, necessár io para o
s is tema supr ir a regular ização de um reservatór io, assumindo que 80% da af luência méd ia da
sér ie seja requer ida para ta l ob je t ivo . Percebe -se que se trabalha com um s is tema sem
consideração de fa lhas, mas , a inda ass im, este índ ice é uma boa fer ramen ta de anál ise de
desempenho do modelo.
Da mesma forma que as es ta tís t icas de cur to ter mo, ca lculam -se todos os indicadores
apresentados tan to para a sér ie h is tór ica quanto para a sér ie s intét ica e compara -se o
resultado . Para uma boa per for mance, espera -se que os índices calcu lados sejam próx i mos .
A Figura 17 mos tra um f luxo gera l dos passos para a estru turação do mode lo
mul t ivar iado.
3.1.10 Considerações para modelagem mult ivar iada
As diversas casca tas e bacias nas quais operam as us inas do S is tema In ter l igado
Naciona l (SIN) possuem pecu l iar idades que são impor tan tes para a modelagem de suas
af luênc ias . De iníc io, ex is tem casos nos quais postos d is t intos possuem sér ies idênt icas.
Cita-se como exemp lo as UHEs Camargos e I tut inga, local izadas no r io Grande e o Comp lexo
Paulo A fonso, no r io São Francisco , no qual ope ram as UHEs de Moxotó , Pau lo Afonso I, I I e
I I I e Paulo A fonso IV . Casos como esse acon tecem em regiões nas qua is foram insta ladas
us inas mui to próx imas em um mesmo r io .
Do ponto de v is ta das técn icas ut i l izadas para a geração mult ivar iada , não é possíve l
modelar um conjun to de us inas que contenham sér ies de af luências idênt icas . A just i f icat iva
res ide no fa to de que a ma tr iz de cor re lações f ica parc ia lmente preench ida com “uns ”,
representando a cor re lação per fe i ta en tre as sér ies idên ticas . Dessa maneira , a ma tr iz se
torna não-posit iva def in ida, ou se ja, seu de te rminante resulta nega t ivo, bem como seus
autovalores . Essa cond ição é cr i t ica porque a decomposição de Cho lesky para ob tenção da
matr iz parâmetro somen te se apl ica a ma tr izes posit ivas de fin idas . Para casos como esse ,
a solução é gerar as sér ies apenas para uma us ina e reproduzir o resultado para as outras
que usam a mesma s ér ie de vazões .
Outra pecu l iar idade diz respe ito às us inas cujas af luênc ias são provenientes de
estações e levatór ias. Exemp los podem ser encontrados no Comp lexo H idrelé tr ico de La jes,
no qual operam UHEs N i lo Peçanha , Fon tes e Pereira Passos. Este parque d e geração es tá
insta lado sob um in tr incado s is tema de tubos in ter l igados e us inas de bombeamen to . Todas
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essas estações elevatór ias operam segundo uma regra estabelec ida e , por tanto , não
possuem a caracter ís t icas de a lea tor iedade das af luênc ias. Dessa forma , o mode lo para
geração de sér ies s inté t icas não pode ser ap l icado.
Situações par t icu lares são também encontradas em usinas que con tam com desv ios
provenientes de outros r ios ou reservatór ios. Além do já c i tado Comp lexo Hidre létr ico de
Lajes, observam-se desv ios na UHE Segredo , UHEs I lha Sol te ira e Três Irmãos , UHE Henry
Borden e UHE Paulo Afonso IV. Con tudo , d i ferentemen te das insta lações de bombeamen to,
os canais que fazem os desv ios operam na turalmen te, ou se ja, de acordo com as vazões
af luen tes , restr ing indo-se a respei tar l im ites mínimos e máximos para que o desv io ocor ra.
Ass im, as af luênc ias às us inas que con tém desvios podem ser geradas através do modelo ,
mas es tão atre ladas aos l im i tes de capac idade dos canais e /ou túne is de desv io.
Tanto as regras para operação das us inas e leva tór ias quan to os l im i tes para desvios
estão d isponíve is em re latór io o f ic ia l do Operador Nacional do Sis tema E létr ico [101] . Nes te
documento , o ONS c lass i f ica os pos tos de vazões em quatro : ( i ) postos em operação; ( i i )
postos em expansão; ( i i i ) postos na turais e ( iv ) postos ar t i f ic ia is . De in teresse ao modelo
encontram-se as c lasses ( i i i ) e ( iv) ; ambos são postos de vazões cor responden tes a vazão
natural , ou se ja, sem efe i tos do bar r amen to do r io e com incorporação de perdas por
evaporação e usos consuntivos da água. Entretan to, nos pos tos ar t i f ic ia is es tão
contabi l izados os efe i tos de bombeamentos e desvios, con forme expl icado anter iormente. Em
um mode lo comple to para geração de a f lu ênc ias s inté t icas a todas as us inas do S IN, a
obtenção de vazões em postos ar t i f ic ia is deve ser fe i ta à par te , como será expl icado no
próx imo subi tem.
3.1.11 Obtenção das vazões art if icia is
O módu lo para obtenção de vazões ar t i f ic ia is se trata de um equacionamen t o
matemát ico implementado após toda a formulação mult ivar iada . Ass im, lembrando que o
modelo traba lha in ic ia lmen te com sér ies naturais , as sér ies de us inas que possuem vazões
provenientes de desv ios ou regras especí f icas serão submet idas a este módulo . A i ntenção é
agregar às sér ies s in tét icas todas as caracter ís t icas e pecul iar idades da h idro logia
constantes no S is tema Elé tr ico Bras i le iro.
Como d i to an ter iormen te , as equações e regras de desv io dos r ios cons tam em um
relatór io do Operador Naciona l do Sis tema E lé tr ico [101] . As par t icu lar idades re levantes ao
modelo serão reproduzidas separadamente por bacia h idrográf ica nas próx imas seções. Vale
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lembrar que cada us ina está atre lada a um posto de vazões especí f ico que não
necessar iamen te tem o mesmo cód igo da us ina. Da mesma mane ira, us inas que possuem
tanto vazões naturais quanto ar t i f ic ia is possuem dois pos tos com números d is t in tos .
3.1.11 .1 Bacia do r io Iguaçu
Esta bac ia conta com desv io do r io Jordão, a f luente do r io Ig uaçu , para montan te da
us ina de Segredo, como mos tra a Figura 18 . Dessa mane ira, a cada mês, a vazão a f luen te
para a UHE Segredo ganha um incremen to cuja fórmula está mos trada na Tabe la 4.
Rio Jordão
SALTO SANTIAGO
Rio IguaçuSEGREDO
JORDÃO
FUNDÃO
Legenda
Reservatório
Usina com Reservatório
Usina a fio dágua
Figura 18 – Desvio do rio Jordão
Tabela 4 – Formulação para o desvio do rio Jordão
Posto Nome da Usina Série Fo rmulação
73 Jordão Natura l - - - - -
76 Segredo Natura l - - - - -
75 Segredo Art i f i c ia l ( ) [ ( ) ]
Fonte: Adaptado de [101] Nota: os números entre parêntesis na coluna Formulação se referem aos Códigos dos Postos
3.1.11 .2 Bacia do r io T ietê
No al to da bac ia do r io Tie tê se local iza uma sér ie de empreend imen tos que v isam
atender os usos mú lt ip los da água na região. Dentre e les , se des tacam os reservatór ios
Edgar de Souza (e tr ibutár ios) , Guarapiranga e Bi l l ings , a lém de estações eleva tór ias de
Traição e Pedreira. Há ainda um desvio do reser vatór io de B i l l ings para a UHE Henry Borden
que está insta lada no r io Cuba tão e não possui comunicação com o r io Tie tê . Esse s is tema
faz com que toda a cascata de us inas que operam no r io Tietê , a lém das us inas do r io Paraná
a jusan te da foz com o T ietê , se jam afe tadas . A Figura 19 mos tra o esquema da região e a
Tabela 5 traz a for mulação para obtenção das vazões ar t i f ic ia is .
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Rio
Tie
tê
PONTE NOVA
EDGARD DE SOUZA
IBITINGA
BARRA BONITA
BARIRI
PROMISSÃO
NOVA AVANHADAVA
TRÊS IRMÃOS
Rio ParanáILHA SOLTEIRA JUPIÁ PORTO
PRIMAVERAITAIPÚ
TRAIÇÃO
Rio Guarapiranga
GUARAPIRANGA
PEDREIRA
BILLINGSDesvio para UHE Henry Borden
Legenda
Reservatório
Usina com Reservatório
Usina a fio dágua
Usina de bombeamento
Figura 19 – Bacia do rio Tietê
Tabela 5 – Formulação para Bacia do rio Tietê
Posto Nome da Usina Série Fo rmulação
161 Edgard de Souza (e t r i b . ) Natura l - - - - -
109 Pedre i ra Natura l ( )
116 Henry Borden/Pedras Natura l - - - - -
117 Guarapi ranga Natura l - - - - -
118 B i l l i ngs Natura l - - - - -
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Posto Nome da Usina Série Fo rmulação
237 Barra Boni ta Natura l - - - - -
238 Bar i r i (A . S. L ima) Natura l - - - - -
239 Ib i t i nga Natura l - - - - -
240 Promissão Natura l - - - - -
242 Nova Avanhandava Natura l - - - - -
243 Três I rmãos Natura l - - - - -
245 Jupiá Natura l - - - - -
246 Porto Pr imavera Natura l - - - - -
266 I ta ipu Natura l - - - - -
318 Henry Borden/Pedras Art i f i c ia l ( ) [( ) ( ) ( )] ( ) ( )
37 Barra Boni ta Art i f i c ia l ( ) [( ) ( ) ( )] ( ) ( )
38 Bar i r i Art i f i c ia l ( ) [( ) ( ) ( )] ( ) ( )
39 Ib i t i nga Art i f i c ia l ( ) [( ) ( ) ( )] ( ) ( )
40 Promissão Art i f i c ia l ( ) [( ) ( ) ( )] ( ) ( )
42 Nova Avanhandava Art i f i c ia l ( ) [( ) ( ) ( )] ( ) ( )
43 Três I rmãos Art i f i c ia l ( ) [( ) ( ) ( )] ( ) ( )
45 Jupiá Art i f i c ia l ( ) [( ) ( ) ( )] ( ) ( )
46 Porto Pr imavera Art i f i c ia l ( ) [( ) ( ) ( )] ( ) ( )
66 I ta ipu Art i f i c ia l ( ) [( ) ( ) ( )] ( ) ( )
Fonte: Adaptado de [101] Nota: os números entre parêntesis na coluna Formulação se referem aos Códigos dos Postos
3.1.11 .3 Bacia do r io Para íba do Su l
Do ponto de v is ta da mode lagem, esse s is tema é o mais comp licado . Também
conhecido como Comp lexo de Lajes , está ins ta lado no Estado do Rio de Janeiro e é
responsável por , a lém da geração h i droenergética , abas tecer a região metropo l i tana da
c idade do R io de Janeiro . Es te comp lexo con ta com um s is tema de desvio entre os r ios
Paraíba do Sul , Ribe irão das Lajes e Piraí, cujas pr inc ipais obras são: Usina E levatór ia de
Santa Cec í l ia , Bar ragem e Re servatór io de Santana e Us ina E levatór ia e Reserva tór io de
Vigár io . A Figura 20 mostra o esquema da região e a Tabela 6 traz a formulação para
obtenção das vazões ar t i f ic ia is .
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Rib
eirã
o d
as L
ajes
LAJES
Rio Paraíbuna
NILO PEÇANHA VIGÁRIO
PEREIRA PASSOS
SANTANA
Legenda
Reservatório
Usina com Reservatório
Usina a fio dágua
Usina de bombeamento
Rio
Pir
aí
Rio
Par
aíb
a d
o S
ul
Rio do Peixe
Rio
Po
mb
a
TÓCOS
FONTES
ILHA DOS POMBOS
SIMPLÍCIO
SOBRAGI
BARRA DO BRAÚNA
FUNIL
SANTA CECÍLIA
PICADA
Figura 20 - Bacia do rio Paraíba do Sul
Tabela 6 – Formulação para Bacia do rio Paraíba do Sul
Posto Nome da Usina Série Fo rmulação
125 Santa Cecí l i a Natura l - - - - -
129 S impl í c io Natura l - - - - -
130 I l ha dos Pombos Natura l - - - - -
201 Tócos Natura l - - - - -
202 Lajes Natura l - - - - -
202 Fontes Natura l - - - - -
202 Pere i ra Passos Natura l - - - - -
203 Santana Natura l - - - - -
300 V igár io Natura l - - - - -
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300 Ni lo Peçanha Natura l - - - - -
298 Bombeamento Santa
Cecí l i a
Art i f i c ia l ( ) [( ) ]
( )
( ) ( )
( )
299 I l ha dos Pombos Art i f i c ia l ( ) ( ) ( ) ( )
304 Vert imento Santana Art i f i c ia l ( ) ( )
315 Santana Art i f i c ia l [( ) ( )] ( ) ( )
317 Vert imento Tócos Art i f i c ia l [ ( ) ]
316 V igár io Art i f i c ia l [( ) ]
131 N i lo Peçanha Art i f i c ia l [( ) ]
132 La jes Art i f i c ia l ( ) [( ) ]
303 Fontes Art i f i c ia l ( ) [( ) [( )
( )]
( ) [ [( )
( )]
306 Pere i ra Passos Art i f i c ia l ( ) ( )
127 S impl í c io Art i f i c ia l ( ) ( ) ( ) ( )
Fonte: Adaptado de [101] Nota: os números entre parêntesis na coluna Formulação se referem aos Códigos dos Postos
Nota-se que para a determinação das vazões ar t i f i c ia is nas us inas geradoras
constantes na Bacia do r io Paraíba do Sul, é necessár io o cálculo de vazões em postos
auxi l iares. É o caso de Bombeamento San ta Cec íl ia , Ver t imento San tana , Ver t imento Tócos e
Vigár io .
3.1.12 Amostragem
A coleta de infor mações e caracte r ís t icas de uma população é de grande in teresse
para a real ização de diversos estudos acerca de uma determinada problemática . Pesquisas
de mercado, censos , contro le de qual idade de processos industr ia is e levan tamento de
possíveis loca is para ins ta lação de es tações hidro lógicas são apenas a lguns exemplos de
s i tuações-problema nas quais in formações da população são impresc ind íve is para a
e laboração de um planejamen to, ou proposição de a lguma solução . Em ter mos esta tís t icos ,
há duas formas de se obter essas i n formações : ( i ) enumeração in tegral , na qual todos os
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elemen tos da popu lação envolv ida são con tabi l izados e ( i i ) amostragem, na qua l são
apl icadas técnicas para se leção de parce las s ign if icat ivas de uma população .
O estudo da teor ia da amos tragem c láss ica teve grande respaldo em disc ip l inas
re lac ionadas às c iênc ias soc ia is e b io lógicas. Di ferentemente de outras áreas do
conhecimen to , estas c iênc ias necess i tam de dados fís icos que não são s imp les de se cole tar ,
fazendo com que a enumeração in tegral da popula ção de in teresse seja inv iáve l
pr inc ipalmen te dev ido ao custo e à moros idade das pesquisas . Isso se ver i f ica , por exemp lo,
em pesqu isas que necessi tam de cole tas em campo; com recursos f inance iros l im i tados,
adquir i r in for mações de uma par te da população é s ignif icat ivamen te ma is barato, a lém de
acelerar o processamento dos dados como um todo.
Atualmen te, as técn icas de amos tragem são empregadas em mui tas áreas, nas mais
d iversas s i tuações. A lém da amos tragem a leatór ia tradic ional , ex is tem métodos para
amostrar popu lações he terogêneas es trat i f icadas ( [38] , cap . 5 e [112 ] , cap . 4) , amos tragem
por conglomerados ( [38 ], cap . 9 e [112 ], cap . 6 ) , amostragem espacia l [41 ] , en tre outros . A
teor ia da amos tragem fornece também fer ramentas para se d imensionar o tamanho da
amostra a ser ret i rada de uma popu lação com a f inal idade especí f ica de se respei tar
momen tos es ta tís t icos de pr imeira e segunda ordens, ou a inda proporções ( [89 ], cap . 8) .
O entend imen to e es tudo da teor ia da amostragem exige um conhecimento e lementar
de esta tís t ica . Os concei tos in ic ia is e , ta lvez , os mais impor tantes se referem à d i ferenciação
de populações e amos tras . A popu lação se r efere sempre ao universo das in formações
estudadas , enquan to que a amos tra é um subconjunto f in i to de e lementos con t idos em uma
população . Exempl i f ica -se essa di ferenciação através dos regis tros de vazões de um
determinado r io: a popu lação ser ia a coleção de todas as vazões desse r io desde sua or igem.
A amostra , por sua vez, ser ia a sér ie h is tór ica coletada desde a insta lação de um apare lho
de med ição de vazões neste r io . Em estudos h idro lógicos é ev iden te que apenas amostras
das vazões estão d ispon íveis . Em ter mos matemáticos , é comum a representação de
parâmetros esta t ís t icos popu lac iona is por le tras do a l fabeto grego (ex. : média , var iânc ia
) ou le tras maiúscu las (ex.: média , var iânc ia ) e a representação de parâmetros
estat ís t icos amos tra is por le tras arábicas (ex.: média , var iânc ia ) .
Dependendo de sua natureza, as populações podem ser f in i tas ou in f in i tas. Se o
objet ivo do estudo é fazer uma pesquisa de sa tis fação do públ i co sobre de terminado produ to,
sabe-se que a população é f in i ta. Por outro lado, a sér ie de vazões de um r io desde sua
or igem é um caso no qual se considera a população in f in i ta.
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A opção por apl icar a teor ia de amostragem nos estudos do presente projeto tem a
intenção de d iminuir o custo compu tac ional do modelo de despacho hidro térmico como um
todo, fren te às d iversas considerações minuc iosas em sua metodolog ia. Ass im, ao invés de
ut i l izar todas as sér ies s intét icas geradas pelo modelo estocást ico, será usad o um número
reduzido representa t ivo da popu lação.
Considerando os conce itos e lementares mencionados anter iormente , ressal ta -se que a
população é formada pe la tota l idade das sér ies s inté t icas geradas sendo, por tanto, f in i ta. Os
valores dos parâmetros popula c iona is são calculados d iretamente do conjunto in te iro de
sér ies s inté t icas . A amos tragem fo i real izada em duas etapas: ( i ) amos tragem aciden ta l
s imp les, resu ltando um conjun to de e lemen tos amostra is equiprováve is e ( i i ) amos tragem não
equiprovável , basead a no cá lculo de d is tâncias das ma tr izes de sér ies s inté t icas com relação
à ma tr iz de sér ies h is tór icas. São expl icadas em maiores deta lhes nas próx imas seções.
3.1.12 .1 Amostragem ac iden tal s imples
A forma mais d ireta de se fazer uma amos tragem é a través da Amostra gem Ac idental
Simp les (AAS) . Es te t ipo de abordagem é de grande impor tância e serv iu como base para o
desenvolv imento da amostragem não equiprovável, a lém de in formar o número de sér ies
s inté t icas a serem amos trados da popu lação .
Trata-se do processo de se leção de amostras ( ) de uma população f in i ta
com e lemen tos ( ) de modo que cada amostra tenha igua l probabi l idade de
ser selec ionada . Sob esse con texto , conc lu i -se prontamen te que o número de amos tras com
e lemen tos não repe tidos que pode ser ret i rado de uma popu lação f in i ta é dado pela
combinação de agrupados a , ou:
( )
(73)
A t í tu lo de i lustração , a quan t idade de amostras com 200 sér ies s inté t icas de
af luênc ias que podem ser formadas de uma população de 1 .000 sér ies geradas é da ordem
de , para cada us ina .
Em geral , a AAS é fe i ta cons iderando amos tras sem repe tições , po is , como expl ica
Cochran [38 ] (p. 38) , não há vantagens em se contabi l izar um elemen to de uma população
mais de uma vez em uma mesma amos tra. Por outro lado , Park, Os trouchov e Samatova [105 ]
argumentam que a amostragem com reposição possib i l i ta considerar a independência en te os
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elemen tos resul tan tes da amostra, pois sua composição não f icará condic ionada aos
e lemen tos anter iormente escolh idos . De um modo geral, a escolha da amostra com ou sem
reposição f ica a cr i tér io dos resul tados esperados da amostragem. Para o presente proje to ,
optou-se por amos tragem sem repet ições .
O modo mais d ireto de se executar uma AAS é compor a amostra e lemen to a
e lemen to , a par t i r de um procedimento em três fases: ( i ) enumerar os e lementos da
população de a ; ( i i ) gerar um número pseudoaleatór io nos l im i tes [ ] e ( i i i ) assoc iar o
número gerado ao e lemento da popu lação. Repete -se o procedimen to a té que se obtenha
a amostra com tamanho dese jado . Caso seja optado fazer uma amostragem sem
repetições , os números pseudoa lea tór ios devem ser descar tados após seu uso.
O valor médio da amos tra é o parâmetro de ma ior impor tânc ia no con tex to da AAS.
Grande par te da formu lação envolv ida fo i e laborada para que as amostras seja m
selec ionadas de modo a preservar a média popu lac iona l , cu jo es t imador (não tendencioso)
é , dado pela equação (74) :
∑
(74)
Assim, a se leção das sér ies s in té t icas para compor as amos tras fo i baseada neste
est imador . A var iânc ia do valor méd io da amostr a é de f in ida pe la equação (75) :
( )
( ) (75)
onde
var iânc ia populac iona l;
tamanho da amos tra;
f ração de amostragem, dada pe la razão en tre o tamanho da amos tra e o
tamanho da popu lação ( ) .
É fác i l no tar que a var iânc ia do valor méd io a t inge seu mín imo con forme cresce o
tamanho da amostra . A minimização da var iânc ia em uma amos tragem é uma questã o
re levante , pois com var iânc ias pequenas a probabi l idade de se encontrar grandes desvios
das amos tras com re lação à popu lação é também pequena ( [112 ] , p . 28) .
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O procedimento de AAS executado para as sér ies s in tét icas segu iu o s mé todos
apresentados. Na próx ima seção é exp l icado como fo i de terminado o número de e lementos
selec ionados para compor as amostras .
3.1.12 .2 Estimação do tamanho da amostra
Em estudos que envolvem amostragem, a deter minação do tamanho das amostras a
serem ut i l izadas é de pr imord ia l impor tânc ia. Falta de a tenção a esse quesi to pode levar à
seleção de amostras mui to pequenas, cu jos es t imadores não representem a real idade de uma
população , ou escolha de amos tras excessivamente grandes que acabam por onerar o
estudo.
Deve-se ter em men te, no en tanto, que a de terminação do tamanho da amos tra está
d iretamente l igada à prec isão (ou er ro) que se deseja traba lhar . Como exemp lo , seja uma
AAS sobre sér ies s intét icas de vazões para uma us ina qualquer . Dese ja -se trabalhar com
essa amos tra de ta l modo que o er ro máximo a ser comet ido se ja de 3% sobre a média de
longo termo da sér ie h is tór ica. A par t i r dessa informação o tamanho da amostra pode ser
est imado, sabendo que o a tendimento da prec isão es tá cond ic ionado a um níve l de
s igni f icânc ia , geralmen te de 5%. Assim, se o tamanho f ina l da amostra for de 100 sér ies,
há uma probabi l idade de que pe lo menos c inco delas possuam méd ias com d iferenças
super iores a 3% da méd ia de longo termo da sér ie h is tór ica or ig inal .
Cochran [38] (p. 107) descreve uma sér ie de recomendações e etapas a serem
cumpr idas na seleção do tamanho amostra l . Em resumo, o autor considera ser impor tante
ter consciência sobre o que se espera da amostr a, sabendo que esta es tá condic ionada a um
er ro. A equação ut i l izada para de terminar o tamanho da amostra deve , por tanto , re lac ionar
com este er ro. Situações nas quais a escolha de um grau de prec isão é d i f íc i l recomendam -
se consul tas a es tudos anter iores cor re la tos ou especia l is tas da área.
A equação (76) traduz em termos esta t ís t icos a ideia do que fo i escr i to an ter iormente .
(| | ) (76)
onde
er ro esperado, ou prec isão dese jada
Assumindo que a população s iga uma dis tr ibuição Norm al, o tamanho da amostra para
est imar a méd ia de uma população f in i ta , é dado pela equação (77) ( [38] , [89 ]) :
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( )
(77)
onde
absc issa da d is tr ibu ição normal , para um n íve l de s ign if icância
desv io padrão popu lac iona l
Ressalta -se que o desvio padrão popu lac ional u t i l izado na equação (77) se refere ao
desvio padrão das méd ias das sér ies s inté t icas. Isso porque o in teresse é amostrar a
quantidade de sér ies para ot im ização e não as vazões dentro cada sér ie. Ass im, sendo o
tota l de sér ies s intét icas geradas, é fe i to o cálculo das ( ) médias e , na
sequência, de terminado o desv io padrão desta sér ie de médias .
Nota-se que quanto maior o er ro esperado, menor o tamanho da amostra. Para a
defin ição dos tamanhos de amostra em cada us ina, adotou -se um er ro de 2% sobre o valor
médio popu lac iona l (equ ivalen t e à méd ia das médias das sér ies s in té t icas de cada us ina) .
F ica ev iden te anal isando a equação (77) que o tamanho f inal da amos tra é sensível ao
desvio padrão das médias das sér ies . Ass im, us inas que têm grandes desvios padrão ent re
as médias de suas sér ies s in tét icas necessi tam de uma quant idade ma ior de sér ies a serem
amostradas . Essa ma ior var iab i l idade es tá l igada diretamen te com a própr ia sér ie h is tór ica
de cada us ina, pois o modelo estocás tico de geração de sér ies s in té t icas fo i es t imado
inte iramen te a par t i r das caracter ís t icas h is tór icas loca is .
Na intenção de obter uma me lhor representat i v idade de sér ies que expressam os
d i feren tes regimes hidro lóg icos em cada us ina , propôs -se a ut i l ização de um método de
amostragem não equ iprovável , exp l icado em maiores deta lhes na seção segu inte .
3.1.12 .3 Amostragem não equ iprovável
Dentre a grande quantidade de sér ies s in tét icas geradas, ex is tem di ferentes per f is de
compor tamento h idro lóg ico que são par t icu larmente interessan tes para a ot imização e
obtenção do despacho h idrotérmico. Lembra -se novamente que as sér ies s inté t icas, em sua
grande maior ia , ref le tem a h idro log ia das sér ies h is tór icas de cada us ina . Casos ma is
par t icu lares, como épocas de cheias ou secas anormais , são reproduzidos com mai or
d i f icu ldade pelo modelo, po is suas ocor rências são pequenas em comparação com as épocas
consideradas norma is .
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Tome-se como exemplo o h is tograma dos va lores médios de 1 .000 sér ies s intét icas
geradas para as us inas de Jupiá , no subs is tema 1 -Sudeste e Sa l to Sant iago , no subs is tema
2-Sul, representado na Figura 21.
Figura 21 – Histograma de vazões médias de 1.000 séries sintéticas para UHE Jupiá (à esquerda) e UHE Salto Santiago (à direita)
Como esperado , os h is togramas se aprox imam de uma curva Nor mal , tendo a grande
maior ia das vazões s inté t icas médias centradas próx imas ao valor da média de longo termo
das respectivas us inas (6.893 m³ /s para UHE Jupiá e 1.135 m³ /s para UHE Sal to Sant iago) .
Uma amos tragem ac idental s imples , nos mo ldes do método exp l icado na seção an ter ior ,
resultar ia na seleção de sér ies equ iprováveis , compos tas por mui tas sér ies com
compor tamento méd io e poucas sér ies com ocor r ências a t íp icas .
Um modo de se melhorar a amostragem no s entido de buscar uma ma ior
representat iv idade dos va lores caudais da d is t r ibuição de frequências , ser ia ap l icar uma
amostragem por c lasses, ou es trat i f icada. Da mesma forma que a amos tragem ac idental
s imp les, ex is te l i tera tura bem desenvolv ida para a amos t ragem ac iden tal es trat i f icada ( [38] e
[112]) . De um modo gera l, procura -se d iv id ir os e lemen tos de uma população heterogênea em
grupos (ou es tratos) mutuamen te exc luden tes.
A questão pr inc ipal é de fin ir qua is serão os l im i tes infer ior e super ior de cada grupo,
bem como quantos e lementos da popu lação ser ão amostrados em cada um. Há uma grande
quantidade de traba lhos que buscam técn icas e métodos que adequem essas ques tões às
populações de dados de d i ferentes áreas do conhecimen to . Ci tam -se como exemplos os
4000 6000 8000 100000
50
100
150
200
250
Vazões (m³/s)
Fre
qu
ênci
as
500 1000 1500 20000
50
100
150
200
250
300
Vazões (m³/s)
Fre
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ênci
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estudos de Kesk intürk e Er [73 ] e Lui e L in [81], dentro dos qua is o le i tor pode encontrar
outras referênc ias sobre o assunto .
Para o caso especí f ico das sér ies s inté t icas , poder -se- ia estrat i f icar a sér ie com base
nos valores méd ios, ut i l izando , por exemp lo , as própr ias c lasses dos h is togramas mos trados
na Figura 21 . Contudo , no contexto do modelo mul t ivar iado, a es trat i f icação indiv idual por
us ina das sér ies s inté t icas não é recomendáve l, v is to que toda a es trutura de cor re lação
espacia l cruzada entre e las ser ia pre judicada . Soma -se a isso o fato de que as sér ies
selec ionadas para us inas de uma região h idro lógica poder iam (e ser iam) d i ferentes das
sér ies de us inas s i tuadas em ou tras regiões h idro lóg icas, impossib i l i tando novamen te a
cor reta consideração da estru tura de cor re lação espacia l cruzada.
Propôs-se, por tanto , adotar uma técn ica que permit isse amostrar as sér ies s intét icas
com d iferen tes caracter ís t icas sem pre judicar a estrutura de cor re lações espacia is en tre as
us inas. A opção fo i trabalhar com as s imi lar idades entre as matr izes de sér ies s in té t icas e a
matr iz de sér ies h is tór icas , a par t i r da de terminação de dis tâncias .
A def in ição de d is tânc ia pode ser mostrada para dois vetores genér icos e e
uma matr iz , pos i t iva de fin ida . A d is tância quadr át ica entre os e lemen tos e dos vetores
em ques tão é dada pe la equação (78) :
( ) ( ) ( ) (78)
O sobrescr i to representa a transpos ição do veto r . A ma tr iz é chamada de mé tr ica e pode
assumir d i ferentes ma tr izes. Se, por exemp lo, a métr ica assumir a ma tr iz iden t idade, ,
tem-se a d is tânc ia eucl id iana quadrá tica , dada pela equação (79) :
( ) ( ) ( ) ∑( )
(79)
O caso de espec ia l in teresse para a real ização da amos tragem não equiprováve l é
quando a mé tr ica assume a inversa da ma tr iz de covar iânc ias, . Nessa conf iguração
é def in ida a d is tânc ia general izada de Mahalanobis , conforme a equação (80) :
( ) √( ) ( ) (80)
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Segundo Fer re ira [55 ] , ao usar essa dis tânc ia as escalas e cor re lações entre var iáveis
são consideradas, fazendo com que o uso da d is tânc ia de Maha lanobis se ja a trat ivo para
estudos como o do presen te pro jeto . Ma iores de ta lhes sobre as propr iedades t eór icas dessa
dis tânc ia podem ser con fer idos em [42] .
Para se apl icar o mé todo mostrado , as d is tâncias de Mahalanob is foram ca lcu ladas
indiv idualmen te en tre cada sér ie s in tét ica e a sé r ie h is tór ica . Da mesma for ma que na AAS, o
parâmetro de ma ior impor tância é o valor médio de cada sér ie . Ass im, o vetor de d i ferenças
( ) é calcu lado entre as méd ias das a f luências de cada sér ie , sendo referente à sér ie
h is tór ica ( t ida como base) e referente às sé r ies s inté t icas . Em de talhes , tem -se:
Matriz de séries históricas (base), de tamanho ( ), sendo o tamanho de cada série (60
períodos) e o número de usinas:
|
|
Matrizes de séries sintéticas, de tamanho ( ) cada, sendo o tamanho de cada série (60
períodos) e o número de usinas. O número total de séries sintéticas geradas é dado por :
|
|
|
|
( ) |
|
Vetores de médias para cada matriz (o ponto subscrito significa “todas”):
|
|
| |
|
|
| |
Matriz ( ) de diferenças entre as médias de cada série, de tamanho ( ), dada pela
equação (81):
( ) |( ) ( )
( ) ( )
| (81)
O próx imo passo é a de terminação da ma tr iz de covar iânc ias . A covar iânc ia en tre os
vetores e é def in ida po r :
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( ) [( )( )] ( ) ( ) ( ) (82)
onde
( ) va lor esperado da var iável entre parênteses .
McLachlan [92 ] a tenta que a matr iz de covar iânc ias a ser apl icada no cálcu lo da
d is tânc ia de Maha lanob is é a covar iânc ia con junta en tre os ve tores em ques tão . Para sua
determinação, est ima -se uma média ponderada entre as covar iânc ias de cada sér ie s in té t ica
e a covar iânc ia da sér ie h is tór ica , con forme equação (83) :
( ) ( )
(83)
onde
número de e lemen tos em cada ve tor (equ ivale à )
número tota l de e lementos dos dois vetores
covar iânc ias ind iv idua is de cada ve tor
Com as equações (81) e (83) a d is tância de Mahalanobis é ca lculada . O esquema da
Figura 22 i lus tra o processo para uma sér ie s in té t ica .
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Figura 22 – Fluxo para obtenção da distância de Mahalanobis entre a série histórica e uma série sintética
A lógica envo lv ida no mé todo é obter uma c lass i f icação das sér ies s inté t icas de
acordo com sua semelhança com a sér ie h is tó r ica. Quan to menor o valor da d is tância de
Mahalanob is , ma is próx ima da sér ie h is tór ica é a sér ie s in té t ica . Essa categor ização é fe i ta a
par t i r do traçado de um h is tograma com todas as d is tâncias calcu ladas , uma para cada sér ie
s inté t ica .
Para se montar as amostras , basta esco lher um determinado núm ero de sér ies den tro
de cada c lasse do h is tograma. Eviden temente , a ocor rência de cada sér ie ( representada por
sua respectiva d is tânc ia) está cond ic ionada a uma probabi l idade espec í f ica que não é a
mesma para todas as sér ies . Para o projeto , convencionou -se a montagem de his togramas
com 10 c lasses e a re t i rada alea tór ia de 20 sér ies s in tét icas por c lasse, tota l izando amostras
com 200 sér ies que foram passadas à o t imização estocás tica . Esse número fo i consequência
do estudo mostrado na seção 3 .1 .12.2 , no qual se mostrou que o número méd io de sér ies a
ser selec ionado para as us inas do SIN fo i 200 .
Matriz de
séries
históricas
Matriz de
séries
sintéticas
Vetor de Médias
xVetor de Médias
yMatriz de
covariâncias Sx
Matriz de
covariâncias Sy
Matriz de
diferenças (x - y)
Matriz de
covariâncias
conjunta Sxy
Distância de
Mahalanobis
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3.2 Descrição do Modelo Matemático
Este capí tu lo de ta lha o processo de modelagem matemát ica do s is tema de produção e
transmissão de energia e létr ica , e como este é adequado para o forma to de o t imização .
3.2.1 Geração h idre létr ica
As us inas h idre lé tr icas têm como caracter ís t ica a ut i l ização da água para geração de
energia e létr ica, através da transfor mação da energia potencia l obt ida do armazenamen t o de
água em reservatór ios. Es ta é trans formada em energia c iné tica quando conduz ida sob
pressão através de condutos forçados ao conjunto de turb inas. As turb inas absorvem a
energia c inét ica do f luxo de água, transformando -a em energia mecânica. F inalmente , esta
energia é transmi t ida através de um eixo ao gerador que por sua vez a transforma em energia
e létr ica . A água segue en tão para o r io pe lo canal de fuga . Es te processo es tá i lus trado na
Figura 23 .
Figura 23 – Esquema de uma usina hidrelétrica
As var iáveis de decisão envo lv idas na descr ição do mode lo estão re lac ionadas a
seguir :
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– geração da us ina térmica durante o per íodo [ ];
- vo lume armazenado no reservatór io para o pe r íodo [ ];
– vazão turb inada do reservatór io durante o per íodo [ ];
– vazão ver t ida do reservatór io duran te o per íodo [ ];
– in tercambio de energia na l inha no per íodo [ ];
– dé f ic i t do submercado durante o per íodo [ ].
A un idade de energ ia ut i l izada na s var iáve is , e é o megawa tts médio
, onde é a energia produz ida por um gerador com uma potênc ia e fet iva de
trabalhando cont inuamente durante um in tervalo de tempo (neste caso , um mês) . E le
pode ser transformado em megawat t -hora mu lt ip l icando o seu valor pe lo número de horas em
um passo de tempo , que duran te um mês t íp ico de 30 d ias resultar ia em
.
O capítu lo a seguir deta lha as decisões tomadas na modelagem matemát ic a do
s is tema h idrotérmico .
3.2.1 .1 Modelagem do rend imen to das us inas
A var iáve l representa o rend imen to g lobal da us ina em transformar a energia
c inét ica do f luxo de água nas turb inas em energia e létr ica . O va lor exato do rendimen to tem
um compor tamen to basta n te comp lexo , regido pelo escoamen to nas turb inas. Es te
compor tamento é expresso em diagramas denominados curva de rendimento ou curva col ina,
ass im denominadas por seu for mato .
Curvas col ina se carac ter izam como funções de duas var iáve is : uma que cod if ica a
energia c iné t ica do f luxo (em gera l, potênc ia ou vazão) e ou tra que cod if ica a pressão
estát ica do f luxo (expressa pela queda da us ina, bruta ou l íqu ida) . Es ta af i rmação f ica
ev idente a través da expressão da geração hidre létr ica :
(84)
Na re lação expressa pe la equação (84) , e são conhec idos . pode ser
expresso em termos de queda bruta cor r ig indo o valor da perda de carga . se refere à
energia gerada, e ass im codi f ica a informação fís ica de po tênc ia. Por tan to , de fin indo como
informação de queda, seja e la bruta ou l íquida , uma curva col ina pode ser entendida como
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uma função ( ). No en tan to, se a re lação ( ) for conhecida, ( ) pode ser
obtida pela ap l icação d e (84) , e v ice versa. Ass im, con firmamos que expressar uma curva
col ina através de duas var iáveis é su f ic ien te.
Curvas col ina carac ter izam um ún ico conjunto turb ina -gerador , e são fer ramen tas
geralmen te ut i l izadas para o p lanejamen to da operação de cur to prazo e tempo real. Como
uma us ina pode possu ir vár ias turb inas e cada turb ina pode operar com vazão di ferente ,
ser ia necessár io decid ir a operação de cada turb ina indiv idual . Is to é em c ontras te à
metodo log ia proposta pe lo PHOENIX, onde as decisões são tomadas no n íve l de us ina . A
necessidade de tomar decisões em níve l de turb ina aumen ta de sobremane ira o tamanho do
problema e inv iab i l iza a adoção de o t imização não l inear .
Uma solução a este problema é real izar uma ot im ização prév ia da operação das
turb inas , de mane ira a obter curvas de rendimento referen te a us inas inte iras. Es ta curva
col ina para a us ina inte ira está sendo denominada “ curva col ina con junta ”. Ass im como a
curva col ina, a curva col ina conjun ta é uma função matemát ica que expressa a re lação entre
o rendimento da us ina com a energia gerada/vazão turb inada da us ina e a queda
bruta/ l íqu ida .
3.2.1 .2 Determinação da curva col ina conjun ta
Para determinar um pon to da curva co l ina con junta, devemos de terminar a operação
de cada turb ina de mane ira a maximizar a ef ic iênc ia da us ina . Em termos de ot im ização ,
dado um pon to ( ) da curva co l ina con junta , resolvemos o problema de o t imização :
∑
∑
(85)
Potênc ia instan tânea tota l gerada na us ina [ ] ;
Al tura de queda do escoamento na turb ina (pode ser expressa em queda bruta
ou l íqu ida) [ ] ;
Índice das turb inas ;
Número de turb inas
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Potênc ia gerada pela turb ina [ ] ;
Ef ic iênc ia da turb ina , função de e da queda da us ina [adimens ional ] ;
A curva col ina conjun ta pode ser expressa como através de uma matr iz (
), onde é o número de es tados de po tência da us ina e é o número de es tados
de queda da us ina, ambos função da (s) curva(s) col ina da(s) turb ina(s) . Para cada ponto
( ) da curva col ina conjun ta , resolve -se o problema (85) .
Este procedimen to pode ser resumido no segu in te a lgor i tmo:
A. Definir o vetor de potências para a(s) curva(s) colina das turbinas. Curvas colina em formato tabular já possuem
um vetor definido, mas pode ser interessante redefinir este vetor através de interpolações;
B. Determinar todas os possíveis valores de potência que a usina pode assumir, com base na curva colina e no
número de turbinas da usina;
C. Para cada valor de queda , e para cada valor de potência da usina
C.1. Determinar todas as partições inteiras de usando como base o vetor de potências das
turbinas;
C.2. Determinar o rendimento médio ponderado pela potência ( ) de cada partição;
C.3. A partição cujo é máximo representa a melhor operação das turbinas para a queda e a potência
, isto é, se define um ponto da curva colina conjunta ( ).
D. Repetir para todos os valores de e .
A razão pela qual pode ser in teressan te def in ir um novo vetor de po tências para as
curvas col ina das turb inas é o passo B: é po r def in ição a somatór ia de todos os
valores que podem assumir (85) . Ass im, é inte ressante de f in ir a d iscre t ização do(s)
vetor (es) de mane ira a min imizar o tamanho do vetor .
3.2.1.2.1 Par t ição in te ira
Um conce ito essencia l no a lgor i tmo propos to é o de part ição inteira . Par t ição inte ira
é um conceito de aná l ise comb ina tór ia , que pode ser defin ido como uma mane ira de escrever
um número como uma soma de in te iros posi t ivos [135 ]. Por exemp lo, as par t ições in te iras de
são os con jun tos ( ), ( ), ( ), ( ) e ( ), po is a soma dos e lemen tos des tes
conjuntos resul tam todos em .
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A impor tânc ia da par t ição in te ira é que um conjunto restr i to de par t ições inte iras
coinc ide com o con junto v iável do problema (85) . Por restr i to , serão assumidos três t ipos de
restr ições sobre o con jun to de par t ições :
1. Pelo conjunto de números que podem ser parcelas das partições (conjunto candidato);
2. Pelo número máximo de parcelas das partições;
3. Pelo número máximo de instâncias de cada parcela nas partições.
Um bom exemplo da na tureza des tas restr ições é através de um prob lema c láss ico de
computação , o problema do troco: um vendedor necessita re tornar o troco a um comprador
através de moedas. Analogamen te , a este problema real podem -se imaginar as seguin tes
restr ições:
1. Existe um número finito de denominações para cada moeda: no caso de reais: 1, 5, 10, 25, 50
centavos e 1 real;
2. Pode ser definida uma restrição no número de moedas no troco: por exemplo, retornar R$0,70
com uma moeda de R$0,50 e duas de R$0,10 é razoável; retornar 70 moedas de R$0,01 é
incômodo;
3. Pode ser definida uma restrição ao número de instâncias de uma mesma moeda: por exemplo,
pode ser querer retornar R$1,00 como dez moedas de R$0,10; mas isto não é possível se não
houverem dez moedas de R$0,10 disponíveis.
É possível observar que as três restr ições que colocamos ao problema do troco são
análogas às três restr ições gera is colocadas sobre nosso problema geral : uma restr ição
referente ao conjun to candida to, uma restr ição r eferente ao número to ta l de parce las em uma
par t ição , uma restr ição referente ao número máximo de repe tições de um elemento do
conjunto cand idato em uma par t ição.
O conceito de par t ição é ap l icado ao prob lema de curvas col ina conjun tas da seguin te
maneira : Os valores de potência /vazão const i tuem o conjunto candidato de parcelas . O
número de turb inas l imi ta o número máximo de parcelas das par t ições . F inalmen te, as
caracter ís t icas dos conjun tos de máquinas poder iam res tr ing ir o número máx imo de
instânc ias de cada parcela . En tretan to , para esta etapa l im i tamos o a lgor i tmo ao tratamento
de turb inas idên ticas . Este procedimen to pode se r v isual izado na Figura 24.
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Figura 24 – Obtenção da curva colina conjunta a partir das curvas colinas individuais para turbinas idênticas
Ass im, conclu i -se que para v iabi l izar compu tac ionalmente o a lgor i tmo proposto , é
necessár io deter minar o conjun to de par t i ções in te iras do conjun to cand ida to de
potências /vazões fornecida pe l a curva co l ina , restr i to ao número máx imo de parce las em
cada par t ição igua l ao número de turb inas da us ina.
3.2.1.2.2 Imp lemen tação do algor i tmo
Conforme seção an ter ior , para v iab i l izar a me todolog ia propos ta é necessár io um
algor i tmo que l is te o conjunto de par t iç ões que atendem a duas restr ições : suas parce las
per tencem ao conjunto cand idato e o número máxim o de parcelas é igua l ao número. O
algor i tmo recurs ivo de D ’Er r ico [39] atende estas duas caracter ís t icas. Deta lhes de sua
imp lemen tação podem ser encontrados no Rela t ó r io 7 .
3.2.2 Geração termelétr ica
3.2.2 .1 Custo operat ivo das us inas terme létr icas
A modelagem do parque gerador termelé tr ico no p lanejamento de médio - longo prazo
deve ser parc imoniosa , po is o pr inc ipal fa tor deste t ipo de p lane ja men to é a dependência
tempora l en tre as dec isões devido ao armazenamento das us inas h idre lé tr icas . Desta
Curva colina(Q x H)
Curva colina(Q x H)
Curva colina(Q x H)
Curva colina(Q_turb x H)
Curva colina conjunta
(Q_usina x H)
H
H
Q (
esta
do
s tu
rbin
a)
Q (
esta
do
s u
sin
a)
Número de turbinas
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maneira , a mode lagem do cus to das us inas ter melétr icas toma uma grande impor tânc ia, pois
e las fornecem a in formação de despacho ao a lgo r i tmo de ot im iza ção .
Para f ins des te pro jeto , o obje t ivo é determinar funções de c usto para us inas
termelé tr icas que representem de maneira f idedigna o seu cus to de operação var iáve l.
3.2.2.1.1 Revisão da l i teratura
A questão da mode lagem do cus to das us inas termelétr icas por funçõ es não l ineares
recor re na l i teratura, em especia l quando o foco é a operação de cur to prazo. Neste contexto
deve-se ressaltar a d i ferença entre de potência por custo horár io e funções de energia por
custo.
A pr ime ira representa o custo horár io ( re lac ionado com o consumo de combus t ível e
representado em R$ /hora) pela potênc ia ins tantânea gerada pela us ina , e é ut i l izada para
est imar o compor tamento da us ina quando a intensidade do seu despacho var ia . É uma
função ut i l izada no estudo das operações de cyc l ing de us inas terme létr icas para de terminar
os custos des te t ipo de operação .
A segunda representa o custo var iável de operação ( representado em R$) em função
da energia gerada pela us ina (energia , em Megawat ts -médios) . Es ta função é ut i l izada na
determinação do cus to to ta l de operação em per íodos mensa is .
Bissonne tte [16 ] descreve uma cade ia de modelos de o t imização do despacho
hidrotérmico, u t i l izando tanto programação dinâmica quanto programação não - l inear .
In ic ia lmente, a função custo de todas as terme létr icas é modelada como l inear por par tes,
onde cada trecho representa um combust ível . Para que esta função possa ser ut i l izada pela
programação não - l inear , os pontos de junção da função l inear por par tes são subs ti tuídos por
uma função quadrát ica.
Favoreto [54 ] anal isou a operação de uma ún ica us ina termelé tr ica a gás natura l ,
submet ida a custos de comiss ionamento , O&M fi xo, O&M var iáve l e a contratos de supr imen to
de gás com c láusulas de take-or -pay e ship-or -pay . Estes fatores foram conjugados em um
s imu lador de d inâmica de s is temas para anal isar o impacto des tes fatores no desempenho
econômico da us ina . Os parâmetros da s imulação se encontram na Tabe la 7 . O cus to var iável
da us ina , função da porcentagem de tempo em operação, es tá na Tabela 8.
Assumindo que a us ina sempre opera a carga p lena durante uma parcela de tempo em
um mês , chegou-se a conclusão de que o custo de cada MWh gerado aumen ta
consideravelmente quan to menos a us ina é a t ivada.
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Tabela 7 – Parâmetros da simulação para usina termelétrica a gás natural
Parâmetro Valor Unidade
Potência 500 MW
Garant ia Fís ica 440,4 MW méd ios
Ef iciênc ia 54,88 %
Quant idade Diár ia
Contratada de Combust íve l 2.000.000 m³
Take or Pay 70 %
Ship or Pay 95 %
Transporte do Gás 1,13 USD/MMBTU
Commodity Gás 1,65 USD/MMBTU
Comissionamento 0,15 USD/MMBTU
O&M var iável 1,50 USD/MWh
O&M f ixo 16.400 ,00 USD/d ia
Dólar 2,50 USD/BRL
Fonte: Favoreto[54]
Tabela 8 – Custo variável de usina termelétrica a gás natural, determinado por simulação
Porcentagem de
tempo em operação
Custo var iável (USD/MWh)
Mín imo Valor Esperado Máximo
25% 66,62 67,73 69,18
50% – 34,69 37,24
70% 25,25 – 27,88
100% – 21,09 –
Adaptado de: Favoreto[54]
3.2.2 .2 Restr ições operat ivas das terme létr icas
Anál ises econômicas de longo prazo em geral admi tem que us inas te rmelé tr icas são
per fe i tamen te f lexíve is , o que não retrata a r eal idade de todas as us inas. Terme létr icas
possuem restr ições operat ivas espec íf icas, po is são máquinas térmicas de grande por te. Es ta
seção tem como obje t ivo
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Wood e Wollenberg [138 ] def inem as pr inc ipa is restr ições no despacho de us inas
termelé tr icas como:
Tempo mínimo de operação após partida (minimum up time)
Tempo mínimo de desativação após parada (minimum down time)
Restrições de operadores (crew constraints)
Despacho obrigatório (must run)
Para o p lanejamento do despacho hidro térmico , considera -se que as operações mais
impor tantes são o tempo mín imo de operação após par t ida, o tempo mínimo de desat ivação
após parada e o despacho obr iga tór io .
O despacho obr iga tór io das us inas terme létr i cas é de mode lagem rela t ivamen te
s imp les, basta l im itar a var iáve l de con tro le ge ração térmica mín ima ao va lor do despacho
obr igatór io . Esta restr ição também é denominada como in f lex ib i l idade .
As outras restr ições d e tempos mínimos podem ser entendidas como um caso
específ ico de operações de cyc l ing , de f in idas por Lefton[76 ] como operações em que a
potência da us ina var ia com o tempo. O mesmo autor af i rma que es te t ipo de manobra (que
inc lu i par t idas e paradas) em usinas a carvão podem ser mui to danosas para o equipamento
de geração, o que pode resu ltar em elevados custos f inance iros. O traba lho descreve uma
anál ise de vár ias us inas terme létr icas a carvão, a ma ior ia no EUA, af i rmando que us inas
antigas tendem a ser mais res is ten tes a operações de cyc l ing , as us inas ma is recentes
possuem ma iores restr ições. O traba lho também descreve as d iretr izes para cal ibrar um
modelo de est imação de custos de manu tenção causados por opera ções de cyc l ing
( l igamen tos /desl igamentos , operação fora do pon to de e f ic iênc ia máxima) .
Tal é a impor tância dos cus tos de par t ida e parada que Deng e t a l . [43 ] desenvo lveram
um método para a incorporação dos custos de par t ida e m um modelo de prec i f icação da
capacidade da geração baseado em opções. Aspectos como operação em rampa e operação
fora do pon to de máxima e f ic iênc ia também são considerados, tornando o modelo bas tan te
complexo . Foram real izados exper imentos numér icos para uma us ina a GN com 100 MW de
potência .
Com base nos exper imentos , os au tores conc luem que os cus tos de par t ida possuem
impac to s ign if icat ivo na prec i f icação de us inas com baixa ef ic iênc ia térmica , mas impac to
modesto para us inas com al ta ef ic iênc ia térmic a. Os exper imentos ind icam que para uma
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usina inef ic iente , os custos de par t ida/parada de vem ser embutidos na comerc ia l ização de
energia, a través de um t ipo de opção denominada spark spread (spread de at ivação) . A
prec i f icação por este t ipo de opção retor na um valor 7% menor quando os custos de par t ida
são incorporados .
3.2.2.2.1 Revisão da l i teratura
A l i tera tura técn ico -c ien tí f ica fornece a lguns va lores reais que podem ser u t i l izados
como base na mode lagem das restr ições opera t ivas das terme létr icas.
Na l i teratura nac ional , Favoreto [54 ] desenvo lveu um traba lho vo ltado a us inas a gás
natural no Bras i l , a f i rmando que es tas têm restr ições quanto ao uso in termiten te
(ac ionamen to d iár io) , pois foram d imens ionadas para uso con t ínuo, com algum as par t idas
durante um mês.
Outro traba lho real izado sobre uma us ina a gás natural em c ic lo comb inado faz vár ias
observações quanto às caracter ís t icas des tas us inas:
Turbinas a vapor devem funcionar com pelo menos 40% da sua capacidade máxima;
Turbinas a gás devem funcionar com pelo menos 70% da sua capacidade máxima;
O tempo de partida a frio de uma turbina a gás é de pelo menos 4 horas;
“Relativamente à operação de turbinas a gás, o principal fator que influencia a variação do seu
custo é manutenção (desconsidera-se o custo do gás), que é dependente das horas de operação
e das paradas equivalentes”. “A hora operada independe da potência utilizada para a operação, é
a soma do tempo de utilização da turbina”.
o A manutenção do combustor ocorre a cada 8.000 horas de operação ou 400 partidas
equivalentes, e tem duração de 6 a 7 dias;
o A manutenção do “Hot Path” ocorre a cada 24.000 horas ou 800 partidas equivalentes, e
tem duração de 10 a 13 dias;
o A manutenção geral (Overhaul) é efetivada após 48.000 horas ou 1.600 partidas
equivalentes, e tem duração de 20 a 24 dias;
o Um evento de trip com operação a 100% da potência resulta na contabilização de 20
partidas equivalentes. É um evento normal e esperado que ocorre em geral 2 a 3 vezes
por ano.
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Assim, “a forma de operação da us ina não será de operação no per íodo de p ico, e la
buscará operar na base do s is tema. Dessa for ma, a operação será por um per íodo de a lguns
d ias em sequênc ia, sem rea l izar par t idas d iár ias para o supr imento do horár io de p ico . Com
isso se buscará a operação da us ina de forma que a manu tenção das turb inas ocor ra devido
ao número de horas operadas e não dev ido ao número de paradas equ iva lentes ”.
Este cr i tér io pode ser u t i l izado para aprox imar as restr ições de par t ida/parada para
us inas termelé tr icas . Das res tr ições ac ima , a mais re levan te é a manu tenção do “Hot Path” ,
que deve ocor rer a cada 24.000 horas, 1.000 dias ou aprox imadamen te 2,7 anos. Nes te
per íodo, devem ser real izadas não mais de 800 par t idas equiva len tes, ou a manu tenção deste
componente será fe i ta dev ido ao número de par t idas, e não às horas de operação.
Considerando a ocor rência de 15 tr ips (300 par t idas equ iva lentes) no per íodo de
24.000 horas, a us ina deve real izar não ma is do que 500 par t idas equ ivalen tes no mesmo
per íodo. Uma s imp les conta revela que o número restr i to de manobras inv iabi l iza o uso de
uma us ina a GN para acompanhamen to do p ico d iár io de carga .
A l i teratura técn ica c ien t íf ica internac ional também fornece outros va lores numér icos
referentes à operação de us inas termelé tr icas que podem serv ir como base para a
modelagem. Segundo Le fton [76 ] , o tempo de inat iv idade de uma us ina após seu desl igamento
é de extrema impor tânc ia para de f in ir quando é possíve l ac ionar es ta us ina novamen t e. O
calor de uma us ina em des l igamento demora a se d iss ipar , e em termos de manu tenção , é
recomendável esperar o es fr iamento dos componentes de modo a real izar uma “par t ida fr ia ”.
“Par t idas mornas ” ou “par t idas quen tes ” impl icam em um dano maior aos compo nentes da
us ina. O autor recomenda as seguin tes d ire tr izes para def in ir a temperatura in ic ia l da
par t ida :
o Partida quente: 8-12 horas após desligamento
o Partida morna: 12-48 horas após desligamento
o Partida fria: 48-120 horas ou mais após desligamento
Já Deng et a l . [43] recomendam usar como diret r iz que o custo de par t ida para uma
us ina a GN é aprox imadamen te igual aos luc ros obtidos em 24 horas de operação na
capacidade máx ima .
O ar t igo [78 ] fornece uma tabela de custos opera t ivos para seus us inas ana l isadas:
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Tabela 9 – Tabela de custos operativas para seis usinas
Usina
Carvão
Usina Gás
Natural 1
Usina Gás
Natural 2
Usina
Eól ica
Usina
hidrelétr ica
Usina
hidrelétr ica
reversível
Custo f ixo
de
Operação
($/hora)
2.775,0 5.980,0 5.290,0 1,0 2,0 1,9
Custo
var iável de
Operação
($/MWh)
14,0 22,0 25,0 1,0 1,1 2,0
Custo de
part ida ($) 90.000 ,0 12.900 ,0 8.000,0 1.700,0 800,0 790,0
Capacidade
instalada
(MW)
1.100,0 760,0 680,0 600,0 900,0 660,0
Adaptado de [78]
A par t i r da tabe la ac ima , é poss íve l est imar os custos de par t ida em termos de horas
de operação a carga máx ima equiva len te:
Carvão: ~5 horas
Gás Natural: ~0,4 horas
Eólica: ~3 horas
Hidrelétrica: ~0,8 horas
Hidrelétrica reversível: ~0,6 horas
Chow et a l . [32 ] es tudam o caso especí f ico da operação da us ina a carvão de Cas tle
Peak. Es ta us ina é excepciona l , pois fo i pro je tada para acompanhamen to da car ga , podendo
supor tar frequen tes par t idas e desl igamen tos . A inda ass im, o fabr ican te das turb inas
recomenda considerar que uma par t ida equ ivale a 30 horas de operação contínua em termos
de manu tenção .
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3.2.2.2.2 Modelagem dos cus tos de par t ida /desl igamento
A modelagem f ie l dos custos de par t ida/des l igamento imp l ica na adição de var iáveis
inte iras ao problema, de maneira a representar o estado de cada unidade geradora
termelé tr ica ( l igada /desl igada) . No entan to , este t ipo de modelagem impl ica na necessidade
de adotar técnicas de o t imização baseadas em programação mis ta , par te inte ira, par te não
l inear . Como o tamanho do problema combinatór io é intra tável em termos de custo
computac ional , torna -se necessár io aprox imar a modelagem des tes cus tos para a Otimização
Não-Linear .
Dado que devemos incen tivar a operação da us ina em níveis próx imos da sua potência
ót ima além de in ib ir frequen tes ac ionamen tos e desl igamen tos, podemos fazer is to de
maneira indire ta a través de curvas de cus to não convexas para as termelé tr icas , onde os
custos de operação são máx imos para um despacho abaixo de 100% . Es ta é uma informação
que dispensa a modelagem de var iáveis inte iras e incen tiva a ot im ização a manter o
despacho das us inas ou d entro de fa ixas e levadas de operação ou desl igadas. Como dire t r iz
para defin ir “fa ixas e levadas de operação ”, podemos ut i l izar a infor mação da l i tera tura, e
adotar um despacho de 70% como um valor mínimo.
3.2.2.2.3 Restr ições operat ivas por emissões atmosfér icas
Manter us inas terme létr icas em fa ixas e levadas de operação também apresen ta a
vantagem de reduz ir as emissões atmosfér icas. Quando us inas termelétr icas operam em
níveis de despacho d i ferente do ó t imo ou em rampa, há que ima incomp le ta do combus tíve l e
menor ef ic iênc ia energét ica, o que impl ica na necessidade de ma is comb ust ível para produzir
a mesma quant ia de energ ia [117 ].
As emissões atmosfér icas podem ser quant i f i cadas de vár ias maneiras, desde a
metodo log ia l inear do IPCC como usada por Br igat to [22 ] a té sof is t icadas técn icas de l i fe-
cyc le analys is como as adotadas por Hondo [66 ]. No en tan to, mesmo sem a conjunção dos
custos causados por par t idas/des l igamen tos com o aumen to das emissõe s atmosfér icas
reforçam a necessidade de ev i tar o despacho de us inas terme létr icas em ba ixa in tensidade.
3.2.2 .3 Função não l inear de cus to para us inas termelétr icas
Com base nos argumentos apresentados, temos as caracter ís t icas necessár ias à
modelagem das funções de cus to das us inas ter melé tr icas . Es tas são:
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Não lineares, baseado no estudo de Favoreto[54];
Contínuas e diferenciáveis em todo o seu domínio, para permitir sua representação através de
técnicas de otimização não linear;
Penalização para despachos de baixa intensidade, o que pode ser feito através de uma função
não convexa.
3.2.2.3.1 Função de custo de segundo grau
A construção da função de custos não l inear in ic ia com os dados fornecidos por
Favoreto [54 ] . O ob je t ivo des ta pr imeira função é considerar a natureza não l inear dos custos
das ter melé tr icas .
Com base nas infor mações da Tabela 7 e da Tabela 8 , é possíve l ob ter qua tro pon tos
da função de custo , sobre os quais é poss ível a justar uma função de segundo grau . Este
processo é i lus trado na Tabe la 10.
Tabela 10 – Determinação de pontos da função de custo de segundo grau
Porcentagem
de tempo em
operação
Custo var iável (USD/MWh) Custo
Var iável
equiva lente
(R$MWh)
Geração
esperada
da us ina
(MWh)
Custo total
equiva lente
(R$) Mín imo
Valor
esperado Mín imo
25% 66,62 67,73 69,18 169,33 91.312 ,5 15.461 .489,06
50% – 34,69 37,24 86,73 182.625 ,0 15.838 .153,13
70% 25,25 – 27,88 66,41 255.675 ,0 16.980 .015,94
100% – 21,09 – 52,73 365.250 ,0 19.257 .806,25
Para f ins de ot im ização do despacho hidrotérmico, é possível desprezar a parcela do
custo que não var ia com o despacho . Ass i m, é conveniente que a função ajus tada também
passe pela or igem do s is tema. Para garan tir es ta propr iedade, forçamos o termo de 1º grau
do pol inômio como igual a zero e desprezamos o termo independente da função, con forme
Quadro 2 .
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Quadro 2 – Ajuste de equação de segundo grau aos pontos da função de custo
Função:
A0 1,4997E+07
A2 3,1391E-05
SSE 9,355E+10
R² 0,9893
R²
a just . 0 ,9840
RMSE 2,163E+05
O ajus te v isua l da funç ão é bom, e as esta t ís t icas de aderência SSE ( Sum of Squared
Er rors, Erro Quadrado Mínimo) , R² , R² a justado e RMSE ( Root Mean Squared Er ror , Média
dos Er ros Quadráticos) são mui to s imi lares entr e os a justes com termo de 1º grau restr i to a
zero e com o termo de 1º grau l iv re.
Para a grande maior ia das us inas terme lé tr i cas, a única in formação de custo
amplamente d ispon ível é o custo var iáve l de ope ração, o que equivale a uma função l inear de
custo. É interessan te fazer uso da infor mação aqui apresentada para es t imar uma função de
custo não l inear que possa ser ut i l izada para todas as us inas. Is to pode ser real izado a través
de uma função de custo unitár ia , def in ida como um conjun to de pontos com o mesmo
forma to do pol inômio do Quadro 2, mas cujo ger ação térmica (domínio) e custo ( imagem) são
no mín imo zero e no máximo um, ou [ ]. O Quadro 3 apresenta a função de custo
unitár ia de segundo grau.
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Quadro 3 – Função de custo unitária de 2º grau
Despacho Custo
0 ,0 0,00
0,1 0,01
0,2 0,04
0,3 0,09
0,4 0,16
0,5 0,25
0,6 0,36
0,7 0,49
0,8 0,64
0,9 0,81
1,0 1,00
Conforme pode se observar no Quadro 3 , a função de custo uni tár ia aqui de f in ida
coinc ide com uma parábola de equação . Ressa lta -se que apesar des ta aná l ise se
fundamen tar em um es tudo para uma ún ica us ina, este leva em consideração os cus tos de
comiss ionamen to , O&M f ixo, O&M var iável , con t ratos de supr imen to com c láusulas de take-
or -pay e ship-or -pay e o efe i to da h idro log ia sobre estes fatores [54 ]. Ass im, a função
apresentada represen ta um ganho de infor mação em relação ao mode lo l inear .
A adaptação da função apresentada no Quadro 3 para qualquer terme lé tr ica pode ser
fe i ta mu lt ip l icando o ve tor despacho pela geração máxima da us ina e o ve tor custo pe lo custo
da us ina quando esta opera na po tênc ia máx ima. Este proced imen to gera um con junto de
pontos pelo qua l se pode adaptar um pol inômio de segundo grau, a função de custo para a
us ina terme létr ica em questão .
As caracter ís t icas da função, sua com a fác i l obtenção de sua der ivada e da sua
adaptab i l idade para qualquer us ina terme létr ica a tornam uma boa al terna tiva de baixo custo
computac ional às funções de cus to l ineares .
3.2.2.3.2 Função de custo de terce iro grau
Apesar do ganho de in formação obt ido com a função de cus to uni tár ia do Quadro 3 ,
esta a inda não resolve o problema dos cus tos indire tos dev ido às par t idas/paradas e pe lo
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
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aumento das emissões atmos fér icas . Is to é possível ado tando uma fu nção de custo côncava ,
que pena l iza despachos de baixa in tensidade.
Conforme menc ionado em 1133 .2 .2.2 .3 e 3.2 .2 .3 , é dese jável in ib ir o despacho de
baixa in tens idade de mane ira a reduzir o número de par t idas /paradas e reduz ir o n ível de
emissões atmosfér icas. Ass im, es ta função deve :
Ser contínua e diferenciável em todo seu domínio;
Passar pela origem (geração nula implica em custo nulo);
Penalizar despachos na faixa de despacho de 0,0 até aproximadamente 0,7;
Representar custos reais na faixa de despacho de aproximadamente 0,7 até 1,0.
Uma função de cus to po l inomial de terceiro grau pode a tender às ex igências ac ima, a
fa ixa de despacho de 0 ,0 a aprox imadamen te 0,7 poss ui concav idade para baixo com um
máximo loca l ( representando a pena l idade por despacho de ba ixa intens idade) e a fa ixa de
aprox imadamente 0,7 a 1 ,0 possu i concavidade para c ima e um mínimo local ( representando
de maneira aprox imada o pon to no qua l a função deixa de penal izar despachos de ba ixa
in tens idade e ten ta acompanhar o res tante da função de custo “verdadeira ”) .
Uma consequência desta modelagem é que a função de custo terme létr ica deixa de
ser convexa. Esta carac ter ís t ica possui for tes impl icações par a a o t imização não l inear .
A obtenção de uma função de custo un itár ia de terceiro grau é re lat ivamen te s imp les:
basta selec ionar um conjun to de pontos equ ivalentes à tabela do Quadro 3 , mas que
penal izam os despachos de baixa in te ns idade. Os valores na Tabela 11 , quando submetidos
a um ajus te de pol inômio de 3º grau ponderado por pesos, resu ltam na função do Quadro 4,
sat is fatór ia aos f ins des ta modelagem.
A função uni tár ia do Quadro 4 apresenta 3 pon tos notáveis : um máximo loca l para o
despacho de 0,30 com va lor de custo igual à 3 ,35; um pon to de in f lexão para o despacho
0,59 e um mínimo loca l para o despacho 0,87 com valor de custo igua l à 0,46 . A Figura 25
compara graf icamente as funções de 2º e 3º graus.
Para adaptar a função para uma us ina terme létr ica , da mesma mane ira que em
3.2.2 .3 .1 , bas ta mul t ip l icar o despacho da Tabe la 11 pela capacidade máxima da us ina e o
custo pe lo custo da us ina quando operando em despacho máx imo .
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Tabela 11 – Valores dos pontos que definem a função de custo unitária de 3ºgrau
Despacho Custo Peso para
ajuste
0,0 0 1e9
0,1 3 1
0,2 3 1
0,3 3 1
0,4 3 1
0,5 3 1
0,6 1 1
0,7 1 1
0,8 1 1
0,9 1 1
1,0 1 1e9
Quadro 4 – Ajuste de equação de terceiro grau aos pontos da função de custo unitária base
Função:
A1 25,1354
A2 -56,0546
A3 31,9192
SSE 2.467
R² 0.8825
R²
a just . 0.8531
RMSE 0.5553
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Figura 25 – Comparação das funções de custo unitárias de 2º e 3º graus
3.2.2.3.3 Função de custo exponenc ia l
Mesmo com a adoção da função pol inomial do Quadro 4, o despacho hidrotérmico
a inda pode ocor rer em a lgumas us inas , a despe i to da pena l ização de custo . Propõe -se en tão
uma pena l idade mais severa, com uma função de cust o da forma:
( ) (86)
Esta função de quatro parâmetros, mis ta entre um pol inômio de segundo grau e uma
função exponenc ia l , per mi te a fác i l ob tenção de uma der ivada, a lém de permi t i r gradientes
mais for tes do que uma função pol inomia l pura. Os parâmetros da função são de custo
exponencia l são demons trados na Tabela 12, a Figura 26 compara graf icamen te esta função
com a função po l inomial de segundo grau .
Tabela 12 – Parâmetros da função de custo exponencial
Parâmetro Valor
A1 -209,01
A2 1,10
B -10000,00
C -0,10
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
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Figura 26 – Comparação das funções de custo de 2º e exponencial
O que dis t ingue a função exponenc ia l das pol inomia is é que a penal idade por
despachos de ba ixa in tens idade é mui to mais a l ta: na função pol inomia l de 3º grau, o
despacho de baixa intens idade imp l ica em um custo três vezes maior do que se a us ina
est ivesse gerando na sua capac idade máxima. Na função mista exponencia l , es ta pena l idade
chega a ser quase c inquen ta vezes o cus to da us ina operando a p lena carga .
A grande desvantagem da função de custo mis ta exponencia l é que não é possível
a justar uma função de cus to exponenc ia l para cada us ina terme létr ica devido à forma da
equação (86) , em especia l do componen te exponencia l . Em gera l, a lgor i tmos de a jus te de
curvas não conseguem reproduzir o for mato ger al da Figura 26 quando o con junto de pontos
base é mult ip l icado. Ass im, para implemen tar a função de custo exponencia l , é necessár io
calcular o cus to da us ina a cada i teração do algor i tmo de ot im ização , o que pode degradar
seu desempenho compu tac iona l.
3.2.3 Restr ições e létr icas
Neste trabalho , fo i inc luído no p lanejamen to de médio prazo, res tr ições e létr icas do
s is tema com o intu i to de se a jus tar as me tas ene rgéticas “ó t imas ” quando necessár ias.
Essa junção do planejamento energét ico com o e létr ico já no p lanejamento de méd io
prazo, num hor izonte de c inco anos com d iscret i zação mensal , fo i propos ta com o intu i to de
se d iminu ir possíveis d ispar idades entre os p lanejamentos energé tico e e lé tr ico
possib i l i tando uma aná l ise quan ti ta t iva do efe i to das res tr ições e lé tr icas sobre o “ó t imo”
0,0
500,0
1000,0
1500,0
2000,0
2500,0
3000,0
3500,0
4000,0
4500,0
5000,0
0 20 40 60 80 100
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energético e, ass im, compa tib i l izar os p lane jamentos energét ico e e lé tr ico , e obter me tas
energéticas me lhores para o p lane jamen to de cur to prazo .
O acoplamento e létr ico e energét ico do problema a cada mês é real izado a través de
um processo de real imentação , con forme esquemat izado na Figura 27 . Após execução do
problema não- l inear (p lane jamento energé tico) , os valores de me tas energé ticas das us inas
h idrául icas e me tas energét icas das us inas tér micas por mês são fornecidos a um F luxo de
Energia Ótimo mode lo l inear (despacho h idrotér mico com restr ições e létr icas) que ver i f ica se
estas metas pré -processados são sufic ien tes para supr ir as cargas mensais referentes aos
patamares pesada , méd ia e leve e a inda sat is fazer os l imi tes de in terc âmb io das l inhas de
transmissão .
Caso as metas energé ticas advindas do prob lema energé tico não se jam adequadas
para atender demanda e restr ições e lé tr icas , o despacho hidrotérmico l inear in forma que há
défic i t de geração .
Para mon itoramento deste déf ic i t de geração , foram inser idos geradores f ic t íc ios jun to
a cada gerador h idrául ico ( Energia_f ic_hidr ) , com al to custo , que despacham apenas em
caso de défic i t de geração ou restr ições de tr ansmissão a t ing idas . Além d is to , se houver
interesse em se f ixar o des pacho térmico fornecido pelo problema energético , já que o
mesmo trabalha com deta lhamen tos da função custo das térmicas , é possíve l s ina l izar
eventuais d ispar idades de despacho fornecido entre o problema energé tico e e létr ico. Nes te
caso, o acrésc imo de d espacho térmico fornec ido pelo problema e létr ico é in terpretado como
défic i t de energia térmica ( Energia_f ic_term ) .
Ass im, se houver despacho de geração f ic tíc ia ( Energ ia_f ic_h idr>0 ou
Energia_f ic_term>0) é fe i ta uma real imen tação de in formação ao problem a não- l inear
energético que a justa as vazões h idrául icas e despacho térmico de forma a con templar as
restr ições e létr icas . Es te processo é repetido até que não haja ma is défic i t ou que haja
estabi l ização deste dé f ic i t em torno de 5% de uma real imen tação p ara outra . Caso , não se ja
possível reso lver este déf ic i t de geração , é s ina l izada a necessidade de se rea l izar cor te de
carga para de terminado mês, subs is tema e pa tamar de carga.
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Planej. Energético
(Problema não-linear)
Despacho Hidrotérmico
(restrições elétricas)
Se
Energia_fic_hidr ou
Energia_fic_term
é > 0?
Não
Planej. Energético
“ótimo”
Sim
Figura 27 – Esquematização de realimentação das restrições elétricas ao problema energético
O problema e létr ico -energé tico contendo as r estr ições e létr icas fornece além dos
défic i ts de geração mensa l por us ina, também as sobras de energias mensa is por us inas, que
são os valores que não foram despachados in tegralmente confor me as me tas energé ticas
advindas do prob lema energét ico (não - l inear ) . Estas sobras e dé f ic i ts ocor rem quando há
restr ições de l im i tes de intercâmb ios at ivos.
Em casos de real imen tação en tre o e lé tr ico e o ene rgét ico, d iminuem-se as vazões
mensais nas us inas que apresentaram sobra de energia no problema elé tr ico .
Basicamen te , o despacho hidro térmico com restr ições e lé tr icas ( Fluxo de Energ ia
Ót imo mode lo l inear ) tem como o obje t ivo aver iguar se as restr ições de transmissão das
l inhas de intercâmbio en tre os sub -s is temas estão satis fe i tas , ass im como o atendimento à
demanda. Os cr i tér ios de ot im ização u t i l izados neste despacho são a min imização do cus to
da geração térmica e custo de défic i t , o qual fo i resolv ido pelo Mé todo dos Pontos In ter iores
versão pr ima l -dual .
A seguir , descreve -se o problema de ot im ização envolv ido na consideração dos
aspectos e lé tr icos do s is tema no p lanejamen to de médio , que permi te aval iar a necessidade
de ajus tes que compa tib i l izem a ot i m ização energética e a o t imização e létr ica.
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4 Especif icação funcional do modelo
4.1 Despacho hidrotérmico
4.1.1 Função Objet ivo
A função ob je t ivo ado tada nes t e trabalho é de min imização do va lor presente dos
custos de geração térmica e de dé fic i t , e pode se r descr i t a por :
∑ [∑ ( )
∑ ( )
]
onde é o coe fic iente de atual ização do va lor presente para o per íodo :
( )
e a taxa de descon to .
A função de cus to térmico é uma função que representa o cus to da us ina tér mica
para o per íodo [ ] . Esta função depende do t ipo de combust ível u t i l izado na us ina e pode
ser aprox imada por um pol inômio de grau 2 , por uma função mis ta exponencia l ou po r um
pol inômio de grau 3, conforme descr i to no sub i tem 3.2.2.3 .2 . O desenvolv imen to que consta
nesse re latór io tem como base a função de cus to térmico aprox imada por um po l inômio de
grau 2.
O valor econômico dos déf ic i ts de en erg ia é dado pela var iáve l , função de cus to
de dé fic i t do subsis tema [ ] , e deve represen tar o impacto causado pe lo não supr imen to
da demanda de energia nas d i ferentes a t iv idades econômicas do pa ís . Este cus to é
representado por um pol inômio de segundo grau, obt ido por uma aprox imação quadrática da
função l inear por par tes def in ida pe lo NEWAVE.
4.1.2 Restr ições
4.1.2 .1 Restr ição de Balanço Hídr ico
A restr ição de balanço h ídr ico re lac iona o volume de um reservatór io com o volume do
per íodo anter ior , as a f luênc ias ao reservatór io e as perdas. Para que seja possíve l real izar
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essa operação é necessár i a uma mudança de unidades, transformando o vo lume de para
. Dessa maneira , na res tr ição de balanço h ídr i co o volume deve ser mul t ip l icado por
, onde cor responde ao número de segundo no mês:
( ) (
) ∑ ( )
∑
onde representa a af luência na tural ao reserva tór io durante o per íodo [ ] e
representa o conjun to de rese rvatór ios imed ia tamente a mon tan te do reservatór io .
4 .1.2 .2 Restr ição de Atendimento à Demand a
A restr ição de atend imen to à demanda de energia tem por obje t ivo garantir o
atendimen to da carga do subs is tema. A demanda de energia no subs is tema no per íodo
[ ] será representada pe la var iável e es tá su je i ta a seguin te equação :
∑
∑
∑( )
onde representa o con jun to de l inhas d e conexão do subs is tema , o con junto de us inas
térmicas no subsis tema e o conjun to de us inas h idrául icas no subsis tema .
A energia gerada na us ina, [ ], é ob tida a par t i r da função de produção
hidrául ica , que tem for tes caracter ís t icas de não - l inear idade, e pode ser de fin ida como:
onde é a a l tura l íqu ida do reservatór io [ ] e é uma constan te que recebe o nome
de produt ib i l i dade espec í f ica da us ina , obt ida do rendimento médio da us ina, , da
aceleração da grav idade , , e da massa especí f ica da água, , pe la seguin te equação:
O rendimento méd io da us ina é obt ido a par t i r das curvas -col ina , tem o valor de
e de .
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Uma observação impor tante é que o cá lculo da cota de mon tan te do reserva tór io,
ut i l izada para ob tenção da a l tura l íquida , é fe i to ut i l izando -se a média entre os volumes de
iníc io e f im do per íodo, o u seja , o vo lume méd io [ ]:
Assim, a função de produ tiv idade de uma us ina pode ser expressa por :
[ ( ) ( ) ]
onde represen ta a co ta de jusante do canal de fuga da us ina para o per íodo [ ] e
a cota de mon tan te do reservatór io para o per íodo [ ] ;
Para us inas afogadas o pol inômio de co ta jusan te é encon trado v ia in terp olação de
pol inômios de referência , calcu lados prev iamen te por modelos h idrául icos .
A par t i r da cota de montan te do reservatór io e da cota do canal de fuga, def inem -se
os valores de a l tura de queda bruta , [ ]:
E al tura de queda l íqu ida , [ ]:
(87)
onde são as perdas de carga h idrául ica na us ina no per íodo [ ] . Es tas perdas
ocor rem pr inc ipalmente devido ao atr i to en tre a água e as canal izações do tubo de adução e
podem ser representadas de três formas :
{
onde, é uma cons tan te chamada de coe fic iente de perdas h idrául icas da us ina . A
pr imeira represen tação indica uma porcentagem da al tura bruta da us ina, a segunda um va lor
constante em metros e a terceira é função da tur b inagem da us ina .
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4.1.2 .3 Restr ição de De fluênc ia Mínima
A restr ição de de fluência mínima to ta l para o reservatór io garante a u t i l ização dos
recursos hídr icos para outras at iv idades além da geração de eletr ic idade , como contro le de
cheias, navegab i l idade de r ios , i r r igação , etc . Considerando que a def luênc ia to ta l do
reservatór io é a soma da vazão ver t ida com a turb inada , temos:
Assim a res tr ição pode ser escr i ta como:
onde representa a vazão tota l mín ima de de f luência do reserva tór io no per íodo
[ ] . Va le no tar que esses l im i tes são dependentes do tempo considerado , pois são
resultados de pol í t icas de operação .
4.1.2 .4 Restr ições de L imi tes nas Var iáveis
Além da geração da us ina, as us inas h idre létr ic as apresentam uma sér ie de restr ições
operat ivas que devem ser cons ideradas no prob lema de ot im ização. Os l imi tes na capac idade
de armazenamento do reservatór io podem ser descr i tos pe la expressão:
onde e represen tam, respect ivamente , os níveis mín imo e máx imo do
reservatór io no per íodo [ ] . Esses valores f icar am dependentes do tempo dev ido ao
atendimen to das restr ições de usos mú lt ip los da água , como por exemp lo, us o do
reservatór io para f ins recreat ivos e de tur ismo , contro le e segurança de cheias .
As l imi tações quanto à capac idade de vazão tu rb inada do reservatór io , são dadas
por :
onde e representam, respectivamen te, os vo lumes mínimo e máximo de
turb inagem do reservatór io [ ] , e dependem da capacidade de engo l imen to da turb ina
da us ina .
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Os l im i tes para vazão ver t ida do reservatór io são representados por :
onde representa o volume máximo de ver t imento do reservatór io [ ]. Em
alguns reservatór ios , a vazão do ver tedouro é contro lada a través de compor tas , em outr os há
ver t imen to sempre que o n ível d 'água f icar ac ima da cr is ta do ver tedouro.
Por sua vez, as us inas termoelétr icas também estão suje i tas a l imi tes máx imo e
mín imos de geração em cada per íodo , representados pelas var iáveis e
[MWmês ]:
onde representa o índice que deno ta a us ina tér mica , .
O s is tema elé tr ico bras i le iro é representado por quatro subsis temas, in ter l igados por
um s is tema de transmissão que possui restr ições de intercâmbio . Es te in tercâmb io e ntre
subsis temas é representado pe la var iável , que indica o in tercâmb io de energia em cada
uma das l inhas de transmissão entre os subs is temas no per íodo [ ]. O in tercâmb io
está suje i to a l imi tes energé ticos , que advêm dos l imi tes das l inhas de transmissão entre os
subsis temas:
Foi adotada nessa mode lagem a premissa que o l imi te in fer ior de uma l inha de
transmissão o é igual a que representa o intercâmbio máximo de
energia entre do is subsis temas no per íodo [ ]. O índ ice denota as l inhas de
intercâmb io , sendo o con junto de l inhas de in te rcâmbio.
Quando a var iável assume va lores nega tivos s i gnif ica que o sen tido do f luxo de
energia é o oposto ao def in ido , com exceção das l inhas e que não possuem f luxo inverso,
tendo como l imi te in fer ior o valor zero. Nesse tr abalho, o subsis tema 5 represen ta a us ina de
Ita ipu , tratada como um subsis tema i solado onde não ex is te demanda , somente geração de
energia.
As convenções adotadas para as l inhas de in tercâmbio estão esquematizadas na
sequência.
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De → Para
sub. 1 → sub. 2
sub. 1 → sub. 3
sub. 1 → sub. 4
sub. 3 → sub. 4
sub. 5 → sub. 1
sub. 5 → sub. 2 2 – S
1 – CO/SE
3 - NE4 - N
5 - Itaipu
A var iável , que indica o dé f ic i t de energia de cada subs is tema no per íodo
[ ], possu i somen te l imi te in fer ior :
4.1.3 Modelo de Programação Não Linear
O seguinte problema de fine o mode lo de programação não l inear do despacho
hidrotérmico .
∑ [∑ ( )
∑ ( )
]
Suje i to a :
( ) (
) ∑ ( )
∑
∑
∑
∑( )
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4.2 Otimização por Programação Matemática
O problema do despacho hidro térmico , com as caracter ís t icas abordadas nesse
trabalho , quando escr i to ma temat icamen te tem o seguinte forma to:
( )
( )
(88)
onde é a função ob je t ivo não l inear , são restr ições não l ineares que
representam o atendimento à demanda e a geração f ixada da us ina , e são
restr ições l ineares que representam, respect ivamente , o balanço h ídr ico e def luência tota l ,
, , e representam os l imi tes infer ior e super ior das var iáveis
( também chamadas de restr ições de cana l ização ou ca ixa) , . O ve tor é a var iáve l
de decisão , que no caso do problema de despacho hidrotér mico envolve : geração térmica,
vazões ver t ida e turb inada , volu me do reservatór io, in tercâmbio de energia entre subsis temas
e déf ic i t .
Como o problema do despacho hidro térmico é bas tante complexo e de d i f íc i l
resolução, buscou -se me todolog ias robus tas e e f ic ien tes que fossem capazes de soluc ionar o
problema. Dois métodos de o t imização foram pr opostos: o método de Pontos Inter iores e o
Lagrangeano Aumen tado . A seguir , estão descr i tas em deta lhes as me todo logias u t i l izadas
nesta pesquisa .
4.2.1 Pontos Inter iores Não Linear
Dentre as d iversas versões de métodos de Pontos In ter iores [139] ex is ten tes na
l i teratura, es ta pesquisa base ia -se no método de Pontos In ter iores pr ima l -dual com bar re ira
logar í tm ica que, de acordo com vár ios tes tes real izados , fo i a que melhor se adaptou ao
problema do despacho h idrotérmico . Esta metodologia cons is te pr ime iramen te em transformar
as desigualdades do prob lema (88) em igua ldades através do acrésc imo de var iáve is não
negativas , chamadas var iáve is de fo lga , resul tando no seguin te problema:
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( )
( )
(89)
As var iáveis de fo lga , e são pena l izadas através da funçã o
bar re ira logar í tm ica ( [47 ], [111] e [133 ]) , resul tando em:
( ) [∑ ( ) ∑ ( ) ( )
]
( )
(90)
onde é o parâmetro bar re ira e tem a propr iedade de tender a zero quando se
aprox ima da so lução ót ima .
A função Lagrangeana assoc iada ao prob lema penal izado (90) é :
( )
( ) ( )
( ) ( )
( )
( ) ∑ ( )
∑ ( ) ( )
(91)
onde , ,
, e
são os mu lt ip l icadores de Lag range,
também chamados de var iáveis dua is ; representa a par te não nega tiva de . A restr ição
quanto ao s inal de a lguns mul t ip l icadores de Lagrange se dá ao fa to dos mesmos es tarem
associados às des igualdades do problema or ig inal (88) .
Um min imizador loca l de (90) é expresso em termos de u m pon to es tac ionár io da
função Lagrangeana (91) , o qual deve sa tis fazer as condições necessár ias de pr ime ira
ordem, conhecidas como condições de Karush -Kuhn-Tucker , ou s implesmente cond ições de
KKT ( [80] e [57 ]) :
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( ) ( )
( )
(92)
onde ( ) é o gradiente de ( ), ( ) é a ma tr iz Jacob iana de ( ), e são ma tr izes
d iagonais , com os e lemen tos dados pelas componentes do ve tores r e respect ivamen te ,
de f in idas de modo análogo , e são vetores com componen tes 1 ’s de
tamanho e respect ivamen te .
As três ú l t imas equações do s is tema (92) são pe r turbações ( ) das condições de
complementar idade ( ) e podem ser parametr izadas como fazem Quin tana e Tor res
[111] e Vanderbe i e Shanno [133] , mu lt ip l icando- as respect ivamen te por , e :
Por convenção, a par t i r de agora , será deno tado , e
.
Tem-se en tão o segu in te s is tema não l inear a se r resolv ido :
( ) ( )
( )
(93)
A solução do s is tema (93) é encontrada por ap rox imação, fazendo uso do método de
Newton [57] , obtendo-se:
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[ ( ) ∑
( )
]
[
]
[
]
(94)
onde ( ) é chamada d ireção de Newton e é a incógnita
do s is tema (94) ; as matr izes ( ) e ( ) são as Hessianas das funções ( ) e ( )
respectivamente , is to é, as der ivadas de segunda ordem do problema; e são
matr izes d iagona is com e na d iagona l, respctivamente ; representa a ma tr iz
ident idade de tamanho apropr i ado.
Pr imeiramente , iso lam-se e no s is tema (94) :
( ) (95)
( ) (96)
( ) (97)
As direções e também são fac i lmen te isoladas em (94) :
( ) (98)
( ) (99)
( ) (100)
Substi tu indo (95) , (96) e (97) em (98) , (99) e (100) respectivamen te, tem-se:
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( ( )) (101)
( ( )) (102)
( ( )) (103)
Substi tu indo (101) , (102) e (103) na pr imeira equação do s is tema (94) e já agrupando
os termos:
[ ∑
⏟ ( )
] ( )
(104)
onde ( ) (
) ( )
Tem-se en tão o segu in te s is tema l inear reduzido a ser resolv ido:
[ ( ) ( )
( )
] [
] [
]
(105)
Como já fo i d i to anter io r mente , ( ) é a ma tr iz Hessiana das restr ições não l ineares
( ). O cá lculo anal í t ico des ta ma tr iz é bas tan te complexo dev ido à modelagem matemát ica
adotada nes ta pesquisa . Uma a lterna tiva é o cálculo da matr iz Hessiana real izado a través da
aprox imação por d i ferenças f in i tas [57] , porém este ex ige um grande esforço computac iona l e
torna-se inv iável con forme a d imensão do problema aumen ta . Confor me tes tes real izados ,
notou-se que ( ) é bastante esparsa e op tou -se por ret i rar da equação (104) o termo que
envolve essa ma tr iz . Es ta adap tação fe i ta pode ser comparada com a ideia do mé todo de
Gauss-Newton ( [12 ] e [57]) , que desconsidera informações de segunda ordem do problema.
Outra propos ta ado tada , a f im de melhorar o desempenho do mé todo de Pontos In ter iores , fo i
ut i l izar a ideia do método de Newton Estac ionár io [49 ] , que consis te em calcu lar a ma tr iz dos
coefic ientes em (105) apenas no pon to . Va le r essaltar que a função obje t ivo ( ) é uma
função quadrát ica, por tan to sua segunda der ivada é cons tan te.
Ass im, o s is tema reduz ido que se tem in teresse em resolver é:
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[
( ) ( )
( )
] [
] [
]
(106)
onde ( ) ( ) .
Para que o s is tema (106) tenha so lução, segundo Go lub e Van Loan [57 ] , são
necessár ios:
i. [ ( ) ]
tenha posto coluna completo;
ii. ( ) seja positiva definida.
A h ipótese ( i ) está sendo supos ta como verdade ira e a h ipó tese ( i i ) pode ser provada
matemat icamente .
Resolvendo o s is tema (106) , encontram-se as d ireções e , e as demais
d ireções podem ser calcu ladas através das equações (95) , (96) , (97) , (101) , (102) e (103) .
Depois de encontradas todas as d ireções de Newton , atua l izam -se as var iáveis
pr imais da forma:
e as var iáveis duais :
onde ( ] são conhec idos como compr imen to de passo pr imal e dual ,
respectivamente . E les representam o quan to as var iáveis podem caminhar na d ireção de
Newton ; se , d iz -se que o passo é comple to .
A escolha dos compr imen tos de passo se dá d a seguinte maneira : o pr imal é escolh ido
de for ma que as var iáve is pr imais e permaneçam pos it iva , is to é ,
{
(
)
(
)
(
) }
e o passo dua l é esco lh ido a f im de man ter as va r iáveis duais e não negat ivas,
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{
(
)
(
)
(
) }
onde ( ) é um fator de segurança que garante que o próx imo ponto sat is fará a condição
de posi t iv idade estr i ta ; um valor t íp ico é (ver [111] e [133]) .
O valor res idual das condições de compleme ntar idade é chamado gap de
complementar idade e é ca lculado em cada i te ração por . O gap de
complementar idade es t ima a d is tância entre os problemas pr imal e dua l em cada i teração . A
sequência { }
deve convergir para zero e a re lação en tre e , impl íc i ta nas três
ú l t imas equações do s is tema (93) sugere que poder ia ser reduzido em cada i teração em
função da d iminuição do gap de complemen tar idade, da segu in te forma :
(107)
onde representa o número to ta l de restr ições de desigua ldade do prob lema
or ig inal (88) e ( ), chamado de parâmetro de cent ra l ização, é o decrésc imo esperado
em , mas não necessar iamen te real izado; é esco lh ido d inamicamente por
com , ass im como no trabalho de Qu in tana e Tor res [111 ].
Ao f ina l de cada i te ração , o ponto encontrado é submet ido a um tes te de parada para
saber se e le é ou não solução de (88) . Caso ele se ja so lução, o a lgor i tmo pára ; caso
contrár io, o ponto encontrado será o pon to in ic ia l para a próx ima i teração. Nesta pesqu isa o
cr i tér io de parada fo i adotado como sendo a no rma in f in i to do res idual do s is tema KKT (93)
menor que uma to lerânc ia es tabe lec ida .
4.2.2 Lagrangeano Aumentado
O método Lagrangeano Aumentado é fundamentado na t eor ia dos métodos de
penal idades c láss icas, fo i desenvo lv ido por Hestenes [64] e Powel [110 ] e estudado por
Rockafe l lar [115] e Ber tesekas [12 ] . O Lagrangeano Aumen tado vem com o ob jet ivo de
contornar os problemas gerados pelos mé todos de penal idade .
Em sua forma or ig ina l o mé todo Lagrangeano Aumentado fo i in troduz ido para resolver
problemas com res tr ições de igualdade , poster iormente general i zado para problemas com
restr ições de desigualdade . O Lagrangeano Aumentado é um processo i terat ivo onde a cada
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i teração o prob lema or ig ina l é transformado em um problema ma is s imp les , composto pela
função ob je t ivo acresc ida das restr ições. A cada passo no qua l as restr ições não são
atendidas o parâmetro de pena l idade é atual izado, tornando o prob lema ma is caro.
As restr ições que so frem essa pena l ização são as cons ideradas ma is complexas.
Restr ições como as de caixa são consideradas de fác i l tratat iva; em [47 ] os au tores
trabalham com um problema su je i to a restr ições de igualdade e restr ições de ca ixa, no qua l
penal izam somen te as restr ições de igualdade, o que resultou em um problema res tr i to a
l im i tações nas var iáve is .
Seguindo o mesmo rac iocín io para o prob lema (88) , as restr ições não l ineares de
igualdade e as l ineares de igualdade e des igua ldade são consideradas mais comp licadas e
de d i f íc i l so lução que as restr ições de caixa . Dessa mane ira essas sã o as restr ições
penal izadas .
Para o desenvolv imen to do mé todo Lagrangeano Aumentado, considere o seguinte
problema:
( )
( ) ( )
(108)
A função Lagrangeano Aumen tado assoc iado ao problema (108) com penal idade
desenvolv ida por Powe l l -Hes tenes-Rockafel lar [64], [86] , [110 ] e [116 ] é :
( ) ( )
[∑( ( )
)
∑ { ( )
}
] (109)
onde
são os mul t ip l icadores de Lagrange associados as restr ições de
igualdade e desigualdade respect ivamente , é o parâmetro de pena l idade.
Levando em consideração que o mé todo de Lagrangeano Aumen tado é um processo
i tera t ivo em que cada i teração consis te na solução de um prob lema ir restr i to , nesse caso o
problema de minimização (109) real izado na var iável , com f ixados na i teração .
Dessa forma, tem-se uma sequênc ia de problemas ir restr i tos a serem resolv idos , do t ipo :
( ) (110)
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A cada i teração onde os cr i tér ios de parada em relação ao problema or ig inal (108) ,
não são sa tis fe i tos os mu lt ip l icadores de Lagrange e o parâmetro de pena l idade são
atual izados . A atua l ização dos mu lt ip l icadores Lag range é real izada da maneira usual ,
forçando sat is fazer as cond ições de KKT. Dessa maneira , ao sat is fazer essas condições os
mul t ip l icadores de Lagrange associados às res tr i ções de des igualdade são restr i tos em s inal ,
ou seja , , d i feren temen te dos mu lt ip l icadores associados as res tr ições de igualdade que
são ir restr i tos .
Os parâmetros de penal idade têm a função de penal izar as restr ições quando estas
não est iverem sendo a tendidas. A a tua l ização ut i l izada nessa pesquisa base i a-se no trabalho
[86] , no qual B irg in e Mar t inez contro lam a atua l ização do parâmetro de penal idade a través
de salvaguardas, po is segundos os au tores o aumento demasiado do parâmetro de
penal idade pode acar retar em problemas nu mér ico e d i f icu l tar a reso lução do problema.
Or ig ina lmen te o prob lema a ser resolv ido é:
( )
( )
Após a penal ização das restr ições cons ideradas mais d i f íce is tem -se o segu inte
problema, a ser resolv ido a cada i teração do mé todo Lagrangeano Aumentado :
( )
(111)
Essa c lasse de prob lemas restr i tos pode ser resolv ida pelo mé todo do Grad ien te
Espectra l Proje tado , descr i to na sequência .
4.2.2 .1 Gradiente Espec tra l Proje tado
O método do Gradiente Espec tra l Proje tado para minimização ir restr i ta fo i in troduzido
por Barz i la i -Borwe in em [17 ] para um problema quadrát ico convexo em duas var iáve is
somente . Pos ter iormen te Raydan [113 ] genera l izou es te mé todo para o caso quadrático
convexo em . U ti l izando busca l inear não monó tona de Gr ippo, Lampar ie l lo e Luc id i [60 ]
Raydan em [114 ] general izou o mé todo de Bar z i la i -Borwein para o caso geral, ou seja, sem a
ex igência de convex idade. Em [56] F letcher faz uma rev isão sobre os métodos Barz i la i -
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Borwein , apontando algumas sugestões de melhor ias para mé todos com buscas não
monótonas . Mu itas pesqu isas têm s ido desenvolv idas sobre estes mé todos e vár ias
combinações de buscas l ineares com passos espectra is d i ferentes foram cr iadas , como em
[25] . Não há um consenso en tre pesquisadores de qual delas é super ior para problemas de
min imização gerais . Mu itos tes tes numér icos têm s idos desenvo lv idos e em a lguns casos
par t icu lares a lgumas buscas são super iores a ou tras.
Neste traba lho optou -se pe lo Método Gradien te Espectra l Proje tado [14] [15] para
resolver os subproblemas gerados pelo mé todo de Lagrangeano Aumentado. Dado que o
método do grad ien te proje tado [99 ] é de s imples implementação e ef ic ien te , os comb inaram o
método do gradien te proje tado a dois ingredien tes de o t imização . Pr ime iro, es tenderam as
estra tég ias de g loba l ização típ icas associadas a estes métodos para o esquema de busca
l inear não monó tona desenvo lv ido por Gr ippo, La mpar ie l lo e Lucid i em [60 ] para o método de
Newton , o que representou uma grande melhor ia em re laç ão aos métodos de gradien te
projetado trad ic iona is . Segundo, propuseram a associação do passo espectra l , in troduzido
por Barz i la i e Borwein [17] e anal isado por Raydan [113] .
O passo espectra l é um quoc iente de Ray le igh re lac ionado com uma méd ia da ma tr iz
Hessiana jun tamen te com salvaguardas, ou se ja , dado , en tão em cada
i teração do mé todo Gradien te Espectra l Pro jetado tem -se:
( (
)) (112)
onde e ( ) ( )
Esta escolha do tamanho do passo requer pouco esforço computac ional e aumenta a
veloc idade de convergência dos mé todos de grad iente proje tado .
Os métodos de Gradien te Espec tra l Pro jetado com busca unid imens ional monó tona, as
quais ex igem decrésc imo suf ic ien te em toda i teração, não possuem um bom desempenho
( [87]) . O seu desempenho melhora quando a busca ut i l izada é a não monótona , o u seja , em
vez de ex ig ir que a função tenha um decrésc imo a cada i teração , ex ige -se apenas que e la
d iminua a cada passos. Quando a busca não monó tona reca i na busca monótona
[87] .
Gr ippo, Lampar ie l lo e Lucid i em [60 ] propuseram a estratégia de busca l inear não
monótona usada no mé todo Gradien te Espectra l Projetado , que permite que a função objet ivo
aumente em algumas i terações desde que sat is faça o cr i tér io de Armijo enquan to mantém a
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convergência g loba l do mé todo. Com essa sugestão fo i poss ível um aumen to de ve loc idade
de convergência em re lação a técni cas que necessitam de decrésc imo monó tono da função
objet ivo para garantir a convergência g lobal . Ass im a busca l inear não monótona usa o
cr i tér io :
( )
( ( ( ))
(113)
O método Grad iente Espec tra l Proje tado usa a busca descr i ta ac ima comb inada com a
d ireção:
( ( )) (114)
onde é o passo espec tra l que deu nome ao método Gradiente Espec tra l Proje tado e é a
pro jeção na caixa .
O foco do método é a minimização de uma função objet ivo suje i ta a l im itações nas
var iáveis . A pr ojeção ut i l izada para esse caso é sobre as restr ições de ca ixa [57 ] , como
mostra a equação (115) :
( ) {
(115)
De posse desses conceitos o a lgor i tmo de Gradiente Espec tra l Proje tado segue os
seguintes passos ( referência [15 ]) :
Algor itmo: Gradiente Projetado Espectral
Dados ( )
Enquanto , o cr i tér io de parada não for sa t is fe i to , faça
Calcule usando busca l inear não monó tona (113 ) .
Calcule e ( ) ( ) e ⟨ ⟩
Se então
Se não calcu le ( ( ⟨ ⟩
))
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F im
.
O cr i tér io de parada ut i l izado em [15 ] , a lém do número máx imo de i terações e
aval iações da função ob jet ivo , é dado por :
‖ ( ( )) ‖
4.2.3 Cálcu lo Ana lít ico das Der ivadas
Ambas as metodolog ias propos tas nes ta pesquisa fazem uso das der ivadas de
pr imeira ordem do problema. A lém d isso, o método de Pontos In ter iores também necess ita
das der ivadas de segunda ordem no seu desenvolv imento . A segu ir , é apresentado o cálcu lo
analí t ico das der ivadas da função ob jet ivo e da r est r ição não l inear .
4.2.3 .1 Gradiente da Função Ob je t ivo
A equação a ser der ivada é :
( ) ∑ [∑ ( )
∑ ( )
]
onde e são pol inômios de segunda ordem e podem ser expressos como:
( )
( )
Busca-se encontrar
( ) [
]
Note que as var iáve is e não aparecem na expressão a ser der ivada,
logo a der ivada com repe ito a estas var iáve is é zero, is to é,
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As der ivadas com respei to às var iáveis e são dadas por :
( )
( )
Dessa forma, tem-se :
[
( )
( )]
onde ( ) .
4 .2.3 .2 Hessiana da Função Obje t ivo
A ma tr iz Hess iana da função obje t ivo é dada por :
( )
[
]
Entretan to , esta matr iz é bastan te esparsa dev ido à quant idade de elemen tos nulos
que o gradien te da função possu i. Os ún icos e lementos d i ferentes de zero são
e
,
dados por :
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[
] [ ]
e
[
] [ ]
Dessa forma, tem-se :
( )
[ [
]
[
]]
4.2.3 .3 Jacobiana da Restr ição de A tendimen to à Demanda
Para o cálculo das der ivadas das restr ições de atendimen to a demanda , são
consideradas restr ições do t ipo :
( ) ∑
∑
∑( )
A matr iz Jacobiana dessas restr ições é dada por :
( ) (
)
A segu ir são descr i tas cada uma das par tes que compõem a Jacobiana .
4.2.3.3.1 Der ivada em re lação à
A der ivada em relação a var iáve l é dada por :
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[
]
Onde
e
[
]
Sendo
para as us inas que per tencem ao subsis tema .
4.2.3.3.2 Der ivada em re lação à
A der ivada em relação à var iáve l t em a forma:
[
]
Sendo
e
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[
]
Onde
{
.
4.2.3.3.3 Der ivada em re lação à
Em re lação a var iáve l , t em-se:
[
]
Onde
e
[
]
Sendo
para subsis temas e per íodos igua is . Dessa forma , tem -se uma matr iz
oposta a matr iz d iagonal :
[
]
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4.2.3.3.4 Der ivada em re lação à
Em re lação ao vo lume, tem-se:
[
]
A var iáve l aparece na der ivada do per íodo e do per íodo :
[
]
Onde
para cada us ina per tencente ao subsis tema .
Caso perda l inear ou quadrát ica :
( )( ( )
( )
)
Caso perda em função da al tura bruta :
(( ) )( ( )
( )
)
4.2.3.3.5 Der ivada em re lação à
Em re lação à , tem-se:
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[
]
A var iáve l , aparece na der ivada no per íodo :
[
]
Caso perda l inear ou quadrát ica :
( ( )
( )
)
Para cada us ina do subs is tema .
Caso perda em função da al tura bruta :
( ) ( ( )
( )
)
Para cada us ina do subs is tema .
4.2.3.3.6 Der ivada em re lação à
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[
]
A var iáve l , aparece na der ivada no per íodo :
[
]
Caso perda l inear :
( ( ) ( ) ( ( )
( )
))
Para cada us ina do subs is tema .
Caso perda quadrát ica:
( ( ) ( )
( )
( ( ) ( )
))
Para cada us ina do subs is tema .
Caso perda em função da al tura bruta :
( ) ( ( ) ( )
( ( ) ( )
))
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Para cada us ina do subs is tema .
4.3 Simulador
O mode lo de s imulação da operação tem como pr inc ipa l obje t ivo ver i f icar
deta lhadamen te se a solução encontrada pe lo módulo de o t imização é v iável . No mode lo de
ot imização do despacho hid ro térmico , foram adotadas a lgumas s impl i f icações com o in tu i to
de garantir a convergência dos mé todos de o t imização . No modelo de s imu lação , essas
s imp l i f icações são desprezadas e se busca uma s imu lação da pol í t ica de operação o mais
próx ima possíve l da re al idade .
O modelo de s imulação u t i l iza como dados de entrada os dados fís icos e operac iona is
de cada planta e de cada reservatór io, a configu ração do s is tema gerador (matr iz de jusante)
e a sér ie de af luências para o per íodo considerado . Com base nestas in formações , o modelo
s imu la a operação de cada us ina h idre létr ica de forma ind iv idua l izada . O mode lo opera
basicamen te em termos de ba lanço h idrául ico , mantendo o vo lume igua i l ao obt ido pela
ot imização .
VolumeFinal
Engol imentoMaximo
GeracaoHidro
Pol inomioAreaCota
Pol inomioCotaVolume
Al turaL iqu ida
Pol inomioMontanteJusante
Produt ib i l idadeEspeci f ica
Figura 28 – Fluxograma de acionamento das sub-rotinas do Simulador
Este mode lo de s imulação fo i desenvolv ido em l inguagem MATLAB e sua estru tura
está baseada em um programa pr inc ipal que ac iona diversas sub- rot inas e coordena a le i tura
dos arquivos de dados . A ordem com que essas sub - rot inas são ac ionadas é mos trada no
f luxograma da F igura 28 e o de ta lhamen to de cada uma de las é dado a seguir .
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4.3.1 Sub-rot inas
4.3.1 .1 VolumeFina l
Calcula o volume f inal do reservatór io por meio d a equação de balanço hídr ico ,
conforme descr i to a seguir .
Passo 1 : C álcu lo da restr ição de Ba lanço
( ( )) (
)
(
)
Passo 2 : In ic ia as i terações para de terminar a pe rda por evaporação
Enquanto
Sub- rot ina Pol inomioCo taVo lume
Sub- rot ina Pol inomioAreaCota
( )( )
( ( )) (
)
(
)
|
|
Passo 3 : Tes ta o l imi te máx imo do volume
Se Sub- rot ina Pol inomioCo taVo lume
Sub- rot ina Pol inomioAreaCota
( )( )
( ) (
)
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Passo 4 : Tes ta o l imi te mínimo do vo lume
Se
Sub- rot ina Pol inomioCo taVo lume
Sub- rot ina Pol inomioAreaCota
( )( )
( )(
)
Passo 5 : Calcu la o volume méd io
(
)
F im
Saída :
4 .3.1 .2 PolinomioCotaVolume
Esta sub- rot ina faz a aval iação do Pol inômio Co ta Volume através da equação
∑
para onde é o número de reservatór io e são os coe fic ientes do pol inômio
Cota Volume. Essa função retorna a var iáve l h , que representa a co ta do reservatór io em
.
4 .3.1 .3 PolinomioAreaCota
Esta sub- rot ina faz a aval iação do Pol inômio Área Co ta a través da equação
∑
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para e são os coe fic ientes do pol inômio área cota. A sa ída dessa função é a
var iável , que represen ta a área do reservatór io em .
4 .3.1 .4 Engol imen toMax imo
Algor i tmo para o cá lculo do Engol imento Máx imo da Us ina :
Passo 1 : de fine var iáveis
Passo 2 : In ic ia processo i tera t ivo
Enquanto
Sub- rot ina Pol inomioMontan teJusan te
Sub- rot ina Al turaLiquida
Calculo do coe fic iente
( )
Se ( )
Se ( )
(
)
∑
Se
Cor r ige o turb inamen to para o engo l imento máx imo
Ver i f ica se teve ver t imento nega tivo e cor r ige
( )
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| |
Senão
F im
Saída
4 .3.1 .5 GeracaoHidro
Algor i tmo para o ca lculo da Ger ação Hidráu l ica da Usina :
Passo 1 : Sub- rot ina Po l inomioMon tanteJusan te
Passo 2 : A l tura de Queda Bru ta:
Passo 3 : Sub- rot ina A lturaL iquida
Passo 4 : Calcu lo de Po tenc ia:
( )( )
Passo 5 : Calcu lo da Produ tib i l idade
Se
Se
Passo:6 Geração Hidráu l ica por us ina
( )( )( )
F im
Saída h h .
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4.3.1 .6 Pol inomioMontan teJusan te
Esta sub- rot ina faz as ava l iações dos pol inômios de Cota Jusan te e de Co ta Montan te
através das equações :
∑ ( )
e
∑
Onde representam os coe fic ientes desses pol inômios e h h são as cotas de
jusante e mon tan te, respect ivamen te , dadas em metros.
4.3.1 .7 Al turaLiqu ida
Esta sub- rot ina faz o cálcu lo da Altura de Queda Liquida , através do seguin te
processo.
Se
(
)
Se
Se
( )
Saída .
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4.3.1 .8 Produtib i l idadeEspec if ica
Algor i tmo para o cá lculo da produt ib i l idade e specíf ica da us ina:
Passo 1 : Var iáveis da Curva Col ina
Se
Senão Se
Se
Senão Se
Passo 2 : Interpolação da Curva Co l ina (spl ine cúbica) e cálcu lo do rendimen to
( ) ( )
Função do MATLAB ( )
( )
Passo 3 : Cálcu lo da Produ tib i l idade Espec if ica
( )( )
4.4 Restrições elétr icas
4.4.1 Formulação Matemát ica do Problema de Despacho Hidrotérmico L INEAR
(FEO)
Para cada mês de es tudo são fornec idas pelo problema energé tico : as me tas
energéticas de cada us ina h idrául ica e os va lores de despacho das térmicas :
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nb
i
Meta
Meta
0Meta (116)
onde
iMeta : meta energé tica da us ina h idrául ica local izada na bar ra i ;
Meta: vetor de energ ia de d imensão (nb x 1) ; sendo que nas pos ições onde não se
tem geração h idrául ica conectado seu valor é nu lo.
nb: número de bar ras;
nb
i
ticoPgt_energé
ticoPgt_energé
0ticoPgt_energé (117)
onde
ticoPgt_energé : vetor de geração térmica de d imensão (nb x 1) v indo do energét ico;
sendo que nas pos ições onde não se tem geração tér mica , os valores são nulos .
Para cada mês, faz -se um despacho de geração hidrotérmico para cada patamar
considerado no problema (por exemp lo: pa tamar es pesada , média e leve) .
4.4.1 .1 Var iáveis de Entrada para cada mês
A carga que deve ser atendida ao longo de npat patamares é representada pelo ve tor
Pd (demanda de potência a t iva) com d imensão [ nb.npa t x 1] onde npat é o número de
patamares .
Ass im,
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npat
nb
npat
nb
Pd
Pd
Pd
Pd
1
1
1
1
Pd (118)
onde
: representa a carga de po tência a t iva na bar ra i no patamar k ;
: ve tor de ca rga de po tênc ia a t iva de d imensão [ nb.npa t x 1 ] .
Outros dados de entrada são os vetores que representam os l imi tes máx imos e l im ites
mín imos de geração de po tência a t iva , das us inas terme lé tr icas e das us inas h idre lé tr icas:
T
nbpgtmaxpgtmax ]...[ 1pgtmax (119)
onde
: l im ite máx imo de geração de po tência at iva pa ra uma us ina terme lé tr ica
local izada na bar ra i ;
: vetor com l im i tes máximos de geração de potência a t iva , para as us inas
termelé tr icas de d imensão [nb x 1 ] .
T
nbpgtminpgtmin ]...[ 1pgtmin (120)
onde
: l im ite mínimo de geração de po tência at iva pa ra uma us ina terme létr ica
local izada na bar ra i ;
: ve tor l im i te mín imo de geração de potência a t iva , para as us inas
termelé tr icas de d imensão [nb x 1 ] .
T
nbpghmaxpghmax ]...[ 1pghmax (121)
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onde
: l im i te máx imo de geração de po tência at iva pa ra uma us ina h idre létr ica
local izada na bar ra i ;
: l imi te máx imo de geração de potência a t iva , pa ra as u s inas h idre létr icas de
d imensão [nb x 1 ] .
T
nbpghminpghmin ]...[ 1pghmin (122)
onde
: l im ite mínimo de geração de po tência at iva pa ra uma us ina h idre lé tr ica
local izada na bar ra i ;
: ve tor l im ite mínimo de geração de p otência a t iva , para as us inas
h idre lé tr icas de d imensão [nb x 1 ] .
Conforme o número de patamares anal isados, esses vetores se repetem
sequencia lmen te, a f im de f icarem com a mesma dimensão do vetor Pd, compondo os
seguintes ve tores:
t]...[ pgtmaxpgtmaxPgtmax
t]...[ pgtminpgtminPgtmin
t]...[ pghminpghminPghmin
(123)
onde
Pghmax e Pghmin: ve tores contendo respect ivamen te os l imi tes mín imos e máximos
de geração de po tência a t iva dos geradores h idrául icos , de d imen são [nb.npat 1 ] ;
Pgtmin e Pgtmax: vetores con tendo respec tivamente os l im ites mín imos e máximos
de geração de po tência a t iva dos geradores térmicos, de d imensão [ nb .npa t 1 ] .
F inal izando , como se mon i tora os l imi tes de f luxo, deve-se en trar com os l imi tes
máximos de po tência a t iva que f lu i pe los ramos de in tercamb io cons iderados :
t]...[ pghmaxpghmaxPghmax
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T
nlflmaxflmax ]...[ 1flmax (9)
onde
: l imi te máx imo de potênc ia at iva que f lu i pelo ramo i ;
: vetor l imi te máximo de potênc ia a t iva que f lu i pelos ramos com d imensão [ n l
x 1 ] , sendo n l o número de ramos mon i torados do s is tema .
Da mesma forma que em (8) , de acordo com o número de patamares ana l isados ,
esses vetores se repe tem sequenc ia lmente , compondo os seguin tes vetores :
t]...[ flmaxflmaxFlmax
FlmaxFlmin (124)
onde
Flmax e Flmin: vetores contendo respect ivamen te os l im ites máximos e mínimos de
potência a t iva que f luem pe los ramos moni torados, com d imensão [ nl .npa t 1 ] .
4 .4.1 .2 Var iáveis de Ot im ização
A var iável de ot imização re lac ionada à geração de potência at iva pelas us inas
h idre lé tr icas é o vetor Pgh:
Tnpat
nb
npat
nb PghPghPghPgh ].........[ 1
11
1Pgh (125)
Onde
é a geração de po tênc ia a t iva na bar ra i no pa tamar k.
No s is tema bras i le iro, a par t ic ipação da geração termelé tr ica é pequena de modo que
o acompanhamen to da carga pode ser fe i to pelas us inas h idre lé tr icas. Ass im, esse trabalho
tem como premissa despachar as us i nas termelétr icas de forma cons tan te ao longo do
per íodo.
Neste sen tido, na mode lagem des te traba lho , considera -se a potência a t iva de cada
us ina terme létr ica ( pgt ) constan te em todos os patamares. Des ta forma , o vetor pgt por
patamar é repe tido npa t vezes formando o vetor Pgt como segue :
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nb
nb
pgt
pgt
pgt
pgt
1
1
Pgt (126)
onde
(127)
Pgt : vetor que representa a geração de potência at iva das us inas termelétr icas para
todos os pa tamares , de d imensão [ nb.npat x 1 ] . Este vetor é a repet ição do ve tor .
Ass im, o ve tor se repete para os npa t pa tamares, sendo esse vetor o t imizado
através do problema de o t imização .
Para que se possa represen tar ve tor ia lmen te é necessár ia a in trodução da ma tr iz
Ered :
111
111
111
Ered (128)
onde
Ered : matr iz de d imensão [nb (nb.npat) ] composta por npat d iagonais de valores
unitár ios.
Ass im,
(129)
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A f im de garant ir a convergência do problema de ot imização, caso não ha ja geração
sufic iente ou garga los na transmissão, in troduzem -se geradores f ic t íc ios em cada bar ra de
geração hidre lé tr ica com custos e levados (por exemplo , equ ivalen tes ao custo de déf ic i t de
geração) . Esses geradores f ic tíc ios apenas são despachados em caso de restr ições de
transmissão ou insu f ic iênc ia de geração por sub - s is tema.
A var iável de ot im ização re lac ionada a essa geração de potência at iva f ic tíc ia é o
vetor Pgfic :
Tnpat
nb
npat
nb PficPgficPgficPgfic ].........[ 1
11
1Pgfic (130)
onde
é a geração de po tênc ia a t iva na bar ra i , no patamar k.
A soma vetor ia l da geração e potência a t iva das us inas h idrául icas , térmica e f ic tíc ia
fornece a po tência a t iva to ta l g erada :
PgficpgtEredPghPg T (131)
Se houver in teresse em se despachar in tegralmente o va lor de Energético_Pgt , ou
seja, o valor de despacho térmico ob tido pe la programação energética , a soma vetor ia l da
geração e po tênc ia a t i va passa a ser :
PgficEnergético_PgtEredpgtEredPghPg TT (132)
Neste caso , o va lor de pgt só é despachado no sen tido de comp lementar o despacho
de geração tér mica se por ven tura o va lor v indo do energét ico não for suf ic ien te para se
fechar o balanço de po tência dev ido a restr ições e létr icas .
Para se habi l i tar ou não a f ixação do despacho térmico ob tido da programação
energética , u t i l iza -se o parâmetro F ixaPo tTermEnergético (1 ou 0, respec tivamente) .
4.4.1 .3 Balanço de Potênc ia At iva
O ve tor de po tências in je tadas para todos os pa tamares e todas as bar ras é:
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PdPgficpgtEredPghP T (133)
onde
P : vetor de in jeção de potênc ia a t iva eng lobando todos os pa tamares , d imensão
[nb.npat 1 ] .
Além disso ,
tetaBBP (134)
onde
teta : vetor de ângu lo de tensão eng lobando todos os patamares , d imensão [( nb-
1 ) .npat 1 ] .
B
B
BB (135)
BB : ma tr iz de matr izes B d ispostas d iagonalmen te com dimensão [ nb.npa t (nb-
1) .npat ] .
B : matr iz do t ipo susceptânc ia indu tiva da rede com d imensão [ nb (nb-1 ) ] ;
4.4.2 Meta Energét ica
O despacho das geradoras h idrául icas deve sat is fazer os valor es de me tas
energéticas ( iMeta ) para cada máquina h idrául ica , i , os qua is são fornecidos pelo
p lanejamen to energé tico para cada mês:
i
npat
k
k
ik MetaPghnhoras 1
i=1,.. ,ngh (136)
Onde
ngh é o número de geradores h idráu l ic os e nhor as, número de horas de cada pa tamar
de carga cons iderado.
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Na forma ma tr ic ia l :
Meta)horas_pat(PghEred diag (137)
onde:
horas_pat : vetor compos to pelo número de horas de cada patamar .
4.4.2 .1 Cr itér ios de Otimização
A função mu lt i -obje t ivo esco lh ida ( f .o .) incor pora a minimização de custos de
produção de geração de us inas térmicas e f ic t íc ias.
Foram imp lemen tadas três possib i l idades de função custo das térmicas : quadrát ica,
pol inomia l e exponenc ia l , as quais são selec ionadas co n forme va lores de pesos
cor respondentes:
2
2
123
12
12
0123
012
)ticoPgt_energépgt(u][
])([
)(
)(
max
maxmax
T
i
nhidr
i
i
Pgt
pgtc
i
i
i
ii
nterm
i
iiiiiii
nterm
i
iiiii
nterm
i
wtermPgficwfic
bebPgt
pgta
Pgt
pgtaCusto_maxwexp
apgtapgtapgtawpol
apgtapgtawquadfo
ii
i (138)
- FUNÇÃO QUADRÁTICA:
)()Pgt iiiii
nterm
i
apgtapgtawquadc( 012 2 (139)
onde
wquad: peso para ponderação da função cus to quadrát i co das térmicas;
ia2 , ia1 , ia0 : coef ic ien tes quadrát icos, l inear e f ixo ;
nterm : número de us inas térmicas .
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- FUNÇÃO POLINOMIAL:
)()Pgt iiiiiii
nterm
i
apgtapgtapgtawpolc( 0123 123 (140)
onde
wpol : peso para ponderação da função cus to pol inomial das térmicas
ia3 ia2 , ia1 , ia0 : coef ic ien tes pol inomiais .
- FUNÇÃO EXPONENCIAL :
])([)Pgtmax
maxmax i
Pgt
pgtc
i
i
i
ii
nterm
i
bebPgt
pgta
Pgt
pgtaCusto_maxwexpc( ii
i
12 2 (141)
onde
wpol : peso para ponderação da função cus to exponencia l das térmicas;
iCusto_max : custo máximo de geração da us ina i .
Além dis to , é possível selec ionar uma opção onde se deseja minimizar os desvios de
geração térmica com os do energé tico :
- MINIMIZAÇÃO DO DESVIO DE GERAÇÃO TÉRMICA EM RELAÇÃO À
META ENERGÉTICA:
2)ticoPgt_energépgt(u)Pgt Twtermc( (142)
wterm : peso referen te à minimização dos desvios de geração térmica com a do
energético
u : ve tor un i tár io de d imens ão ( nb x 1) .
Para se selec ionar qualquer uma das funções descr i tas, assume -se um valor maior
que zero para o peso cor responden te à função desejada e zera -se os dema is pesos.
Finalmente, tem-se a minimização do custo de geração h idrául ica f ict íc ia :
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][)Pfic( i
nhidr
i
Pgficwficc (29)
onde
wfic :peso para ponderação da função cus to das f ic t íc ias.
)Pgfic(c : função custo da geração f ic t íc ia ;
nhidr : número de us inas h idrául icas.
4.4.2 .2 Restr ições de Desigualdad e
As restr ições de desigualdade envolvem as l imi tações f ís icas e operac ionais do
s is tema como enumeradas a segu ir .
4.4.2.2.1 Limites de Geração de Potênc ia At iva
Os l im i tes operac ionais dos geradores são :
PghmaxPgficPghPghmin
PgtmaxpgtPgtmax
Pgfic0
(143)
4.4.2.2.2 Limites de Fluxos nas L inhas
Pelo modelo DC, os f luxos de potência a t iva nas l inhas ( ) dependem da di ferença
angular en tre as bar ras termina is das l inhas consideradas, de forma que :
[
]
(144)
onde
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: ve tor de f luxo de po tênc ia em todas as l inhas para o patamar k , de d imensão
[ x 1] ;
: ve tor dos ângulos das tensões nodais para todas as bar ras no pa tamat k, de
d imensão [(nb-1) x 1 ];
: matr iz de inc idênc ia para o patamat k , de d imensão [n l x (nb-1) ] ;
: matr iz composta pe la rea tância de toda s as l inhas, de d imensão [nl x n l ] .
Considerando os npa t pa tamares é necessár io def in ir as matr izes e
composta como segue :
[
] (145)
[
] (146)
onde
ma tr iz compos ta de matr izes dispos tas d iagonalmen te , d e d imensão
[ x ] .
ma tr iz composta de ma tr izes dispos tas d iagona lmen te, de d imensão [ npa t.n l x
npat.(nb-1) ] .
Ass im,
(147)
onde
vetor de f luxo de po tência em todas as n l l inhas, para todos os pa tamares e per íodo
t , de d imensão [npa t .n l x 1 ] ;
: ve tor dos ângu los das tensões nodais para todas as bar ras e per íodos , de
d imensão [(nb-1) .npat x 1 ] .
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FmaxFlFmax (148)
Como o problema é de grande d imensão, é inv iável moni torar todo as l inhas , ass im,
a lgumas l inhas são pré -selec ionadas , cont idas no vetor if l , de d imensão ( nf l x 1) , onde nf l
indica o número de l inhas mon itoradas . Conside rando apenas as n fl l inhas selec ionadas :
)1,()1,()1,( iflFmaxiflFliflFmax (149)
A formulação geral do problema é en tão :
2
2
123
12
12
0123
012
)ticoPgt_energépgt(u][
])([
)(
)(
max
maxmax
T
i
nhidr
i
i
Pgt
pgtc
i
i
i
ii
nterm
i
iiiiiii
nterm
i
iiiii
nterm
i
wtermPgficwfic
bebPgt
pgta
Pgt
pgtaCusto_maxwexp
apgtapgtapgtawpol
apgtapgtawquadfo
ii
i
s.a
PdPgficpgtEredPghtetaBB T
Meta)horas_pat(PghEred diag
PghmaxPgficPghPghmin
PgtmaxpgtPgtmax
Pgfic0
)1,()1,()1,( iflFmaxiflFliflFmax
(150)
Caso se dese ja f ixar o despacho de geração térmica ao ob tido pelo problema
energético não l inear , faz-se FixaPotTer mEnergético=1e passa -se a se ter a segu inte função
objet ivo:
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][
])([
))()()((
))()((
max
maxmax
i
nhidr
i
i
Pgt
ticoPgt_energépgtc
i
ii
i
iii
nterm
i
nterm
i
iiiiiiiiii
iiiiiii
nterm
i
Pgficwfic
bebPgt
ticoPgt_energépgta
Pgt
ticoPgt_energépgtaCusto_maxwexp
aticoPgt_energépgtaticoPgt_energépgtaticoPgt_energépgtawpol
aticoPgt_energépgtaticoPgt_energépgtawquadfo
ii
ii
12
0123
012
2
23
2
s.a
PdPgficticoPgt_energéEredPgtEredPghtetaBB TT
Meta)horas_pat(PghEred diag
PghmaxPgficPghPghmin
PgtmaxpgtticoPgt_energéPgtmax
Pgfic0
)1,()1,()1,( iflFmaxiflFliflFmax
(151)
4.4.3 Método dos Pontos Inter iores versão Pr imal -Dual
O método dos Pontos In ter iores versão Pr ima l -Dual fo i a técnica escolh ida para
resolver o prob lema de ot im ização def in ido em (150)ou (151) .
Essa técn ica cons is te em trans formar as restr ições de des igualdade em restr ições de
igualdade pe la incorporação de var iá veis de fo lga, e associar uma função bar re ira logar í tm ica
à função obje t ivo . Com isso , pode -se constru ir uma função Lagrangeana es tend ida somen te
com restr ições de igualdade e ap l icar as condições de Karush -Kuhn-Tucker (condições de
ot imal idade) a es ta fun ção .
As condições de o t imal idade formam um s is tema de equações não - l ineares, que é
resolv ido pe lo Mé todo de Newton, a f im de se encontrar a solução do problema de
ot imização .
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4.4.4 Fluxograma do Programa Computaciona l
A seguir , apresenta -se na Figura 29 o f luxograma geral do problema de ot im ização
Fluxo de Energ ia Ót imo modelo l inear reso lv ido a través do Mé todo dos Pontos Inter iores.
Dados de
Entrada
RodaEletrica
Iter<=Itermáx-1
Principal
MontaB
Preparados
Cond_KKT
Montahaux
Discrimina_dZ
Normainf >=tol
Cond_KKT
Fim da execução
Fim da execuçãoSim
Não
Não
Sim
Figura 29 – Fluxograma das funções do módulo de restrições elétricas
O b loco Dados de En trada é composto por :
( i) Dados Gera is)
np número de meses para es tudo energét ico e e létr ico;
npat número de pa tamares para es tudo e lé tr ico.
ano iníc io do es tudo
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( i i) Dados Newave
MercadoTota l demanda to ta l por mês em MW médio
( i i i) Dados E létr icos (obt idos do PAR)
nb número de bar ras
n l número de l inhas
i fr vetor com bar ras de or igem das l inhas de transmissão
i to vetor com bar ras de des tino das l inhas de transmissão
x l vetor com as reatânc ias das l inhas
PD carga pesada ,média , leve, p ico
f lmax vetor com l imi te máximo de f luxo a t ivo
i f l vetor com as l inhas l im itadas por f luxo a t ivo
ident i f icação de bar ras e carga de cada subsis tema
ident i f icação de nhoras por patamar
s bar ra de referênc ia
Custode f custo da geração f ic t íc ia
n_sub número de subsis temas
pdArea{ i} vetor com bar ras de carga de subs is tema i .
( iv) Dados E létr icos
L im ites Operac ionais dos Geradores:
pghmax vetor com l imi te máximo de geração hidrául ica
pghmin vetor com l imi te mínimo de geraç ão hidráu l ia
poshid posição das us inas h idrául icas
i term posição das us inas térmicas
pgtmax vetor com l imi te máximo de geração térmica
pgtmin vetor com imite mín imo de geração térmica
Coef ic ien tes de cus to dos geradores
Inter face numér ica en tre us inas de problema ene rgético e e lé tr ico
(v) Dados inic ias para MPI
to l to lerânc ia
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i termax número máximo de i terações
mi mi in ic ia l
beta fa tor de ace leração
wquad peso para min imização de cus to de geração quadrático ;
wpol peso para min imização de cus to de geração po l inomia l;
wexpl peso para min imização de cus to de geração exponencia l l ;
wfic peso para minimização de cus to de geração f ic t íc ia ( o valor deve ser
em torno de 100)
wterm peso para min imização de desv io de geração térmica
FixaPo tTermEnerge tico se FixaPo tTermEnerge tico=1 despacha a geração térmica
igual à me ta térmica + f ic tíc ia , se FixaPotTer mEnergetico=0 despacha a
geração térmica l iv remen te
(vi) Prob lema Energét ico
Meta metas energét icas para cada mês
Pgt_energe tico geração térmica par a cada mês
A função RodaEletr ica abr iga as demais funções do programa que envolve a so lução
do problema pelo Mé todo dos Pontos In ter iores , executadas na sequência d ispos ta na Figura
29( quadro verme lho em trace jado) :
4.4.4 .1 Função MontaB
A função Mon taB mon ta a matr iz B e a expande para o número de patamares desejado
(matr iz BB) .
- Informações de entrada – dados das l inhas; bar ra de referência; número de
patamares ; número de Bar ras.
- Informações de sa ída – ma tr iz B expandida ; matr iz ex pandida de inc idênc ia bar ra -
ramo, ma tr iz expandida da d iagonal de rea tânc ia da l inha.
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4.4.4 .2 Preparadados
A função Preparados prepara as var iáveis par a ot imização con forme o número de
patamares escolh ido as in ic ia l iza.
- Informações de entrada – dados das l inhas ; bar ra de referência; número de
patamares ; número de Bar ras; l im ites máx imos e mín imos das gerações térmicas e
h idrául icas ; l im ites de transmissão das l inhas; custos de geração; me tas energéticas ; número
de horas por patamar .
- Informações de saída – vetor expand ido com os valores máx imos e mín imos de
geração hidrául ica e térmica , l imi tes máximos e mín imos de f luxos nas l inhas ; ve tor
expandido com os valores de geração térmica e h idrául ica ; mu lt ip l icadores de Lagrange para
os l im ites máx imos e mínimos de g eração térmica, h idrául ica e de f luxo nas l inhas; var iáve is
de fo lga para restr ições de l imi tes máximos e mín imos de geração térmica , h idráu l ica e de
f luxo nas l inhas; pos ição dos geradores térmicos e h idrául icos; d imensão das var iáveis .
4.4.4 .3 Cond_KKT
A função Cond_KKT ca lcula as condições de KKT.
- Informações de entrada – compõe a en trada dessa função todas as informações de
saída da função Preparados .
- Informações de saída – norma inf in i ta das KKT; valores das der ivadas do
Lagrangeano em relação aos l imi tes de f luxo máximo e mínimo nas l inhas ; der ivadas do
Lagrangeano em relação aos l im i tes de potênc ia máxima e mínima nas bar ras de geração
hidrául ica ; der ivadas do Lagrangeano em relação as restr ições de balanço de po tência e
restr ições de f luxo ; der ivadas do Lagrangeano em relação as var iáve is pr imais .
4.4.4 .4 Montahaux
A função Montahaux calcu la a par te f ixa da ma tr iz Hess iana .
- Informações de entrada – dados de l inhas; número de bar ras, número de
Patamares; número de bar ras de geração térmica e h idráu l ica ; compr im ento dos ve tores de
geração térmica , h idrául ica e f ic tíc ia l iv res , vetores de geração térmica e h idrául ica l iv res ;
vetor com pos ições de f luxos l iv res; número de horas por pa tamar .
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- Informações de saída – Der ivada segunda do Lagrangeano em relação a var iá veis
pr imais e dua is .
4.4.4 .5 Discr im ina_dZ
A função Discr imina_dZ d iscr im ina incremen tos pr imais e duais .
- Informações de entrada – incrementos pr ima is e duais ; contro le de passo pr ima l e
dual.
- Informações de saída – número de bar ras, número de Patamares; núm ero de bar ras
de geração térmica e h idráu l ica ; compr imen to dos vetores de geração tér mica , h idrául ica e
f ic tíc ia l iv res, vetores de geração térmica e h id rául ica l iv res; vetor com pos ições de f luxos
l iv res; número de horas por pa tamar ; der ivada segunda do L agrangeano em relação a
var iáveis pr imais ; der ivada segunda do Lagrangeano em relação a var iáveis pr ima is e
restr ições de f luxo e balanço de po tência ; der ivada segunda do Lagrangeano em relação a
var iáveis pr ima is e l im ites máximos e mínimos de geração té rmica , h idráu l ica de f luxos nas
l inhas ; ve tor compos tos por todas var iáve is de fo lga.
A função RodaEletr ica é executada np vezes. , de modo que ao f ina l deste loop , tem-
se dispon ível os va lores Energ ia_f ic_hidr , Energia_f ic_term e Energia_sobra_hidr , que
contém os va lores de energia f ic t íc ia para cada us ina h idrául ica e tér mica e sobra de energ ia
h idrául ica , respect ivamen te , para cada um dos np meses de anál ise.
4.4.5 Preparação dos Dados Obt idos (PAR) do site do ONS:
Os dados elétr icos ut i l izados para a s imulaçã o do despacho hidrotérmico com
restr ições e létr icas são obtidos do P lano de Amp liação e Reforços (PAR) fornecidos pelo s i te
do ONS.
A preparação des tes dados envolve :
Eliminação dos sistemas isolados;
Ramos de impedância nula são substituídos por valores iguais a (10-6 pu);
Compensação série das linhas foi desconsiderada (fluxo DC), ou seja, foram substituídos por um
curto;
Identificação dos barramentos das usinas despachadas (O valor de Itaipu deve ser dividido em 2
partes (um no sul - 60Hz - e outro no sudeste - 50Hz);
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Obtenção do número de horas por patamar (pesada, média e leve):
o a soma do número de horas do mês deve ser igual a nh= 744 ou 720 horas para meses com
31 e 30 dias, respectivamente.
o para a obtenção do número de horas por patamar, propõe-se resolver o seguinte problema de
otimização, que tem como variável de otimização o número de horas por patamar.
min 2
_
2
_
2
_ )()()(.. especmédiamédiaespecpesadapesadaespecleveleve nnnnnnof (152)
s.a.
pesada
nb
i
imédia
nb
i
ileve
nb
i
i npesadaPdnmédiaPdnlevePd
NEWAVEtotalEnergia
]_[]_[]_[
__
111
(153)
picomédiapesadaleve nnhnnn
(154)
2,18,0 __ especleveleveespecleve nnn
(155)
2,18,0 __ especpeadapesadaespecpesada nnn
(156)
2,18,0 __ especmédiamédiaespecmédia nnn
(157)
onde
especleven _ número de horas da carga leve do CEEE que é igual a 380 ( pa ra mês com
744 horas) ;
especmédian _ número de horas da carga méd ias do CEEE que é igua l a 389 ( para mês
com 744 horas) ;
especpesadan _ número de horas da carga pesada do CEEE que é igual a 75 ( para mês
com 744 horas) ;
leven número de horas da carga leve ;
médian número de horas da carga méd ia;
pesadan número de horas da carga pesada;
NEWAVEtotalEnergia __ energia consumida u t i l izada no NEWAVE;
levePd _ carga leve do PAR;
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médiaPd _ carga méd ia do PAR;
pesadaPd _ carga pesada do PAR.
Preenchimento de dados faltantes do PAR:
O ONS dispon ib i l iza os seguin tes dados :
- jane iro, março e se tembro do pr ime iro ano .
- valores de dezembro e ju lho do segundo e te rceiro ano .
A s imulação ex ige dados mensais de 5 anos ( 60 meses) .
Como se tem dispon íve l os dados de demanda do NEWAVE (60 meses) , pode -se
preencher os dados fa l tan tes incrementando -se a carga na mesma proporção com que
o NEWAVE vai aumentando mês a mês . Nesse caso, as perdas já estar iam embu tidas
nos dados .
Barramentos de usinas não despachadas tem a geração subtraída da carga (leve/médio/pesado).
4.5 Integração
Como descr i to no capi tu lo 3.2.3 sobre Res tr ições Elé tr icas após a o t imização do
problema do despacho hidro térmico a geração das us inas h idráu l icas e térmicas passam por
uma ver i f icação para ver i f icar se não houve v io lação das restr ições e lé tr icas , esse processo
está descr i to no f luxograma representado pe la Figura 27, nesse capi tu lo será descr i to com
mais deta lhes essa in tegração e n tre a o t imização energét ica e e létr ica.
Após a pr imeira ot im ização do problema do despacho hidrotérmico descr i to no capi tu lo
3.2 a geração das us inas h idráu l icas e das us inas térmicas por mês são fornecidos a um
Fluxo de Energia Ótimo que ver i f ica se essa geração é sufic ien te para supr ir as cargas
mensais referen tes aos patamares pesada, média e leve e a inda sa ti s fazer os l imi tes de
intercâmb io das l inhas de transmissão a lém dos l imi tes de máqu inas.
Caso as gerações advindas do problema energético não sejam adequadas para
atender a demanda e as restr ições e létr icas , o despacho hidrotérmico l inear s inal iza quais
são os problemas daquele despacho . Nesse caso é formu lado ou tro problema que será
ot imizado levando em consideração a energia proveniente das us inas f ic tíc ias.
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4.5.1 Restr ição de Geração
A restr ição na quant idade de geração h idrául ica [ ] de uma us ina para um
per íodo é dada pela var iável e a referente a quant idade de geração térmica
[ ] de uma us ina para um per íodo é dada pe la var iável , ambas as var iáveis
representam uma quan t idade de energia or iunda das us inas f ic tíc ias, a ser agregada a
geração da us ina , f ixada pe lo módu lo de restr ições e lé tr icas .
A geração das us inas f ic tíc ias pode ser decor rente da v io lação das restr ições
e létr icas ou restr ições de máquinas das us inas dessa m ane ira o valor em [ ]
representa a quant ia que a us ina cor respondente deve gerar a menos, para que não ocor ra a
v io lação dessas restr ições .
Como a geração fo i menor em algumas us inas deve -se compensar aumen tando a
geração em outras us inas para garantir o atendimen to à demanda , ass im a geração das
us inas f ic tíc ias represen ta m a quan t ia que a us ina cor responden te deve gerar a mais , para
supr ir a energ ia que de ixou de ser gerada em out ras us inas .
A f ixação da geração provenien te das f ic t íc ias da maneira como a e lé tr ica i n forma
torna o problema inv iável , pois res tr inge a reg ião v iável de o t im ização das var iáve is . Como
na ot im ização do prob lema não l inear tem -se como ob jet ivo a minimização da geração
térmica , optou -se pela f ixação somen te da geração hidrául ica , deixando a decisão de qual e
quando uma us ina térmica deve ser despacha a cargo do o t imizador .
A var iável , é compos ta por va lores posi t ivos , que deverão ser subtraído e por
valores negat ivos que deverão ser acresc idos na geração or ig inal das us inas, esse acrésc imo
imp l ica em no mês cor respondente a us ina ger ar mais energia, ou se ja, aumentar a vazão
turb inada , mas como não sabe -se prev iamente se a us ina terá condição de turb inar o vo lume
necessár io para geração dessa energia , optou-se por não usar essa i n formação .
Dessa mane ira, será f ixada a geração das us inas onde as f ic t íc ias foram posi t ivas .
Ass im, as gerações das us inas cor respondentes serão diminuídas ev i tando a v io lação das
restr ições de l imi te de in tercâmb io ou de máquina e deixa -se, novamen te, a cargo do
ot imizador a dec isão de qual us ina h idrául ica ou térmica será aumen t ada a f im de atender a
demanda. Tem-se:
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A restr ição de geração que será inc luída no modelo não l inear é:
[ ( ) ( ) ]
Lembrando que na pr ime ira execução do módulo de o t imização hidro térmica essa
restr ição não é at ivada , passando a ser at iva somente se o mode lo das restr ições e lé tr icas
apresentar p roblemas.
4.5.2 Modelo de Programação Não Linear com Restr ições Elétr icas
Na consideração de restr ições e lé tr icas, a função objet ivo não so fre a l terações,
contudo o modelo passa a contar com uma restr i ção a mais .
∑ [∑ ( )
∑ ( )
]
Suje i to a :
( ) (
) ∑ ( )
∑
[ ( ) ( ) ]
∑
∑
∑( )
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4.5.3 Fluxograma do Programa Computaciona l
De posse dessas infor mações pode -se complementar o f luxograma representado pela
Figura 27 . O f luxograma que representa o programa compu tac ional ado tado na in tegração
entre a ot im ização energét ica e a e lé tr ica es tá i lustrado na F igura 30 .
No bloco onde são ver i f icados os cr i tér ios de parada, tem -se como obje t ivo parar o
processo no caso que o problema já tenha chegado ao ót imo ou que f iqu e ev iden te que a
solução do problema não es tá mais caminhando para um ót imo . Para tan to são adotados
como cr i tér io de parada:
Número máximo de 5 integrações entre a parte energética e a elétrica;
Número máximo de iterações no otimizador, para o caso do problema não ter convergido;
Déficit gerado ser maior que 5% da demanda do subsistema;
A geração fictícia da iteração atual ser maior que 5% da geração fictícia da iteração anterior;
Não houve geração fictícia.
Despacho Hidrotérmico
(restrições elétricas)
Critérios de Parada
satisfeitos?
Planej. Energético
(Problema não-linear)
Inclusão das Restrições
Elétricas
Fim
Sim
Não
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Figura 30 – Esquematização de realimentação das restrições elétricas ao problema energético
4.6 Modelagem do risco
Como um mode lo de ot im ização estocás tico implíc i ta , a me todolog ia proposta deve
contemp lar as incer tezas associadas às var iáveis a lea tór ias que in f luenciam o prob lema.
Dado que o SIN é um s is tema predominantemen te h idre lé tr ico , just i f ica -se o tratamen to das
af luênc ias h idro lógicas como uma var iável a leatór ia, observando este problema sob a óptica
da anál ise de r isco.
A def in ição de r isco como um concei to quan t i f icá vel e possíve l de de fin ir através da
estat ís t ica permi te a apl icação de mé todos analí t icos para seu estudo . De par t icu lar
in teresse a me todo logia proposta é a abordagem méd ia -var iânc ia, baseada na Teor ia de
Por tfó l ios de Markowitz ( [82] e [84 ]) e adaptada para o problema de opera ção de
reservatór ios por Bessa [13 ] .
A gestão de r iscos de uma empresa pode ser entendida como uma anál ise do por tfó l io
(composição da car te ira de inves timen tos) de um inves tidor , no caso a empresa. Es ta óp t ica
se or ig inou da grande impor tância da gestão de r iscos na anál ise de invest imen tos no
mercado f inanceiro . No passado, a aná l ise de por tfó l ios era fe i ta de mane ira intu i t iva por
especia l is tas de mercado . A pr inc ipa l d iretr iz era o pr inc íp io de que um por t fó l io
d ivers i f icado , is to é, com at ivos em vár ios setores d i ferentes , possu ía r isco menor do que um
por tfó l io pouco divers i f icado.
A ot im ização de por t fó l ios de Markowi tz ( [82 ] e [84 ]) fo i um impor tan te avanço na
gestão de r iscos, po is permite o tratamento do problema de maneira anal í t ica . A abordagem
or ig inal de Markowi tz assume que inves tidores desejam concomi tan temen te max imizar o val or
esperado e minimizar a var iânc ia de seus resultados . Claramente , en tretan to , d i feren tes
invest idores têm interesses d is t in tos ; dependendo do t ipo de resultado esperado , a redução
dos r iscos pode ser ma is a trat iva do que a max imização dos re tornos e v ice -versa.
A ot im ização do despacho h idrotérmico com a inc lusão do fator r isco, é encarada
como um problema mul t iobje t ivo . Uma aná l ise mul t iob jet ivo selec iona a solução de me lhor
compromisso em um cenár io em que ex is tem múlt ip los cr i tér ios. Busca -se a o t imização do
conjunto das funções ob je t ivo , através de cr i tér ios e ju lgamento das a l ternat ivas de solução
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possíveis , ou seja , um problema de ot im ização mu lt iobje t ivo cons is te em deter minar um
conjunto de soluções poss íveis que ot im izam os vár ios objet ivos.
É fato que os problemas desse t ipo con tam com objet ivos conf l i tan tes; para o
despacho hidro térmico com considerações de r isco, min imizar o cus to tota l do despacho
imp l ica em um r isco que pode se mostrar des interessante ao operador do s is tema. Dessa
maneira , uma solução que minimiza um obje t ivo não necessar iamen te minimiza os ou tros. Os
confl i tos i lus trados podem ser trabalhados de d iversas formas, des tacando -se métodos
baseados no conce ito de Ot imal idade de Pareto [85 ] . Segundo esse conce i to, uma solução
v iável para um prob lema de programação mu lt iobje t ivo é uma so lução de Pareto , se não
ex is t i r outra solução que irá produzir uma melhora em um ob jet ivo sem causar uma
degradação em pe lo menos um dos ou tros [41 ].
No problema de o t im ização mu l t iob jet ivo não ex is te somente uma so lução ó t ima e s im
um con junto de possíve is so luções denominadas ef ic ien tes ou Pare to -ót imo . E , como não se
conhece a impor tânc ia de cada um dos ob je t ivos , todas as soluções Pareto -ó t imo são
igualmente impor tan tes . Tip icamente , as so luções Pareto -ót imo para problemas l im itados a
três objet ivos são alocadas graf icamen te const i tu indo a chamada fron te ira ef ic ien te , ou frente
de Pareto .
No i tem segu inte será expos ta a metodo logia adotada par a implemen tar o problema
mul t iob jet ivo do despacho h idrotérmico com a consideração de r isco, bem como a cons trução
da fron te ira de Pareto .
4.6.1 Metodolog ia de Implementação
O método a ser u t i l izado para modelar o r isco usará a comb inação da o t imização
matemát ica com s imulações de Mon te Car lo sob re as sér ies s intét icas h idro lógicas . Duran te
a pr imeira rodada de o t imização , a técnica de Monte Car lo é empregada para ob ter a
mediana dos cus tos mensa is . Na sequência , uma nova ot im ização é real izada, des ta vez
mul t iob jet ivo , inc lu indo a min imização da d ispersão dos custos em torno d a med iana do custo
calculado an ter iormen te. A in teração dos dois objet ivos é fe i ta através de pesos inc identes
em cada uma das equações que compõem a nova função ob jet ivo .
Pr imeiramente ot im izam-se as sér ies s inté t i cas, obtendo -se prob lemas de
despacho hidrotérmicos o t im izados e dessa maneira tem-se os custos to ta is e mensa is
d iscr im inados . De posse desses cus tos o ca lculo das med ianas pode ser efe tuados de vár ias
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maneiras, nessa pesqu isa foram ado tas 2 me todologias : mediana da sér ie de custos mensa is
e a mediana do cus to to ta l .
A mediana é empregada como al ternat iva ao cálculo da méd ia, dev ido à
imposs ib i l idade de se garan tir a d is tr ibuição de probabi l idades na amos tra de custos
mensais . Nessas c ircunstânc ias, a ut i l ização da média pode mascarar a tendência cen tra l da
amostra .
Por defin ição, a med iana representa um valor no qual 50% dos elementos da amostra
se encontram ac ima e 50% aba ixo. Para ca lculá - la , pr ime iramen te ordena -se a sér ie do
menor ao maior e lemen to. Se o tamanho da sér ie for ímpar , a med iana será o e lemento
centra l , ou seja ,
, e se for par a mediana será a média ar i tmét ica en tre os e lementos de
ordens
e (
) .
A medida que será u t i l izada para ava l i ar a d ispe rsão estat ís t ica do r isco é a var iânc ia
que, para uma sér ie de custos espec if ica, é :
∑( )
(158)
onde (∑ ( ) ∑ ( )
). O somatór io da var iânc ia pode ser escr i to
como a norma eucl id iana ao quadrado, o qual não acar reta nenhum prejuízo aos resul tados e
a inda proporc iona uma fac i l idade nos cá lculos da der ivada .
Como v is to an ter iormen te a função ob je t ivo ado tada neste estudo é de min imização do
valor presente dos custos de geração térmica e de déf ic i t :
∑ [∑ ( )
∑ ( )
]
Ass im a função obje t ivo a ser min imizada , v isando além da minimização dos custos a
min imização do r isco é:
(∑ [∑ ( )
∑ ( )
]
) ( ) (
) (159)
onde é o peso que será var iado progress ivamente a f im de se cons tru ir a fren te de Pareto .
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Após a minimização das sér ies s in tét icas com var iando de no in tervalo [ ]
tem-se possíve is respos tas para o problema do despacho hidrotérmico. Para co nstru ir a
frente de Pareto uma opção é o c a lculo da med iana dessas possíve is respos tas para cada .
4.6.2 Fluxograma do Programa Computaciona l
O fluxograma que representa o programa computac ional ado tado no cálcu lo da
min imização do r isco está i lus trado F igura 31.
Figura 31 – Esquematização da minimização do risco
α = 0 até 1 variando de
0,1
Minimização do Risco
Cálculo da mediana dos
custos das séries
sintéticas otimizadas
Frente de Pareto
Cálculo da mediana dos
custos para cada α
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Após a ot imização in tegrada entre a par te ener gética e e létr ica das sér ies s in tét icas
tem-se os cus tos mensais para cada sér ie:
(
)
Com esses resultados é real izado o cálculo da mediana dos custos mensa is das sér ies
s inté t icas , dessa maneira tem-se:
( )
Para [ ] var iando de é real izado a min imizaç ão do r isco , onde a função
objet ivo fo i a l terada, e as restr ições permanecem as mesmas do problema or ig inal :
(∑ [∑ ( )
∑ ( )
]
) ( ) (
)
Suje i to a :
( ) (
) ∑ ( )
∑
∑
∑
∑( )
Após a min imização do r isco, tem -se para cada sér ie s inté t ica onze resu lt ados (um
para cada ) de posse desses resul tados são calculadas as med ianas dos custos mensais
das sér ies s in tét icas para cada .
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Para compor a Frente de Pareto são calculados a mediana e o desvio padrão da
mediana dos custos mensa is , dessa mane ira, ter -se-ão 11 poss íveis so luções para o
problema do despacho h idrotérmico cabendo ao anal is ta dec id ir qual a me lhor pol i t ica a ser
adotada .
4.7 Otimização por Intel igênc ia Art if icia l
A f ina l idade des te re latór io de projeto de pesquisa e desenvolv imen to está em
esclarecer a apl icação dos avanços recentes do campo de algor i tmos de busca heur ís t ica da
Inte l igência Ar t i f ic ia l para oferecer apoio tecno lógico ao p lane jamen to do despacho hidro -
térmico no s is tema elé tr ico nac ional . Nes te con texto, o apoio s ign if ica a comple mentação da
ot imização a t ing ida pelo modelo matemático em duas frentes de trabalho de re levânc ia
computac ional :
Levar em consideração, de forma precisa, as descontinuidades causadas pela introdução de
patamares na função de custo da operação casadas pelo efeito da atuação de usinas térmicas, as
quais precisam ficar ligadas (se for o caso) por períodos mínimos de três meses;
Tentar encontrar mínimos locais de menor valor ainda que o mínimo global da otimização
matemática da função objetivo feita por métodos analíticos i.e., computacionalmente, a
expectativa dos algoritmos de busca heurística é considerar graus superiores ao quadrático para a
referida função).
Para tanto , foram ado tadas as seguintes l inhas de trabalho para a concepção e
imp lemen tação dos segu in tes módulos de so ftwa re:
Otimização Pseudo-Booleana (PBO);
Otimização por Enxame de Particulas (PSO);
Otimização por Têmpera Simulada (TS).
Cada um dos módulos es tá descr i to em seguida em seu es tág io atua l de
imp lemen tação . São apresentados os resul tados obt idos com cada abordagem e
considerações quan to ao desempenho e adequação de cada uma delas .
4.7.1 Otimização Pseudo-Booleana
No campo da lóg ica proposic ional , o problema de Sat is fa t ib i l idade de Fórmulas
Booleanas , ou s implesmen te SAT , é aque le em que queremos encon trar uma valoração às
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var iáveis de uma dada fór mula boo leana a f im de torná - la verdadeira. Uma fórmu la booleana
é uma função 0,1 n 0,1 , com operadores booleanos , e .
Esse problema é es tudado desde a década de 1950 e fo i o pr ime iro problema provado
ser NP-Comple to. Desde en tão, mu i tos pesquisadores da inte l igência ar t i f ic ia l vêm apl icando
técnicas para cons tru ir a lgo r i tmos in te l igen tes capazes de reso lvê - lo rap idamen te [120 ] . No
pior caso SAT con tinua sendo um problema que demanda tempo exponencia l de
processamento , mas a tualmente ex is te um maquinár io capaz de reso lver vár i as instâncias ,
inc lus ive com mi lhões de var iáveis , de forma ef ic iente [119] .
Uti l izar esse maquinár io para resolver problemas de ot imização fo i mot ivação para a
concepção de um novo modelo s imból ico, a Otimização Pseudo -Boo leana (Pseudo-Boolean
Opt im izat ion) , ou PBO , que de tém as mesmas caracter ís t icas b inár ias do SAT , com a ad ição
de restr ições pseudo -boo leanas e uma função ob jet ivo que deve ser min imizada [51 ] .
Especif icar uma modelagem pseudo -booleana para o problema poss ib i l i ta apl icar os
métodos hoje ut i l izados para resolver fórmulas dessa c lasse e a poss ib i l idade de encontrar
melhores so luções com busca local em torno de uma solução in ic ia l e também busca global ,
bem como a representação de aspe c tos não con templados na ot im ização não - l inear .
4.7.1 .1 Defin ição
Uma função pseudo-booleana é uma função que mapeia n var iáve is b inár ias à um
número real . O termo pseudo -booleana vem do fato de que apesar dessas funções não serem
booleanas , e las a inda p ossuem um con texto bem próx imo des tas. Os estudos de funções
pseudo-booleanas são fe i tos desde meados da década de 1960 em pesquisa operac ional e
programação in te ira b inár ia (0 -1 in teger programming) .
Dada uma fórmula sendo uma con junção de restr ições p seudo-boo leanas e uma
função ob jet ivo também pseudo - -Boo leana tem-
se que decid ir se é sa t is fat ível , is to é, se ex is te valoração para suas var iáveis que a torne
verdadeira, e ident i f icar qual dessas va lorações mi n imiza a função ob je t ivo .
No Anexo 1, seção 1, apresentamos com mais deta lhes essas def in ições e a lgumas
propr iedades das restr ições pseudo -boo leanas.
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4.7.1 .2 Modelo Pseudo-Boo leano
Para mode lar o problema como pseudo -booleano , temos que cons tru ir a fórmu la e a
função obje t ivo a par t i r do domínio es tabelec ido . Para isso, par t imos do mode lo não - l inear já
defin ido e construímos um mode lo pseudo -booleano equiva lente, com a possib l idade de
adição de novas restr ições e novas propr iedades para as varáveis .
Seja o conjunto de var iáveis do mode lo não - l inear . En tão , para cada var iável
e fetuamos uma discre t ização , constru indo um conjunto f in i to ( ) de va lores que pode
assumir . Chamamos ( ) de domínio da var iáve l e a construção de ta l conjun to ex ige uma
s imp l i f icação do prob lema e no seu espaço de busca, dev ido à d iscret ização , v iabi l izando a
apl icação de métodos de busca e a represen tação de aspec tos ad ic iona is . Em seguida,
enumeramos o conjun to ( ) e re lac ionamos uma var iável b inár ia a cada elemen to d o
conjunto .
Ass im, representamos uma var iável do mode lo não - l inear como um somatór io de
var iáveis b inár ias que mu lt ip l icam valores reais , a saber , o valor com a qual e la é
re lac ionada pela enumeração . Cada uma dessas var iáveis b inár ias representa a esco lha do
valor re lac ionado para a var iáve l or ig inal . Para tan to, é necessár io a adição de uma nova
restr ição ao mode lo que garanta a unic idade da escolha, não per mi t indo a tr ibuir dois valores
d i feren tes à mesma var iável .
Dessa forma , ob temos um con junto de var i áve is b inár ias capaz de representar todos
os valores poss íveis assumidos por todas as var iáveis do mode lo . No Anexo 1, seção 2,
apresentamos de forma mais suc in ta a enumeração dos domín ios, a represen tação de uma
var iável como um somatór io de var iáveis b in ár ias e a restr ição de un ic idade .
A fórmula gerada apresenta um grande número de var iáveis b inár ias e está
d iretamente dependente da d iscret ização das var iáveis or ig inais , que in f luencia tan to no
tamanho da fórmu la quan to na prec isão ex ig ida nas restr ições or ig inais . Nesse sent ido , a
apl icação de mé todos capazes de traba lhar com os er ros ocasionados pe la d iscre t ização de
uma var iáve l e a reestruturação do mode lo é impresc indíve l para a geração de uma fórmula
pseudo-booleana sat is fa t ível .
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4.7.1 .3 Discret ização
Para cada var iáve l de f in imos três valores , , ( ) e ( ), respec tivamente ,
valor referência , tamanho de grão e compr imen to do in tervalo de d iscret ização. Com esses
valores cons truímos ( ) ta l que:
( ) ( ) | ( ) (160)
Para me lhorar a solução da o t imização matemát ica, de fin imos como o va lor
encontrado para a var iável na so lução ó t ima da o t imização não - l inear e, dessa forma ,
estamos par t indo de uma solução in ic ia l ó t ima em busca de uma nova so lução pa ra o mode lo
com os cr i tér ios ad ic ionais . Por ou tro lado, se defin irmos , o mode lo pseudo -boo leano
torna-se uma a lterna tiva à ot im ização ma temática.
No processo de d iscret ização das var iáve is também levamos em con ta as res tr ições
de l im i tes das var iáve is , a jus tando ( ) de forma que ( ) não ul trapasse esses l imi tes.
Dessa forma , não prec isamos representar essas restr ições no modelo pseudo -booleano. No
Anexo 1 , seção 3, apresentamos o a lgor i tmo u t i l izado para a cons trução dos domínios das
var iáveis e a estru tura u t i l izada internamente.
In ic ia lmente, es tamos def in indo ( ) como uma constante , mas ana l isar o quan to de
prec isão cada var iáve l pode ou deve assumir é um trabalho in teressante para tornar a
modelagem pseudo -booleana mais real is ta .
4.7.1 .4 Restr ições de Igua ldade
Ao discret izar as var iáveis de uma restr ição de igualdade , podemos torná - la
insat is fa t ível , is to é, pode não ex is t i r atr ibu ições à suas var iáveis que a torna verdadeira. Por
exemplo , para a res tr ição , se d iscret izar mos e ta is que ( ) ( )
, en tão e la é insa tis fa tíve l .
Duas técnicas podem ser apl icadas para ev i tar esse problema, ambas assumindo uma
fo lga na restr ição. A pr ime ira delas é def in ir um in tervalo de acei tação , trans formando a
equação em duas inequações , apl icando um l im itan te super ior e um l im itan te in fer ior à
restr ição.
( ) (161)
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( )
O cálcu lo de e e f ic ien tes não é tr iv ia l , pois depende da granu lação de cada
var iável e da combinaç ão não- l inear da restr ição. No entan to, podemos s imp l i f icar essas
funções u t i l izando:
( ) ( ) (162)
Assim como de f in ir o tamanho de grão de cada var iável no processo de d iscret ização
é um trabalho in teressan te para tornar o modelo mais real is ta , estudar a defin ição dos
l im i tantes super ior e infer ior é ind ispensável para a modelagem pseudo -boo leana
apresentada nesse traba lho e em mui tos ou tros problemas que envolvem a d iscre t ização de
var iáveis num contex to de sa t is fação de restr ições.
A segunda técnica que pode ser ut i l izada para resolver os problemas das restr ições
de igualdade é s imp lesmente transformá - las em inequações, adic ionando à função obje t ivo
um novo termo que min imize a d i ferença , aprox imando a ineq uação de uma equação .
Com isso ob temos a aprox imação ó t ima para as d iscret izações e fe tuadas . No entan to ,
nem sempre é tr iv ia l ad ic ionar um novo termo à função ob jet ivo , po is podemos in f luenciar na
ot imização global do mode lo.
Na prát ica, essa segunda técn ica apresentou melhores resu ltados e fo i ut i l izada na
modelagem pseudo -booleana . Para as duas restr ições de igualdade do modelo , balanço
hídr ico e atend imen to à demanda, podemos transformá - las em inequações , assumindo uma
v isão pessimis ta de recursos, sem a necess idade de adic ionar novos termos à função
objet ivo, pois na turalmente o processo de o t imização escolherá max imizar os recursos
d isponíve is , aprox imando ao máx imo a inequação de uma igua ldade .
4.7.1.4.1 Estrutura das Restr ições e Não - l inear idade
Como apresen tado no Anexo 1 , seção 1 , uma restr ição pseudo -booleana é da
forma :
∑ ∏ (163)
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Onde e são números reais , é uma var iável b iná r ia e • é uma r elação , , ,
ou .
Uti l izando as propr iedades dis tr ibu t ivas e associat iva constru ímos restr ições dessa
forma para as funções pseudo -boo leanas de fin idas no mode lo. No en tanto , res tr ições não -
l ineares apresentam uma forma pseudo -boo leana de tamanho po l i nomial em re lação à sua
forma real . Para cada var iáve l do mode lo não- l inear , temos | ( )| var iáveis b inár ias e a
não- l inear idade apresenta | ( )| | ( )| termos na restr ição pseudo -booleana mode lada .
Dessa forma , ev i tar res tr ições não - l ineares tor na a fórmula mui to menor e a busca
pela valoração ó t ima ma is ef ic ien te . No modelo apresentado, o cá lculo de dois po l inômios de
grau 4 é necessár io para a geração h idrául ica, gerando restr ições com grande quant idade de
combinações possíve is . Es tabelece r um mode lo s imp l i f icado, aprox imando esses pol inômios
por uma função l inear , fo i a maneira ut i l izada para gerar fórmulas tes tes e ver i f icar o
compor tamento do s is tema .
4.7.1.4.2 Modelagem das Ter melé tr icas
Devido ao caráter d iscreto e in te iro do PBO, podemos repres entar a lguns cr i tér ios
inv iáve is no mode lo matemát ico . Entre e les, as restr ições de func ionamento das us inas
termelé tr icas :
Geração mínima: se acionada, a termelétrica deve operar acima de 80% de sua capacidade
máxima;
Janela de Funcionamento: se acionada, a termelétrica deve permanecer ligada durante o mínimo
de três meses e, após ser desligada, não voltar a ser acionada num período também de três
meses, referente à manutenção da usina;
Geração Mín ima
Para o pr imeiro i tem, basta def in ir o domínio das var iá veis de geração terme létr ica de
forma que con templem essa restr ição.
Is to é , para as var iáveis def in imos:
( ) ( )| ( ) (164)
Onde e ( | ( ) .
Ao modelarmos a Ot im ização Pseudo -Booleana , teremos uma var iável b inár ia para
cada elemen to de ( ) que representará a sua escolha, d iga -se que representa a
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escolha de 0 , is to é, representa a us ina desl igada e, para todas as outras escolhas , o valor
será maior ou igua l à 80% da geração máx ima .
Janela de Funcionamento
Para o segundo i tem, temos que acrescen tar duas nova restr ição ao mode lo para cada
janela mínima poss ível (de func ionamento e de manu tenção) , para cada us ina. Teremos
ass im um tota l de 2TJ restr ições, onde T é o número de per íodos e J o número de
termelé tr icas .
Defin imos as var iáve is , que represen ta “ l igar a ter melé tr ica j no per íodo t ”, ,
que representa “ac ionar a jane la de func ionamento da termelé tr ica j no per íodo t ”, e , que
representa “ac ionar a jane la de manu tenção da termelétr ica j no per íodo t ”. Ta is var iáve is
são def in idas da segu inte maneira :
(165)
E construímos as restr ições ta is que se uma janela não fo i a c ionada , então nenhuma
termelé tr ica pode ser ac ionada nos per íodos que compõe a jane la, exce to se essa us ina
per tence às janela v iz inhas ac ionadas (nesse caso duas termos serão per tencentes) ou às
janelas v iz inhas das v iz inhas (apenas uma ter mo será per ten cente) .
Janela de Funcionamento
( (166)
Janela de Manutenção
( (167)
No Anexo 1 , seção 4 , mos tramos mais deta lhadamen te essas restr ições e
apresentamos alguns tes tes mos trando o impac to des tas nas va lorações poss íve is à var iáve l
.
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4.7.1.4.3 Modelo Propos to
No Anexo 1, seção 5, apresen tamos a mode lagem PBO dadas as s impl i f icações de
restr ições de igua ldade e d iscre t izações aqui de fin idas . Ambos os mode los, com os
pol inômios e com aprox imação l inear , foram uti l izados nos tes tes e exper imentos, com
ajustes nos parâmetros T, J e R, def in indo as vár ias instâncias do problema. Também
construímos um mode lo sobre apenas um dos subsis temas, f ixando o intercamb io e
ot imizando as var iáveis per tencen tes somente ao subs is tema de fin ido , com os aspectos
adic iona is comtemp lados na modelagem PBO.
No mode lo pseudo-boo leano comp leto representamos as var iáve is da ot im ização não -
l inear , , , , e ( ) e ob temos uma fórmu la com N var iáveis
b inár ias e M restr ições pseudo -booleanas, que modelam o balanço hídr ico, o atend imento à
demanda, a de fluênc ia mínima, as res tr ições de unic idade e a jane la das termelé tr icas .
∑[∑(| ( )| | ( )| | ( )|) ∑| ( )
∑| ( )| ∑∑| ( ( ) )|]
( )
(168)
No entanto , o número de termos de uma restr ição pseudo -booleana depende da
restr ição à ser mode lada e, se for não - l inear , é pol inomia l no tamanho do domínio das
var iáveis que compõe a nã o- l inear idade.
4.7.1 .5 PBO Solver
Após gerar a fórmula do mode lo pseudo -booleano defin ido , executamos um so lver
PBO que implemen ta o maqu inár io SAT e a lgor i tmos de busca capazes de encontrar a
valoração ót ima . Vár ios reso lvedores desse pr oblema já foram implemen ta dos , ut i l izando
var iadas técn icas e fer ramen tas . A lguns desses resolvedores foram testados com as
instânc ias geradas pe la modelagem PBO, cada qual apresentando caracter ís t icas de
ef ic iênc ias , inc lus ive capacidade de trabalhar com fórmulas grandes , d i ferent es .
O solver Sa t4j fo i o qual apresentou melhores r esultados in ic ia is , sendo ut i l izado no
restante do proje to. Desenvo lv ido pela Ar to is Univers i ty , em con junto com a CNRS (Cen tre
National de la Recherche Scien ti f ique) , trata -se de uma bib l io teca java para a famí l ia de
problemas SAT, inc lus ive PBO, sobre l icença LGPL.
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Por ser implemen tado em java, o Sat4j não apresenta os melhores resultados no
quesito tempo de processamento (a mesma bib l io teca, se imp lemen tada em l inguagem C++,
apresenta uma veloc idade 3 ,2 5 maior ) , mas é uma bib l io teca robusta e apresenta métodos
comple tos e cor retos .
O Sa t4j possu i duas l im itações ma is impactan tes na geração da fórmula pseudo -
booleana . A pr ime ira delas é que os coe fic ientes que mu lt ip l icam as var iáveis b inár ias devem
ser inte iros . Para isso, basta mul t ip l icar os dois lados da inequação das restr ições pe lo valor
que torna o menor coef ic ien te um número in te ir o. A segunda l im itação é quanto aos termos
que compõe uma res tr ição: dois termos que d i fe rem apenas no coe f ic ien te inte iro devem ser
transformados em apenas um termo , somando - se os coe fic ientes . Essa modi f icação ex ig iu
uma ot im ização na fórmu la gerada , que não diminui o número de var iáveis e nem de
restr ições, mas o número de termos que compõe cada inequação.
4.7.1 .6 Resul tados
Durante o processo de geração da fórmu la, u t i l izamos uma versão s impl i f icada do
modelo , representando apenas a restr ição de balanço hídr ico . Na tabe la abaixo
apresentamos os resu ltados ob tidos com a lgumas ins tâncias geradas nesse modelo.
Número de
us inas
Número de
períodos
Rest r i ções de
igualdade
Resul tado Tempo de
processamento
100 50 8 60 L im i tantes SAT 3:15 hrs
100 50 18 60 L im i tantes SAT 2:40 hrs
100 50 58 60 L im i tantes UNSAT 0:30 hrs
1 10 111 60 Inequação SAT 33:45 hrs
A coluna Restr ições de igua ldade indica qual método fo i ut i l izado para ev i tar
restr ições de igua ldade insa tis fa tór ias , que pode ser pelo mé todo dos L imi tantes Super ior e
Infer ior ou pelo mé todo da Inequação , que s imp lesmen te subs ti tu i a equação por uma
inequação , garan tindo a aprox imação pe la função obje t ivo.
A granulação de fine o espaço de busca da ins tância e o tamanho da fórmula cresce
pol inomia lmen te em . Dev ido a esses fatores , a instância com e menores é sat is fat ível
e o solver encontrou so lução ó t ima. A valor ação encontrada não é re levante para os
resultados gera is , pois se tra ta de um mode lo menos res tr i t ivo que representa apenas a
restr ição de ba lanço h ídr ico .
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Para as seguintes ins tâncias , geramos uma fór mula para cada subsis tema, modelando
todas as restr ições e representando também os pol inômios , sem aprox imação l inear .
Subsis tema Número de
períodos
Rest r i ções de
igualdade
Resul tado Tempo de
processamento
1 1 10 1 Inequação UNSAT 34:13 hrs
2 1 10 1 Inequação UNSAT 2:17 hrs
3 1 10 1 Inequação UNSAT 15:25 hrs
4 1 10 1 Inequação UNSAT 49 hrs
5 1 10 1 Inequação SAT 120 hrs
Como todos os subs is temas, exceto o subs is tema 5 , não apresentaram u ma fórmula
satis fat íve l , o modelo comple to também não a apresentará, para qualquer número de
per íodos. Os valores de e para as var iáve is , bem como o ar redondamen to dos dados de
entrada, podem ser os fa tores que tornam a fór mula insa tis fa tíve l . A res tr ição de janela de
func ionamen to das terme létr icas não fo i adic ionada , po is não obt ivemos uma fórmu la SAT
com vár ias te rmelé tr icas e per íodos .
4.7.1 .7 Considerações
O tempo de processamen to do so lver é e levado até mesmo para ins tâncias com
poucos per íodos. No en tan to, a té agora o estudo focou -se apenas na geração da fór mula e
na mode lagem PBO para o prob lema, não se preocupando co m melhor ias e imp lementações
al terna tivas do resolvedor . A a l teração de aspec tos do reso lvedor , como a imp lementação de
heur ís t icas (e não apenas me ta -heur ís t icas) e a ut i l ização de carac ter ís t icas própr ias desse
problema como fer ramen tas de buscas e o t imi zação , bem como a poss ib i l idade de
imp lemen tação de um novo resolvedor cons iderando ta is aspec tos, é uma proposta de
trabalho in teressante para a con tinuidade dessa abordagem.
O modelo mostrou -se e f ic iente , representando aspectos não supor tados pe la
ot imização não- l inear e todas as restr ições def in idas no modelo ma temático. Os problemas
ocasionados pelo processo de d iscret ização for am contornados com a ap l icação de mé todos
que v isam min imizar os er ros de prec isão es tabelec idos durante o processo . De maneira
geral , a abordagem PBO para o problema se mostra promissora, com vár ias caracter ís t icas
que possib i l i tam uma mode lagem pseudo -booleana s imp les e d ireta e que podem ser
ut i l izadas também na máquina de busca do resolvedor pseudo -booleano .
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4.7.2 Otimização por Enxame de Part ículas
Par t ic le Swarm Op timiza tion (PSO) é uma técnica de ot imização es tocást ica
desenvolv ida por Eberhard e Kennedy [71 ] [72 ], inspirada no mov imen to s incronizado de
cardumes de pe ixes ou bandos de pássaros. Possui d iversas s imi lar idades com técnicas
computac ionais evolu t ivas, mas é cons ideravelmente s imp les nos seus operadores e tem s ido
largamen te u t i l izada para soluções de problemas mu lt id imensionais com var iáve is rea is .
Tendo em v is ta a grande dimensional idade do problema de o t im ização da malha de
geração elétr ica , dec id iu -se por exper imentar a técnica de PSO apl icada a este problema.
Entretan to , a técn ica presume uma independência entre as d imensões do problema e a
continu idade do es paço de busca, o que não ocor re na ot im ização da malha de geração
elétr ica . Ass im, foram necessár ias adap tações ao modelo e a ut i l ização de mecan ismos
di ferenc iados de a tual ização das par tícu las , a f im de adequar a técnica .
4.7.2 .1 Modelagem da Ot im ização da Malha de Geração Elétr ica com PSO
A pr ime ira ques tão abordada fo i a def in ição de qua is ser iam as var iáveis da
ot imização elé tr ica a serem mode ladas pelo PSO. Num pr imeiro momento def in iu -se cada
par tícu la do PSO como representação completa de uma solução para o problema,
considerando as var iáveis de vazão turb inada (QC) e vazão ver t ida (QVT) . Em outras
palavras, cada par t ícu la era compos ta pe la vazão turb inada e vazão ver t ida de cada us ina
h idroelé tr ica, para cada un idade de tempo (60 meses) .
Esta modelagem, en tre tanto, fo i abandonada em favor de outra em que apenas a
vazão turb inada (QC) é modelada pelo PSO. Caso a vazão turb inada não seja suf ic ien te para
manter o ba lanço hídr ico, o volume de água excedente é a tr ibu ído à vazão ver t ida .
As par tícu las são defin id as pe lo QC das us inas em cada um dos 60 meses. Quando a
veloc idade aumen tar o QC, deve ser t i rada água pr imeiro do Q VT, depois do reservatór io e
por ú l t imo dos reservatór ios das us inas a montante (aumentando seus Q VT) , na ten tat iva de
ev i tar a a l teração do QC fora das regras do PSO.
IMPORTANTE: nunca mexer nem no Q C nem na veloc idade , a não ser durante o
processo do PSO. Qua lquer a l teração "manual" nestas var iáve is a f im de ev i tar
inconsis tências equiva le a uma mudança a leatór ia na par tícu la, e inv iabi l iza o func ionamen to
do PSO, dando a e le um compor tamen to a lea tór io, sem mudança do Gbes t.
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Usinas a f io d 'água terão toda af luência em Q C, e o que u l trapassar o l im ite vai para
QVT, de for ma que não são consideradas pelo PSO.
Não foram mode lados a produção das us inas ter moelé tr icas .
O objet ivo fo i def in ido como a obtenção de défic i t zero, de forma que o f i tness é
calculado pe lo módu lo da soma dos dé f ic i ts dos subsis temas a cada mês , após efe tuados os
intercâmb ios poss íveis . Como a operação cons idera o módulo do déf ic i t , os superáv i ts , ou
seja, energia produz ida em excesso que não pode ser in tercambiada, também é considerada
como perda .
4.7.2 .2 In ic ia l ização das Par tícu las
A in ic ia l ização das par t ículas consis te na ger ação da população in ic ia l do PSO.
Tradic iona lmen te esta in ic ia l ização se dá através da atr ibuição de valores a leatór ios a todas
as var iáveis de todas as par t ícu las, que , no decor rer do processo, serão atraídas para o
entorno da melhor par tícula g loba l (GBes t) .
A in ic ia l ização fo i exper imen tada de três maneira s:
1. Inicialização aleatória. Neste caso, as partículas são inicializadas aleatoriamente seguindo o grafo de fluxo
dos rios das bacias hidrográficas. A cada usina inicializada, os domínios das variáveis das usinas a jusante
devem ser ajustados a fim de evitar o surgimento de situações inválidas. Caso estas ocorram, a
inicialização deve recomeçar.
2. Inicialização proveniente da modelagem matemática: utiliza a saída da resolução matemática para definir
os valores iniciais da partícula. Obtém-se assim boas soluções iniciais que podem ser melhoradas através
de busca local pelo PSO.
3. Inicialização semi aleatória: é uma variação em torno de uma solução inicial válida. Utiliza-se uma partícula
inicial, como a descrita no item (1.), e altera-se seus valores aleatoriamente, dentro de uma pequena faixa,
a fim de gerar novas partículas válidas, próximas no espaço de busca.
Ver i f icou-se que a in ic ia l ização a leatór ia (1.) não produz bons resultados devido à
descontinu idade do espaço de busca, que impede que as par tículas , in ic ia lmen te d is tan tes
entre s i dev ido à a leator iedade da in ic ia l ização , aprox imem -se formando o enxame. Por tan to ,
fo i ut i l izado o resul tado da modelagem matemática para in ic ia l izar uma par t ícula (2.) e as
demais par t ículas foram in ic ia l izadas com va lores próx imos à pr ime ira (3 .) .
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4.7.2 .3 Atual ização das Par t ículas
A atua l ização das par t ículas do PSO apresen tou -se como o pr inc ipal desa f io do
problema, e até o momen to não fo i resolv ido de maneira a produzir bons resultados. A
pr inc ipal d i f icu ldade na atual ização é deco r rente da grande descontinuidade do espaço de
busca (domínio das vazões turb inadas das us inas) , causada devido à dependência de us inas
à jusan te e do es tado em meses an ter iores.
Tradic iona lmen te no PSO, a atual ização das var iáveis ocor re a cada i teração, e m
função da veloc idade de cada var iáve l. En tretanto, a a tua l ização das par tícu las não pode
seguir o mode lo trad ic iona l, po is as par t ículas fac i lmente assumem um “estado invál ido ”, ou
seja, saem do espaço de busca .
Numa pr imeira ten ta t iva procurou -se penal izar par tícu las invál idas , atr ibuindo - lhes um
baixo f i tness . Mas is to não fo i suf ic ien te para mantê - las em espaço vá l ido ou trazê - las de
volta . Uma vez em es tado invá l ido , o PSO não consegue trazer as par tículas novamente para
o domínio do problema.
Outra ten ta t iva consis t iu na mudança forçada de uma veloc idade , sempre que esta
levasse a par t ícula a um es tado invál ido . Ta l abordagem também não se mostrou sat is fa tór ia
pois e l imina ou reduz for temen te o e fe i to de atração das me lhores par t ículas (GBes t) , e
impede a formação de um enxame. A lém d isso, fr equentemente não há ve loc idade vá l ida para
uma determinada var iável , dev ido às a l terações ocor r idas nas us inas à jusan te ou em
per íodos de tempo an ter iores.
Ass im, de f in i ram-se os seguin tes passos para a atual izaç ão das par tícu las:
1. As variáveis são atualizadas de acordo com a velocidade. A velocidade respeita os limites
máximos e mínimos de volume da usina em cada unidade de tempo, implementando uma técnica
conhecida como “damping wall” [67]
2. Quando uma partícula entra em um estado inválido, tenta-se calcular uma nova velocidade. Este
processo é repetido por três vezes, e caso não gere uma partícula válida, ela é descartada;
3. Sempre que uma partícula inválida é descartada, uma nova partícula é gerada, de uma das
seguintes maneiras:
4. A melhor partícula da última iteração é copiada para a próxima geração (até um limite das 5
melhores partículas);
5. Gera-se uma nova partícula alterando-se aleatoriamente a melhor partícula do enxame (GBest).
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4.7.2 .4 Resul tados
Foram real izados exper imentos com uma sér ie s inté t ica para a qual a modelagem
matemát ica hav ia produzido um plano . Tendo em v is ta os prob lemas ainda ex is tentes na
proposta, nes te momen to busca -se apenas ve r i f icar o compor tamento do a lgor i tmo e a
ex is tênc ia de convergênc ia.
Foram ut i l izadas 25 par tícu las por enxame, in ic ia l izadas de acordo com as regras
descr i tas ac ima . A a tual ização das par tícu las também se deu como descr i to. Os gráf icos
apresentam o dé fic i t de energ ia (Fi tness) méd io, máximo , mín imo e o melhor (GBest) ao
longo de 300 i terações .
No pr imeiro teste ( Figura 32) a veloc idade de cada var iável da par tícu la é atua l izada
de maneira a considerar sua posição no tempo (quanto menor o mês , menor a veloc idade) e o
tamanho do reservatór io (quanto menor o reservatór io , menor a veloc idade) .
Figura 32 - Déficit de geração (Fitness) para 300 iterações do PSO, em que a velocidade é calculada considerando
o mês da variável e o tamanho do reservatório da usina.
Na Figura 32 é possíve l observar a lguns dos momentos em que as par tícu las foram
rein ic iadas para valores próx imos ao GBes t ( l inhas vermelhas decenden tes) . Observa -se
também que o f i tness g loba l (GBes t) obteve melhoras apen as nestes momen tos, o que
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permite conclu ir que o PSO não está conseguindo levar o enxame a exp lorar a região em
torno de GBest , e melhor ias ocor rem apenas dev ido a buscas a lea tór ias ao redor deste.
Num segundo teste ( Figura 33) re laxou-se um pouco as cond ições para a tua l ização da
veloc idade das par t ícu las, de forma que esta não leva ma is em con ta o tamanho do
reservatór io, mas apenas o mês a que a var iável se refere.
Figura 33 - Déficit de geração (Fitness) para 300 iterações do PSO, em que a velocidade é calculada considerando
apenas o mês da variável.
Neste segundo tes te, o re laxamen to das cond ições sobre a atual ização da veloc idade
imp l icou em um ma ior número de par t ículas invál idas e , consequen temen te , num ma ior
número de re in ic ia l izações de par tícu las. Es tas re in ic ia l izações permi t i ram uma melhor
exploração do espaço de busca em torno do GBest, levando a uma melhor convergência do
a lgor i tmo .
4.7.2 .5 Considerações
Apesar de a técnica de PSO ser bastante ut i l iz ada para problemas com grande
dimens ional idade , no caso da o t imização de geração elétr ica há do is fatores que, até o
momen to, d i f icu l tam o bom funcionamento do PSO: a in terdependênc ia entre as var iáveis
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(us inas a jusante e meses an ter iores) , e a descontinu idade do espaço de busca, que impede
a for mação e manutenção de um enxame.
Foram efe tuadas mod i f icações ao PSO or ig inal a f im de tratar dessas pecul iar idades
do problema, e obteve -se uma o timização em relação à solução provenien te do mode lo
matemát ico de aprox imadamen te 13,7%. Uma ot imização s ign i f ica t iva , mas que não considera
as us inas termoelé tr icas .
A mode lagem das us inas termoe létr icas é um desafio que não fo i abordado até o
momen to. Além d isso, melhor ias podem ser obt idas ut i l izando um algor i tmo híbr ido, no qual o
PSO é u t i l izado para e fetuar buscas locais em espaços menores , sem tanta descon tinu idade
no domín io.
4.7.3 Algor itmo de busca heur íst ica Têmpera S imulada (versão Subida de
Encosta)
O algor i tmo Têmpera Simulada (TS) per tence à c lasse dos Ot im izador es por Busca
Heur ís t ica (OBH) , em con traponto à c lasse dos Ot im izadores Não Lineares (ONL) que
tradic ionalmente per tencem o campo de Programação Matemát ica [67 ]. O a lgor i tmo TS tem
s ido apl icado com relat ivo sucesso em espaços combinatór ios de estados que são muito
grandes e onde a quan tidade de mín imos loca is das funções de cus to é mui to var iada, ass im
como os forma tos das super fíc ies ana l í t icas dessas funções . Esse parece ser o caso da
ot imização da função obje t ivo do despacho hidrotérmico. O funcionamen to básico do
a lgor i tmo assume que a ins tânc ia in ic ia l de problema já é cons ti tuída de uma descr ição da
própr ia solução aprox imada, mesmo que a aprox imação seja de péssima qual idade. A par t i r
dela, o a lgor i tmo promove me lhoras i t era t ivas a té que seu tempo est imado de processamen to
se esgote .
O módu lo pr inc ipal do a lgor i tmo chamado de cronograma de têmpera já fo i estudado
para o cenár io do despacho hidrotérmico mas ainda prec isa ser a justado com base nos
estudos in ic ia is das operaç ões heur ís t icas re latadas nesta mesma seção . Isso dará ao
a lgor i tmo TS a cal ibragem fundamen ta l para que suas so luções se jam ma is e f ic ien tes a inda
no futuro em relação à sua atual versão s impl i f icada ( i .e . , o Subida de Encosta) . O
procedimen to de cal ibrage m levará vár ios meses e deverá ser acompanhado por especia l is tas
da área de engenhar ia, h idro log ia e operação elétr ica em geral. Uma boa analog ia desse
processo pode ser v is ta em trabalhos rea l izados por esta equipe de trabalho ao cal ibrar
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dezenas de parâmetros heur ís t icos na cons trução e a juste de pro tót ipos de robôs que atuam
de acordo com tá t icas var iadas em jogos heur ís t i cos adversar is ta s [120] .
Do ponto v is ta de e l ic i tação de conhecimen to [47] , vale ressal tar que 5 (c inco)
operações heur ís t icas do a lgor i tmo TS foram escolh idos após consu ltas real izadas junto aos
especia l is ta . Todas c inco foram implementadas em sua prec isão numér ica . A té o momento ,
apenas 2 (duas) componentes heur ís t icas promovem ganhos s ign if icat ivos no valor da função
objet ivo (ver Subseção 4 des ta seção) . Todavia, cabe aqui a observação de dois pontos
impor tantes sobre as operações heur ís t icas : ( a) nenhuma das duas me lhores operações
heur ís t icas fo i submetida ao procedimento de cal ibragem in tegrada , ou se ja, ambas foram
executadas e es tudadas apenas de for ma isolada; (b) a lém das c inco operações heur ís t icas
já e lencadas e implementadas, é poss ível que vár ias componen tes heur ís t icas a inda sejam
defin idas em conjunto com os espec ia l is tas e das execuções in tegradas de las sur jam
melhores resu ltados.
Além d isso, cabe também relatar que uma ver são s impl i f icada do a lgor i tmo TS fo i
imp lemen tada , tendo at ing ido execução bem sucedida até o momen to para as c inco
operações heur ís t icas re fer idas no parágrafo an ter ior . Ta l versão s imp l i f icada é denominada
de Subida de Encosta (SE) . A próx ima Subseção 1 desta seção detalha os aspec tos
pr inc ipais do núc leo do SE. As Subseções 2, 3 e 4 de ta lham as três faces de representação
do conhecimen to l igadas ao SE. A Subseção 5 apresenta a lguns dos me lhores resultados de
ot imização a t ing idos pelo SE. Finalmen te, a Subseção 6 aponta as pr inc ipais perspectivas de
pesquisa fu tura na l inha do a lgor i tmo de OBH po r TS/SE.
4.7.3 .1 Versão Sub ida de Encos ta do a lgor i tmo de bu sca heur ís t ica
O módu lo bás ico do a lgor i tmo TS/SE não possu i uma função de geração de um bom
estado in ic ia l já com alguns aspectos de ot im ização de seu plano. Devido a essa l im itação ,
sua apl icação deve ser enquadrada na modal idade encadeamento d ireto na s a ída do
processo de ONL. Os deta lhes dos dados de saída da ONL estão descr i tos nos Re la tór ios
Técnicos 4 , 5, 6 e 7 ass im como no presente Re latór io .
O algor i tmo TS/SE adap tado ao processo de ot imização do presente pro jeto está
descr i to em seguida :
INICIO
contador = 1;
LOOP EXTERNO contador <= 60
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proximoEstado = estadoAtual;
contadorInterno = contador;
LOOP INTERNO contadorInterno <= 3
OperacaoAtomica(proximoEstado);
SE EhMelhor(proximoEstado,estadoAtual) ENTAO
estadoAtual = proximoEstado;
contadorInterno = contadorInterno + 1;
FIM LOOP INTERNO
Contador = contador + 1;
FIM LOOP EXTERNO
RETORNA estadoAtual;
FIM
O código fonte comple to des te a lgor i tmo fo i implementado na l inguagem PHP e se
encontra to ta lmen te d isponível , de forma aber ta e i r restr i ta , no seguin te endereço web :
http : / /g i t .c3s l .u fpr .br /g i tweb?p= iap lan/bd .g i t ;a=summary
As três subseções que se seguem a es ta possuem os de ta lhamen tos das três
impor tantes faces de representação do conhecimento que complementam o seu núcleo ou
módulo básico . Elas são as faces f igurat iva , oper at iva e heur ís t ica .
4.7.3 .2 Face f igurat iva da represen tação do conhec imen to
A face f igurat iva (ou epis temo lóg ica) da representação do conhecimento do a lgor i tmo
TS/SE é dada pe la descr ição dos e lementos consti tu in tes de um es tado qua lquer da busca
combina tór ia . Os i tens de representação estão l is tados a seguir com base na mesma
termino log ia apl icada aos nomes de var iáveis dos programas que consti tuem o código fon te
c i tado na subseção anter ior .
Propriedades das Us inas e Subsistemas
a) Hidrelé tr icas :
ID_us ina(1)
Jusante(1)
Volume_max(1)
Volume_min(1)
Coef_Co ta_Montante(1 ,1)
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Coef_Co ta_Montante(1 ,2)
Coef_Co ta_Montante(1 ,3)
Coef_Co ta_Montante(1 ,4)
Coef_Co ta_Montante(1 ,5)
Coef_Co ta_Jusan te(1,1)
Coef_Co ta_Jusan te(1,2)
Coef_Co ta_Jusan te(1,3)
Coef_Co ta_Jusan te(1,4)
Coef_Co ta_Jusan te(1,5)
Perda_Hidraul ica(1,1)
Perda_Hidraul ica(1,2)
Pot_e fet iva(1)
Prod_media(1)
subsis tema(1)
Q_min(1)
QC_max(1)
b) Térmicas:
ID_ termo(1)
GT_max(1)
GT_min(1)
coef_CT(1 ,1)
coef_CT(1 ,2)
coef_CT(1 ,3)
Subsis tema(1)
c) Subsis temas :
idSubsis tema
coef_CD R$ /MWh(1,1)
coef_CD R$ /MWh(1,2)
coef_CD R$ /MWh(1,3)
Demanda f ixa (dez /2007) MWméd io
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Plano de produção
a) Hidrelé tr icas (per íodo de 60 meses) :
per iodo
idUsina
Volume
QC
QVT
GH
b) Usinas Térmicas :
per iodo
idUsina
GT
c) Défic i ts :
per iodo
defic i tSubsis tema1
defic i tSubsis tema2
defic i tSubsis tema3
defic i tSubsis tema4
defic i tSubsis tema5
d) Demanda :
per iodo
demandaSubs is tema1
demandaSubs is tema2
demandaSubs is tema3
demandaSubs is tema4
demandaSubs is tema5
e) In tercambio :
In t_max(subsis tema 1)
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
In t_max(subsis tema 2)
In t_max(subsis tema 3)
In t_max(subsis tema 4)
In t_max(subsis tema 5)
4.7.3 .3 Face operat iva da represen tação do conhec imen to
A face operat iva (ou onto lóg ica) da represen tação do conhec imento do a lgor i tmo
TS/ES é dada pe la descr ição dos operadore s atômicos ma is e lemen tares da produção
combina tór ia de fragmentos f igura t ivos . A descr ição resumida da face operat iva do a lgor i tmo
encontra -se a seguir :
INICIO
periodo = obterPeriodo; (* Passado pelo algoritmo de busca *)
LOOP subsistemas
obterHidreletricasDoSubsistema();
obterTermicasDoSubsistema();
totalGH = heuristica(Periodo);
LOOP totalGH > 0
(* Garante a janela de desligamento das termicas *)
totalGT = totalGT + desligarTermica(periodo);
totalGH = totalGH – totalGT;
FIM LOOP
LOOP totalGT > 0
totalGT= totalGT - produzirGHConformeHeuristica(periodo);
FIM LOOP
AtualizarPlanoProducao(); (* Atualiza déficit e balanço hídrico *)
FIM LOOP
FIM
Cabe ressaltar a lguns aspec tos impor tan tes sobre as us inas tér micas que
consti tuem o núcleo do a lgor i tmo da face operat i va:
o procedimento de desligamento de usinas térmicas, que pode combinar mais de uma unidade de
produção por vez, dependendo da quantidade de energia hidrelétrica que será gerada
adicionalmente no subsistema;
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a inexistência de um procedimento inverso ao do item anterior (i.e., não foi implementado um
procedimento explícito de acionamento de usinas térmicas, mas apenas o de desligamento);
a janela de tempo de 3 (três) meses tanto para o acionamento como para a manutenção de usinas
térmicas;
a preferência de escolha de usinas térmicas para desligamento foi baseada na ordem do maior
para o menor custo de operação das mesmas.
4.7.3 .4 Face heur ís t ica da representação do conhecimen to
As funções heur ís t icas podem or ien tar o a lgor i tmo T S/SE para convergir na d ireção de
um mín imo local não mui to d is tante do p lano in ic ia l de geração produzido como dado de
saída da OLN. Diversas funções heur ís t icas (mais de dez) foram el ic i tadas a par t i r de
entrev is tas com os espec ia l is ta em engenhar ia do p resente proje to. Dessas, um to ta l de 5
(c inco) funções heur ís t icas foram imp lementadas para serem acopladas à face f igura t iva do
a lgor i tmo TS/SE. Até o momen to, o func ionamento de cada função heur ís t ica só pode ser
promovido de forma iso lada , uma por vez d e execução. Cada uma das c inco funções
heur ís t icas se encon tra brevemen te descr i ta aba ixo:
a) Função heur ís t ica FH-1
Dá pr ior idade à maximização da vazão turb inada , minimizando a vazão ver t ida por
cada us ina h idre létr ica. Ela a tua como um re t i f icador do p lan o gerado pe la ONL. Cabe ainda
ressaltar que a FH-1 o que segue :
atua tanto nas usinas de reservatório como nas de fio dágua;
não efetua operações que alteram o volume dos reservatórios;
trabalha apenas com a afluência natural;
não gera nenhuma sobre-carga em cada uma das usinas hidrelétricas.
b) Função heur ís t ica FH-2
Promove aumen to de potência imed iato para as us inas h idre lé tr icas que a inda t iverem
disponib i l idade de amp liar po tência até o l im ite do engol imen to máx imo . A FH -2 dá pr ior idade
de processamento às us inas h idre létr icas pe la ordem topo lógica (ver teor ia dos grafos) da
bacia, ou seja , in ic ia as tenta t ivas de aumento de potênc ia pelas h idre létr icas ma is ac ima da
cascata. Cabe a inda ressa ltar que a FH -2 o que segue:
considera apenas as usinas de reservatório no processo de cálculo das prioridades;
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onde há junções com somas de vazões de afluentes à jusante na cascata, a FH-2 gasta água do
reservatório da usina sendo processada no momento e, em adição, aplica a FH-1 nas usinas de
fio d’água que se encontram à jusante dela.
c) Função heur ís t ica FH-3
Promove aumen to de potência imed iato para as us inas h idre lé tr icas que a inda t iverem
disponib i l idade de amp liar po tência até o l im ite do engol imen to máx imo . A FH -3 dá pr ior idade
de processamento às h idre létr icas pe l a ordem de “água ma is produtiva ”. Por defin ição dos
especia l is tas em engenhar ia , a us ina h idre lé tr ica que possui a água ma is produt iva é aquela
a qual se associa o maior valor da mul t ip l icação entre a Altura Líqu ida de Queda e a
Produtib i l idade Especí f ica (que é um dado de p rojeto da us ina) . Cabe a inda ressa ltar que a
FH-3 o que segue :
considera apenas as usinas de reservatório no processo de cálculo das prioridades;
onde há junções com somas de vazões de afluentes à jusante na cascata, a FH-3 gasta água do
reservatório da usina sendo processada no momento e, em adição, aplica a FH-1 nas usinas de
fio d’água que se encontram à jusante dela.
d) Função heur ís t ica FH-4
Promove aumen to de potência imed iato para as us inas h idre lé tr icas que a inda t iverem
disponib i l idade de amp liar po tência até o l im ite do engol imen to máx imo . A FH -4 dá pr ior idade
de processamento às us inas h idre lé tr icas pelo chamado vo lume ú ti l do reservatór io
(Volume_max - Volume_min) como chave ún ica de ordenação, sem promover qualquer
inter ferência da pr ior idade das us inas à jusan te como forma de in tercalar essas us inas na
ordem de processamen to. Cabe ainda ressal tar que a FH -4 o que segue :
considera apenas as usinas de reservatório no processo de cálculo das prioridades;
utiliza no cálculo de prioridade o valor do volume de água que as usinas de fato possuem no
momento de sua aplicação;
onde há junções com somas de vazões de afluentes à jusante na cascata, a FH-4 gasta água do
reservatório da usina sendo processada no momento e, em adição, aplica a FH-1 nas usinas de
fio d’água que se encontram à jusante dela.
e) Função heur ís t ica FH-5
Promove aumen to de potência imed iato para as us inas h idre lé tr icas que a inda t iverem
disponib i l idade de amp liar po tência até o l im ite do engol imen to máx imo . A FH -5 dá pr io r idade
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de processamento às us inas h idre lé tr icas pelo chamado vo lume ú ti l do reservatór io
(Volume_max - Volume_min) , todavia , não como chave única de ordenação. Ao contrár io da
FH-4, e la promove a in ter ferênc ia da pr ior idade das us inas à jusante como forma de
intercalar essas us inas na ordem de processamento ( i .e . , após a escolha de uma us ina , uma
nova us ina da ordem não é obt ida an tes que todas as us inas de reservatór io s i tuadas na
mesma cascata se jam processadas de forma semelhan te , inc lu indo o impacto do aumento de
potência e vazão das us inas esco lh idas no momento sobre as todas demais us inas de ambos
os t ipos) . Cabe ainda ressal tar que a FH -4 o que segue :
considera apenas as usinas de reservatório no processo de cálculo das prioridades;
utiliza no cálculo de prioridade o valor do volume de água que as usinas de fato possuem no
momento de sua aplicação;
onde há junções com somas de vazões de afluentes à jusante na cascata, a FH-4 gasta água do
reservatório da usina sendo processada no momento e, em adição, aplica a FH-1 nas usinas de
fio dágua que se encontram à jusante dela.
4.7.3 .5 Melhores resu ltados do a lgor i tmo de OBH por TS/SE
Além das caracter ís t icas processuais já descr i tas ac ima que const i tuem a OBH por
TS/SE, a té o presente momen to , fo i processado um con j unto de dados com o devido r igor
metodo lóg ico e de prec isão numér ica. As pr inc ipais caracter ís t icas que const i tuem o refer ido
conjunto são :
aplica vazões de água grupadas em 194 das 200 séries sintéticas geradas e relatadas neste
mesmo documento (i.e., séries de 1 a 200, excluídas as séries 2, 7, 29, 47, 68 e 73 por não ter
havido convergência original da própria ONL até a data de 28 de maio de 2012);
considera o conjunto de 111 (cento e onze) usinas hidrelétricas do sistema completo da operação
nacional do sistema;
considera o conjunto de 32 (trinta e duas) usinas térmicas do mesmo sistema completo;
ignora a cascata inteira da usina hidrelétrica 74 (i.e., 74, 76, 77, 71, 72, 73, 78 e 82), apenas para
efeito de otimização (i.e., considera exatamente os mesmos resultados da ONL), devido à
impossibilidade de se evitar as quebras de restrições, as quais provavelmente ocorreram de
maneira semelhante com a propagação do efeito cumulativo de vazões incrementais negativas
intrinsecamente grafadas nos valores das vazões das séries aplicadas.
Os me lhores resultados obt idos a té o momen to com a ot im ização por busca heur ís t ica
em relação à ot im ização não l inear foram obt idos pelo módulo básico do a lgor i tmo de OBH
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por TS/SE gu iado pe la operação heur ís t ica FH -4 acoplada em con jun to com a face operat iva.
Isso permi t iu que , na maior ia das 194 sér ies testadas , o a lgor i tmo in tegrado convergisse para
um mín imo local de va lor da Função Obje t ivo a inda menor do que o encon trado pe la ONL.
De forma bem resumida, a F igura 34 apresen ta o gráf ico dos valores da Função
Obje t ivo , o qual des taca o me lhor resul tado de ot imização do TS/SE em re lação às me tas
at ing idas pe la ONL. Ta l s i tuação ocor reu no processamento da sér ie s in tét ica número 187 de
vazões de água, onde a ot im ização at ingiu um valor de 36,36 % de minimização poster ior do
valor da Função Ob jet ivo.
Figura 34 - Valores da Função Objetivo da OBH e da ONL aplicadas à série sintética 187
A Tabela 13 apresen ta, em ordem decrescen te do percentua l de o t im ização pos ter ior
da OBH obre a ONL, os 15 pares de valores da Função Obje t ivo de ambos os processos, para
que se possa comparar os pr inc ipa is resul tados . A coluna da esquerda apresenta o número
da sér ie s in tét ica de vazões de águas onde a o t imização ocor reu.
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Tabela 13 - Pares de valores da Função Objetivo para as 15 melhores otimizações da OBH
Série F.O. (ONL) F.O (TS) % Otimiz. OBH
187 7.914.794,81 5.036.420,57 36,36
180 11.622 .493,58 9.549.101,44 17,83
58 25.367 .678,39 20.970 .358,71 17,33
197 12.573 .453,07 10.444 .376,17 16,93
192 11.823 .701,69 9.963.009,68 15,73
165 16.059 .217,81 13.560 .754,57 15,55
60 20.232 .492,14 17.134 .604,91 15,31
113 9.963.572,90 8.479.725,39 14,89
128 21.981 .590,58 19.015 .691,72 13,49
135 14.711 .998,53 12.730 .086,67 13,47
145 3.079.597,03 2.668.094,59 13,36
8 6.691.761.895 ,94 5.800.527.362 ,51 13,31
172 5.221.554,58 4.535.293,25 13,14
27 5.718.973,12 4.976.263,68 12,98
154 24.972 .426,11 21.790 .104,59 12,74
A Figura 35 apresen ta os valores percentua is de ganho de minimização da Função
Obje t ivo da OBH em relação à sua equ ivalen te da ONL. Os processos foram apl icados às 194
sér ie s in té t icas já descr i tas . Adic ionalmente, a média geral dos refer idos ganhos percentua is
fo i de 5 ,89 % (c inco vírgula o i tenta e nove) . No entanto , a méd ia dos ganhos para as 97
sér ies de menor valor da Função Objet ivo (ver Relatór io Técnico 7) é de 7, 77 % (sete v írgula
setenta e se te ) ao passo que a média dos ganhos das 97 sér ies de maior valor da Função
Obje t ivo (ver também Rela tór io Técn ico 7) fo i de 4,00 % (quatro v írgula zero) . Isso nos
permite conclu ir a seguin te re lação de suf ic iênc ia lógica : se a sér ie s in tét ica de vazões leva
a uma Função Obje t ivo barata , a tendênc ia é a OBH encontrar melhores condições de
ot imização pos ter ior à ONL.
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Figura 35 - Valores percentuais de ganho da Função Objetivo da OBH em relação à da ONL aplicadas às 194 séries
sintéticas
De mane ira consis tente com os valores an ter io rmente apresen tados para os ganhos
de ot im ização da Função Obje t ivo da OBH em relação à ONL, a F igura 36 e F igura 37
apresentam, respectivamen te, os gráf icos de geração hidre lét r ica e térmica para a sér ie
s inté t ica 187 de vazões de águas . A F igura 36 r essalta o aumen to de geração h idre lé tr ica ao
passo que a F igura 37 ressal ta a redução de geração tér mica .
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Figura 36 - Valores de geração hidrelétrica da OBH e da ONL aplicadas à série sintética 187
Figura 37 - Valores de geração térmica da OBH e da ONL aplicadas à série sintética 187
Por razão de cober tura de parâmetros re laciona dos, cabe ainda no tar que os
percentuais de queda dos volumes dos reservatór ios regis trados para a OBH não são al tos
em re lação aos da ONL. A Figura 38 apresenta um grá f icos onde cada l inha expressa as
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médias dos valores percen tua is de volume dos reservatór ios (uma l inha para a OBH e a ou tra
para a ONL) . Na mon tagem do gráf ico, foram apl icados os resul tados das 6 (seis) sér ies
s inté t icas onde ocor reram os ma iores ganhos de ot imização da Função Ob jet ivo.
Figura 38 - Médias dos valores percentuais de volume dos reservatórios na OBH e na ONL aplicadas às 6 séries com os maiores ganhos de otimização
Finalmente, cabe a inda ressal tar que resul tados mais var iados sobre a execução do
TS/SE podem ser encontrados no Re latór io Técnico 7 . Em sua versão rev isada, o refer ido
re latór io cons idera o conjun to comp leto das 200 sér ies s inté t icas de vazões de águas,
exc luídas as mesmas se is sér ies por não ter hav ido convergência or ig ina l da própr ia ONL
sobre os dados de las ( i .e . , sér ies 2, 7 , 29, 47, 68 e 73) .
4.7.4 Trabalhos Futuros
Vár ios pon tos impor tantes podem ser explorados como trabalhos futuros . A lguns
desses pontos são apenas i tens de imp lemen tação dos conceitos e a lgor i tmos já e l ic i tados e
formal izados . No entan to , vár ios ou tros pon tos são aprofundamen tos que ex ig irão a extensão
conceitua l do arcabouço cr iado até o momen to para a OBH. De mane ira resumida , os
pr inc ipais tópicos de pesquisa e desenvolv imento fu turo são :
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expansão do TS/SE com outros parâmetros de aleatoriedade de Monte Carlo para que ele
assuma as características mais completas que se conhece hoje no estado da arte do Têmpera
Simulada, o que permitirá que ele escape dos mínimos locais onde o processo termina em sua
versão atual;
calibragem do cronograma de têmpera que já foi parcialmente concebido, processo o qual tomará
boa parte do tempo de concepção e desenvolvimento da versão estendida;
integração das funções heurísticas já definidas e implementadas por meio da ponderação
dinâmica dos seus efeitos, de maneira a permitir que isso melhore a orientação combinatória da
face operativa da representação do conhecimento;
concepção e implementação de um complemento da face operativa capaz de acionar
explicitamente uma ou mais usinas térmicas de acordo com a janela três meses de manutenção, o
que permitirá eliminar do plano de saída da ONL as poucas ocorrências de acionamento de
térmicas com apenas um mês de janela de operação;
elicitação, formalização e implementação de um novo conjunto de funções heurísticas voltadas
para orientar a produção combinatória para uma diminuição de déficit.
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5 Implementação computacional
5.1 Computação de A lto Desempenho
A quant idade de problemas que ex igem grande poder computac iona l mo t ivou a cr iação
de supercomputadores, como c lus ters e gr ids . O e mprego de supercomputadores para
soluc ionar problemas com uma grande demanda de processamen to é denominado de
computação de al to desempenho.
O termo Compu tação de A lto Desempenho (CAD) tem s ido amplamen te ut i l izado para
caracter izar o uso de recursos compu tac iona is que são aprox imadamen te uma ordem de
grandeza super ior aos recursos normalmente d isponíve is , como desk tops ou estações de
trabalho . A demanda por essas técn icas de software e hardware vem da necessidade
crescente por apl icações que de poder compu tac ional para f ins de s imulação, esca lab i l idade
e compu tação c ien t íf ica por exemp lo .
Atualmen te a CAD é bas tante u t i l izada em apl icações corporat ivas e pesquisas
c ient íf icas , pr inc ipa lmen te em projetos que envolvem técn icas de mineração e prev isão de
dados [122] .
5.1.1 Sistemas d istr ibu ídos
Grande par te da computação de al to desempenho está baseada nos conceitos de
s is temas d is tr ibuídos
Na l i tera tura é poss ível encon trar d iversas de fin ições para s is temas d is tr ibu ídos . Um
s is tema dis t r ibuído é uma coleção de compu tadores independentes que se apresentam aos
seus usuár ios como um s is tema ún ico e coe rente. Através des ta de fin ição general is ta
podemos ident i f icar a lgumas caracter ís t icas ine rentes a s is temas d is tr ibuídos . A pr imeira é
que es tes s is temas são cons t i tu ídos por d iversos componen tes au tônomos, a segunda é que
os usuár ios têm a sensação de l idarem com um d isposi t ivo único . Isso s igni f ica que os
componentes au tônomos prec isam colaborar en tr e s i de a lguma mane ira.
Por essas caracter ís t icas são def in idos os t ipos de s is temas d is tr ibu ídos , ou seja , a
maneira como são conectados e o propósi to dos d isposi t ivos que def in irão a c lasse ao qual
per tencem os s is temas que o compõe.
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Sistemas de computação dis tr ibu ída é a c lasse na qual se encon t ram os equ ipamentos
voltados às tarefas compu tac ionais de a l to desempenho. Es ta c lasse a inda pode ser d iv id ida
em s is temas c luster ou gr id .
Sis temas em gr id são t ip icamen te heterogêneos compostos por compu tadores com
grandes var iações nas carac ter ís t icas c oncernentes a con f igurações de hardware , s is temas
operac ionais , domín ios e redes. Os s is temas em c luster , ao contrár io , são compostos por
computadores s imi lares que execu tam o mesmo s is tema operac iona l e são conec tados
através de uma rede loca l (LAN) .
Na grande maior ia dos casos, os s is temas em c luster são apl icados para o uso de
programação parale la , ou se ja, um ún ico programa computac iona lmen te intens ivo é
executado de forma dis tr ibu ída em todos os computadores integrantes do s is tema dis tr ibu ído.
Em algumas topo logias de c lus ter ex is te um serv idor responsável por con tro lar todos
os demais equ ipamentos , pr inc ipalmen te d is tr ibuição de tarefas e processamen to , esse
elemen to espec í f ico é denominado nó pr inc ipal, head node ou fron t-end . Os demais
computadores in tegran tes do c lus ter são denominados nó , node ou worker .
Dentro do concei to de a l to desempenho a con figuração de c luster possui vantagens
sobre a gr id , pois se trata de um s is tema homogêneo, com rede loca l ded icada e observando
os requer imen tos especí f ic os do proje to o s is tema em c lus ter é o ma is indicado.
O c lus ter pode ser organizado de di ferentes maneiras v isando at ing ir a me ta
estabelec ida :
Alta disponib il idade – d isponib i l idade refere -se ao tempo em que determinado
s is tema permanece a t ivo e em condi ções de uso. Esse t ipo de c luster é norma lmen te
ut i l izado por apl icações de missão cr í t ica e costumam ter meios e f ic ien tes de proteção e
detecção de fa lhas.
Balanceamento de carga – provê processamento d is tr ibuído de forma equi l ibrada
entre os e lementos d o c luster . É mu i to usado na Interne t, em serv idores de e -ma i l e comérc io
e letrôn ico. Neste t ipo as fa lhas podem inter romper ou l imi tar o func ionamento do c lus ter , por
este mo tivo é necessár ia a mon itoração cons tante da comunicação e a implan tação de
mecanismos de redundânc ia.
Alto desempenho – a meta é cons tru ir s is temas de processamen to capazes de
a lcançar a l tos níve is de ins truções de pon to f lu tuante executadas por segundo ( f lops ) a um
custo re la t ivamente baixo . Esses s is temas são ut i l izados para real iza r processamen to
c ient íf ico in tensivo como s imu lações e geoprocessamento .
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Sistemas mistos – comb inam duas ou mais caracter ís t icas para a tender
especif icações do pro jeto a que se des tinam.
Em arquite turas de a l to desempenho, o processamento parale lo pode ser
potencia l izado com a u t i l ização de un idades de processamento gráf ico de uso geral (GPGPU
- General -Purpose computa t ion on Graph ics Processing Uni ts ) as quais v iabi l izam a apl icação
de processadores gráf icos (ma is po tentes que processadores comuns) para ex ecução in tegral
ou parc ia l de programas, focando espec ia lmente em operações de ponto - f lu tuante . A
apl icação de GPGPU v iabi l iza supercomputadores com preços acessíve is e baixo consumo de
energia, benef ic iando a execução de algor i tmos c ien t íf icos comp lexos , sobretudo com
operações parale las.
5.1.2 Def inições da arqu itetura de hardware
Uma vez ver i f icada à necessidade de um c lus te r , fo i real izado um estudo prel iminar
para ident i f icar quais as tecnolog ias e equ ipamen tos que me lhor se enquadram as
necessidades de pro cessamento do proje to.
5.1.2 .1 Conf iguração bás ica do c luster
A conf iguração bás ica do c lus ter fo i de f in ida tendo como ob jet ivo o me lhor custo
benefíc io , ou seja , ob ter o me lhor desempenho com o menor cus to. Para a t ingir esse obje t ivo
fo i sol ic i tado às empresas, c i tadas ac ima, co tações contemp lando equipamentos com as
mesmas conf igurações, para minimizar as d i ferenças de arqu ite tura .
Além das espec if icações de hardware também fo i es t ipu lado que o c luster ser ia dua l-
boot , ou seja , é possíve l execu tar processos tan t o nos s is tema operac iona is em L inux quanto
em Windows, sendo que o c luster terá 17 (dezessete) unidades de processamento parale lo e
1 (uma) un idade de con tro le . Essa caracter ís t ica ( dual-boo t ) requer 2 (duas) un idades
contro le (head-nodes ) , uma para L inux e outra para Windows que podem ser máquinas fís icas
ou v ir tuais .
As dezessete (17) unidades de processamento parale lo ( worker -nodes ) são
responsáveis pelo processamen to das a t iv idades. O c luster também apresen ta um nó GPU,
adic ionando ainda ma is a capacid ade de pr ocessamento , uma vez que aos cálcu los
real izados em uma GPU tendem a ser mui to mais ráp idos dos que os real izados em um
processador convenciona l com múl t ip los núcleos ( cores ) .
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Os processadores selec ionados são Inte l da famí l ia Xeon 5600 -ser ies . Esses
processadores são uma evolução da famí l ia In te l 5500 -ser ies . Os processadores da sér ie
5600 são baseados na arqu ite tura Neha lem EP, com uma al teração no des ign or ig inal
(Gainestown) do núcleo . Essa a l teração poss ib i l i tou a ad ição de 2 (do is) novos núc leos
fís icos e foram apel idados de Wes tmere.
Os núcleos f ís icos do Westmere são dotados da tecnolog ia Hyper -Threading (HT) , ou
seja, para cada núcleo f ís ico tem -se 1 (um) núcleo lóg ico, conhec ido como unidade de
execução. Esse t ipo de processador também ap resenta um aumen to na memór ia cache L3
com 12MB; quan to à memór ia RAM e les u t i l izam a memór ia tr ip le -channe l DDR3 supor tando
até 1 .333 MHz.
Os processadores Westmere foram comparados ut i l izando dados obt idos pe la S tardard
Per formance Evalua tion Corpora t ion (SPEC) [128], a través das métr icas de desempenho
reconhecidas e aprovadas descr i tas em seus benchmarks . Den tre as metodolog ias
selec ionadas para comparação estão :
i . CINT2006, mede o desempenho compu tac iona l do cálcu lo de inte iro s;
i i . CFP2006 mede o desempenho computac iona l do cálculo de ponto f lu tuan te.
A Tabela 14 apresenta a comparação das me todologias de desempenho selec ionadas
do SPEC para a lguns processadores da famíl ia x5600 e o custo suger ido pe la In te l . Os
valores de aval iação das mé tr icas não apresentam um va lor máximo , dessa mane ira quan to
maior o va lor melhor será o desempenho do processador .
Tabela 14 – No tas f inais de desempenho dos processadores In te l da Famíl ia x5600
Processador x5600
CINT2006 CFP2006 Custo U$
x5680 41,8 47,7 $ 1663,00
x5670 39,2 45,3 $ 1440,00
x5660 38,1 41,4 $ 1219,00
x5650 36,6 42,9 $ 996,00
Dentre os processadores apresentados na tabela optou -se por ut i l izar nos head-nodes
o processador Inte l Xeon x5680, po is esse apresentou o me lhor desempenho no SPEC, a lém
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de serem vastamen te u t i l izado em serv idores dual-processados de ambien tes compu tac ionais
que demandam a lto desempenho, como no caso do proje to em ques tão . O head-node
proposto apresen tará um to ta l de 12 núc leos f ís i cos e 24 núc leos lógicos.
Já para o worker-node e o GPU-node o processador escolh ido fo i x5650. Esse
processador apresentou o melhor custo bene f íc io quando ana l isado sob as mé tr icas do
SPEC.
Para padronizar o t ipo de processador , a quant idade de memór ia, o tamanho do disco
de armazenamen to e o modelo de comun icação ut i l izado nos head-nodes , worker nodes e no
GPU-node fo i s intet izada a Tabe la 15 para sol ic i tação das cotações .
Tabela 15 – Resumos das espec if icações
Nó Tipo de
Hardware Quant idade Modelo Veloc idade Capacidade
Head
Processador 2 Xeon x5680 3,33 GHz -
Memór ia 12 x 8Gb - 1333MHz 96Gb
Disco Ríg ido (HD)
2 SATA I I 10K rpm 600Gb
Comunicação Inf in iband
Worker
Processador 2 Xeon x5650 2,66 GHz -
Memór ia 12 x 8Gb - 1333MHz 96Gb
Disco Ríg ido (HD)
1 SATA I I 10K rpm 150Gb
Comunicação Inf in iband
GPU
Processador 2 Xeon x5650 2,66 GHz -
Memór ia 12 x 8Gb - 1333MHz 96Gb
Disco Ríg ido (HD)
1 SATA I I 10K rpm 150Gb
GPU 2 nVid ia C2050
Comunicação In f in iband
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5.1.2 .2 Solução SGI
Após a real ização do es tudo prel im inar para defin i r as caracter ís t icas do c luster ,
foram ver i f icadas as empresas capazes de atender os requis i tos def in idos dentro do
montan te d ispon ib i l izado para a aquis ição do s is tema.
Durante esse processo ver i f icou -se a impossib i l idade de compra do equipamen to em
ter r i tór io nac ional , sendo então con tatadas empresas es trange iras para cotações do c lus ter .
Após longo per íodo em negoc iação com empresas mul t inac iona is espec ia l izadas no
desenvolv imento e comerc ia l ização de soluções customizadas para compu tação de a l to
desempenho , chegou -se à solução dispon ib i l izada pela S i l i con Graphics (SGI) , ún ica
fabr ican te que atendeu aos requ is i tos técnicos de especi f icações de hardware e qual idade
dentro do valor de fin ido pelo pro je to.
A SGI , fundada na Ca l i fórn ia USA em 1982 , é um dos pr inc ipa is fabr ican tes mund ia is
de Computadores de Al to desempenho , com soluções HPC, Serv idores e Clus ters em
plata forma Windows e L inux . Os Sis temas da SGI são u t i l izados em diversos se tores como
design, desenvolv imento de au tomóve is e aeronaves ma is seguros, pesquisa de novos
medicamentos , med ic ina d iag nós t ica, pesquisa em reservas de petró leo, prev isão do tempo ,
efe i tos especia is para entreten imen to , a lém de apoio às ações governamenta is de Defesa e
segurança públ ica . Com presença g loba l em 30 países e 6500 c l ien tes, a SGI possu i ma is de
700 pa tentes de produtos e s is temas inovadores no segmen to de compu tação gráf ica .
As soluções da SGI destacam-se no gerenciamento complexo de dados e modelos
matemát icos, casando com as caracter ís t icas desejadas ao proje to .
A necessidade de supor te e ins ta lação mo tivou o conta to com alguma empresa que
possuísse represen tação na c idade de Cur i t iba
A Cimcorp mantém estre i ta parcer ia com a SGI , sendo a única no Bras i l que possu i
cer t i f icação para Large Bus iness e pro jetos complexos , presença nas pr inc ipais capi ta is ,
inc lus ive Cur i t iba-PR, contando com um quadro de prof iss iona is cer t i f icados e especia l izados
em HPC e integração com pla tafor mas de gerenciamen to para Clus ters, como a solução Dual
Boot - MOAB, da Adapt ive Compu ting, da qual também é parce ira cer t i f icada .
A Cimcorp é uma destacada integradora de TI, com tra je tór ia de v inte e um anos de
mercado, espec ia l izada em pro jetos e serv iços voltados para a o t imização de per formance ,
soluções de In fra -estrutura , Compu tação de Alta Per formance (HPC) , Con tinu idade de
Negócios , Backup Si te & Disas ter Recovery, Gestão de Ambien tes, Moni toração, Serv ice
Desk & Help Desk, Plane jamen to de Capacidade, Modelagem, Per formance , Cont ingênc ia,
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Vir tua l ização , Consol idação, Segurança e Serv iços, apoiada pelos maiores fabr ican tes e
operando em to ta l s in tonia com as estra tégias e necessidades de Tecno logia da Informação
de seus c l ientes .
5.1.2.2.1 Especif icações da propos ta
O c luster adquir ido possui a configuração apresentada a seguir , baseada em
equipamen to SGI Rackab le C lus ter , ins ta lada e cabeada de fábr ica:
• Rack: a l tura de 39Us com por tas traseira e fronta l ven ti ladas ;
• 01 (um) Swi tch GigE de 24 por tas gerenciáve l SMC;
• 01 (um) Swi tch In f in iband QDR 4x de 36 por tas Volta ire 4036 ;
• 01 (um) Console 1U com tec lado , mouse e mon itor LCD;
• 22 (v in te e do is) Cabos G igE Ca t 5E;
• 21 (v in te e um) Cabos IB QDR;
• 01 (um) HEAD NODE SGI C2108 -TY10 , conf igurado com:
o 02 (dois) Processadores In te l Xeon s ix ‐core 5690 de 3 .46GHz , 12MB, 6 .4 GTs ;
o 96 GB de memór ia RAM DDR3 1333MHz d iv id idas em 12 x 8GB;
o 08 (o i to) d iscos r íg idos de 600 GB SAS 15K RPM;
o HW RAID com 512MB cachê , supor te a RAID 0 , 1 , 5 e 6;
o Gravador de DVD;
o 02 (dois) GigE Por ts ;
o 01 (um) In f in iband 4x QDR por t ;
o Fonte Redundan te ;
• 09 (nove) COMPUTE NODES SGI C1104 -TY9 , compostos por do is n ós cada ,
configurados com:
o 02 (dois) Processadores In te l Xeon s ix ‐core 5650 de 2 .66GHz , 12MB, 6 .4 GTs ;
o 48 GB de memór ia RAM DDR3 1333MHz d iv id idas em 6 x 8GB;
o 02 (dois) d iscos r íg idos de 500 GB SATA 7200RPM;
o 02 (dois) GigE Por ts ;
o 01 (um) In f in iband 4x QDR por t on ‐board ;
• 01 (um) COMPUTE NODES SGI C3108 -TY11, con figurado com:
o 02 (dois) Processadores In te l Xeon s ix ‐core 5650 de 2 .66GHz , 12MB, 6 .4 GTs ;
o 48 GB de memór ia RAM DDR3 1333MHz d iv id idas em 6 x 8GB;
o 02 (dois) d iscos r íg idos de 500 GB SATA 7200 RPM;
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o 02 (dois) GigE Por ts ;
o 01 (um) In f in iband 4x QDR p or t on‐board ;
o 02 (dois) NVid ia Tesla C2050 .
Também es tá con templada a solução “Tr ip le P lay ” da Microsof t compos ta de:
• Microsof t Windows HPC Server 2008;
• “Moab Adapt ive HPC Sui te ” da empresa Adap tive Comput ing . Este produ to permite
que amb ientes de HP C possam u ti l izar os r ecursos de compu tação com os s is temas
operac ionais Windows e L inux s imul taneamente no c lus ter ;
• Serv iços de supor te para L inux da Novel l , CENT OS, RED HAT e SUSE Linux.
Os produtos propostos serão ins ta lados em Cur i t iba nas insta laçõ es do LACTEC,
inc lu indo a imp lemen tação da solução Tr ip le Play – MOAB.
Em resumo, para fac i l i tar a v isua l ização , as especif icações de hardware foram
organizadas de acordo com a Tabe la 16. Esse s is tema computac ional , cons iderando s eu
poder de processamento teór ico, at inge aprox imadamen te três teraf lops , conforme calcu lo
demonstrado na Tabela 17 .
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Tabela 16 - Resumo da configuração do cluster fornecido pela SGI
Nó Tipo de Hardware Quant idade Modelo Veloc idade Capacidade
Head (1x)
Processador 2 Xeon x5690 3,46 GHz -
Memór ia 12 x 8Gb - 1333MHz 96Gb
Disco Ríg ido (HD) 8 SAS 15K rpm 600Gb
Worker
(18x)
Processador 2 Xeon x5650 2,66 GHz -
Memór ia 6 x 8Gb - 1333MHz 48Gb
Disco Ríg ido (HD) 2 SATA 7,2k rpm 500Gb
GPU (1x)
Processador 2 Xeon x5650 2,66 GHz -
Memór ia 6 x 8Gb - 1333MHz 48Gb
Disco Ríg ido (HD) 2 SATA 7,2k rpm 500Gb
GPU 2 nVid ia C2050
Comunicação Inf in iband 4x QDR 32 Gb it /s
Tabela 17 - Calculo de Gflops teórico
qtde sockets modelo Frequencia FP/c lock N. cores Gf lops fc 0 ,8 Gf lops/To ta l
1 2 X5690 3,46 4 6 83,04 66,432 132,864
18 2 X5650 2,66 4 6 63,84 51,072 1838,592
1 2 X5650 2,66 4 6 63,84 51,072 102,144
2 1 C2050
448 515
1030
Total
3103,6
5.1.2 .3 Isenção de impos tos para aqu is ição de equipamentos
Para a aqu is ição do c luster d ire tamen te com uma das empresas , fo i necessár ia a
aber tura de um processo de impor tação que impactou em despesas com esse procedimen to .
Os cus tos para a impor tação estão re lac ionados abaixo:
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Despesas Gerais ;
o Transpor te e Armazenamento.
Impos tos Federais ;
o I . I ;
o I .P . I .
Contr ibu ições Federais ;
o PIS;
o COFINS.
Impos to Estadual ;
o ICMS.
O projeto desenvolv ido enquadra -se na Lei nº 8.010 de 29 de março de 1990 al ter ada
pela Lei nº 10 .964, de 28 de ou tubro de 2004 [21] , como pro jeto de pesqu isa e
desenvolv imento podendo impor tar o c luster com a isenção dos impostos federais ,
v iabi l izando a compra do s is tema , con forme :
“Le i nº 8 .0 0. Art . º São i sentas dos impostos de importação e
sobre p rodutos indust r ia l i zados e do ad ic ional ao f re te para renovação da
marinha mercante as importações de máquinas, equi pamentos, apare lhos e
inst rumentos, bem como suas partes e peças de reposição, acessó r ios,
matér ias-p r imas e produtos in termediár ios, dest inados à pesquisa
c ient í f i ca e tecnológ ica. ”
Além da isenção dos impos tos federais também é possíve l isen tar a impor tação do
c luster das contr ibu ições federais (PIS , COFINS) obr igatór ias em impor tação descr i t os pela
MP nº 164, de 29 de jane iro de 2004 [20] , pos ter iormente conver t ida com modi f icações na Lei
nº 10.865 , de 2004, por me io do processo de inc idência na impor tação de bens e serv iços
descr i tos na rece ita federal conforme d escr i to :
Isenções
São isentas da contr ibuição de impor tação P IS/PASEP e COFINS:
“ ( . . . )8 . máquinas, equipamentos, apa re lhos e inst rumentos, e suas
partes e peças de reposição, acessó r ios, matér ias -p r imas e produtos
in termediár ios, importados po r inst i t u i ç ões c ient í f i cas e tecnológ icas e po r
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c ient i s tas e pesquisadores, conforme o d isposto na Le i nº 8 .010, de 29 de
março de 990; ”
5.1.2 .4 Nobreak
Após a aquis ição do s is tema d is tr ibuído (c luster ) d iversas medidas foram tomadas
pela equipe de compu tação de a l to desem penho para a imp lantação do ambien te .
A reforma de um loca l para operação do c luster ; aqu is ição e insta lação do ar -
condic ionado e termo -higrômetro ; reforma e lé tr ica com a inc lusão de d is jun tores dedicados e
ater ramento adequado ; iso lamen to do loca l com par edes e por ta de v idro ; são a lguns dos
fe i tos inc luídos nessas med idas.
Para preservar os invest imen tos real izados é de extrema impor tânc ia fornecer ao
equipamen to a devida proteção contra sur tos e tempo háb i l para f ina l izar operações
cor rentes d ian te de um cenár io de fa l ta de energia e lé tr ica .
Após pesquisa , a equipe CAD suger iu um nobreak para atuar na operação do c luster ,
trata-se do Smar t ‐UPS RT 15kVA RM 230V da fabr icante APC, mode lo SURT15KRMXLI .
Esse mode lo é o mais adequado , po is é capaz de fornecer até 12 kW / 15 kVA de
energia sendo que o c luster adqu ir ido , em sua configuração a tual , consome cerca de 8,7 kW /
8,9 kVA. Esses va lores de kW e kVA são os mais próx imos daqueles requ is i tados pe lo
c luster .
O c luster possui duas en tradas no padrão IEC 60309 , 32 A, 200-250 V , para a l imentá -
lo a vol tagem de sa ída do nobreak deve ser 230 V.
O nobreak esco lh ido pesa aprox imadamen te 250 kg e possui 12 U de al tura. Sua
insta lação em rack ocupar ia quase todo o espaço dispon ível para expansão, por este mo tivo
optamos por u t i l izar um car r inho , também fabr icado pela APC, para compor tar o nobreak.
A carga requer ida e o fato de o s is tema u t i l izar padrões de tomadas industr ia is
e l imina grande par te dos modelos de nobreak d isponíveis no mercado .
Por este mot ivo a equipe CA D real izou uma pesquisa de mercado para identi f icar o
equipamen to ma is adequado para o s is tema d is tr ibu ído e que a inda ass im mant ivesse um
valor de inves timen to adequado.
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5.1.3 Def inições da arqu itetura de sof tware
Uma vez apresentada a descr ição de hardware com as est ima tivas de custo torna -se
necessár ia a descr ição dos componen tes de sof tware que serão ut i l izados na execução dos
cálculos do despacho h idrotér mico .
5.1.3 .1 Sistema operac iona l
Como descr i to na conf iguração de hardware o cluster proposto é dual-boot , ou seja ,
será executado tan to em L inux quan to em Windows. Dessa maneira os s is temas operac ionais
escolh idos prec isam apresentar so luções para Compu tação de Al to Desempenho (no ing lês ,
High Per formance Compu ting , HPC) .
5.1.3.1.1 Windows Server 2008
O s is tema operac iona l é a atua l p la taforma Microsof t para serv idores v isando à
confiab i l idade e f lex ib i l idade para a carga de trabalho das organizações, contendo edições
que se adaptam à necess idade de cada empr esa. O Windows Server 2008 apresenta a
possib i l idade de ins ta lação de um paco te Micr osoft especí f ico para ambientes HPC. Esse
pacote v isa à me lhor ia de produ tiv idade reduzindo a complex idade de se trabalhar com um
ambien te HPC per mi t indo que usuár ios possam submeter e mon itorar Jobs a par t i r de
apl icações conhec idas sem a necess idade de u t i l izar in ter faces novas e comp lexas.
5.1.3.1.2 SUSE Linux En terpr ise Server
O s is tema operac iona l da Nove l l , SUSE Linux Enterpr ise Server (SLES) é uma
dis tr ibu ição do s is tema operac iona l L inux espec íf ico para serv idores, na qua l uma das suas
caracter ís t icas pr inc ipa is é a estabi l idade , f lex ib i l idade e compa tib i l idade com di ferentes
hardwares. Uma dis tr ibuição Linux é uma co leção de sof twares que execu tam sobre uma
plata forma L inux , no caso do SLES são so ftwares voltados para a adminis tração e
conf iguração de serv iços computac iona is . O SLES também possui extensões opciona is de
computação em tempo rea l, c lusters de a l ta d isponib i l idade e execução de ap l ica t ivos .NET
no Linux .
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5.1.3 .2 Gerenciadores de Recurso , Carga e Esca lonador es
Sis temas de compu tação de a l to desempenho necessitam de mé todos para gerenciar e
a locar o processamento , memór ia e ou tros recursos d isponíve is ; métodos esses que são
imp lemen tados pelos Gerenc iadores de Recursos e pe los escalonadores , respec tivamen te.
Um s is tema gerenciador de recur sos tem por f inal idade d isponib i l izar func ional idades
básicas como in ic iar , in ter romper , cancelar e moni torar tarefas em cada um dos recursos
d isponíve is em s is tema computac ional , provendo ass im o con tro le sobre os mesmos [3 ] .
Já um escalonador é um sof tware que tem conhecimen to tanto sobre as tarefas que
serão executadas quan to sobre os recursos d isponíveis em cada um dos nós que compõem o
s is tema [25 ] . Seu ob je t ivo é a locar recursos para determinadas tare fas a través do
gerenciador de recursos, levando em conta a ot imização de um ou mais ob jet ivos como, por
exemplo , min imização do tempo de processamento, redução da oc ios idade do s is tema , en tre
outros [106] .
O func ionamento de um esca lonador é dependente do gerenciador de recursos do
s is tema, já que sem as func iona l idades prov idas por e le o escalonador não tem meios para
executar as tare fas [3 ] .
5.1.3.2.1 Gerenciador de boo t e de carga
O Moab [1 ] é um gerenciador de carga que possib i l i ta e torna f lex ível o escalonamen to
quase ót imo de tarefas em um amb ien te de múl t ip los recursos e a l to desempenho . A través do
Moab é possível pr ior izar tarefas baseando -se em fa to res como tempo de execução, fator de
expansão de tare fa e h is tór ico de uso de CPU.
O Moab também supor ta a troca d inâmica do s is tema operac ional de de terminado nó a
f im de cumpr ir as necessidades de carga do conjunto . Essa troca é fe i ta baseando -se tanto
nas polí t icas adotadas no s is tema quanto na sua carga cor rente e projetada. O mode lo
híbr ido cen tra l iza a adminis tração e submissão de tarefas em di ferentes p lata formas , e pode
tornar transparen te a u t i l ização de mú lt ip los s is temas operac ionais para o usuár io f ina l [37 ].
Essa ut i l ização transparen te garante que os jobs dos usuár ios i rão ser destinados
para o s is tema operac ional cor reto. A Figura 39 i lustra a arqui te tura do Moab , par t indo do
gerenciamen to , admin is tração , contro le de jobs dos usuár ios, passando pelo gerenciamen to
de carga dos processos e o con tro le do s is tema operac iona l para a execução de cada uma
das at iv idades.
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F igura 39 – F igura representa t iva da arqui tetura d o gerenciador de boot e carga Moab
A superv isão dos recursos d isponíveis através do Moab pode ser fe i ta de vár ias
formas, pois e le permi te que cer tos nós sejam reservados para determinados usuár ios,
grupos, con tas ou pro jetos , poss ib i l i tando ass im o contr o le sobre os recursos desperdiçados
e sobre o tempo de execução das tarefas . A lém d isso, o Moab possui um s is tema de
diagnóst ico , que provê uma v isual ização de talhada sobre s tatus de cada uma das tarefas,
inc lu indo seus s tatus e atr ibutos [1] [2 ] .
O Moab também co le ta um grande númer o de dados es tat ís t icos sobre os
agendamen tos das tare fas, sendo que esses dados podem ser ana l isados a f im de se
descobr ir o quão ef icazes foram os mé todos de escalonamen to ut i l izados durante a execução
das tare fas [25 ] [35 ] .
A ut i l ização do Moab permite a máxima ut i l ização dos recursos d isponíve is
melhorando o retorno do inves t imen to tanto par a novos c lus ters quan to para c lus ters já em
uso.
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5.1.3.2.2 Gerenciador de Recursos TORQUE
O Gerenciador de Recursos TORQUE [4 ] é um software open source de d is tr ibu ição
gratu i ta amplamen te d i fundido, que tem por objet ivo contro lar recursos computac iona is
d is tr ibu ídos e tare fas que devem ser executadas em lote .
Estrutura lmen te, um c luster (grupo de computadores homogêneos fracamente
conectados que traba lham em conjun to) que possui o s is tema TORQUE, consis te de um nó
pr inc ipal e d iversos nodos compu tac iona is . O nó pr inc ipal é o responsável pelo
escalonamen to dos processos, fazendo dec isões sobre o uso de recursos e a locação de
nodos computac iona is para comp letar as tarefas. O escalonador padrão inc luso nas
d is tr ibu ições do TORQUE é uma f i la s imples , ou seja, a o rdem de execução das tare fas é
igual à ordem de agendamen to das mesmas. Caso haja a necess idade de se u t i l izar um
s is tema de gerenciamen to de carga mais sof is t icado , o TORQUE pode ser in tegrado com
softwares como Moab ou Maui [3] [4] .
A submissão de tarefas pode ser fe i ta a par t i r de qua lquer hos t (do inglês ,
hospedeiro) que possua acesso ao c luster . Ass im que o nó pr inc ipa l recebe um comando , e le
informa ao esca lonador de processos , que por sua vez a guarda a d ispon ib i l idade de um nó
computac ional para execu tar a tarefa . A tare fa é enviada para o pr imeiro nó compu tac ional
da l is ta de nós d isponíve is , e esse nó é instruído a in ic iar a execução da tarefa. O nó que dá
iníc io a execução da tarefa é o host de execução, que é chamado de Mother Super ior (do
inglês , Mãe Super ior ) . Os dema is nós que podem ser envolv idos na execução da tarefa , mas
que não são o hos t de execução , são chamados de Sis ter Moms (do ing lês, Mães Irmãs) . [3]
5.1.3 .3 Conf iguração de um head -node
Nesta seção serão apresentados a lguns de ta lhes acerca da con figuração de
serv idores para um c luster . O obje t ivo é demonstrar apenas algumas pecul iar idades na
construção de s is temas dis tr ibuídos , por is to , em alguns casos, são demons trados scr ipts
genér icos.
Para estas con figurações , será considerada a cr iação de um c luster den tro do domín io
c luster .org. Supõem-se ins ta lado no nó pr inc ipal (serv idor ) o s is tema operac iona l Ubun tu.
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5.1.3.3.1 Dynamic Hos t Con figura t ion Protoco l - DHCP
O serv iço de d is tr ibuição au tomática de IPs para a rede defin ida como c luster .org fo i
insta lado a par t i r dos pacotes dhcp3-server e dhcp3-common , d ispon íveis no reposi tór io
of ic ia l da d is tr ibu ição e cu ja insta lação pode ser real izada da seguin te forma :
$ sudo apt i tude insta l l dhcp3 -server dhcp3-common
O endereço de rede 192 .168.200.0 e respec tiva máscara de sub - rede 255.255 .255 .0
foram de fin idos para organ izar o domín io c lus ter .org. O nome do serv idor per tencente ao
domín io fo i def in ido como 'server .c lus ter .or g ' , cu jo endereço IP fo i de f in ido como
192.168 .200.1 . Os demais computadores que se conectam a rede, são ad ic ionados a par t i r do
endereço 192.168.200 .10 .
Um impor tante de ta lhe , é que os IPs são f ixos e def in idos no arquivo de con figuração
do serv iço dhcp3-server , local izado em:
/etc/dhcp3/dhcpd.conf
======================== /e tc /dhcp3/dhcpd .conf 1. ddns-update-sty le none ; 2. option domain -name “c lus ter .org ”; 3 . option domain -name-servers 192.168 .200 .1; 4. defaul t - lease- t ime 600 ; 5. max- lease- t ime 7200 ; 6. log- fac i l i ty loca l7; 7. author i tat ive ; 8. option subne t -mask 255.255.255 .0 ; 9. option broadcas t -address 192 .168.200.255 ; 10. option routers 192 .168.200.254 ; 11. subnet 192.168 .200 .0 netmask 255.255 .255 .0 { 12. next-server 192 .168 .200.1 ; 13. opt ion netb ios -name-servers 192 .168 .200 .1; 14. } 15. host server { 16. hardware e thernet 00 :40:F4:50 :39 :53; 17. deny boot ing; 18. } 19. host n00 { 20. hardware e thernet 00 :27:0E:17 :8B:A8 ; 21. f ixed-address 192 .168 .200.10 ; 22. } 23. host n01 {
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24. hardware e thernet 00 :27:0E:35 :8F :5B; 25. f ixed-address 192 .168 .200.10 ; 26. } 27. host n02 { 28. hardware e thernet 00 :27:0E:35 :8F :74 ; 29. f ixed-address 192 .168 .200.10 ; 30. } 31. host n03 { 32. hardware e thernet 00 :27:0E:35 :8E:43 ; 33. f ixed-address 192 .168 .200.10 ; 34. } 35. host n04 { 36. hardware e thernet 00 :1C:C0 :E9 :E5:43; 37. f ixed-address 192 .168 .200.10 ; 38. } 39. host n05 { 40. hardware e thernet 00 :27:0E:2B:20 :B7 ; 41. f ixed-address 192 .168 .200.10 ; 42. } 43. host n06 { 44. hardware e thernet 00 :A1 :B0 :00:C0:D9; 45. f ixed-address 192 .168 .200.10 ; 46. } 47. host n07 { 48. hardware e thernet 00 :27:0E:35 :8E:5C; 49. f ixed-address 192 .168 .200.10 ; 50. }
========================
Esta conf iguração se deve ao fa to de o swi tch possuir uma conexão direta com a rede
' lac tec.org ' para acesso a in ternet , e des ta for ma, cor rer -se- ia o r isco de o serv idor desta
rede atr ibuir endereços IPs para a lguns computadores an tes de o serv idor da rede
'c luster .org ' fazê - lo devido a ve loc idade de resposta de cada serv idor . A conexão
switch / lactec .org fo i real izada po is o serv idor possuía apenas uma in ter face etherne t, que
dever ia tan to conectar -se a internet para acesso e atual ização de pacotes como para
organizar a rede 'c lus ter .org ' . Para que is to fosse possível , uma in ter face v ir tual fo i cr iada
para a rede 'c luster .org ' . Es ta con f iguração pode ser ma is bem estudada no tópico Ne twork .
Em função da ut i l ização de ma is de uma in ter face , o serv iço de DHCP acaba
dis tr ibu indo endereços de IP para todas as inter faces. Para ev i tar que a in ter face conectada
a rede ' lac tec.org ' rec eba um endereço IP da subrede, o serv iço é pro ib ido de atr ibuir um
endereço IP a um endereço MAC espec í f ico (o do serv idor , neste caso) , como pode ser v is to
nas l inhas 15 a 18 do arqu ivo de con figuração mostrado ac ima .
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Para o caso de haver ma is de uma in te r face ethernet no serv idor , deve -se escolher
em qua l in ter face o serv iço DHCP es tará d isponível:
/etc/defau lts/dhcp3 -server
======================== /e tc /de fau lts /dhcp3-server 1. INTERFACES=“e th0 ”
========================
Apenas inter faces reais são acei ta s neste arquivo, por isso o uso da inter face v ir tua l
“eth0 :1 ”, no caso em questão, não é per mi t ido .
5.1.3.3.2 Conf igurações de rede
Para que o serv idor pudesse acessar a in ternet através da rede ' lac tec.org ' , uma
inter face v ir tua l fo i cr iada para que es te obt ivess e um endereço per tencen te a es ta rede .
O arquivo de con figuração de rede do Sis tema Operaciona l local izado no endereço
/etc/network / interfaces é mostrado a seguir :
======================== /e tc /ne twork / in ter faces
auto lo
i face lo inet loopback
auto e th0 e th0:1
i face e th0:1 inet s ta t ic
address 192 .168 .200.1
netmask 255.255 .255 .0
network 192 .168 .200.0
broadcast 192 .168.200.255
i face e th0 ine t dhcp
pre-up ip tab les - restore < /e tc / ip tables.ru les ========================
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A pr ime ira in ter face con f igurada é a de loopback . A inter face e thernet “e th0 ” é
configurada de forma a cr iar uma in ter face v i r tual “e th0 :1 ”. Es ta in ter face v ir tua l possui
endereço de IP f ixo per tencen te ao domínio ' c luster .org ' , já a segunda in ter f ace , “eth0 ”,
espera estabe lecer uma conexão com um serv ido r DHCP ex terno.
A l inha 12 é necessár ia para que as regras do f i rewal l não sejam apagadas toda vez
que o compu tador for re in ic iado . Por isso estas regras são salvas num arquivo separado e
car regado toda vez que o processo de rede é in ic iado /re in ic iado . Ma is de ta lhes sobre as
regras e func iona l idades no tópico IPTABLES.
5.1.3.3.3 Real izando acessos a través do proxy
O apt - Advanced Packag ing Too l ( fer ramen ta avançada de pacotes) é um programa
nativo da d is tr ibu ição Ubun tu responsável pelo gerenciamen to de paco tes do t ipo DEB
(extensão .deb) . Es te programa acessa os repositór ios sol ic i tados para buscar atua l izações
de paco tes ou buscar paco tes para insta lação .
Para que este programa possa acessar os repositór ios através do proxy do
' lac tec.org ' , é necessár io cr iar o arquivo “00p roxy” no d ire tór io de con figuração do apt
/etc/apt /apt .conf .d/00proxy com a segu inte de fin ição:
==================================== /etc /apt /ap t.con f .d/00proxy
Acquire: :HTTP: :Proxy “h ttp : / / login :[email protected] .xx.xxx :yyyy / ” ; ====================================
Login e senha são dados re ferentes a qua lquer usuár io com acesso vál ido ao serv idor
' lac tec.org ' . O endereço 10 .108 . xx.xxx é o ender eço IP do proxy e yyyy é o número da por ta
habi l i tada que d isponib i l iza o serv iço .
5.1.3.3.4 Domain Name System - DNS
O serv iço DNS é rea l izado pelo programa dnsmasq d ispon ível no repos itór io padrão
da d is tr ibu ição e pode ser insta lado des ta forma :
$ sudo apt i tude insta l l dnsmasq
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Este programa, quando em execução , consu lta o arquivo /etc/hosts para real izar a
troca de nomes por endereços de IP quando consul tado por a lgum ou tro compu tador
conectado ao domínio . Desta forma, qualquer computador pode es tabelecer uma conexão
com ou tro apenas com seu hos tname , que no Si s tema Operacional GNU/L inux, é de fin ido no
arquivo: /etc /hostname.
No arquivo do serv idor apenas deve cons tar o nome da máquina :
======================== /e tc /hos tname
server ========================
No arquivo /etc /hosts do serv idor é necessár io re lac ion ar nomes e endereços IPs de
todos os computadores , inc lus ive o do serv idor :
======================== /e tc /hos ts
127.0.0.1 localhos t
192.168 .200.1 server .c luster .org server
192.168 .200.10 n00.c lus ter .org n00
192.168 .200.10 nw00.c luster .org nw00
192.168 .200.11 n01.c lus ter .org n01
192.168 .200.11 nw01.c luster .org nw01
192.168 .200.12 n02.c lus ter .org n02
192.168 .200.12 nw02.c luster .org nw02
192.168 .200.13 n03.c lus ter .org n03
192.168 .200.13 nw03.c luster .org nw03
192.168 .200.14 n04.c lus ter .org n04
192.168 .200.14 nw04.c luster .org nw04
192.168 .200.15 n05.c lus ter .org n05
192.168 .200.15 nw05.c luster .org nw05
192.168 .200.16 n06.c lus ter .org n06
192.168 .200.16 nw06clus ter .org nw06
192.168 .200.17 n07.c lus ter .org n07
192.168 .200.17 nw07.c luster .org nw07
192.168 .200.18 n08.c lus ter .org n08
192.168 .200.18 nw08.c luster .org nw08
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192.168 .200.19 n09.c lus ter .org n09
192.168 .200.19 nw09.c luster .org nw09
192.168 .200.20 n10.c lus ter .org n10
192.168 .200.20 nw10.c luster .org nw10
192.168 .200.21 n11.c lus ter .org n11
192.168 .200.21 nw11.c luster .org nw11
192.168 .200.22 n12.c lus ter .org n12
192.168 .200.22 nw12.c luster .org nw12
# IPv6 capab le hos ts
: :1 localhost ip6 - localhos t ip6 - loopback
fe00: :0 ip6 - localne t
f f00 : :0 ip6 -mcas tpref ix
f f02 : :1 ip6 -al lnodes
f f02 : :2 ip6 -al l routers
f f02 : :3 ip6 -al lhosts ========================
Após determinar o endereço de loopback do s is tema, o pr imeiro endereço def in ido é o
do serv idor . Note que a organização é impor tan te para o bom funcioname nto do serv iço DNS:
pr imeiro endereço IP seguido do nome comp le to ( hostname e domín io) e, por ú l t imo, o nome
do compu tador ( hos tname) .
Também é possíve l observar que para cada endereço IP há dois nomes de fin idos . Isso
se deve a organ ização esco lh ida , onde compu tadores execu tando o Sis tema Operacional
Windows in ic iam seu nome com “nw” (nó w indows) e compu tadores execu tando o S is tema
Operacional GNU/Linux in ic iam seu nome com apenas “n ”.
Por ú l t imo, deve -se real izar a uma configuração no arquivo /etc/resolv .conf . Essa
configuração é mu i to impor tan te pois é nesse arquivo que é configurado o endereço que
aponta para um endereço IP de consul tas DNS. Desta maneira , a inter face v ir tua l conec tada
a rede ' lac tec.org ' pode consu ltar nomes no serv idor desta rede.
A con figuração do arqu ivo /etc/reso lv .conf é a seguinte :
======================== /e tc /reso lv .con f
nameserver 10.108.64 .209
nameserver 10.108.64 .211
domain lac tec .org
search lac tec.org
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========================
Este arquivo per tence à par te c l iente numa conex ão c l ien te/serv idor , e desta for ma o
serv idor 'c luster .org ' apresenta sua re lação para com o domín io ' lac tec .org ' . Os nós da rede
'c luster .org ' possuem uma con figuração seme lhante que será deta lhada adiante .
5.1.3.3.5 Network Fi le System - NFS
Exis tem vár ias mane iras de se compar t i lhar arqu ivos através de uma rede e a pr imeira
escolha fo i na forma NFS, Network F i le Sys tem . Para tanto , os pacotes nfs-kernel-server ,
nfs-common e por tmap devem ser ins ta lados:
$ sudo apt i tude insta l l n fs -kernel -server nfs -common por tmap
O serv iço por tmap é necessár io já que é responsável por fazer a re lação en tre o
número de programa RPC ( Remote Procedure Cal l ) e o número de por ta por meio de um
mapeamen to . Este serv iço deve estar em execução para permit i r que o NFS real ize chamadas
RPC.
Para compar t i lhar um diretór io é necessár ia a de fin ição do mesmo no arquivo
/etc/exports .
======================== /e tc /expor ts 1. /home/server /Documen tos * ( rw,sync ,no_root_squash,no_sub tree_check)
========================
Neste compar t i lhamen to ac ima o d iretór io Documentos loca l izado na pasta pessoal do
usuár io server é d ispon ib i l izada a todos os endereços IP da rede (opção * ) com permissões
de le i tura e escr i ta (opção rw) onde usuár ios root em ou tras máqu inas podem montar a
par t ição (opção no_root_s quash) e não há conferência se arquivos per tencem a um
subdiretór io compar t i lhado , apenas se per tencem a um s is tema de arquivos compar t i lhado.
5.1.3.3.6 Serv iço SAMBA
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Outra forma de compar t i lhar arquivos é através do SAMBA. Esse serv iço tem como
pr inc ipal func ional idade integrar compu tadores com Sis temas Operac iona is d i ferentes a través
de uma rede . O SAMBA pode operar como con t ro lador de domín io pr imár io ( PDC – Pr imary
Domain Con tro l ler ) de forma que possa con tro lar a autent icação de computadores, que
executem Windows, no domínio .
O SAMBA pode ser ins ta lado a par t i r do repos itór io of ic ia l da d is tr ibuição através do
gerenciador de pacotes .
Após a insta lação é necessár io modi f icar o arquivo de configuração smb.conf ,
local izado em /etc /samba/smb.conf , adic ionando as segu in tes de f in ições :
======================== /e tc /samba /smb.conf 1 [g loba l ] 2 log f i l e = /var / log /samba/ log .%m 3 log leve l = 1 4 workgroup = c lus ter .org 5 netb ios name = server 6 doma in mas ter = yes 7 doma in logons = yes 8 logon scr ip t = ne tlogon.ba t 9 logon home = %L%U.prof i les 10 logon pa th = %Lprof i les%U 11 secur i ty = user 12 encrypt passwords = true 13 passdb backend = tdbsam 14 enable pr iv i leges = yes 15 prefer red master = yes 16 loca l master = yes 17 os level = 100 18 wins suppor t = yes 19 [net logon ] 20 comment = Serv iço de Logon 21 path = /var /samba /ne tlogon / 22 read on ly = yes 23 browseable = no 24 [homes ] 25 comment = Dire tor io Home 26 va l id users = %S 27 c reate mask = 0700 28 browseable = no 29 [prof i les ] 30 path = /var /prof i les 31 wr i teable = yes 32 browseable = no 33 c reate mask = 0600 34 d irectory mask = 0700
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35 [Shared] 36 comment = Compar t i lhada Serv idor 37 path = /home/server /Documentos 38 publ ic = yes 39 wr i table = yes 40 browseable = yes 41 force create mode = 0770 42 force d irectory mode = 0770 43 guest ok = yes 44 guest on ly = yes 45 guest accoun t = nobody
======================== As in formações re levan tes para o SAMBA operar como con tro lador de domín io
pr imár io es tão nas l inhas 6, 7, 8, 11 e 12 do smb.conf . A con f iguração da l inha 13 deter mina
que o SAMBA ut i l izará o tdbsam como backend , uma vez que es te armazena um conjun to de
atr ibu tos re ferente a cada c l ien te , sendo mais comple to que o smbpasswd.
As seções [ne tlogon ] , [homes ] e [prof i les ] são necessár ias para a autent icação/ logon
de c l ientes Windows e , d e modo geral , para o ge renciamen to de usuár ios conec tados.
Os c l ien tes ao fazer o logon executam um scr ipt loca l izado em
/var /samba/ne tlogon/ e def in ido como ne t logon .bat
O arquivo ne tlogon .ba t é de fin ido no serv idor , ass im como o caminho comple to do
d ire tór io . Este arqu ivo é responsável por mapear d iretór ios de compar t i lhamento do serv idor
nas unidades de d isco dos c l ien tes. Um de talhe impor tante é que as quebras de l inha do
arquivo devem ser no padrão MS -DOS. Para fazer isso, ao sa lvar um arquivo no GNU/ Linux
deve-se local izar ta l opção dependendo do edi tor de texto ut i l izado , já no Windows essa
opção é a padrão .
A con figuração do net logon .bat se apresentada como :
======================== /var /samba /net logon/net logon .ba t 1. use net H : /HOME 2. use net X : server /Shared /yes
========================
A pr ime ira l inha mapeia a pas ta home do usuár io logado para a un idade 'H : ' e a
segunda l inha mape ia o compar t i lhamen to [Shared] para a unidade 'X: ' no c l ien te.
A seção [Shared] def ine o d iretór io a ser compar t i lhado p e lo serv idor , loca l izado em
/home/server /Documen tos. Em segu ida , são de fin idas as permissões de acesso aos arquivos
e subpastas.
Para permi t i r a auten t icação é necessár io segu ir a lguns passos , descr i tos a segu ir :
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1 . Adic ionar usuár io root ao SAMBA
# smbpasswd -a root
2. Cr iar usuár io para e fe tuar logon no serv idor a pa r t i r dos c l ien tes
# adduser usuar iotes te
# smbpasswd -a usuar io teste
3. Cr iar d ire tór io de usuár io no serv idor
# mkdir /home/usuar io tes te/pro f i le .pds
# chown -R usuar iotes te :usuar io teste /home/u sua r iotes te/pro f i le .pds
# mkdir /etc /skel /prof i le .pds
4. Cr iar log in de máqu ina
# useradd -d /dev /nu l l -s /b in /fa lse nw01$
# passwd - l nw01$
# smbpasswd -a -m nw01
5. Alterar permissão de usuár io para cadastrar máquinas sem prec isar ut i l izar o usuár io
root
# net -S localhost -U root -W server rpc r ights grant usuar io teste
SeMachineAccountPr iv i lege
Esta permissão será vál ida apenas se a opção enable pr iv i leges = Yes es tiver a t iva na
seção [g lobal ] do arquivo smb.conf , como pode ser v is to na l inha 14 deste ar quivo , mostrado
ac ima .
5.1.3.3.7 Secure She l l - SSH
O serv iço SSH ( Secure Shel l ) é u t i l izado pa ra acesso remoto . Sua u t i l ização é
bastante út i l , po is e l imina a necessidade de l igar moni tor , tec lado e mouse em cada
computador , e desta forma , todas as máquinas do c luster são con tro ladas a par t i r de um só
nó. Todos os programas podem, então , ser in ic iados/re in ic iados /desl igados remotamen te .
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O ssh-server é o pacote para permit i r acesso à máquina, de forma que opere como
serv idor na conexão . O ssh-c l ien t é o paco te que permi te acessar outras máqu inas, operando
como c l ien te na conexão a ser es tabe lec ida .
Há, para cada paco te, um arquivo de con figuração, cujo nome e d iretór io de
local ização são dados a seguir :
/e tc /ssh/ssh_conf ig
/etc /ssh/sshd_conf ig
O arquivo ssh_con fig de f ine as opções para real izar conexões externas enquan to que
o arquivo sshd_config de f ine as opções para que outras máquinas acessem o computador em
questão .
A maior ia das opções destes arquivos está re lac ionada com auten ticação de usuár io e
segurança de conexão.
======================== /e tc /ssh /ssh_con fig
Host *
SendEnv LANG LC_*
HashKnownHos ts yes
GSSAPIAuthent icat ion yes
GSSAPIDelegateCredent ia ls no ========================
Para real izar um acesso ao serv idor , deve-se fazê- lo através da por ta 5555 , de fin ida
na pr imeira l inha do arquivo de conf iguração do serv idor :
======================== /e tc /ssh /sshd_con fig
Por t 5555
Protocol 2
HostKey /e tc /ssh/ssh_hos t_rsa_key
HostKey /e tc /ssh/ssh_hos t_dsa_key
UsePr iv i legeSepara tion yes
KeyRegenerat ionInterval 3600
ServerKeyBits 768
SysLogFaci l i ty AUTH
LogLevel INFO
LoginGraceT ime 120
Permi tRoo tLogin yes
Str ic tModes yes
RSAAuthent ica t ion yes
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PubkeyAuthen t icat ion yes
IgnoreRhos ts yes
RhostsRSAAuthent ica t ion no
HostbasedAu then t ica t ion no
Permi tEmptyPasswords no
Chal lengeResponseAuthen tica t ion no
X11Forwarding yes
X11Disp layOffse t 10
Pr intMotd no
Pr intLas tLog yes
TCPKeepA live yes
AcceptEnv LANG LC_*
Subsystem s ftp /user / l ib /openssh/s f tp -server
UsePAM yes ========================
Impor tante ressal tar a opção “PermitRootLog in ” que deve ser habi l i tada para que se ja
possível real izar acessos com o usuár io roo t .
Para real izar um acesso , deve -se executar o seguinte comando:
ssh usuar [email protected] –p 5555
Em segu ida será necessár io d ig i tar a senha do usuár io ut i l izado . O mesmo deve ser
um usuár io vá l ido no compu tador onde o acesso é real izado:
$ ssh roo t@n00 .c lus ter .org –p 5555
$ ssh server@server .c luster .org –p 5555
5.1.3.3.8 Defin ições de Firewa l l
O serv iço de f i rewa l l , nat ivo em grande par te das d is tr ibu ições, usua lmen te possui
suas pol i t icas padrões como permissão ACCEPT para qualquer conexão . Mesmo com es tas
polí t icas , é prec iso de fin ir expl ic i tamente uma pol í t ica impor tan te : permi t i r que os
computadores da subrede 'c luster .org ' acessem a interne t a través da rede ' lactec .org ' . A lém
de acesso a in ternet , os Sis temas Operac ionais dos c l ientes podem se a tua l izar u t i l izando a
rede.
A configuração do f i rewal l faz com que o serv idor mantenha um serv iço de NAT
(Network Address Transla t io n ) onde é real izado um mapeamen to dos endereços de IP de uma
rede in terna para por tas do serv idor conec tado à rede ex terna.
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Para tan to, é necessár io ad ic ionar a lgumas regras nos IPTABLES por meio dos
comandos a segu ir :
$ sudo iptab les -A FORWARD -o eth0 - i e th0 :1 -s 192.168.200 .0/24 -m conntrack - -
c ts ta te NEW - j ACCEPT
$ sudo iptab les -A FORWARD -m conntrack - -c ts tate ESTABLISHED,RELATED - j
ACCEPT
$ sudo ip tables -A POSTROUTING - t nat - j MASQUERADE
A pr ime ira regra adic ionada permi te que pacotes de iníc io de conexão se jam
repassados, a segunda regra permite o repasse de pacotes de conexões já es tabelec idas e a
terceira regra é o mapeamen to NAT.
A d is tr ibuição Ubun tu não possu i um arquivo de configuração para ip tables e , nes te
caso, para que estas regras nã o sejam perdidas , as mesmas devem ser salvas em um arquivo
a ser recar regado juntamen te com o processo de rede.
Para salvar as regras es tabe lec idas , executar :
$ sudo ip tables -save > /e tc / iptables .ru les
Para permit i r o recar regamento das regras automatic amen te, ed itar o arquivo
/etc/network / interfaces adic ionando na in ter face cor respondente :
pre-up iptables - restore < /e tc / iptab les .ru les
A úl t ima conf iguração referente ao NAT é hab i l i tar o ro teamen to , para isso basta
executar :
$ sudo sh -c “echo 1 > /proc/sys /net / ipv4/ ip_ forward”
Para fazer os c l ien tes GNU/Linux acessarem o serv idor como ga teway , bas ta
executar :
$ sudo rou te add de fau lt gw 192 .168 .200.1
5.1.3 .4 Conf iguração de worker -nodes
Nesta con figuração , são consider ados computadores com dual boo t como worker
nodes. Os s is temas operac ionais escolh idos par a a e laboração dos exemp los foram Windows
Server 2008 R2 S tandard e CentOS 5 .
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5.1.3.4.1 Sistema Operaciona l
Para que o GRUB funcionasse como boo tloader padrão nos c l ien tes, fo i prec iso
insta lar pr imeiramente o Windows S erver 2008 nos computadores e poster iormente a
d is tr ibu ição Cen tOS. O d isco r íg ido de cada computador fo i formatado em três par t ições
aprox imadamente igua is , a pr ime ira dest inada para o Sis tema Operaciona l Windows, a
segunda para o Sis tema Operaciona l GNU/ L inux e a terceira para ser um volume comum aos
dois S is temas .
O Head Node do c lus ter escolh ido fo i o In te l Core i7, onde uma in ter face MATLAB
contro la a cr iação de workers e submissão de tar efa.
5.1.3.4.2 Conf igurações para Windows
5.1.3 .4 .2.1 Acesso Remoto
Para habi l i tar o acesso remoto nos c l ientes Windows (Server 2008 ou Vis ta) , basta
abr ir a jane la ‘Propr iedades do Sis tema ’ seguindo:
Painel de Con tro le → Sis tema → Con figurações Remotas
Na aba “Remoto ” hab i l i tar a opção “Permi t i r conexões de compu tadores que este jam
executando qualquer versão da Área de Traba lho Remota (menos seguro) ”.
O acesso é real izado através do programa “Conexão de Área de Trabalho Remota ”,
local izado em:
Menu In ic iar → Todos os Programas → Acessór ios
Para acessar a máquina é necessár io d ig i tar o nome da máqu ina , um usuár io e senha
vál idos .
5.1.3 .4 .2.2 Gravando um log de desempenho para aná l ise
Uma maneira de ar mazenar in formações sobre a ut i l ização de recursos
(processamento, memór ia, rede, e tc) é fe i ta com o programa per fmon , na t ivo das
d is tr ibu ições Windows de sde 2000 .
Para in ic iar o programa basta d ig i tar per fmon na busca do menu In ic iar , ou então
abr ir :
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In ic iar → Todos os Programas → Ferramentas Adminis trat ivas → Moni tor de
Desempenho e Con fiança
Cr iar um novo Conjunto de Co letores de Dados c l icando com o botão d ire i to do mouse
sobre o i tem “De fin ido pelo usuár io ” em Conjun to de Coletores de Dados ”. Cl ica r em Novo →
Conjun to de Co letores de Dados. Depo is de cr iar o coletor , c l icar com o botão d ire i to sobre o
mesmo e acessar Propr iedades . Na aba Cond ição de Parada é poss ível def in ir o tempo de
moni toramen to desejado .
5.1.3 .4 .2.3 Adic ionando um compu tador ao domín io
Abr ir o Gerenciador de Serv idores local izado em:
In ic iar → Todos os Programas → Ferramentas Admin is tra t ivas
Na seção Resumo do Serv idor , se lec ionar “A lter ar Propr iedades do S is tema”. Na aba
“Nome do Compu tador ” da jane la “Propr iedades do S is tema” ( Figura 40) , c l icar em
“Al terar . . . ” . Na nova jane la que deve abr ir , def in ir o nome do compu tador e , na seção
“Membro de ”, selec ionar “Domínio ” e in formar o domín io 'c luster .org ' . Um usuár io e senha
devem ser ex ig idos e , para conc lu ir a troc a , deve-se infor mar um usuár io vá l ido para o
serv iço SAMBA, cr iado prev iamen te .
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F igura 40- Al terando o nome e o domín io do computador
5.1.3 .4 .2.4 Falha de au ten ticação do Sis tema Operaciona l W indows 7
O Windows 7 retorna um er ro quando t enta se conectar e autent icar num domínio
SAMBA, repor tado of ic ia lmen te como um problema pela Microsof t 1 e pe lo supor te SAMBA 2.
A solução para tornar a autent icação em um domín io SAMBA possíve l, é ad ic ionar
duas conf igurações de reg is tro no c l ien te Windows 7 :
HKLM\System\CSS\Serv ices \LanmanWorkstat ion \Parameters
DWORD DomainCompa t ib i l i tyMode = 1
DWORD DNSNameReso lut ionRequ ired = 0
1 ht tp : / / support .m icrosof t . com/kb/21v71571
2 ht tp : / /w ik i . samba.org/ index.php/Windows7
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5.1.3.4.3 Conf igurações para GNU/L inux
5.1.3 .4 .3.1 Conf igurações de rede
Os IPs dos c l ien tes são f ixos e def in idos no arquivo de configuração da inter face
ethernet :
/e tc /sysconf ig /network -scr ipts / i fc fg -e th0
======================== /e tc /syscon fig /ne twork -scr ipts / i fc fg -eth0
DEVICE=e th0
GATEWAY=192 .168 .200 .1
BOOTPROTO=sta t ic
HWADDR=00 :27 :0E:35:8F :5B
BROADCAST=192.168 .200 .255
ONBOOT=yes
IPADDR=192 .168 .200.11
NETMASK=255 .255 .255.0
NETWORK=192.168 .200 .0 ========================
Após a l terar es te arquivo , deve -se re in ic iar o processo de rede :
# /etc / in i t .d /network restar t
5.1.3 .4 .3.2 Acesso remoto a través de ssh
O acesso remoto é fe i to a través do programa SSH, d a mesma forma como é real izado
no serv idor :
$ ssh roo t@n03 .c lus ter .org -p 5555
A conexão é real izada pe la por ta 5555, ass im como no serv idor , e ass im def in ida no
arquivo de conf iguração :
/etc /ssh/sshd_conf ig
======================== /e tc /ssh /sshd_con fig
Por t 5555
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Protocol 2
SyslogFaci l i ty AUTHPRIV
Permi tRoo tLogin yes
PasswordAuthen t icat ion yes
Chal lengeResponseAuthen tica t ion no
GSSAPIAu then tica t ion yes
GSSAPIC leanupCreden tia ls yes
UsePAM yes
AcceptEnv LANG LC_CTYPE LC_NUMERIC LC_TIME LC_COLLATE LC_MONETAR Y LC_MESSAGES
AcceptEnv LC_PAPER LC_NAME LC_ADDRESS LC_TELEPHONE LC_MEASUREMENT
AcceptEnv LC_ IDENTIF ICATION LC_ALL
X11Forwarding yes
Subsystem s ftp /usr / l ibexec /openssg/s f tp -server ========================
5.1.3 .4 .3.3 Arquivo de consu lta DNS
Há um arquivo ( /etc /reso lv .conf) responsáve l por guardar endereços onde estão
hospedados serv iços DNS ( Domain Name System ) que serão consul tados sempre que for
necessár io resolver a lgum nome de compu tador no domín io.
As de fin ições que devem ex is t i r no arquivo dos c l ien tes da red e 'c luster .org ' são :
======================== /e tc /reso lv .con f
search c lus ter .org
nameserver 192.168.200.1 ========================
5.1.3 .4 .3.4 Defin ições de Firewa l l
O gerenciador de l icenças do MATLAB real iza a val idação da l icença de uso a través
da por ta 27000 que prec isa estar com acesso l iberado. Para mod if icar esta por ta de acesso ,
basta mod if icar os arquivos :
MATLABROOT/ l icenses /ne twork. l ic
MATLABROOT/e tc/ l icense.da t
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onde MATLABROOT representa o caminho até a pasta ra iz da insta lação.
Após def in ir a por ta d e acesso , deve-se ad ic ionar uma regra ( l inha 5 do arquivo a
seguir ) ao f i rewa l l com pol í t ica ACCEPT, adic ionando -a ao arquivo de con figuração do
f i rewa l l :
======================== /e tc /syscon fig / ip tables
* f i l ter
INPUT ACCEPT [0:0]
FORWARDING ACCEPT [0:0]
OUTPUT ACCEPT [0:0 ]
-A INPUT -m s ta te - -s ta te NEW - m tcp -p tcp - -dpor t 27000 - j ACCEPT
COMMIT ========================
5.1.3 .4 .3.5 Como mon tar os s is temas de arquivos NFS e SAMBA
Para acessar as pastas compar t i lhadas pelo se rv idor , deve -se montar o s is tema de
arquivo em um ponto de montagem especí f i co (um dire tór io) . A f im de padronizar a
local ização para todos os compu tadores , os d ir etór ios : /samba e /shared foram cr iados por
meio dos comandos :
# mkdir /samba
# mkdir /shared
O pr imeiro d iretór io é o pon to de monta gem do compar t i lhamento fe i to pe lo SAMBA a
par t i r do serv idor . O segundo diretór io é o ponto de montagem do compar t i lhamento fe i to
através do NFS.
A montagem dos compar t i lhamen tos SAMBA e NFS são real izados das seguin tes
maneiras, respec tivamente :
# mount - t c i fs / /server /Shared /samba
# mount - t nfs server .c lus ter .org :/home/server /Documentos /shared
O acesso aos arquivos pode ser real izado a par t i r de um gerenciador de arquivos ou
por um destes comandos:
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# cd /samba
# cd /shared
5.1.3 .4 .3.6 Adic ionando um compu tad or ao domín io
Para adic ionar o computador ao domínio e modif icar o hostname ao mesmo tempo ,
basta mod if icar o arquivo /e tc /hosts :
======================== /e tc /hos ts 1. 127.0.0.1 localhos t. loca ldoma in localhos t 2. : :1 localhos t6 . loca ldoma in6 localhos t6 3. 192.168 .200.11 n01.c lus ter .org n01
========================
A terceira co luna é mui to impor tante e sua ausência pode prejudicar o func ionamen to
do serv iço DNS.
5.1.4 MATLAB (Matr ix Laboratory)
Matr ix Labora tory (Laboratór io de Matr izes) é um software voltado para a real ização
de cálculos numér icos de a l to desempenho . O MATLAB é um ap l ica t ivo comp leto que integra
desde cálculos s imples , cálcu lo de Ma tr izes, anál ise numér ica , processamen to de s ina is ,
construção de gráf icos den tre outros , para a solução de problemas matemát icos l ineares e
não l ineares.
O adven to da compu tação de a l to desempenho tem es timulado a adaptação da
l inguagem de programação MATLAB para supor tar a parale l ização de tare fas e a ut i l ização
de dados d is tr ibu ídos . O amb ien te de programação do so ftw are MATLAB é uma pla tafor ma de
solução de problemas em domín io espec if ico mui to poderosa , em espec ia l nas d iversas áreas
de conhecimento de pesquisa c ien ti f ica que requeiram fer ramen tas computac iona is com al to
nível de programação e rapidez na cons trução d e protót ipos de s imu lações [10] . A chave
deste sucesso deve -se ao formato de programação al to n ível do MATLAB ser basicamente
representado através dos ter mos de Álgebra L inear – o que o leva a ser comumen te c i tado no
meio acadêmico como sendo a pr inc ipa l fer ramenta matemática para programação c ien tí f ica .
A l inguagem de programação MATLAB é re lat ivamente s imples e l iv ra os pesqu isadores de
uma gama de de ta lhes de programação , permi t indo - lhes focar o problema a ser reso lv ido .
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O MATLAB fo i or ig ina lmen te concebido e pro jetado como uma in ter face amigável para
o LINPACK e b ib l io tecas E ISPACK. Devido ao seu sucesso no me io acadêmico e de
desenvolv imento, ho je já incorpora apl icações sofis t icadas de um grande número de mé todos
numér icos per tencentes ao es tado -da-ar te de cada área do conhec imen to , que abordam uma
ampla gama de problemas ta is como In te l igênc ia Ar t i f ic ia l , O timização Numér ica, Contro le de
Processos, Ma temát ica F inance ira, Processamento de Imagem, Iden ti f icação de Sis temas ,
dentre ou tros. O MATLAB oferece ass im através dos seus toolboxes , por exemplo, ro t inas de
ot imização que são necessár ias para uma ap l i cação em engenhar ia ta is como o Mé todo
Simp lex Nelder -Mead , A lgor i tmos Genét icos, recozimen to s imulado , den tre outros. Dev i do ao
seu ambien te de programação aber to, a sua vasta comun idade de u t i l izadores con tr ibu i com
novos códigos e outros so f twares em s i tes na in ternet de reposi tór ios públ icos de códigos em
MATLAB, como as comunidades Net l ib e a Mathworks File Exchange Commu ni ty , provando
que a fer ramen ta rea lmen te tem vár ios usuár ios ao redor do mundo .
No seu in ic io de desenvo lv imen to, o MATLAB er a uma fer ramen ta computac iona l para
cálculo ma tr ic ia l que não con temp lava func iona l idades a lém das básicas de Á lgebra L inear .
Contudo , dev ido à sua rapidez e fac i l idade de implemen tação, desenvo lvedores cr iaram
diversas fer ramentas ( too lbox ) e agregaram ao MATLAB – que possui um ambien te que
supor ta pro jetos em larga escala envo lvendo ma is e lemen tos do que somen te Álgebra L inear
numér ica. Ass im sendo , o MATLAB ob teve sucesso entre os usuár ios de desenvo lv imento e
no me io c ien tí f ico , por fac i l i tar o processo de implemen tação de pro tót ipos compu tac ionais .
Os microprocessadores atua lmen te têm vár ios núcleos compu tac iona is e possuem
estruturas sof is t icadas de memór ia h ierárquica . Os usuár ios aos que o MATLAB se dest ina ,
têm cada vez mais acesso a c lusters e redes de computadores. Nes te contex to , é ev idente a
necessidade do MATLAB possuir me ios para se programar apl icações parale las e f ic ientes
computac ionalmen te.
5.1.4 .1 Tipos de parale l ismo
O amb iente de programação MATLAB supor ta três t ipos de parale l ismo [95 ] :
parale l ismo exp líc i to, para le l ismo mult i thread e compu tação d is tr ibuída . Es tes métodos
podem coexis t i r , por exemplo , se uma tare fa é d is tr ibuída compu tac ionalmente , invoca
funções mul t i tarefa em cada máqu ina e usa ve tores d is tr ibuídos para co letar os resul tados
f ina is .
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5.1.4.1.1 Parale l ismo Exp líc i to
No parale l ismo expl íc i to , vár ias instâncias do MATLAB executam em vár io s
processadores ou computadores, frequen temente com as memór ias em separado , e executam
s imu ltaneamen te um comando único ou função de arquivo ‘ .m’ . Novas funções de
programação, inc lu indo laços de repe tição par ale los e ve tores d is tr ibu ídos, descrevem o
parale l ismo .
5.1.4.1.2 Computação Dis tr ibu ída
Na compu tação d is tr ibu ída , vár ias instâncias do MATLAB s imulam mú lt ip los cálcu los
independen tes em computadores separados, cada um com sua própr ia memór ia. Anos atrás
este t ipo de parale l ismo era denominado "embaraçosamen te parale lo ", porque a pr ior i
nenhuma c iênc ia de compu tação nova é necessár ia para implemen tá - la . Na ma ior ia dos
casos, um único programa é executado , mu itas vezes com parâmetros d i ferentes ou semen tes
de números a lea tór ios .
5.1.4.1.3 Parale l ismo Mu lt i tarefas ( Mul t i th read )
No parale l ismo mul t i tare fas, uma ins tânc ia de MATLAB gera automaticamen te
instruções múl t ip las em l is tas de ins truções. Múl t ip los processadores ou núc leos,
compar t i lhando a memór ia de um único computador , executam essas ins truções. Um exemplo
desta forma de parale l ismo é a soma dos e lemen tos de uma matr iz .
5.1.4 .2 MATLAB Para l le l Compu ting Too lbox
O MATLAB Paral le l Compu t ing Too lbox (PCT) permite ao usuár io resolver prob lemas
intens ivos compu tac iona lmente e com grande volume de dados, a través da ut i l ização de
MATLAB e S imu l ink em computadores mu lt iprocessados e mu lt inúc leo. O processamento
parale lo constró i , por exemp lo, laços de repet ição parale los e b locos de código , vetores
d is tr ibu ídos , a lgor i tmos numer icamen te para le los e funções de passagem de mensagens que
permitem ao usuár io a lgor i tmos de dados e tare fas parale los em MATLAB em um amb iente de
programação de a l to níve l – sendo desnecessár ia a programação especi f ica para um
hardware ou t ipo de rede. Como resul tado , conver ter sof twares sequenc ia is para so ft wares
parale los em MATLAB requer pequenas mod i f icações no código , ao passo que não é
necessár ia a programação em l inguagem de baixo n ível . É poss íve l também s imular as
apl icações desenvo lv idas in terat ivamente ou of f l i ne , a través de ambien te batch [91] .
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Através do PCT é poss ível rodar apl icações tanto em um ún ico compu tador
mul t inúc leo quan to em um mu lt iprocessador desktop . Sem fazer a l terações no cód igo , pode -
se s imu lar o mesmo sof tware em um c luster de compu tadores (a través da fer ramen ta
MATLAB Distr ibuted Comput ing Server – DCS) . O so f tware desenvo lv ido na p la ta forma de
computação parale la no MATLAB pode ser d is tr ibuído a través de executáve is gerados usando
o MATLAB Compi ler que pode acessar o DCS.
5.1.4 .3 MATLAB D istr ibuted Compu ting Server
O PCT fornece a hab i l idade de usar até qua tro workers em um computador mul t inúc leo
ou mul t iprocessado usando uma única l icença para o too lbox . Quando ut i l izado em con jun to
com o MATLAB Dis tr ibu ted Comput ing Server (DCS) , é possível de f in ir o número de workers
tantos quanto forem necessár ios para sua apl icação , es tando es te número suje i to a
d isponib i l idade . O DCS supor ta, ass im como o PCT, ambos ambien tes de programação
intera t ivo e ba tch . Adic iona lmen te, sof twares em MATLAB que usam funções do PCT po dem
ser compi lados em um execu tável autônomo ou em componen tes de sof tware usando o
MATLAB Compi ler , para d is tr ibu ição l iv re de royalt ies para a Mathworks. Es tes executáve is e
b ib l io tecas podem conec tar -se aos workers a través do DCS e real izar cálculos em um c lus ter
de compu tadores .
O DCS supor ta vár ios agendadores de tare fas. Por exemplo , o agendador de tare fas
da Mathworks ( fornecido com o própr io DCS) ou qualquer outro agendador fornecido por
outras empresas, ta is como a Pla taforma LSF, Microsof t Window s Compute C luster Server ,
Al ta is PBS Pro e o TORQUE.
Através do Gerenciador de Conf igurações do toolbox , podem-se nomear d iversas
configurações como o t ipo do agendador , conf igurações de caminho e po lí t icas de u t i l ização
do c luster . Ao fazer a troca en tre c lus ters ou agendadores geralmen te é necessár io mudar o
nome da con figuração .
O DCS hab i l i ta d inamicamen te as l icenças requer idas no c luster baseado no per f i l de
usuár io quando o software é s imulado. Como resultado , adminis tradores do c luster prec isam
contro lar somente a l icença do serv idor no c lus ter , ao invés de ter que gerenciar as l icenças
de too lbox e b lockse ts separadamente para cada usuár io do c lus ter .
Na Figura 41 é possíve l iden t i f icar a d i ferença entre a forma de operação do PCT e do
DCS. No PCT, é permi t ida somente a u t i l ização de a té o i to workers loca is , ao passo que o
DCS traba lha com um agendador de tarefas a través de um c luster ou rede de computadores
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dis tr ibu indo as tarefas parale l izadas no cód igo . Ambas as fer ramen t as PCT e DCS ut i l izam os
mesmos comandos para parale l ização de código , sendo o PCT pré - requis i to para ins ta lação
do DCS em um amb iente de programação MATLAB.
F igura 41 – D iagrama de func ionamento do Para l le l Comput ing Too lbox e do MATLAB Distr ibuted Compu ting Server
5.1.4.3.1 Programando Ap l icações Para le las
Segundo o paradigma de compu tação parale la , deve -se observar pr inc ipalmente dois
t ipos de parale l ização possíve is a través da compu tação de a l to desempenho : ( i )
parale l ização de rot inas que repetem-se no decor rer do a lgor i tmo e que independem entre s i
e ( i i ) u t i l ização de ve tores com dados d is tr ibuídos nos d iversos processadores.
O PCT oferece diversos comandos de a l to níve l de programação implementados que
permitem a rápida conversão de códigos em MATLAB ser ia is para s imu lação confor me os
preceitos da computação parale la , que rodam em vár ios workers (workers são máquinas de
computação do MATLAB que rodam independen temen te dos c l ien tes) . Estes workers podem
rodar em um desk top (até o i to so men te com o PCT) ou em um c lus ter (através do DCS) . As
funções já implementadas pelo too lbox s imp l i f icam o desenvolv imento de código parale lo por
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t i rar a complex idade de adminis trar a coordenação e d is tr ibu ição dos cá lculos e dados entre
os c l ien tes e workers do MATLAB, bem como en t re workers. Ao inser ir comandos como par for
(paral le l for - loops ) e spmd (s ing le program mu lt ip le da ta ) , são exp lorados o parale l ismo de
dados e de tarefas presentes em vár ias par tes do a lgor i tmo em desenvolv imen to .
A janela de comandos parale los , mais uma func ional idade presente no PCT, oferece
execução in terat iva em todos os workers, o que permite que se jam fe i tos tes tes manua lmen te
de par tes do código antes de conf igurar toda a s imu lação que , por ex ig ir programação
parale la , pod e levar um tempo razoável para ser tota lmen te execu tada.
5.1.4.3.2 Comandos Parale l izáve is
O resultado da execução de um loop par for em MATLAB é o mesmo que o de um loop
for padrão (não parale l izado) : o MATLAB execu ta uma sér ie de declarações (o corpo do loop)
durante um in tervalo de valores. Em um loop par for , par te do corpo do código inser ido é
executado em um c l iente do MATLAB (onde o par for é in ic iado) e par te é executada em
parale lo aos workers do MATLAB. Os dados necessár ios para execução do par for são
enviados do c l iente para os traba lhadores, sendo estes ú l t imos os responsáveis pela ma ior ia
dos cálculos compu tac ionais , e os resultados são enviados de volta para o c l ien te onde são
agrupados. Dev ido ao fa to de a presença de vá r ios workers do MATLAB poss ib i l i tar efe tuar
cálculos compu tac ionais s imu ltaneamen te no mesmo c ic lo , um c ic lo par for pode fornecer um
desempenho s ign if icat ivamente me lhor do que seu análogo loop for (em sér ie) [34] .
Cada execução do corpo de um loop par for é uma i teração. Os workers do MATLAB
aval iam i terações sem nenhuma ordem par t icu la r , e independentemente uns dos outros. Uma
vez que cada i teração é independente , não há garantia de que as i terações são s incronizados
de forma alguma, nem há necess idade para isso. Se o número de trabalhadores é igual ao
número de i terações de loop , cada traba lhador real iza uma i teração do loop. Se houver ma is
i terações do que os trabalhadores , a lguns trabalhadores execu tam ma is de uma i teração,
neste caso, o trabalhador pode recebe r vár ias i terações de uma vez para reduzir o tempo de
comunicação .
O loop par for é út i l em s i tuações onde é necessár io executar cálculo s imples em
mui tas i terações de um loop , como por exemp lo uma s imulação de Mon te Car lo. O comando
par for d iv ide as i terações de loop em grupos par a que cada trabalhador execute uma par te do
número tota l de i terações . Os loops par for também são úte is quando há loops de i terações
que levam um longo tempo para executar , haja v is ta que os workers podem executar
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i terações s imu l taneamen te . Não se pode usar um loop par for quando uma i teração do seu
c ic lo depende dos resultados de outras i terações – cada i teração deve ser independen te de
todas as ou tras. Dado que ex is te um custo de comunicação envolv ido em um loop par for , não
há vantagem de usá- lo quando há apenas um pequeno número de cálcu los s imples . O
exemplo da F igura 42 serve para i lus trar o compor tamen to dos loops par for e o seu aná logo
loop for ser ia l ao executar um mesmo cá lculo .
y = zeros(1000,1);
for n = 1:1000
y(n) =
max(svd(randn(n)));
end
plot(y);
y = zeros(1000,1);
parfor n = 1:1000
y(n) =
max(svd(randn(n)));
end
plot(y);
(a) (b) Figura 42 – (a) Cód igo or ig ina l em sér ie. (b) Cód igo adaptado para executar o
comando par for .
5.1.4.3.3 Toolboxes Compa t íveis ao MATLAB Paral le l Computing Too lbox
Na ut i l ização de qua lquer toolbox no desenvolv imento de a lgor i tmos deve -se ver i f icar
se o mesmo permi te a parale l ização . Is to quer d izer , o dev ido toolbox já deve ser
imp lemen tado com o PCT. Por exemp lo , o Gene tic Algor i thm too lbox per mi te a u t i l ização de
múl t ip los processadores em seu cá lculo , sendo para isso necessár ia a espec if icação do
usuár io como parâmetro de en trada .
Infor mações especí f icas acerca da parale l ização de toolboxes pod em ser encontradas
no He lp do MATLAB.
5.1.4.3.4 Computação Parale la a través de Un idades de Processamento Grá fico
A ut i l ização de Un idades de Processamen to Gráf ico ( Graphical Processing Uni t - GPU)
tem surgido recen temen te como forma de poss ib i l i tar a imp lemen tação de ap l icações com
Parale l ismo Mul t i tare fas e Para le l ismo Dis tr ibu ído. Es ta abordagem surgiu da adaptação das
GPUs para cá lculos ma temát icos in tens ivos, que possuem a pr ior i a func iona l idade de
executar cálculos numér icos para render ização de imagem. Es ta a dap tação deu margem à
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cr iação de supercomputadores mais acess íveis que os c lusters e a té mesmo a rede destes
t ipos de compu tadores (ou tra forma de para le l ismo) [52] .
A p la taforma para so ftware mass ivamen te paral e lo CUDA (Compute Uni f ied Dev ice
Architec ture ) é desenvolv ida pela empresa Nvid ia , fabr ican te de GPUs. In troduzido
formalmen te em 2006 , após uma ges tação de um ano de duração em beta , o CUDA vem
conquis tando c l ien tes em áreas c ient í f icas e de engenhar ia. A o mesmo tempo , a Nvid ia es tá
redesenhando e reposic ionando seus GPUs como disposi t ivos versáte is apropr iados para
mui to mais do que os jogos e le trônicos e gráf icos 3D. Na empresa Nv id ia , a marca “Tes la ” da
Nvidia deno ta produtos dest inados à compu tação de alta per formance , a marca “Quadro ” é
voltada para estações de trabalho gráf ico prof is s ionais , e a marca “GeForce ” é d irec ionada
ao tradic ional mercado consumidor de recursos gráf icos. Há alguns anos , programadores
p ioneiros descobr iram que as GPUs poder iam ser reaproveitadas para outras tare fas a lém
das de processadores gráf icos. No en tan to, o seu mode lo de programação improv isada fo i
in fe l iz , e os shaders de pixel programáveis em chips não eram os motores ideais para
computação com propósi tos gerais . A Nvi d ia apr oveitou es te problema para desenvolver uma
plata forma de programação de GPUs, bem como os shaders . De fa to, para o mercado de
computação de al to desempenho , a Nv id ia agora prefere chamar os shaders de "s tream
processors " ou "processadores de tarefas . " Não é apenas marketing externo . Cada
processador de tare fas em um GPU de um Nv id ia GeForce 8 -ser ies pode gerenc iar 96 tarefas
s imu ltaneamen te, e esses processadores têm suas própr ias FPUs, regis tros e memór ia
compar t i lhada loca l . A p lata forma CUDA consi s te de um conjunto de mult iprocessadores
(MPs) cada um com um número de processadores f luxo (ou núc leos – cores) . Por exemplo , a
GTX 260 é composta de 24 MPs, com 8 processadores de f luxo por MP. Isso dá um tota l de
24 × 8 = 192 processadores de f luxo. Ain da para a sér ie GTX 200 , apenas um dos
processadores de f luxo por MP é de dup la prec isão , [61 ], [134] , [74 ] , [53 ].
5.1.4 .3 .4.1 Uti l ização da GPU através do MATLAB
Até setembro de 2011 as a l ternat ivas para usar o processamento parale lo da GPU (do
inglês , Unidade de Processamento Grá fico) at ravés do MATLAB eram de fer ramentas de
terceiros, um exemp lo são as fer ramentas GPUmat e Jacket , c i tadas em rela tór ios
anter iores.
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Os processadores gráf icos são desenvolv idos pa ra ter um al to níve l de parale l ismo em
nível de Hardware, isso s igni f ica que os processadores da GPU possuem instruções que são
ot imizadas para os t ipos de estru tura de dados mais frequen tes no processamen to gráf ico ,
como, operações sobre ve tores [79] . Esses recursos são necessár ios para um ma ior
desempenho em tarefas como a render ização de imagens . Aprov ei tar esta solução em
cálculos c ien t íf icos é interessante , pois também são comuns operações que ut i l izam vetores
nestes cálcu los, poss ib i l i tando a redução do tempo de processamento des tas operações
[100] .
A par t i r da versão 201 1b do MATLAB a empresa MathWorks [129] adic ionou novos
recursos ao PCT, que permi te usar recursos da GPU no MATLAB. Sendo ass im além de
complementar os recursos que já ex is t iam no toolbox é ev iden te o fato de poder empreender
tecnolog ias poderosas como CUDA (do inglês , Compu te Un if ied Dev ice Archi tec ture) ou MPI
(do inglês , Message passing in ter face) a través do MATLAB sem o auxi l io de fer ramentas de
terceiros. Desta forma, com a lgumas al terações nos códigos dos a lgor i tmos escr i t os no
MATLAB, é poss ível t i rar prove ito da GPU.
Um exemp lo de a l teração pode ser observado comparando as d i ferentes formas de se
estanciar um vetor dependendo de onde se dese ja executar um de terminado cód igo .
CPU: A = A(X);
A var iável A faz referência a um vetor de tamanho X. Quando é ut i l izado este
comando o vetor será a locado na memór ia pr inc ipal do compu tador e o processamento será
real izado pelo seu processador pr inc ipal .
GPU: B = gpuArray(X);
A var iável B faz re ferência a um ve tor a locado na GPU com X pos ições . Com esse
comando o ve tor será a locado na memór ia da GPU e processado pe la GPU. Sendo ass im,
pode ser concluído que com al terações nos códigos de programas já desenvolv idos no
MATLAB é possíve l explorar o processamen to da GPU.
Entre os recursos d i spon íveis a tualmente es tão o tra tamen to da u t i l ização de números
a leatór ios em um amb ien te para le lo e a lgumas operações matemáticas com ve tores
mul t id imens iona is [131 ].
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5.1.4 .4 Insta lação do programa MATLAB
A insta lação do programa MATLAB fo i real izado de acordo com os manuais
d isponib i l izados pela própr ia Ma thWorks 3.
O MATLAB fo i insta lado loca lmen te em cada Sis tema Operacional , ou seja, cada
computador possu i duas ins ta lações: uma Windows e ou tra GNU/Linux . No Sis tema
Operacional Windows , a fer ramen ta fo i ins ta lada na versão Standalone, onde não é fe i ta a
insta lação de um l icense manager por não ser necessár io para execu tar a mesma. Desta
forma , cada ins ta lação possui seu arqu ivo de l icença ind iv idual .
No S is tema Operaciona l GNU/Linux a insta lação real izada fo i a da versão Server ,
cada uma com seu l icense manager e seu arqu ivo de l icença indiv idual . Sendo ass im, para
executar a fer ramenta MATLAB é prec iso in ic ia r o l icense manager para cada compu tador
operando o Sis tema Operacional GNU/Linux que se deseja ad ic ionar ao c luster .
5.1.4.4.1 MATLAB Admincen ter
O admincen ter , execu tado apenas no Head Node , é o programa responsável pelo
gerenciamen to dos nós d isponíve is na rede por meio des te programa é poss ível cr iar jobs e
workers em qualquer máqu ina que possua uma conexão com es te por me io do serv iço mdce .
Os computadores podem ser adic ionados pelos respectivos endereços IP ou pe lo
respectivo hos tname . Depo is de adic ionados , a conexão en tre todos é tes tada . Como pode
ser observado na F igura 43 , todos os computadores, com exceção do nó nw07 , podem ser
gerenciados pelo admincen ter . Fo i cr iado um j ob manager , hospedado em nw00 , e quatro
workers por nó.
3 ht tp : / /www.mathworks.com/support /product /DM/ insta l la t ion/ver_cur rent / setupwiz.htm l
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É possível tes tar a conectiv idade en tre todos os computad ores que foram ad ic ionados .
Os tes tes aval iam, bas icamen te , se todos os computadores se comun icam com todos os
outros u t i l izando o hos tname de cada um. Atr avés da inter face do programa é possíve l
acompanhar o sta tus dos serv iços mdce de cada computador , do job por meio do job manager
e dos workers .
Figura 43- Admincenter
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5.1.4.4.2 MDCE
O MATLAB Distr ibuted Comput ing Engine (MDCE) , execu tado por todos os
computadores onde serão hospedados workers (Head Node e c l ientes , neste caso) , é o
serv iço responsável por gerenciar workers nos computadores, cr iados remotamente pe lo
Head Node . O MDCE é responsáve l pela cr iação de processos localmente ( workers ) e
também é responsáve l pe la comun icação com o Head Node a través da rede.
O serv iço MDCE no S is tema Operaciona l Windows prec isa ser ins ta lado an t es de ser
executado e deve ser insta lado dig i tando -se o seguinte num prompt de comando (cmd) :
“C : \Program F i les \ MATLAB\ R2010a\ too lbox \d is tcomp\b in \mdce .bat ” ins ta l l
fe i to is to, para execu tar basta d ig i tar :
“C : \Program F i les \ MATLAB\ R2010a\ too lbox \d is tcomp\b in \mdce .bat ” s tar t
Estes comandos têm por base que o d iretór io de insta lação do MATLAB é loca l izado
em “C: \Program Fi les \ MATLAB \ R2010a \ ”. Caso o mesmo seja ins ta lado em ou tro local , as
devidas a l terações devem ser real izadas.
Para gerenciar o MDCE no s compu tadores ope rando GNU/L inux deve -se executar o
comando:
$ MATLABROOT/toolbox /d is tcomp/b in/mdce [opção]
s opções mais u t i l izadas são star t , s top , restar t e status , a lém da f lag -c lean u t i l izada
para remover logs ant igos e es tados an ter iores do serv iço . O diretór io onde é local izada a
insta lação do MATLAB es tá representado por MATLABROOT e deve ser adaptado de acordo.
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6 Experimentos computacionais
O presen te cap í tu lo aborda
6.1 Modelagem Hidrológica
O modelo desenvo lv ido para a geração de sér ies s intét icas d e af luências é do t ipo
autor regress ivo com médias móveis con temporâneo de ordens e , ou ( ).
Extensiva descr ição desse modelo fo i dada durante os re latór ios técnicos anter iores, de
modo que nes te re latór io será dado foco nos resultados o b tidos .
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Início
Dados de
Entrada
Eliminação de
séries repetidas
Estacionariedade,
Identificação e
Estimação
Correlação
espacial
Validação teórica
- resíduos
Independência
espacial e serial
Homocedasticidade
Normalidade
Geração das
séries
Validação das
séries
Estatísticas de curto
termos
Estatísticas de
longo termo
Correlações
espaciaisSeleção do
período de 60
meses
Amostragem não
equiprovável
Inclusão de séries
repetidas
Determinação de
vazões artificiais
Fim
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
5a
5b
5c
7a
7b
7c
Figura 44 – Fluxo do modelo de geração de séries sintéticas
A Figura 44 mos tra o f luxo f ina l do modelo ut i l izado para a geração de sér ies
s inté t icas mu lt ivar iadas . Nes te f luxo estão resumidos os 11 processos envolv idos no mode lo,
mui tos dos qua is foram expl icados an ter iormen te . A es trutura será comen tada resumidamente
nas próx imas seções , sempre acompanhada dos resultados f inais ob t idos. A única exceção
será no processo nove , Amostragem não equipr ovável, que ganhará expl icação exc lus iva e
deta lhada por não constar em re la tór ios anter ior es.
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6.1.1 Dados de entrada e e l iminação de sér ies repet idas – Processos 1 e 2
Os dados de entrada para a geração das sér ies s intét icas são unic amen te as sér ies
h is tór icas mensa is das us inas h idre lé tr icas . Estas in formações foram co letadas do sí t io
e letrôn ico do Operador Nacional do Sis tema E létr ico e se re ferem às a f luências natura is
mensais de todas as us inas em operação até dezembro de 2007. Po r a f luências naturais
entendem-se as vazões nos r ios já descontados os efe i tos dos bar ramentos , evaporação dos
lagos dos reservatór ios e usos secundár ios dos mesmos. No per íodo l imi te de dezembro de
2007, estavam em operação 146 us inas cu jos dados pr inc ipa is estão l is tados no Anexo I.
No to ta l , as sér ies h is tór icas mensa is contemplam 924 regis tros para cada us ina ,
referentes ao per íodo de jane iro de 1931 a dezembro de 2007 . Todas as sér ies são
comple tas, cons is t idas e sem fa lhas .
Dentre as us inas considerad as, ex is tem oi to que possuem sér ies h is tór icas repet idas.
Is to acon tece em usinas que es tão insta ladas em regiões próx imas ou em cana is de desv io
que levam água para mais de uma us ina . A Tabe la 18 l is ta as us inas que div idem as me smas
sér ies.
Tabela 18 – Usinas com séries repetidas
Usina com série repetida Usina original
2 – I t u t inga 1 – Camargos
118 – B i l l i ngs 117 – Guarapi ranga
132 – Fontes Nova 131 – N i lo Peçanha
133 – Pere i ra Passos 131 – N i lo Peçanha
174 – Paulo Afonso I , I I , I I I 173 – Moxotó
175 – Paulo Afonso IV 173 – Moxotó
182 – V igár io 181 – Santana
305 – I t i qu i ra I I 304 – I t i qu i ra I
Como será v is to pos ter iormen te , sér ies repetidas imposs ib i l i tam o cálcu lo do
parâmetro responsável pela co r re lação espacia l entre as us inas (processo 4 do f luxograma
da Figura 44) . Dessa maneira , as us inas com sér ies repetidas são ret i radas da modelagem no
processo 2 e recolocadas no processo 10 , ao f inal do programa.
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6.1.2 Estacionar iedade , Ident if icação e Est imação – Processo 3
Sér ies temporais es tac ionár ias são as que não apresentam mudanças de
compor tamento em seus pr inc ipa is momen tos estat ís t icos ao longo do tempo . Toda a
formulação ( ) u t i l izada é der ivada da teor ia dos m odelos de Box & Jenk ins [18] ,
que tem como pré - requis i to a ut i l ização de sér ies estac ionár ias (a lém de ou tras ex igênc ias
teór icas) .
Uma opção ser ia ado tar uma c lasse de mode los que possuem operadores d i ferença
em sua formulação (mode los sazonais) . No entanto, pensando na parc imôn ia do
modelo resu ltan te , op tou -se por não inc lu ir a ca rga extra de parâmetros necessár ia caso se
fosse trabalhar com operador d i ferença .
A solução ado tada fo i pré -processar as sér ies na intenção de iden ti f icar e cor r ig ir as
sér ies não es tac ionár ias. Essa tare fa fo i real izada através da ap l icação de técnicas e testes
estat ís t icos conso l idados na l i teratura como métodos ef ic ientes para ta l f im ( [24 ], [31 ] e
[95]) . Den tre a grande o fer ta de testes ex is tentes, optou -se pela esco lha de c inco, cada um
considerando um enfoque d i feren te. Foram e les:
Teste t-Student [136]: Paramétrico, executado sobre duas subamostras retiradas da amostra
principal
Teste de Cox-Stuart [125]: Não paramétrico. executado sobre duas subamostras (de mesmo
tamanho) retiradas da amostra principal
Teste de Wilcoxon [125]: Não paramétrico, executado sobre duas subamostras retiradas da
amostra principal
Teste do coeficiente de correlação de Spearman [125]: Não paramétrico, executado sobre a
amostra inteira
Teste de Mann-Kendall [50]: Não paramétrico, executado sobre a amostra inteira.
O nível de conf iança adotado para todos os testes fo i de 95%. Os tes tes foram
apl icados às méd ias anuais , sendo que para os testes que requerem subd iv isões na amos tra
pr inc ipal , f ixou -se o ano l imi te em 1969 . Esco lheu -se essa data pois e la marcou um per íodo
cr i t ico no tocan te à var iabi l idade das af luências nos pr inc ipais r ios bras i le iros [97 ] . As
ver i f icações foram fe i tas de forma independen te e uma aná l ise conjun ta dos veredic tos dos
testes fo i determinan te na decisão de cor r ig ir as sér ies consideradas não es tac ionár ias . A
Tabela 19 resume os resul tados para todas as us inas do S IN. Os vered ic tos dos tes tes
deta lhados por us inas , a lém de ou tras aná l ises podem ser confer idos em Detze l et a l . [45 ] .
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Tabela 19 – Usinas estacionárias e não estacionárias por subsistema
Subsistema Estacionárias Não Estacionárias Total
1-Sudeste 59 45 104
2-Sul 0 30 30
3-Nordeste 9 0 9
4-Norte 3 0 3
Total 71 75 146
Para as sér ies não estac ionár ias ap l icou -se um procedimen to de cor reção baseado no
cálculo das curvas acumula t ivas de vazão ve rsus tempo. Em uma sér ie estac ionár ia , é
esperado que o traçado gráf ico da curva acumu lat iva de vazão em relação ao tempo possa
ser a justado por uma l inha de tendênc ia cont ínua ao longo de todo o per íodo . Adotando essa
l inha de pensamento , fo i de terminado o coe fic iente angu lar do per íodo mais recen te ( janeiro
de 1970 a dezembro de 2007) e este valor fo i mult ip l icado ao per íodo ma is ant igo ( janeiro de
1931 a dezembro de 1969) , l inear izando a tendência. A t í tu lo de exemplo , a F igura 45 i lus tra
o procedimento para a UHE I ta ipu.
Figura 45 - Aplicação do método de correção na não estacionariedade em Itaipu A preparação numér ica dos dados fo i fe i ta na sequência, ap l icando -se transformações
logar í tm icas em todas as sér ies na intenção de aprox imar sua dis tr ibu ição de uma Normal .
Como mencionado anter iormen te, a for mulação u t i l izada para a geração das sér ies s in té t icas
se fundamen ta na d is tr ibuição Nor mal . Na impossib i l idade em se af i rmar que as af luênc ias a
1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000-5
0
5
10
15x 10
6 CURVA ACUMULATIVA DE VAZÕES
Anos
Va
zõe
s (m
³/s)
Corrigida
Tend. Corr.
Original
Tend. Orig.
1940 1950 1960 1970 1980 1990 20000
1
2
3
4x 10
4 SÉRIES HISTÓRICAS
Anos
Va
zõe
s (m
³/s)
Corrigida
Original
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todas as us inas seguem uma d is tr ibu ição com essas cara cter ís t icas , a transfor mação
logar í tm ica fo i u t i l izada . Lembra -se que até o ú l t imo re latór io técnico , era ut i l izada a
transformação Box -Cox, mas , dev ido a problemas numér icos encon trados em algumas us inas ,
s imp l i f icou-se para a trans formação log -norma l .
Desde o iníc io do proje to havia -se optado por não ut i l izar modelos per iód icos nas
sér ies. Entre tan to, por ser em escala mensal, a sazonal idade é uma caracter ís t ica
fundamen ta l que prec isa ser trabalhada. Dessa maneira, empregou -se um método de
dessazonal ização , ou padronização dos dados pela média e desvio padrão [36 ] .
Uma vez na condição de estac ionár ias , aprox imadamente norma is e dessazonal izadas ,
as sér ies podem ser submetidas à modelagem. O pr ime iro procedimen to é a iden ti f ica ção do
modelo , no qua l foram fe i tos es tudos acerca da c lasse dos modelos au tor regress ivos (com ou
sem médias móve is) e suas respect ivas ordens . Ut i l izaram -se técnicas c láss icas de aná l ise
das funções de autocor re lação (FAC) e au tocor re lação parc ia l (FACP) e comparação com os
compor tamentos esperados para as d iversas ordens de modelos au tor regress ivos com méd ias
móveis [126 ] .
Na in tenção de reduzir a sub je t iv idade das anál ises grá f icas e automat izar o
procedimen to de iden ti f icaçã o, ut i l izou-se o Cr i tér io de Informação de Bayes (B IC) [123 ] . O
mecanismo de func ionamen to dessa técnica é s imp les: são deter minados os Cr i tér ios de
Infor mação para todos os modelos candida tos, sendo que o escolh ido é o que apr esentar o
menor B IC .
As formulações cons ideradas foram AR(1) , AR(2) , ARMA(1,1) ,ARMA(2,1) e
ARMA(2 ,2) . Não foram testados mode los de ordens super iores, pois , segundo Box e t a l . [18] ,
sér ies tempora is estac ionár ias são represen ta das apropr iadamente com modelos es tocást icos
l ineares com ordens l imi tadas a dois . As anál i ses das FAC e FACP, em conjun to com a
aval iação do Cr i tér io B IC , foram real izadas para todas as us inas do estudo. As ordens
resultan tes podem ser con fer idas no Anexo I I .
A est imação dos parâmetros dos mode los indiv iduais para cada us ina fo i o próx imo
passo. Como será v is to na próx ima seção, o modelo mul t ivar iado contemporâneo permite que
sejam es timados parâmetros de forma isolada para cada sér ie. Dessa mane ira, a for mu lação
do mode lo univar iado por us ina adqu ir iu a forma :
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(169)
onde
sér ies h is tór icas , de tamanho . Cada e lemen to é a tre lado a um tempo (ou
mês ) , transformado segundo log -normal e dessazonal izado
ruídos (ou resíduos) da sér ie, de tamanho , com média nula e var iânc ia
unitár ia . Cada e lemen to é atre lado a um tempo (ou mês ) , norma lmen te e
ident icamen te d is tr ibu ído ( NID)
parâmetros da porção AR
parâmetros da porção MA
ordem da porção AR do modelo ( )
ordem da porção MA do modelo ( )
Para est imar os parâmetros, fo i u t i l izado o Método da Máx ima Veross imi lhança
Condic ional que depende (ou está cond ic ionado) de um valor in ic ia l atr ibuído aos parâmetros
para começar o processo i terat ivo que resulta nos valores f inais . Segu iram -se
recomendações de Mine [94] e Salas e t a l . [120] , que separam o proced imen to em duas
etapas: ( i ) est imação prel im inar e ( i i ) est imação ót ima através do mé todo da Máxima
Veross imi lhança Cond ic iona l propr iamente d i to . Os parâmetros es t imados para todas as
us inas, bem como a função soma dos quadrados dos resíduos e a var iânc ia dos res íduos
(produtos do processo de est imação) são mos trados no Anexo I I .
6.1.3 Correlação espac ial – Processo 4
É neste processo que os modelos indiv iduais a cada us ina adqu irem o parâmetro
responsável pela cor re lação cruzada espacia l entre e las . A forma com a qua l o mode lo
mul t ivar iado é compos to caracter iza sua denominação de contemporâneo . Em comparação
com o mode lo un ivar iado da equação (54) , a formulação ( ) pouco se a l tera ,
adquir indo a forma da equação (170) :
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(170)
onde
matr iz com as sér ies h is tór icas , de tamanho ( ). Cada elemento é a tre lado a
um tempo (ou mês ) , transformado segundo log -normal e dessazona l izado
matr iz com os ruídos (ou resíduos) da sér ie , de tamanho ( ), com ve tor de
médias nu lo e ma tr iz de covar iânc ia . Cada e lemento é a tre lado a um tempo
(ou mês ) , normalmen te e ident icamen te d is tr ibu ído ( NID)
matr iz d iagonal de parâmetros da porção AR de tamanho ( ), def in ida por :
[
]
matr iz d iagonal de parâmetros da porção MA de tamanho ( ), def in ida por :
[
]
ordem da porção AR do modelo ( ))
ordem da porção MA do modelo ( )
número de us inas sob mode lagem
número de e lemen tos da sér ie
A ún ica d i ferença s igni f ica t iva es tá nas matr izes de parâmetros; em um mode lo
mul t ivar iado tradic iona l as ma tr izes ser iam in te i ramente preenchidas. No mo delo as
matr izes são diagona is , d im inuindo sobremane ir a a d imensão do problema e fac i l i tando todo
o processo de geração . Por tan to, o modelo se r esume a um agrupamen to de d iversos
modelos univar iados a justados a cada loca l idad e especí f ica.
A cor re lação espacia l é inser ida no modelo a través da sér ie de resíduos. Dessa
maneira , ao invés de se gerar números a lea tór ios independen tes (como ser ia o procedimento
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em um mode lo univar iado) , geram -se números cor re lac ionados de acordo com a equação
(58) :
(171)
onde
vetor com e lemen tos padronizados , independentes no espaço e no tempo
matr iz parâmetro, de tamanho ( )
A ma tr iz parâmetro é chave para a mode lagem mul t ivar iada. Esta ma tr iz é a
responsável pela cr iação do campo espac ia l cor re lac ionado que fornecerá os números
a leatór ios para a geração das sér ies s in té t icas . Kelman [70 ] deduz , a par t i r da equação (58) ,
a fór mula que é u t i l izada na es t imação da matr iz parâmetro , dada pela equação (59) :
(172)
onde
matr iz de cor re lações dos resíduos do modelo
Exis tem mu i tas ma tr izes que sat is fazem a equação (59) . Segundo o autor , uma
opção é considerar que se ja tr iangular . Dessa mane ira, ado tou -se a Decompos ição de
Cholesky [55] para obtenção de uma das so luções. É exatamen te nesse ponto que us inas
com sér ies repetidas apresentam problemas. A Dec omposição de Cho lesky ex ige que a matr iz
seja pos it ivo -def in ida; quando há sér ies igua is , a cor re lação en tre e las é per fe i ta (e .g.
) , fa to que v io la es ta condição.
6.1.4 Val idação teór ica – res íduos – Processo 5
Na val idação teór ica do mode lo , são fe i tas in f er ências sobre os resíduos gerados com
a ap l icação da ma tr iz . Este passo é impor tan te para con fer ir a ef ic iênc ia do processo de
est imação e é fe i to inver tendo -se a equação (58) , con forme a equação (60) :
(173)
onde
inversa da ma tr iz parâmetro es t imada;
O procedimento é apl icar a sér ie de resíduos obtidos dos regis tros h is tór icos na
equação (60) para ob ter a ma tr iz . O modelo estará bem es timado se os e lemen tos de
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forem independen tes no espaço e no tempo , a lém de serem homocedás ticos (ou com
var iânc ia cons tan te) e seguir uma d is tr ibuição aprox imadamen te Normal . A ver i f icação fo i
fe i ta com apl icação de técnicas es ta t ís t icas :
Teste de Portmanteau [77] para independência temporal
Verificação dos limites de confiança para as correlações da matriz [120], para independência
espacial
Teste de Levene [23] para homocedasticidade
Intervalos de confiança para o coeficiente de assimetria [120], para verificar a proximidade da
distribuição Normal
Os resultados para o pr imeiro , terce iro e quar to i tens são re sumidos na Tabe la 20 ,
sendo que os acei tes representam a con firmação das condições de independênc ia tempora l,
homocedast ic idade e norma l idade.
Tabela 20 – Resultados validação teórica
Teste Número de usinas
Acei ta Rejei ta
Portmanteau 19 119
Levene 106 32
Normal idade 61 77
Nota-se que os resultados f icaram aquém dos esperados pr inc ipalmente para a
independênc ia tempora l e Normal idade . A pr inc ipal razão para isso es tá nas própr ias
d imensões do mode lo. L embra-se que a es t imação dos resíduos espac ia is é fe i ta de for ma
única para todas as us inas . A matr iz usada na va l idação teór ica possui d imensões
( ), sendo ex tremamen te compl icado de se garant ir per fe i ta adequação para todas as
us inas. En tretan to, na ver i f icação da independência espac ia l , resu ltado posi t ivo fo i ob t ido e
as cor re lações se enquad raram den tro dos l im ites de con f iança em todas as us inas .
Ressalta -se que todas as ver i f icações teór icas apl icadas não são restr i t ivas para a
continuação da mode lagem e servem como bal i zadoras para aval iar a qua l idade do mode lo
a justado .
6.1.5 Geração das sér ies – Processo 6
O modelo ar ranjado para a geração das sér ies s inté t icas é expresso pela equação
(174) :
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(174)
A equação (174) é calcu lada tantas vezes quanto o número de sér ies a ser gerad o. Na
pr imeira i teração ( ) , é necessár io f ixar valores in ic ia is para as var iáve is
,
,
e
, po is se referem aos per íodos de tempo an ter iores ao cons iderado . Sem perdas de
general idade , atr i buiu-se zero a todos as var iáveis , pois es te é o valor esperado de cada uma
(sér ies de res íduos são NID e sér ies de a f luências são padronizadas) .
As sér ies s in té t icas são ob tidas a par t i r da geração de números a lea tór ios
cor re lac ionados espacia lmen te . Para tanto , in ic ia lmen te se gera um número a leatór io
normalmen te d is tr ibuído , com méd ia zero e var iânc ia uni tár ia . Ap l ica -se esse número na
equação (58) na intenção de obter que , por sua vez, é subs ti tuído na equação (174)
para determinar a vazão s in té t ica .
Optou-se por gerar 1.100 sér ies s in té t icas para cada us ina, com compr imen to idên tico
ao da sér ie h is tór ica (924 meses) . Depo is de geradas, as 100 pr imeiras sér ies são
descar tadas para e l im inar a inf luênc ia dos valo res in ic ia is . As 1.000 sér ies resultan tes são
submet idas às transformações inversas de sazonal idade e log -norma l idade.
Lembra-se que os resultados apresentados neste re latór io, bem como a versão f ina l
do modelo , se re ferem às sér ies geradas com semen tes de números a lea tór ios f ixos . A
equação u t i l izada para determinar a semente é dada pela equação (175) :
{( )
[( ) ( ( ))]} (175)
Ao substi tu ir a data na qual a semen te fo i f ixada (07/02/2012 , às 2h18min15s da
tarde) , chegou-se ao valor de
6.1.6 Val idação das sér ies – Processo 7
Nesta fase a va l idação é real izada sobre as a f luências s in té t icas propr iamen te d i tas .
A val idação das sér ies mul t ivar iadas se deu em t rês passos:
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Estatísticas de curto termo: médias, variâncias, coeficientes de assimetria, autocorrelações de lags
1 e 2 e vazões máximas e mínimas
Estatísticas de longo termo: sequências de valores abaixo da média de longo termo da usina e
déficits acumulados
Análise da correlação espacial
O pr ime iro i tem se re fere à ver i f icação da imp lementação compu tac iona l do modelo .
Dado que e le fo i est imado com parâmetros da sér ie h is tór ica , é de se esperar que reproduza
os pr inc ipais momen tos es tat ís t icos nas sér ies s inté t icas . A F igura 46 mos tra o h is tograma
dos er ros percentuais comet idos pe l as sér ies s inté t icas quando comparadas às h is tór icas
para o parâmetro méd ia.
Figura 46 – Histograma dos erros cometidos pelas séries de todas as usinas para o parâmetro média Nota-se que a grande ma ior ia das us inas ob teve er ros muito pequenos : 122 das 138
us inas apresentaram er ros en tre os l imi tes de em re lação à méd ia h is tór ica . A F igura
47, por sua vez, mos tra o mesmo his tograma, po rém para o parâmetro desv io padrão.
A exemplo do parâmetro méd ia , os er ros obtidos para o desvio padrão também foram
pequenos, embora a lgumas usinas tenham apresentado percentua is ma iores. Sabe -se,
contudo , que a reprodução do desvio padrão das sér ies h is tór icas é um fator de d i f icu ldade
dos mode los estocás ticos .
Devido ao e levado número de resul tados , as demais es ta tís t icas de cur to termo foram
reunidas no Anexo II I . Os valores das sér ies s in tét icas se referem à média das 1.000 sér ies
geradas por us ina. Na anál ise dos resul tados , percebe -se que as estat ís t icas de cur t o ter mo
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
-6,00% -5,00% -4,00% -3,00% -2,00% -1,00% 0,00% 1,00%
Fre
qu
ênci
a A
bso
luta
Erros Percentuais
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foram reproduzidas de forma apropr iada . O único valor a chamar atenção se re fere ao
coefic iente de ass ime tr ia das sér ies s in tét icas. Em todas as us inas consideradas , este índice
fo i superest imado . Por outro lado, pode -se destacar o bom desempenho d o modelo em
reproduzir as autocor re lações, índ ice de grande impor tância para sér ies de a f luências
mensais .
Figura 47 - Histograma dos erros cometidos pelas séries de todas as usinas para o parâmetro desvio padrão Para as cor r idas, ou sequências de valores abaixo da méd ia de longo termo, foram
calculados o número tota l de ocor rências , as dur ações médias , durações máximas, a f luências
acumuladas méd ias e a f luências acumuladas máximas . Os déf ic i ts foram de terminados em
função das a f luências médias e máx imas pa ra regular izar 80% da média mensa l Os
resultados das esta t ís t icas de longo termo são mostrados no Anexo IV . Da mesma forma que
as esta tís t icas de cur to ter mo, os valores mos trados para as sér ies s in tét icas se re ferem à
média das 1.000 sér ies geradas por us ina.
As vazões geradas nas sér ies s in tét icas f icaram dentro do esperado em pra t icamente
todos os quesitos . A única esta tís t ica com desempenho in fer ior para a lgumas us inas fo i o
máximo dé fic i t acumulado .
A ú l t ima ver i f icação se r efere à cor re lação espacia l das sér ies s intét icas, in for mação
de grande impor tância para val idar o modelo mult ivar iado con temporâneo . Anal isando a
quantidade de us inas cons ideradas na mode lagem f ica mu ito compl icado apresentar a matr iz
de cor re lações obt ida . Por esse mot ivo , optou -se por uma representação em cores das
matr izes em tamanho reduz ido. Ressa lta -se que, mais impor tan te do que reproduzir as
0
10
20
30
40
50
60
70
-40,00% -30,00% -20,00% -10,00% 0,00% 10,00% 20,00%
Fre
qu
ênci
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luta
Erros Percentuais
INSTITUTO DE TECNOLOGIA PARA O DESENVOLVIMENTO
DOCUMENTO N :
965
DPEL
DVSE
E N D E R E Ç O : C e n t r o P o l i t é c n i c o d a U F P R – C a i x a P o s t a l 1 9 0 6 7 – C E P 8 1 5 3 1 - 9 8 0 – C u r i t i b a / P R F o n e : + 5 5 4 1 3 3 6 1 - 6 2 0 0 F a x : + 5 5 4 1 3 3 6 1 - 6 0 0 7 E - m a i l : L A C T E C @ L A C T E C . o r g . b r
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14/11/2012
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REPRODUÇÕES DESTE DOCUMENTO SÓ TÊM VALIDADE SE FOREM INTEGRAIS
DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
magni tudes da cor re lação , é a reprodução do campo de cor re lações como um todo . Ass im, a
representação gráf ic a é uma fer ramen ta út i l .
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965
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Figura 48 – Matriz de correlações das séries históricas
Figura 49 – Matriz de correlações das séries sintéticas
1,00 0,96 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,94 0,88 0,88 0,88 0,92 0,91 0,77 0,78 0,80 0,86 0,86 0,86 0,85 0,73 0,73 0,82 0,82 0,81 0,89 0,74 0,74 0,75 0,76 0,76 0,76 0,89 0,88 0,53 0,53 0,49 0,52 0,52 0,52 0,11 0,38 0,37 0,37 0,81 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,63 0,71 0,61 0,58 #### #### #### #### #### 0,38 0,60 0,58 0,78 0,75 0,75 0,82 0,73 0,85 0,89 0,88 0,91 0,91 0,73 0,73 0,80 0,75 0,73 0,73 0,56 0,66 0,53 0,84 0,86 0,62 0,72 0,71 0,70 0,70 0,77 0,77 0,80 0,25 0,61 0,74 0,74 0,59 0,50 0,73 #### 0,65 0,78 0,49 0,68 0,67 0,68 0,67 0,67 0,78 #### 0,55 0,67 0,51 0,46 0,45 0,72 0,68 0,78 0,78 0,78
0,96 1,00 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,96 0,96 0,88 0,88 0,88 0,93 0,92 0,77 0,78 0,81 0,87 0,86 0,86 0,86 0,74 0,74 0,83 0,83 0,82 0,89 0,73 0,72 0,74 0,75 0,75 0,74 0,89 0,87 0,53 0,53 0,49 0,51 0,51 0,51 0,11 0,38 0,37 0,37 0,80 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,63 0,70 0,60 0,57 #### #### #### #### #### 0,37 0,59 0,57 0,76 0,74 0,75 0,81 0,72 0,84 0,90 0,90 0,91 0,91 0,76 0,76 0,84 0,78 0,76 0,76 0,59 0,67 0,56 0,88 0,90 0,62 0,73 0,71 0,71 0,71 0,76 0,76 0,85 0,27 0,63 0,78 0,78 0,58 0,50 0,74 #### 0,70 0,78 0,49 0,68 0,68 0,69 0,68 0,68 0,78 #### 0,55 0,67 0,52 0,44 0,48 0,73 0,69 0,79 0,79 0,79
0,95 0,97 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,99 0,93 0,93 0,93 0,98 0,97 0,80 0,81 0,84 0,89 0,89 0,89 0,89 0,77 0,77 0,85 0,85 0,85 0,93 0,79 0,79 0,80 0,81 0,81 0,80 0,93 0,92 0,58 0,58 0,54 0,56 0,56 0,56 0,13 0,41 0,40 0,40 0,85 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,67 0,75 0,64 0,59 #### #### #### #### #### 0,41 0,64 0,59 0,81 0,78 0,79 0,86 0,74 0,87 0,88 0,88 0,92 0,92 0,72 0,72 0,79 0,74 0,72 0,72 0,56 0,70 0,53 0,86 0,89 0,63 0,75 0,73 0,72 0,72 0,78 0,78 0,80 0,26 0,62 0,74 0,74 0,61 0,52 0,77 #### 0,67 0,79 0,54 0,70 0,70 0,70 0,68 0,69 0,79 #### 0,57 0,69 0,54 0,46 0,46 0,75 0,71 0,80 0,80 0,81
0,95 0,97 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,99 0,93 0,93 0,93 0,98 0,97 0,80 0,81 0,84 0,90 0,90 0,89 0,89 0,77 0,77 0,86 0,86 0,85 0,93 0,79 0,79 0,80 0,81 0,81 0,81 0,94 0,92 0,59 0,58 0,54 0,56 0,56 0,56 0,13 0,42 0,41 0,40 0,85 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,67 0,75 0,64 0,59 #### #### #### #### #### 0,41 0,64 0,59 0,81 0,78 0,79 0,86 0,74 0,88 0,88 0,87 0,92 0,92 0,72 0,72 0,79 0,73 0,72 0,72 0,56 0,71 0,52 0,85 0,89 0,62 0,75 0,73 0,73 0,73 0,78 0,78 0,80 0,25 0,62 0,73 0,73 0,61 0,52 0,78 #### 0,67 0,79 0,54 0,70 0,70 0,70 0,69 0,69 0,79 0,00 0,57 0,69 0,55 0,46 0,45 0,75 0,71 0,80 0,80 0,81
0,95 0,97 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,93 0,93 0,93 0,98 0,97 0,80 0,81 0,84 0,90 0,90 0,90 0,89 0,78 0,77 0,86 0,86 0,85 0,94 0,79 0,79 0,80 0,81 0,81 0,81 0,94 0,93 0,59 0,59 0,54 0,56 0,56 0,56 0,13 0,42 0,41 0,40 0,86 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,67 0,75 0,64 0,59 #### #### #### #### #### 0,41 0,64 0,59 0,81 0,78 0,79 0,86 0,74 0,88 0,88 0,87 0,92 0,92 0,72 0,72 0,79 0,73 0,72 0,72 0,55 0,71 0,52 0,85 0,89 0,62 0,75 0,74 0,73 0,73 0,78 0,78 0,80 0,25 0,62 0,73 0,73 0,61 0,52 0,78 #### 0,67 0,79 0,54 0,70 0,70 0,70 0,69 0,69 0,79 0,00 0,58 0,69 0,55 0,46 0,45 0,75 0,71 0,81 0,81 0,81
0,95 0,97 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,93 0,93 0,93 0,98 0,97 0,80 0,81 0,84 0,90 0,90 0,90 0,89 0,78 0,78 0,86 0,86 0,86 0,94 0,79 0,79 0,80 0,81 0,81 0,81 0,94 0,93 0,59 0,59 0,54 0,56 0,56 0,56 0,13 0,42 0,41 0,40 0,86 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,66 0,75 0,64 0,59 #### #### #### #### #### 0,41 0,64 0,59 0,82 0,78 0,79 0,86 0,74 0,88 0,88 0,87 0,92 0,92 0,72 0,72 0,79 0,73 0,72 0,72 0,55 0,71 0,52 0,85 0,89 0,62 0,75 0,74 0,73 0,73 0,78 0,78 0,80 0,25 0,63 0,73 0,73 0,61 0,52 0,78 #### 0,66 0,79 0,54 0,70 0,70 0,70 0,69 0,69 0,79 0,01 0,58 0,70 0,55 0,46 0,45 0,75 0,71 0,81 0,81 0,81
0,95 0,97 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,93 0,93 0,93 0,98 0,97 0,80 0,81 0,84 0,90 0,90 0,90 0,90 0,78 0,78 0,86 0,86 0,86 0,94 0,79 0,79 0,80 0,81 0,81 0,81 0,94 0,93 0,59 0,59 0,54 0,56 0,56 0,57 0,13 0,42 0,41 0,40 0,86 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,66 0,75 0,63 0,59 #### #### #### #### #### 0,41 0,64 0,59 0,82 0,78 0,79 0,86 0,74 0,88 0,88 0,87 0,92 0,92 0,71 0,71 0,78 0,73 0,72 0,71 0,55 0,71 0,51 0,85 0,89 0,62 0,76 0,74 0,74 0,74 0,78 0,78 0,80 0,25 0,63 0,73 0,73 0,61 0,52 0,78 #### 0,66 0,80 0,54 0,70 0,70 0,71 0,69 0,69 0,80 0,01 0,59 0,70 0,56 0,46 0,45 0,75 0,71 0,81 0,81 0,81
0,95 0,96 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,93 0,93 0,93 0,98 0,98 0,80 0,82 0,84 0,90 0,90 0,90 0,90 0,78 0,78 0,86 0,86 0,86 0,94 0,79 0,79 0,80 0,81 0,81 0,81 0,94 0,93 0,59 0,59 0,54 0,56 0,56 0,57 0,12 0,42 0,41 0,40 0,87 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,66 0,75 0,63 0,59 #### #### #### #### #### 0,41 0,64 0,58 0,81 0,78 0,79 0,86 0,73 0,88 0,88 0,87 0,92 0,92 0,71 0,71 0,78 0,73 0,71 0,71 0,54 0,71 0,51 0,85 0,89 0,62 0,76 0,75 0,74 0,74 0,78 0,78 0,79 0,25 0,63 0,72 0,72 0,62 0,52 0,78 #### 0,66 0,80 0,54 0,71 0,70 0,71 0,69 0,70 0,80 0,02 0,60 0,70 0,57 0,47 0,44 0,75 0,72 0,81 0,81 0,81
0,94 0,96 0,99 0,99 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,93 0,93 0,93 0,99 0,98 0,81 0,82 0,84 0,90 0,90 0,90 0,90 0,79 0,78 0,87 0,87 0,87 0,95 0,79 0,79 0,80 0,81 0,81 0,81 0,95 0,94 0,59 0,59 0,54 0,57 0,57 0,57 0,12 0,41 0,41 0,40 0,87 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,66 0,75 0,63 0,58 #### #### #### #### #### 0,41 0,64 0,58 0,81 0,78 0,79 0,86 0,73 0,88 0,88 0,87 0,92 0,92 0,71 0,71 0,78 0,72 0,71 0,71 0,54 0,72 0,51 0,85 0,89 0,63 0,76 0,75 0,75 0,75 0,78 0,78 0,79 0,25 0,64 0,72 0,72 0,62 0,52 0,79 #### 0,66 0,80 0,54 0,71 0,71 0,71 0,69 0,70 0,80 0,03 0,61 0,70 0,58 0,47 0,44 0,76 0,72 0,82 0,82 0,82
0,88 0,88 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 1,00 0,99 0,99 0,95 0,94 0,76 0,77 0,79 0,85 0,85 0,85 0,85 0,75 0,75 0,82 0,82 0,82 0,90 0,86 0,86 0,87 0,87 0,87 0,87 0,92 0,91 0,64 0,64 0,59 0,61 0,61 0,61 0,16 0,46 0,45 0,45 0,85 #### #### #### 0,01 0,00 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,68 0,80 0,67 0,60 #### #### #### #### #### 0,44 0,69 0,60 0,85 0,79 0,80 0,87 0,71 0,88 0,81 0,79 0,88 0,88 0,63 0,63 0,69 0,64 0,62 0,62 0,46 0,71 0,42 0,76 0,80 0,56 0,69 0,68 0,67 0,67 0,76 0,76 0,70 0,19 0,59 0,64 0,64 0,60 0,53 0,75 #### 0,59 0,78 0,59 0,65 0,65 0,65 0,63 0,64 0,78 0,03 0,56 0,70 0,56 0,47 0,36 0,74 0,68 0,80 0,80 0,80
0,88 0,88 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,99 1,00 1,00 0,94 0,94 0,76 0,77 0,80 0,86 0,86 0,86 0,86 0,76 0,76 0,83 0,83 0,82 0,91 0,86 0,86 0,87 0,87 0,87 0,87 0,92 0,91 0,64 0,64 0,60 0,62 0,62 0,62 0,17 0,47 0,46 0,46 0,86 #### #### #### 0,01 0,00 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,67 0,80 0,66 0,59 #### #### #### #### #### 0,45 0,68 0,59 0,84 0,77 0,79 0,86 0,70 0,87 0,81 0,79 0,88 0,88 0,63 0,63 0,69 0,64 0,62 0,62 0,46 0,71 0,42 0,74 0,80 0,57 0,69 0,68 0,67 0,67 0,75 0,75 0,70 0,19 0,58 0,63 0,63 0,60 0,52 0,76 #### 0,58 0,77 0,60 0,66 0,65 0,66 0,64 0,64 0,77 0,01 0,55 0,69 0,55 0,46 0,36 0,74 0,68 0,79 0,79 0,79
0,88 0,88 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,99 1,00 1,00 0,94 0,94 0,76 0,77 0,80 0,86 0,86 0,86 0,86 0,76 0,76 0,83 0,83 0,82 0,91 0,86 0,86 0,87 0,87 0,87 0,87 0,92 0,91 0,64 0,64 0,60 0,62 0,62 0,62 0,17 0,47 0,46 0,46 0,86 #### #### #### 0,01 0,00 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,67 0,80 0,66 0,59 #### #### #### #### #### 0,45 0,68 0,59 0,84 0,77 0,79 0,86 0,70 0,87 0,81 0,79 0,88 0,88 0,63 0,63 0,69 0,64 0,62 0,62 0,46 0,71 0,42 0,74 0,80 0,57 0,69 0,68 0,67 0,67 0,75 0,75 0,70 0,19 0,58 0,63 0,63 0,60 0,52 0,76 #### 0,58 0,77 0,60 0,66 0,65 0,66 0,64 0,65 0,77 0,01 0,55 0,69 0,55 0,46 0,35 0,74 0,68 0,79 0,79 0,79
0,92 0,93 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,99 0,95 0,94 0,94 1,00 1,00 0,80 0,81 0,83 0,89 0,89 0,89 0,89 0,78 0,78 0,86 0,86 0,87 0,95 0,83 0,83 0,84 0,85 0,85 0,85 0,96 0,95 0,63 0,63 0,58 0,60 0,60 0,61 0,14 0,45 0,44 0,44 0,89 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,66 0,77 0,65 0,58 #### #### #### #### #### 0,42 0,67 0,58 0,83 0,79 0,80 0,87 0,72 0,88 0,84 0,84 0,91 0,91 0,67 0,67 0,74 0,68 0,67 0,67 0,49 0,73 0,46 0,82 0,86 0,61 0,75 0,74 0,73 0,73 0,76 0,76 0,75 0,23 0,63 0,68 0,68 0,63 0,53 0,78 #### 0,62 0,82 0,58 0,70 0,70 0,71 0,69 0,70 0,82 0,06 0,62 0,71 0,60 0,49 0,40 0,78 0,73 0,83 0,83 0,83
0,91 0,92 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,98 0,98 0,94 0,94 0,94 1,00 1,00 0,80 0,81 0,83 0,89 0,89 0,89 0,89 0,78 0,78 0,86 0,86 0,87 0,96 0,83 0,83 0,85 0,86 0,86 0,86 0,96 0,96 0,63 0,63 0,58 0,61 0,61 0,61 0,14 0,45 0,44 0,44 0,90 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,66 0,77 0,64 0,58 #### #### #### #### #### 0,42 0,67 0,58 0,83 0,79 0,79 0,87 0,71 0,88 0,84 0,83 0,91 0,91 0,67 0,67 0,73 0,68 0,67 0,67 0,48 0,74 0,45 0,81 0,85 0,61 0,75 0,74 0,74 0,74 0,76 0,76 0,74 0,22 0,64 0,67 0,67 0,64 0,54 0,78 #### 0,61 0,83 0,58 0,71 0,71 0,71 0,69 0,71 0,83 0,08 0,64 0,72 0,62 0,51 0,39 0,79 0,74 0,84 0,84 0,84
0,77 0,77 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,81 0,76 0,76 0,76 0,80 0,80 1,00 0,99 0,98 0,90 0,90 0,90 0,90 0,92 0,94 0,96 0,96 0,95 0,91 0,59 0,59 0,61 0,61 0,61 0,61 0,89 0,87 0,43 0,43 0,38 0,40 0,40 0,40 #### 0,24 0,23 0,23 0,76 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,51 0,59 0,49 0,47 #### #### #### #### #### 0,27 0,47 0,47 0,64 0,58 0,58 0,66 0,59 0,69 0,70 0,72 0,74 0,74 0,76 0,76 0,74 0,74 0,73 0,73 0,68 0,63 0,65 0,77 0,84 0,81 0,83 0,82 0,81 0,81 0,65 0,65 0,70 0,39 0,70 0,71 0,71 0,66 0,51 0,93 #### 0,63 0,79 0,38 0,83 0,82 0,82 0,82 0,82 0,79 0,14 0,71 0,75 0,63 0,49 0,57 0,72 0,75 0,81 0,81 0,81
0,78 0,78 0,81 0,81 0,81 0,81 0,81 0,82 0,82 0,77 0,77 0,77 0,81 0,81 0,99 1,00 0,99 0,91 0,91 0,91 0,91 0,92 0,94 0,97 0,97 0,96 0,92 0,61 0,61 0,62 0,63 0,62 0,63 0,90 0,88 0,44 0,44 0,39 0,41 0,41 0,41 #### 0,25 0,24 0,24 0,77 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,52 0,60 0,50 0,48 #### #### #### #### #### 0,28 0,48 0,48 0,65 0,60 0,60 0,68 0,60 0,70 0,72 0,73 0,75 0,75 0,77 0,77 0,75 0,75 0,73 0,73 0,68 0,64 0,65 0,78 0,85 0,80 0,83 0,82 0,82 0,82 0,67 0,67 0,71 0,40 0,70 0,72 0,72 0,66 0,52 0,93 #### 0,64 0,80 0,39 0,83 0,82 0,82 0,82 0,82 0,80 0,13 0,71 0,76 0,63 0,50 0,57 0,73 0,76 0,82 0,82 0,82
0,80 0,81 0,84 0,84 0,84 0,84 0,84 0,84 0,84 0,79 0,80 0,80 0,83 0,83 0,98 0,99 1,00 0,93 0,93 0,93 0,93 0,91 0,93 0,98 0,98 0,96 0,93 0,62 0,62 0,63 0,64 0,64 0,64 0,91 0,89 0,44 0,44 0,39 0,41 0,41 0,41 #### 0,26 0,25 0,25 0,78 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,53 0,61 0,51 0,49 #### #### #### #### #### 0,29 0,49 0,49 0,66 0,61 0,61 0,69 0,61 0,71 0,74 0,75 0,77 0,77 0,79 0,79 0,77 0,77 0,76 0,75 0,69 0,64 0,66 0,81 0,89 0,79 0,84 0,82 0,82 0,82 0,67 0,68 0,74 0,38 0,69 0,75 0,75 0,66 0,52 0,92 #### 0,66 0,79 0,39 0,83 0,83 0,83 0,82 0,82 0,79 0,09 0,68 0,76 0,60 0,49 0,58 0,72 0,76 0,81 0,81 0,81
0,86 0,87 0,89 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,85 0,86 0,86 0,89 0,89 0,90 0,91 0,93 1,00 1,00 1,00 1,00 0,88 0,87 0,96 0,96 0,94 0,95 0,69 0,69 0,70 0,71 0,71 0,71 0,94 0,92 0,51 0,51 0,45 0,47 0,47 0,47 0,04 0,32 0,31 0,31 0,83 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,58 0,68 0,57 0,54 #### #### #### #### #### 0,33 0,55 0,54 0,73 0,69 0,70 0,76 0,67 0,79 0,81 0,81 0,84 0,84 0,75 0,75 0,79 0,76 0,74 0,74 0,62 0,68 0,58 0,82 0,90 0,71 0,82 0,80 0,80 0,80 0,73 0,73 0,76 0,30 0,66 0,74 0,74 0,66 0,53 0,88 #### 0,67 0,81 0,45 0,78 0,77 0,77 0,76 0,76 0,81 0,07 0,65 0,73 0,60 0,49 0,52 0,74 0,74 0,83 0,83 0,83
0,86 0,86 0,89 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,85 0,86 0,86 0,89 0,89 0,90 0,91 0,93 1,00 1,00 1,00 1,00 0,88 0,87 0,96 0,96 0,94 0,95 0,69 0,69 0,71 0,71 0,71 0,71 0,94 0,93 0,51 0,51 0,45 0,47 0,47 0,47 0,04 0,32 0,31 0,30 0,83 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,58 0,68 0,57 0,54 #### #### #### #### #### 0,33 0,55 0,54 0,73 0,69 0,70 0,76 0,67 0,79 0,81 0,80 0,84 0,84 0,75 0,75 0,78 0,76 0,74 0,74 0,62 0,69 0,58 0,82 0,90 0,70 0,82 0,80 0,80 0,80 0,73 0,73 0,76 0,29 0,66 0,74 0,74 0,66 0,52 0,88 #### 0,67 0,81 0,45 0,78 0,77 0,77 0,76 0,76 0,81 0,08 0,66 0,73 0,60 0,51 0,52 0,75 0,75 0,83 0,83 0,83
0,86 0,86 0,89 0,89 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,85 0,86 0,86 0,89 0,89 0,90 0,91 0,93 1,00 1,00 1,00 1,00 0,88 0,88 0,96 0,96 0,94 0,96 0,69 0,70 0,71 0,72 0,71 0,71 0,94 0,93 0,51 0,51 0,45 0,47 0,47 0,47 0,04 0,32 0,31 0,30 0,84 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,58 0,68 0,57 0,54 #### #### #### #### #### 0,33 0,55 0,54 0,73 0,69 0,70 0,77 0,67 0,79 0,81 0,80 0,84 0,84 0,75 0,75 0,78 0,76 0,74 0,74 0,62 0,70 0,58 0,82 0,90 0,70 0,82 0,80 0,80 0,80 0,73 0,73 0,76 0,29 0,67 0,74 0,74 0,66 0,52 0,88 #### 0,67 0,81 0,45 0,78 0,77 0,77 0,76 0,76 0,81 0,08 0,66 0,73 0,60 0,51 0,52 0,76 0,75 0,83 0,83 0,83
0,85 0,86 0,89 0,89 0,89 0,89 0,90 0,90 0,90 0,85 0,86 0,86 0,89 0,89 0,90 0,91 0,93 1,00 1,00 1,00 1,00 0,88 0,88 0,96 0,96 0,94 0,96 0,70 0,70 0,71 0,72 0,71 0,71 0,95 0,93 0,51 0,51 0,46 0,47 0,47 0,48 0,04 0,32 0,31 0,30 0,84 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,58 0,68 0,57 0,54 #### #### #### #### #### 0,34 0,55 0,54 0,73 0,69 0,70 0,77 0,67 0,79 0,81 0,80 0,84 0,84 0,75 0,75 0,78 0,76 0,73 0,73 0,61 0,70 0,57 0,82 0,89 0,70 0,82 0,80 0,80 0,80 0,73 0,73 0,75 0,29 0,67 0,74 0,74 0,66 0,51 0,88 #### 0,67 0,81 0,45 0,77 0,77 0,77 0,76 0,77 0,81 0,09 0,66 0,73 0,61 0,52 0,52 0,76 0,75 0,83 0,83 0,83
0,73 0,74 0,77 0,77 0,78 0,78 0,78 0,78 0,79 0,75 0,76 0,76 0,78 0,78 0,92 0,92 0,91 0,88 0,88 0,88 0,88 1,00 0,98 0,94 0,94 0,93 0,90 0,61 0,61 0,63 0,63 0,63 0,63 0,88 0,87 0,46 0,46 0,41 0,42 0,42 0,42 #### 0,26 0,25 0,25 0,77 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,53 0,62 0,49 0,47 #### #### #### #### #### 0,29 0,47 0,47 0,66 0,61 0,61 0,67 0,58 0,69 0,70 0,69 0,73 0,73 0,68 0,68 0,67 0,67 0,66 0,66 0,60 0,65 0,57 0,71 0,79 0,74 0,81 0,80 0,80 0,80 0,64 0,64 0,64 0,37 0,71 0,63 0,63 0,64 0,49 1,00 #### 0,61 0,78 0,41 0,81 0,81 0,81 0,80 0,81 0,78 0,15 0,73 0,73 0,65 0,46 0,51 0,70 0,73 0,81 0,81 0,81
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0,82 0,83 0,85 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,87 0,82 0,83 0,83 0,86 0,86 0,96 0,97 0,98 0,96 0,96 0,96 0,96 0,94 0,96 1,00 1,00 0,98 0,96 0,66 0,66 0,67 0,68 0,68 0,68 0,94 0,93 0,48 0,48 0,43 0,45 0,45 0,45 0,00 0,28 0,28 0,27 0,82 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,56 0,65 0,54 0,52 #### #### #### #### #### 0,30 0,53 0,52 0,70 0,64 0,65 0,73 0,63 0,75 0,77 0,77 0,81 0,81 0,77 0,77 0,77 0,77 0,75 0,74 0,66 0,68 0,62 0,80 0,89 0,77 0,85 0,84 0,83 0,83 0,70 0,70 0,74 0,35 0,71 0,74 0,74 0,67 0,52 0,95 #### 0,67 0,83 0,43 0,84 0,83 0,84 0,83 0,83 0,83 0,12 0,72 0,77 0,64 0,50 0,55 0,76 0,78 0,85 0,85 0,85
0,82 0,83 0,85 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,87 0,82 0,83 0,83 0,86 0,86 0,96 0,97 0,98 0,96 0,96 0,96 0,96 0,94 0,96 1,00 1,00 0,98 0,96 0,66 0,66 0,68 0,68 0,68 0,68 0,95 0,93 0,48 0,48 0,43 0,45 0,45 0,45 0,00 0,28 0,28 0,27 0,82 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,56 0,65 0,54 0,52 #### #### #### #### #### 0,30 0,53 0,52 0,70 0,64 0,65 0,73 0,63 0,75 0,77 0,77 0,81 0,81 0,77 0,77 0,77 0,77 0,74 0,74 0,65 0,69 0,62 0,80 0,89 0,77 0,85 0,84 0,83 0,83 0,70 0,70 0,74 0,35 0,71 0,74 0,74 0,67 0,52 0,95 #### 0,67 0,83 0,43 0,84 0,83 0,84 0,83 0,83 0,83 0,12 0,72 0,77 0,64 0,51 0,55 0,76 0,78 0,85 0,85 0,85
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0,89 0,89 0,93 0,93 0,94 0,94 0,94 0,94 0,95 0,90 0,91 0,91 0,95 0,96 0,91 0,92 0,93 0,95 0,95 0,96 0,96 0,90 0,90 0,96 0,96 0,97 1,00 0,77 0,78 0,79 0,80 0,80 0,80 1,00 0,99 0,58 0,58 0,53 0,55 0,55 0,56 0,07 0,38 0,37 0,37 0,90 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,64 0,74 0,62 0,57 #### #### #### #### #### 0,38 0,62 0,57 0,80 0,74 0,75 0,83 0,69 0,85 0,83 0,82 0,89 0,88 0,73 0,73 0,77 0,74 0,72 0,72 0,57 0,76 0,54 0,82 0,89 0,71 0,83 0,82 0,82 0,82 0,76 0,76 0,76 0,29 0,71 0,72 0,72 0,69 0,56 0,90 #### 0,66 0,88 0,53 0,80 0,80 0,80 0,79 0,80 0,88 0,12 0,72 0,79 0,68 0,56 0,47 0,83 0,81 0,89 0,89 0,90
0,74 0,73 0,79 0,79 0,79 0,79 0,79 0,79 0,79 0,86 0,86 0,86 0,83 0,83 0,59 0,61 0,62 0,69 0,69 0,69 0,70 0,61 0,60 0,66 0,66 0,67 0,77 1,00 1,00 1,00 0,99 0,98 0,98 0,82 0,83 0,83 0,83 0,79 0,81 0,81 0,82 0,35 0,66 0,65 0,64 0,85 0,10 0,10 0,10 0,16 0,15 0,13 0,13 0,10 0,10 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,70 0,90 0,76 0,66 #### #### #### #### #### 0,57 0,83 0,66 0,87 0,78 0,80 0,86 0,62 0,84 0,66 0,64 0,80 0,79 0,45 0,45 0,52 0,46 0,44 0,44 0,27 0,71 0,25 0,57 0,61 0,40 0,52 0,52 0,51 0,51 0,66 0,66 0,52 0,08 0,45 0,44 0,44 0,54 0,43 0,61 0,09 0,42 0,70 0,79 0,50 0,50 0,50 0,48 0,49 0,70 0,00 0,43 0,62 0,51 0,47 0,19 0,70 0,59 0,71 0,71 0,71
0,74 0,72 0,79 0,79 0,79 0,79 0,79 0,79 0,79 0,86 0,86 0,86 0,83 0,83 0,59 0,61 0,62 0,69 0,69 0,70 0,70 0,61 0,60 0,66 0,66 0,67 0,78 1,00 1,00 1,00 0,99 0,98 0,98 0,82 0,83 0,84 0,84 0,79 0,82 0,82 0,82 0,34 0,66 0,65 0,64 0,85 0,10 0,10 0,10 0,16 0,14 0,13 0,13 0,10 0,10 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,69 0,89 0,75 0,65 #### #### #### #### #### 0,57 0,82 0,65 0,87 0,77 0,80 0,86 0,62 0,84 0,65 0,64 0,80 0,79 0,45 0,45 0,52 0,46 0,43 0,43 0,27 0,71 0,25 0,56 0,60 0,40 0,52 0,51 0,51 0,51 0,66 0,66 0,52 0,08 0,45 0,44 0,44 0,54 0,43 0,61 0,09 0,42 0,70 0,79 0,50 0,50 0,50 0,48 0,49 0,70 0,00 0,44 0,62 0,51 0,47 0,18 0,70 0,59 0,71 0,71 0,71
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0,81 0,80 0,85 0,85 0,86 0,86 0,86 0,87 0,87 0,85 0,86 0,86 0,89 0,90 0,76 0,77 0,78 0,83 0,83 0,84 0,84 0,77 0,77 0,82 0,82 0,83 0,90 0,85 0,85 0,86 0,87 0,87 0,88 0,92 0,95 0,79 0,79 0,76 0,78 0,78 0,78 0,41 0,69 0,68 0,68 1,00 0,20 0,20 0,20 0,23 0,22 0,21 0,21 0,19 0,19 #### #### #### #### #### #### 0,01 #### #### #### #### #### #### 0,63 0,77 0,64 0,57 #### #### #### #### #### 0,57 0,68 0,57 0,79 0,72 0,73 0,81 0,64 0,81 0,76 0,73 0,82 0,82 0,56 0,56 0,63 0,58 0,55 0,55 0,39 0,77 0,36 0,68 0,74 0,55 0,70 0,70 0,69 0,69 0,69 0,69 0,62 0,16 0,57 0,56 0,56 0,62 0,50 0,77 0,13 0,52 0,80 0,76 0,65 0,65 0,65 0,63 0,65 0,80 0,08 0,62 0,69 0,62 0,56 0,30 0,77 0,72 0,81 0,81 0,81
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,10 0,10 0,09 0,08 0,09 0,09 #### #### 0,29 0,29 0,37 0,36 0,36 0,35 0,79 0,57 0,57 0,57 0,20 1,00 1,00 1,00 0,90 0,91 0,95 0,95 0,95 0,95 0,59 0,71 0,68 0,68 0,59 0,59 0,77 0,42 0,43 0,43 0,49 0,49 0,68 0,04 0,06 0,08 0,05 0,44 0,43 0,43 0,43 0,43 0,49 0,11 0,05 0,01 0,00 0,01 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,66 #### #### 0,37 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,10 0,10 0,09 0,08 0,08 0,08 #### #### 0,29 0,29 0,37 0,36 0,36 0,35 0,79 0,57 0,57 0,57 0,20 1,00 1,00 1,00 0,90 0,91 0,95 0,95 0,95 0,95 0,59 0,71 0,68 0,68 0,59 0,59 0,77 0,42 0,43 0,43 0,49 0,49 0,68 0,03 0,06 0,08 0,05 0,44 0,43 0,43 0,43 0,43 0,49 0,11 0,05 0,01 0,00 0,01 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,66 #### #### 0,37 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,10 0,10 0,09 0,08 0,09 0,09 #### #### 0,29 0,29 0,37 0,36 0,36 0,35 0,79 0,57 0,57 0,57 0,20 1,00 1,00 1,00 0,90 0,91 0,95 0,95 0,95 0,95 0,59 0,71 0,68 0,68 0,59 0,59 0,78 0,42 0,43 0,43 0,50 0,50 0,68 0,03 0,06 0,07 0,04 0,44 0,43 0,43 0,43 0,43 0,48 0,11 0,05 0,01 #### 0,01 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,66 #### #### 0,37 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,01 0,01 0,01 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,16 0,16 0,15 0,15 0,15 0,15 #### 0,00 0,37 0,37 0,43 0,42 0,41 0,41 0,84 0,62 0,62 0,62 0,23 0,90 0,90 0,90 1,00 1,00 0,98 0,98 0,96 0,96 0,61 0,77 0,71 0,71 0,58 0,58 0,78 0,43 0,44 0,44 0,45 0,45 0,71 0,08 0,13 0,15 0,12 0,43 0,41 0,41 0,40 0,40 0,57 0,19 0,12 0,06 0,05 0,06 0,04 #### 0,02 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,04 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,78 #### #### 0,43 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,00 0,00 0,00 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,15 0,14 0,14 0,13 0,13 0,13 #### #### 0,35 0,35 0,42 0,40 0,40 0,40 0,83 0,61 0,61 0,61 0,22 0,91 0,91 0,91 1,00 1,00 0,99 0,99 0,98 0,98 0,63 0,78 0,73 0,72 0,60 0,60 0,80 0,44 0,45 0,45 0,47 0,47 0,72 0,07 0,12 0,14 0,10 0,44 0,42 0,42 0,42 0,41 0,56 0,17 0,10 0,05 0,03 0,05 0,03 #### 0,00 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,04 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,78 #### #### 0,42 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,13 0,13 0,12 0,12 0,12 0,12 #### #### 0,33 0,33 0,40 0,39 0,39 0,39 0,83 0,60 0,60 0,60 0,21 0,95 0,95 0,95 0,98 0,99 1,00 1,00 0,99 0,99 0,63 0,78 0,73 0,73 0,62 0,62 0,82 0,45 0,46 0,46 0,50 0,50 0,73 0,06 0,10 0,11 0,08 0,46 0,44 0,44 0,44 0,43 0,53 0,15 0,08 0,03 0,02 0,03 0,01 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,02 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,75 #### #### 0,41 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,13 0,13 0,12 0,12 0,11 0,12 #### #### 0,33 0,33 0,40 0,39 0,39 0,39 0,83 0,60 0,60 0,60 0,21 0,95 0,95 0,95 0,98 0,99 1,00 1,00 0,99 0,99 0,62 0,77 0,72 0,73 0,62 0,62 0,81 0,45 0,46 0,46 0,50 0,50 0,73 0,06 0,10 0,11 0,08 0,46 0,44 0,44 0,44 0,43 0,53 0,15 0,08 0,03 0,01 0,03 0,01 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,02 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,75 #### #### 0,40 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,10 0,10 0,10 0,09 0,09 0,09 #### #### 0,30 0,30 0,38 0,36 0,36 0,36 0,80 0,57 0,57 0,57 0,19 0,95 0,95 0,95 0,96 0,98 0,99 0,99 1,00 1,00 0,64 0,78 0,74 0,74 0,64 0,65 0,84 0,46 0,48 0,48 0,53 0,53 0,75 0,04 0,07 0,09 0,05 0,49 0,47 0,47 0,46 0,46 0,50 0,12 0,06 0,00 #### 0,01 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,00 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,74 #### #### 0,38 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,10 0,10 0,10 0,09 0,09 0,09 #### #### 0,30 0,30 0,38 0,36 0,36 0,36 0,80 0,57 0,57 0,57 0,19 0,95 0,95 0,95 0,96 0,98 0,99 0,99 1,00 1,00 0,64 0,78 0,74 0,74 0,64 0,65 0,84 0,46 0,48 0,48 0,53 0,53 0,75 0,04 0,07 0,09 0,05 0,49 0,47 0,47 0,46 0,46 0,50 0,12 0,06 0,00 #### 0,01 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,00 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,74 #### #### 0,38 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,02 0,02 0,07 0,07 0,06 0,06 0,40 0,20 0,21 0,21 #### 0,59 0,59 0,59 0,61 0,63 0,63 0,62 0,64 0,64 1,00 0,90 0,97 0,96 0,83 0,81 0,77 0,84 0,85 0,85 0,73 0,73 0,95 #### #### #### #### 0,72 0,74 0,74 0,73 0,72 0,19 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,76 #### #### 0,08 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,10 0,10 0,15 0,14 0,14 0,14 0,53 0,30 0,31 0,30 #### 0,71 0,71 0,71 0,77 0,78 0,78 0,77 0,78 0,78 0,90 1,00 0,98 0,97 0,82 0,81 0,86 0,74 0,75 0,75 0,69 0,69 0,96 #### #### #### #### 0,69 0,69 0,69 0,69 0,67 0,31 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,88 #### #### 0,15 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,05 0,05 0,11 0,10 0,10 0,10 0,47 0,26 0,26 0,26 #### 0,68 0,68 0,68 0,71 0,73 0,73 0,72 0,74 0,74 0,97 0,98 1,00 1,00 0,86 0,85 0,85 0,80 0,82 0,82 0,74 0,74 0,99 #### #### #### #### 0,74 0,74 0,74 0,74 0,72 0,25 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,83 #### #### 0,11 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,04 0,04 0,10 0,09 0,09 0,09 0,47 0,25 0,25 0,26 #### 0,68 0,68 0,68 0,71 0,72 0,73 0,73 0,74 0,74 0,96 0,97 1,00 1,00 0,88 0,86 0,86 0,80 0,82 0,82 0,75 0,75 1,00 #### #### #### #### 0,75 0,75 0,75 0,75 0,73 0,23 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,82 #### #### 0,10 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,02 0,01 0,01 0,01 0,37 0,16 0,16 0,16 #### 0,59 0,59 0,59 0,58 0,60 0,62 0,62 0,64 0,64 0,83 0,82 0,86 0,88 1,00 0,98 0,76 0,70 0,74 0,74 0,84 0,84 0,90 #### #### #### #### 0,78 0,80 0,80 0,79 0,79 0,11 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,62 #### #### 0,02 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,02 0,01 0,00 0,00 0,37 0,15 0,16 0,15 #### 0,59 0,59 0,59 0,58 0,60 0,62 0,62 0,65 0,65 0,81 0,81 0,85 0,86 0,98 1,00 0,76 0,69 0,72 0,72 0,83 0,83 0,89 #### #### #### #### 0,78 0,78 0,78 0,78 0,77 0,12 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,62 #### #### 0,02 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,13 0,13 0,19 0,18 0,18 0,18 0,56 0,35 0,35 0,34 0,01 0,77 0,77 0,78 0,78 0,80 0,82 0,81 0,84 0,84 0,77 0,86 0,85 0,86 0,76 0,76 1,00 0,58 0,61 0,61 0,65 0,65 0,87 #### #### #### #### 0,62 0,60 0,60 0,60 0,59 0,31 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,77 #### #### 0,19 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,25 0,08 0,08 0,09 #### 0,42 0,42 0,42 0,43 0,44 0,45 0,45 0,46 0,46 0,84 0,74 0,80 0,80 0,70 0,69 0,58 1,00 0,98 0,98 0,69 0,69 0,79 #### #### #### #### 0,77 0,80 0,80 0,79 0,79 0,06 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,57 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,25 0,07 0,07 0,07 #### 0,43 0,43 0,43 0,44 0,45 0,46 0,46 0,48 0,48 0,85 0,75 0,82 0,82 0,74 0,72 0,61 0,98 1,00 1,00 0,72 0,72 0,81 #### #### #### #### 0,80 0,84 0,84 0,83 0,82 0,05 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,57 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,25 0,07 0,07 0,07 #### 0,43 0,43 0,43 0,44 0,45 0,46 0,46 0,48 0,48 0,85 0,75 0,82 0,82 0,74 0,72 0,61 0,98 1,00 1,00 0,72 0,72 0,81 #### #### #### #### 0,80 0,84 0,84 0,83 0,82 0,05 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,57 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,27 0,08 0,08 0,08 #### 0,49 0,49 0,50 0,45 0,47 0,50 0,50 0,53 0,53 0,73 0,69 0,74 0,75 0,84 0,83 0,65 0,69 0,72 0,72 1,00 1,00 0,77 #### #### #### #### 0,84 0,88 0,88 0,88 0,89 0,04 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,50 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,27 0,08 0,08 0,08 #### 0,49 0,49 0,50 0,45 0,47 0,50 0,50 0,53 0,53 0,73 0,69 0,74 0,75 0,84 0,83 0,65 0,69 0,72 0,72 1,00 1,00 0,77 #### #### #### #### 0,84 0,88 0,88 0,88 0,89 0,04 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,50 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,04 0,04 0,10 0,09 0,09 0,08 0,47 0,25 0,25 0,25 #### 0,68 0,68 0,68 0,71 0,72 0,73 0,73 0,75 0,75 0,95 0,96 0,99 1,00 0,90 0,89 0,87 0,79 0,81 0,81 0,77 0,77 1,00 #### #### #### #### 0,76 0,76 0,76 0,76 0,74 0,22 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,80 #### #### 0,10 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
0,63 0,63 0,67 0,67 0,67 0,66 0,66 0,66 0,66 0,68 0,67 0,67 0,66 0,66 0,51 0,52 0,53 0,58 0,58 0,58 0,58 0,53 0,52 0,56 0,56 0,56 0,64 0,70 0,69 0,69 0,69 0,68 0,67 0,65 0,65 0,52 0,52 0,49 0,50 0,49 0,49 0,19 0,39 0,38 0,38 0,63 0,04 0,03 0,03 0,08 0,07 0,06 0,06 0,04 0,04 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 1,00 0,80 0,75 0,73 #### #### #### #### #### 0,46 0,71 0,73 0,76 0,81 0,82 0,77 0,66 0,77 0,58 0,59 0,72 0,72 0,44 0,44 0,51 0,46 0,44 0,44 0,33 0,54 0,30 0,54 0,54 0,40 0,49 0,49 0,48 0,48 0,70 0,70 0,51 0,15 0,50 0,46 0,46 0,51 0,42 0,53 0,01 0,44 0,59 0,49 0,48 0,49 0,49 0,47 0,48 0,59 0,06 0,42 0,55 0,44 0,36 0,22 0,57 0,52 0,60 0,60 0,60
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0,75 0,75 0,79 0,79 0,79 0,79 0,79 0,79 0,79 0,80 0,79 0,79 0,80 0,79 0,58 0,60 0,61 0,70 0,70 0,70 0,70 0,61 0,60 0,65 0,65 0,65 0,75 0,80 0,80 0,80 0,79 0,78 0,78 0,77 0,77 0,60 0,60 0,55 0,57 0,57 0,57 0,18 0,43 0,42 0,40 0,73 0,01 0,01 0,01 0,06 0,05 0,03 0,03 0,01 0,01 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,82 0,85 0,77 0,73 #### #### #### #### #### 0,50 0,76 0,72 0,90 0,99 1,00 0,94 0,81 0,94 0,73 0,73 0,89 0,88 0,49 0,49 0,58 0,51 0,50 0,50 0,36 0,65 0,32 0,62 0,63 0,41 0,55 0,55 0,55 0,55 0,83 0,83 0,59 0,13 0,54 0,50 0,50 0,58 0,45 0,61 0,02 0,53 0,68 0,55 0,51 0,52 0,52 0,50 0,52 0,68 0,09 0,47 0,61 0,54 0,40 0,24 0,66 0,59 0,69 0,69 0,69
0,82 0,81 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,87 0,86 0,86 0,87 0,87 0,66 0,68 0,69 0,76 0,76 0,77 0,77 0,67 0,66 0,73 0,73 0,73 0,83 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,85 0,85 0,85 0,64 0,64 0,59 0,61 0,61 0,61 0,18 0,45 0,45 0,43 0,81 #### #### #### 0,04 0,03 0,01 0,01 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,77 0,86 0,75 0,69 #### #### #### #### #### 0,48 0,76 0,69 0,93 0,94 0,94 1,00 0,80 0,99 0,77 0,77 0,95 0,94 0,55 0,55 0,64 0,58 0,55 0,55 0,40 0,71 0,36 0,67 0,69 0,48 0,62 0,62 0,62 0,62 0,85 0,85 0,64 0,16 0,60 0,56 0,56 0,62 0,48 0,67 #### 0,56 0,76 0,59 0,59 0,59 0,60 0,58 0,61 0,76 0,11 0,56 0,66 0,61 0,47 0,28 0,74 0,66 0,77 0,77 0,77
0,73 0,72 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74 0,73 0,73 0,71 0,70 0,70 0,72 0,71 0,59 0,60 0,61 0,67 0,67 0,67 0,67 0,58 0,58 0,63 0,63 0,62 0,69 0,62 0,62 0,63 0,63 0,63 0,62 0,70 0,69 0,43 0,43 0,39 0,40 0,40 0,40 0,08 0,29 0,28 0,27 0,64 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,66 0,69 0,63 0,63 #### #### #### #### #### 0,33 0,57 0,62 0,73 0,82 0,81 0,80 1,00 0,83 0,71 0,71 0,84 0,84 0,52 0,52 0,61 0,54 0,51 0,51 0,42 0,58 0,37 0,62 0,63 0,45 0,53 0,51 0,51 0,51 0,93 0,93 0,61 0,17 0,50 0,53 0,53 0,49 0,40 0,58 #### 0,57 0,62 0,38 0,48 0,48 0,49 0,48 0,50 0,62 0,05 0,45 0,53 0,46 0,34 0,30 0,59 0,54 0,62 0,62 0,62
0,85 0,84 0,87 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,87 0,87 0,88 0,88 0,69 0,70 0,71 0,79 0,79 0,79 0,79 0,69 0,69 0,75 0,75 0,75 0,85 0,84 0,84 0,85 0,85 0,84 0,84 0,87 0,86 0,62 0,62 0,56 0,59 0,59 0,59 0,15 0,43 0,43 0,41 0,81 #### #### #### 0,02 0,00 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,77 0,85 0,74 0,69 #### #### #### #### #### 0,47 0,74 0,68 0,92 0,93 0,94 0,99 0,83 1,00 0,81 0,81 0,97 0,96 0,59 0,59 0,68 0,62 0,59 0,58 0,43 0,72 0,39 0,69 0,72 0,51 0,65 0,65 0,64 0,64 0,88 0,88 0,68 0,18 0,62 0,59 0,59 0,64 0,51 0,69 #### 0,59 0,77 0,56 0,61 0,61 0,62 0,60 0,63 0,77 0,11 0,57 0,68 0,61 0,48 0,31 0,75 0,68 0,78 0,78 0,78
0,89 0,90 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,81 0,81 0,81 0,84 0,84 0,70 0,72 0,74 0,81 0,81 0,81 0,81 0,70 0,70 0,77 0,77 0,76 0,83 0,66 0,65 0,67 0,67 0,67 0,67 0,83 0,82 0,49 0,49 0,44 0,46 0,46 0,46 0,09 0,33 0,33 0,33 0,76 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,58 0,65 0,55 0,53 #### #### #### #### #### 0,37 0,53 0,53 0,74 0,72 0,73 0,77 0,71 0,81 1,00 0,95 0,90 0,90 0,69 0,69 0,79 0,72 0,70 0,70 0,52 0,64 0,48 0,80 0,82 0,55 0,67 0,67 0,66 0,66 0,75 0,75 0,84 0,23 0,61 0,72 0,72 0,56 0,46 0,70 #### 0,69 0,73 0,44 0,64 0,64 0,64 0,62 0,63 0,73 0,02 0,55 0,61 0,51 0,42 0,41 0,67 0,64 0,73 0,73 0,73
0,88 0,90 0,88 0,87 0,87 0,87 0,87 0,87 0,87 0,79 0,79 0,79 0,84 0,83 0,72 0,73 0,75 0,81 0,80 0,80 0,80 0,69 0,69 0,77 0,77 0,77 0,82 0,64 0,64 0,65 0,66 0,66 0,65 0,81 0,80 0,46 0,46 0,41 0,43 0,43 0,43 0,05 0,30 0,30 0,30 0,73 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,59 0,63 0,56 0,55 #### #### #### #### #### 0,34 0,53 0,55 0,73 0,73 0,73 0,77 0,71 0,81 0,95 1,00 0,89 0,90 0,75 0,75 0,84 0,77 0,76 0,75 0,58 0,59 0,54 0,84 0,84 0,58 0,69 0,68 0,68 0,68 0,76 0,76 0,90 0,24 0,63 0,77 0,77 0,58 0,52 0,69 #### 0,72 0,72 0,41 0,64 0,64 0,64 0,63 0,63 0,72 0,02 0,53 0,62 0,51 0,39 0,47 0,65 0,63 0,74 0,74 0,74
0,91 0,91 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,88 0,88 0,88 0,91 0,91 0,74 0,75 0,77 0,84 0,84 0,84 0,84 0,73 0,73 0,81 0,81 0,80 0,89 0,80 0,80 0,80 0,81 0,81 0,81 0,89 0,89 0,58 0,58 0,52 0,55 0,55 0,55 0,11 0,39 0,38 0,38 0,82 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,72 0,80 0,69 0,65 #### #### #### #### #### 0,42 0,68 0,65 0,88 0,88 0,89 0,95 0,84 0,97 0,90 0,89 1,00 1,00 0,68 0,68 0,78 0,72 0,69 0,68 0,50 0,72 0,46 0,78 0,81 0,57 0,70 0,69 0,69 0,69 0,88 0,88 0,79 0,21 0,65 0,69 0,69 0,62 0,50 0,73 #### 0,69 0,80 0,52 0,65 0,65 0,66 0,65 0,66 0,80 0,08 0,59 0,68 0,60 0,48 0,39 0,76 0,71 0,80 0,80 0,81
0,91 0,91 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,88 0,88 0,88 0,91 0,91 0,74 0,75 0,77 0,84 0,84 0,84 0,84 0,73 0,73 0,81 0,81 0,80 0,88 0,79 0,79 0,80 0,80 0,80 0,80 0,89 0,88 0,58 0,58 0,52 0,54 0,54 0,55 0,11 0,39 0,38 0,37 0,82 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,72 0,79 0,69 0,65 #### #### #### #### #### 0,41 0,68 0,65 0,87 0,88 0,88 0,94 0,84 0,96 0,90 0,90 1,00 1,00 0,69 0,69 0,79 0,72 0,69 0,69 0,51 0,72 0,47 0,79 0,81 0,57 0,70 0,69 0,68 0,68 0,88 0,88 0,80 0,22 0,64 0,70 0,70 0,62 0,50 0,73 #### 0,69 0,80 0,52 0,65 0,65 0,66 0,65 0,67 0,80 0,08 0,59 0,68 0,60 0,48 0,39 0,76 0,70 0,80 0,80 0,81
0,73 0,76 0,72 0,72 0,72 0,72 0,71 0,71 0,71 0,63 0,63 0,63 0,67 0,67 0,76 0,77 0,79 0,75 0,75 0,75 0,75 0,68 0,70 0,77 0,77 0,76 0,73 0,45 0,45 0,45 0,46 0,46 0,46 0,71 0,68 0,28 0,28 0,23 0,24 0,24 0,24 #### 0,12 0,12 0,12 0,56 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,44 0,46 0,41 0,41 #### #### #### #### #### 0,15 0,37 0,42 0,51 0,49 0,49 0,55 0,52 0,59 0,69 0,75 0,68 0,69 1,00 1,00 0,92 0,96 0,95 0,95 0,84 0,51 0,81 0,85 0,87 0,71 0,74 0,71 0,70 0,70 0,58 0,58 0,85 0,39 0,61 0,93 0,93 0,50 0,48 0,69 #### 0,80 0,67 0,23 0,72 0,72 0,72 0,72 0,70 0,67 #### 0,51 0,63 0,40 0,44 0,76 0,61 0,65 0,68 0,68 0,68
0,73 0,76 0,72 0,72 0,72 0,72 0,71 0,71 0,71 0,63 0,63 0,63 0,67 0,67 0,76 0,77 0,79 0,75 0,75 0,75 0,75 0,68 0,70 0,77 0,77 0,76 0,73 0,45 0,45 0,45 0,46 0,46 0,46 0,71 0,68 0,28 0,28 0,23 0,24 0,24 0,24 #### 0,12 0,12 0,12 0,56 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,44 0,46 0,41 0,41 #### #### #### #### #### 0,15 0,37 0,41 0,51 0,50 0,49 0,55 0,52 0,59 0,69 0,75 0,68 0,69 1,00 1,00 0,92 0,96 0,95 0,95 0,84 0,51 0,81 0,85 0,87 0,71 0,74 0,71 0,70 0,70 0,57 0,57 0,85 0,39 0,61 0,93 0,93 0,50 0,48 0,69 #### 0,80 0,67 0,23 0,72 0,72 0,72 0,72 0,70 0,67 #### 0,51 0,63 0,40 0,44 0,75 0,61 0,65 0,68 0,68 0,68
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0,75 0,78 0,74 0,73 0,73 0,73 0,73 0,73 0,72 0,64 0,64 0,64 0,68 0,68 0,74 0,75 0,77 0,76 0,76 0,76 0,76 0,67 0,68 0,77 0,77 0,74 0,74 0,46 0,46 0,47 0,48 0,47 0,47 0,72 0,69 0,30 0,29 0,25 0,26 0,26 0,26 #### 0,14 0,13 0,13 0,58 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,46 0,47 0,43 0,43 #### #### #### #### #### 0,17 0,39 0,43 0,53 0,52 0,51 0,58 0,54 0,62 0,72 0,77 0,72 0,72 0,96 0,96 0,95 1,00 0,98 0,98 0,82 0,53 0,80 0,86 0,88 0,71 0,76 0,73 0,72 0,72 0,59 0,59 0,87 0,38 0,61 0,95 0,95 0,51 0,46 0,67 #### 0,83 0,68 0,25 0,72 0,72 0,72 0,72 0,70 0,68 #### 0,51 0,63 0,40 0,43 0,73 0,62 0,64 0,69 0,69 0,69
0,73 0,76 0,72 0,72 0,72 0,72 0,72 0,71 0,71 0,62 0,62 0,62 0,67 0,67 0,73 0,73 0,76 0,74 0,74 0,74 0,73 0,66 0,66 0,75 0,74 0,73 0,72 0,44 0,43 0,44 0,45 0,45 0,44 0,69 0,66 0,27 0,27 0,22 0,23 0,23 0,23 #### 0,12 0,11 0,12 0,55 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,44 0,45 0,42 0,42 #### #### #### #### #### 0,16 0,38 0,42 0,51 0,51 0,50 0,55 0,51 0,59 0,70 0,76 0,69 0,69 0,95 0,95 0,92 0,98 1,00 1,00 0,83 0,49 0,82 0,86 0,87 0,71 0,75 0,72 0,71 0,71 0,56 0,56 0,85 0,39 0,61 0,94 0,94 0,49 0,46 0,66 #### 0,84 0,66 0,22 0,71 0,72 0,71 0,72 0,68 0,66 #### 0,49 0,61 0,37 0,41 0,77 0,60 0,63 0,67 0,67 0,67
0,73 0,76 0,72 0,72 0,72 0,72 0,71 0,71 0,71 0,62 0,62 0,62 0,67 0,67 0,73 0,73 0,75 0,74 0,74 0,74 0,73 0,66 0,66 0,74 0,74 0,73 0,72 0,44 0,43 0,44 0,45 0,45 0,44 0,69 0,66 0,27 0,27 0,22 0,23 0,23 0,23 #### 0,12 0,11 0,12 0,55 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,44 0,45 0,42 0,41 #### #### #### #### #### 0,16 0,38 0,42 0,51 0,51 0,50 0,55 0,51 0,58 0,70 0,75 0,68 0,69 0,95 0,95 0,92 0,98 1,00 1,00 0,83 0,49 0,81 0,86 0,87 0,71 0,75 0,72 0,71 0,71 0,56 0,56 0,85 0,39 0,61 0,94 0,94 0,49 0,46 0,66 #### 0,84 0,66 0,22 0,71 0,71 0,71 0,71 0,68 0,66 #### 0,49 0,61 0,37 0,41 0,77 0,60 0,63 0,67 0,67 0,67
0,56 0,59 0,56 0,56 0,55 0,55 0,55 0,54 0,54 0,46 0,46 0,46 0,49 0,48 0,68 0,68 0,69 0,62 0,62 0,62 0,61 0,60 0,62 0,66 0,65 0,63 0,57 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,26 0,54 0,51 0,12 0,12 0,08 0,08 0,08 0,08 #### 0,00 0,00 0,00 0,39 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,33 0,33 0,32 0,35 #### #### #### #### #### 0,10 0,26 0,34 0,36 0,37 0,36 0,40 0,42 0,43 0,52 0,58 0,50 0,51 0,84 0,84 0,74 0,82 0,83 0,83 1,00 0,34 0,96 0,72 0,75 0,74 0,65 0,61 0,61 0,61 0,45 0,45 0,69 0,58 0,57 0,83 0,83 0,45 0,43 0,60 #### 0,69 0,53 0,08 0,72 0,73 0,72 0,73 0,68 0,53 #### 0,40 0,53 0,25 0,29 0,85 0,45 0,54 0,54 0,54 0,54
0,66 0,67 0,70 0,71 0,71 0,71 0,71 0,71 0,72 0,71 0,71 0,71 0,73 0,74 0,63 0,64 0,64 0,68 0,69 0,70 0,70 0,65 0,65 0,68 0,69 0,70 0,76 0,71 0,71 0,71 0,72 0,71 0,72 0,78 0,78 0,60 0,60 0,56 0,58 0,58 0,58 0,19 0,44 0,43 0,42 0,77 #### #### #### 0,04 0,04 0,02 0,02 0,00 0,00 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,54 0,68 0,57 0,52 #### #### #### #### #### 0,43 0,59 0,52 0,69 0,64 0,65 0,71 0,58 0,72 0,64 0,59 0,72 0,72 0,51 0,51 0,56 0,53 0,49 0,49 0,34 1,00 0,30 0,59 0,62 0,43 0,59 0,59 0,58 0,58 0,63 0,63 0,53 0,16 0,53 0,51 0,51 0,52 0,40 0,65 0,02 0,51 0,79 0,56 0,57 0,56 0,57 0,55 0,57 0,79 0,11 0,56 0,68 0,58 0,61 0,27 0,79 0,70 0,77 0,77 0,77
0,53 0,56 0,53 0,52 0,52 0,52 0,51 0,51 0,51 0,42 0,42 0,42 0,46 0,45 0,65 0,65 0,66 0,58 0,58 0,58 0,57 0,57 0,58 0,62 0,62 0,60 0,54 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,24 0,51 0,48 0,11 0,11 0,07 0,08 0,08 0,08 #### #### #### #### 0,36 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,30 0,30 0,29 0,31 #### #### #### #### #### 0,08 0,24 0,31 0,33 0,34 0,32 0,36 0,37 0,39 0,48 0,54 0,46 0,47 0,81 0,81 0,70 0,80 0,82 0,81 0,96 0,30 1,00 0,69 0,72 0,73 0,65 0,62 0,61 0,61 0,40 0,40 0,65 0,62 0,57 0,80 0,80 0,42 0,40 0,57 #### 0,65 0,51 0,07 0,71 0,72 0,71 0,73 0,68 0,51 #### 0,40 0,48 0,24 0,26 0,86 0,43 0,49 0,51 0,51 0,51
0,84 0,88 0,86 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,76 0,74 0,74 0,82 0,81 0,77 0,78 0,81 0,82 0,82 0,82 0,82 0,71 0,72 0,80 0,80 0,81 0,82 0,57 0,56 0,57 0,58 0,58 0,57 0,80 0,78 0,41 0,41 0,37 0,38 0,38 0,38 0,01 0,24 0,23 0,23 0,68 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,54 0,57 0,51 0,49 #### #### #### #### #### 0,27 0,48 0,49 0,63 0,63 0,62 0,67 0,62 0,69 0,80 0,84 0,78 0,79 0,85 0,85 0,90 0,86 0,86 0,86 0,72 0,59 0,69 1,00 0,93 0,66 0,75 0,72 0,72 0,72 0,66 0,66 0,87 0,31 0,61 0,89 0,89 0,56 0,49 0,72 #### 0,76 0,74 0,36 0,71 0,71 0,71 0,70 0,68 0,74 #### 0,52 0,66 0,46 0,45 0,59 0,68 0,68 0,74 0,74 0,74
0,86 0,90 0,89 0,89 0,89 0,89 0,89 0,89 0,89 0,80 0,80 0,80 0,86 0,85 0,84 0,85 0,89 0,90 0,90 0,90 0,89 0,79 0,80 0,89 0,89 0,88 0,89 0,61 0,60 0,61 0,62 0,62 0,62 0,87 0,84 0,43 0,43 0,38 0,39 0,39 0,39 0,01 0,26 0,25 0,25 0,74 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,54 0,60 0,53 0,51 #### #### #### #### #### 0,29 0,50 0,51 0,66 0,63 0,63 0,69 0,63 0,72 0,82 0,84 0,81 0,81 0,87 0,87 0,89 0,88 0,87 0,87 0,75 0,62 0,72 0,93 1,00 0,73 0,81 0,79 0,78 0,78 0,68 0,68 0,86 0,34 0,65 0,88 0,88 0,56 0,48 0,79 #### 0,76 0,76 0,38 0,77 0,77 0,77 0,76 0,74 0,76 #### 0,56 0,68 0,48 0,44 0,64 0,70 0,69 0,77 0,78 0,78
0,62 0,62 0,63 0,62 0,62 0,62 0,62 0,62 0,63 0,56 0,57 0,57 0,61 0,61 0,81 0,80 0,79 0,71 0,70 0,70 0,70 0,74 0,74 0,77 0,77 0,76 0,71 0,40 0,40 0,41 0,42 0,42 0,42 0,68 0,66 0,28 0,28 0,23 0,25 0,25 0,25 #### 0,12 0,11 0,12 0,55 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,40 0,41 0,40 0,40 #### #### #### #### #### 0,15 0,36 0,40 0,46 0,42 0,41 0,48 0,45 0,51 0,55 0,58 0,57 0,57 0,71 0,71 0,65 0,71 0,71 0,71 0,74 0,43 0,73 0,66 0,73 1,00 0,74 0,73 0,72 0,72 0,50 0,50 0,60 0,52 0,66 0,70 0,70 0,61 0,52 0,74 #### 0,54 0,66 0,23 0,83 0,83 0,82 0,83 0,81 0,66 0,06 0,63 0,63 0,49 0,37 0,63 0,57 0,64 0,68 0,68 0,68
0,72 0,73 0,75 0,75 0,75 0,75 0,76 0,76 0,76 0,69 0,69 0,69 0,75 0,75 0,83 0,83 0,84 0,82 0,82 0,82 0,82 0,81 0,81 0,85 0,85 0,84 0,83 0,52 0,52 0,53 0,54 0,53 0,54 0,81 0,80 0,38 0,38 0,34 0,35 0,35 0,35 #### 0,21 0,21 0,21 0,70 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,49 0,53 0,46 0,45 #### #### #### #### #### 0,24 0,43 0,45 0,59 0,56 0,55 0,62 0,53 0,65 0,67 0,69 0,70 0,70 0,74 0,74 0,72 0,76 0,75 0,75 0,65 0,59 0,65 0,75 0,81 0,74 1,00 0,99 0,99 0,99 0,60 0,60 0,68 0,41 0,73 0,71 0,71 0,67 0,54 0,81 #### 0,62 0,74 0,34 0,82 0,81 0,82 0,82 0,83 0,74 0,14 0,77 0,71 0,64 0,46 0,58 0,66 0,74 0,76 0,76 0,76
0,71 0,71 0,73 0,73 0,74 0,74 0,74 0,75 0,75 0,68 0,68 0,68 0,74 0,74 0,82 0,82 0,82 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,84 0,84 0,83 0,82 0,52 0,51 0,52 0,53 0,53 0,53 0,80 0,79 0,38 0,37 0,33 0,34 0,34 0,35 #### 0,21 0,20 0,20 0,70 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,49 0,52 0,45 0,44 #### #### #### #### #### 0,24 0,43 0,44 0,59 0,56 0,55 0,62 0,51 0,65 0,67 0,68 0,69 0,69 0,71 0,71 0,70 0,73 0,72 0,72 0,61 0,59 0,62 0,72 0,79 0,73 0,99 1,00 1,00 1,00 0,59 0,59 0,66 0,42 0,75 0,69 0,69 0,68 0,55 0,80 #### 0,60 0,74 0,33 0,81 0,81 0,82 0,81 0,83 0,74 0,17 0,79 0,70 0,67 0,47 0,56 0,66 0,74 0,76 0,76 0,76
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0,70 0,71 0,72 0,73 0,73 0,73 0,74 0,74 0,75 0,67 0,67 0,67 0,73 0,74 0,81 0,82 0,82 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,83 0,83 0,83 0,82 0,51 0,51 0,52 0,53 0,52 0,53 0,80 0,79 0,37 0,37 0,33 0,34 0,34 0,34 #### 0,21 0,20 0,20 0,69 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,48 0,52 0,45 0,44 #### #### #### #### #### 0,23 0,42 0,43 0,59 0,55 0,55 0,62 0,51 0,64 0,66 0,68 0,69 0,68 0,70 0,70 0,69 0,72 0,71 0,71 0,61 0,58 0,61 0,72 0,78 0,72 0,99 1,00 1,00 1,00 0,59 0,59 0,65 0,41 0,75 0,68 0,68 0,68 0,54 0,80 #### 0,60 0,74 0,33 0,81 0,80 0,81 0,81 0,83 0,74 0,18 0,80 0,70 0,67 0,47 0,56 0,66 0,74 0,76 0,76 0,76
0,77 0,76 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,76 0,75 0,75 0,76 0,76 0,65 0,67 0,67 0,73 0,73 0,73 0,73 0,64 0,64 0,70 0,70 0,69 0,76 0,66 0,66 0,66 0,67 0,66 0,66 0,76 0,75 0,46 0,46 0,41 0,43 0,43 0,43 0,06 0,30 0,30 0,29 0,69 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,70 0,71 0,65 0,65 #### #### #### #### #### 0,36 0,60 0,64 0,77 0,84 0,83 0,85 0,93 0,88 0,75 0,76 0,88 0,88 0,58 0,57 0,65 0,59 0,56 0,56 0,45 0,63 0,40 0,66 0,68 0,50 0,60 0,59 0,59 0,59 1,00 1,00 0,65 0,19 0,58 0,57 0,57 0,59 0,47 0,65 #### 0,61 0,68 0,41 0,55 0,55 0,56 0,55 0,57 0,68 0,12 0,54 0,61 0,55 0,41 0,34 0,65 0,60 0,69 0,69 0,69
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0,25 0,27 0,26 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,19 0,19 0,19 0,23 0,22 0,39 0,40 0,38 0,30 0,29 0,29 0,29 0,37 0,37 0,35 0,35 0,34 0,29 0,08 0,08 0,09 0,09 0,09 0,09 0,27 0,25 0,02 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 #### #### #### #### 0,16 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,15 0,12 0,12 0,13 #### #### #### #### #### 0,02 0,09 0,14 0,15 0,14 0,13 0,16 0,17 0,18 0,23 0,24 0,21 0,22 0,39 0,39 0,30 0,38 0,39 0,39 0,58 0,16 0,62 0,31 0,34 0,52 0,41 0,42 0,41 0,41 0,19 0,19 0,28 1,00 0,56 0,39 0,39 0,27 0,25 0,37 #### 0,29 0,29 0,00 0,59 0,60 0,60 0,61 0,58 0,29 0,01 0,39 0,32 0,24 0,18 0,49 0,24 0,33 0,31 0,31 0,31
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#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,09 0,09 0,09 0,08 0,08 0,08 #### #### 0,25 0,25 0,29 0,28 0,28 0,28 0,58 0,41 0,41 0,41 0,13 0,66 0,66 0,66 0,78 0,78 0,75 0,75 0,74 0,74 0,76 0,88 0,83 0,82 0,62 0,62 0,77 0,57 0,57 0,57 0,50 0,50 0,80 0,01 0,09 0,10 0,07 0,51 0,49 0,49 0,49 0,47 0,45 0,12 0,07 0,00 0,00 0,02 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,02 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 1,00 #### #### 0,29 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
0,65 0,70 0,67 0,67 0,67 0,66 0,66 0,66 0,66 0,59 0,58 0,58 0,62 0,61 0,63 0,64 0,66 0,67 0,67 0,67 0,67 0,61 0,62 0,67 0,67 0,67 0,66 0,42 0,42 0,43 0,43 0,43 0,43 0,64 0,61 0,27 0,27 0,22 0,22 0,22 0,22 #### 0,12 0,11 0,11 0,52 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,44 0,47 0,42 0,43 #### #### #### #### #### 0,17 0,37 0,43 0,52 0,54 0,53 0,56 0,57 0,59 0,69 0,72 0,69 0,69 0,80 0,80 0,81 0,83 0,84 0,84 0,69 0,51 0,65 0,76 0,76 0,54 0,62 0,60 0,60 0,60 0,61 0,61 0,80 0,29 0,55 0,80 0,80 0,41 0,37 0,61 #### 1,00 0,62 0,22 0,57 0,58 0,58 0,57 0,55 0,61 #### 0,41 0,53 0,35 0,32 0,67 0,56 0,54 0,61 0,61 0,61
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#### #### #### 0,00 0,00 0,01 0,01 0,02 0,03 0,03 0,01 0,01 0,06 0,08 0,14 0,13 0,09 0,07 0,08 0,08 0,09 0,15 0,14 0,12 0,12 0,15 0,12 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,12 0,13 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,08 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,06 0,00 0,01 0,01 #### #### #### #### #### #### 0,02 0,00 0,10 0,10 0,09 0,11 0,05 0,11 0,02 0,02 0,08 0,08 #### #### #### #### #### #### #### 0,11 #### #### #### 0,06 0,14 0,17 0,18 0,18 0,12 0,12 #### 0,01 0,27 #### #### 0,21 0,07 0,15 #### #### 0,12 #### 0,10 0,10 0,11 0,12 0,18 0,12 1,00 0,49 0,15 0,49 0,23 #### 0,16 0,14 0,13 0,13 0,13
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0,46 0,44 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,47 0,47 0,47 0,46 0,46 0,49 0,51 0,49 0,50 0,49 0,49 0,51 0,51 0,52 0,46 0,45 0,50 0,51 0,54 0,56 0,47 0,47 0,47 0,48 0,47 0,48 0,57 0,57 0,39 0,39 0,36 0,39 0,40 0,40 0,04 0,24 0,24 0,23 0,56 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,36 0,41 0,37 0,32 #### #### #### #### #### 0,25 0,39 0,33 0,43 0,39 0,40 0,47 0,34 0,48 0,42 0,39 0,48 0,48 0,44 0,44 0,43 0,43 0,41 0,41 0,29 0,61 0,26 0,45 0,44 0,37 0,46 0,47 0,47 0,47 0,41 0,41 0,38 0,18 0,44 0,41 0,41 0,52 0,33 0,45 #### 0,32 0,63 0,36 0,48 0,47 0,47 0,47 0,49 0,63 0,23 0,53 0,62 0,52 1,00 0,20 0,69 0,70 0,60 0,60 0,60
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0,72 0,73 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,76 0,74 0,74 0,74 0,78 0,79 0,72 0,73 0,72 0,74 0,75 0,76 0,76 0,70 0,71 0,76 0,76 0,79 0,83 0,70 0,70 0,71 0,72 0,71 0,72 0,84 0,84 0,53 0,53 0,47 0,51 0,51 0,51 0,05 0,32 0,31 0,30 0,77 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,57 0,68 0,59 0,55 #### #### #### #### #### 0,32 0,59 0,54 0,70 0,66 0,66 0,74 0,59 0,75 0,67 0,65 0,76 0,76 0,61 0,61 0,65 0,62 0,60 0,60 0,45 0,79 0,43 0,68 0,70 0,57 0,66 0,66 0,66 0,66 0,65 0,65 0,61 0,24 0,67 0,60 0,60 0,64 0,51 0,71 #### 0,56 0,93 0,47 0,68 0,68 0,68 0,67 0,69 0,93 0,16 0,66 0,77 0,66 0,69 0,34 1,00 0,80 0,91 0,91 0,91
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0,78 0,79 0,80 0,80 0,81 0,81 0,81 0,81 0,82 0,80 0,79 0,79 0,83 0,84 0,81 0,82 0,81 0,83 0,83 0,83 0,83 0,81 0,80 0,85 0,85 0,87 0,89 0,71 0,71 0,72 0,73 0,73 0,73 0,89 0,88 0,53 0,53 0,47 0,50 0,50 0,51 0,04 0,32 0,32 0,31 0,81 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,60 0,69 0,59 0,55 #### #### #### #### #### 0,33 0,59 0,55 0,74 0,69 0,69 0,77 0,62 0,78 0,73 0,74 0,80 0,80 0,68 0,68 0,71 0,69 0,67 0,67 0,54 0,77 0,51 0,74 0,77 0,68 0,76 0,76 0,76 0,76 0,69 0,69 0,68 0,31 0,75 0,67 0,67 0,72 0,60 0,80 #### 0,61 0,97 0,47 0,79 0,79 0,79 0,77 0,79 0,97 0,13 0,73 0,81 0,71 0,60 0,43 0,91 0,83 1,00 1,00 1,00
0,78 0,79 0,80 0,80 0,81 0,81 0,81 0,81 0,82 0,80 0,79 0,79 0,83 0,84 0,81 0,82 0,81 0,83 0,83 0,83 0,83 0,81 0,80 0,85 0,85 0,87 0,89 0,71 0,71 0,72 0,73 0,73 0,73 0,89 0,88 0,53 0,53 0,47 0,50 0,50 0,51 0,04 0,32 0,32 0,31 0,81 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,60 0,69 0,59 0,55 #### #### #### #### #### 0,33 0,59 0,55 0,74 0,69 0,69 0,77 0,62 0,78 0,73 0,74 0,80 0,80 0,68 0,68 0,71 0,69 0,67 0,67 0,54 0,77 0,51 0,74 0,78 0,68 0,76 0,76 0,76 0,76 0,69 0,69 0,68 0,31 0,75 0,67 0,67 0,72 0,60 0,80 #### 0,61 0,97 0,47 0,79 0,79 0,79 0,77 0,79 0,97 0,13 0,73 0,81 0,71 0,60 0,43 0,91 0,83 1,00 1,00 1,00
0,78 0,79 0,81 0,81 0,81 0,81 0,81 0,81 0,82 0,80 0,79 0,79 0,83 0,84 0,81 0,82 0,81 0,83 0,83 0,83 0,83 0,81 0,80 0,85 0,85 0,87 0,90 0,71 0,71 0,72 0,73 0,73 0,73 0,89 0,89 0,53 0,53 0,48 0,50 0,51 0,51 0,04 0,33 0,32 0,31 0,81 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,60 0,69 0,59 0,56 #### #### #### #### #### 0,33 0,59 0,55 0,74 0,69 0,69 0,77 0,62 0,78 0,73 0,74 0,81 0,81 0,68 0,68 0,71 0,69 0,67 0,67 0,54 0,77 0,51 0,74 0,78 0,68 0,76 0,76 0,76 0,76 0,69 0,69 0,68 0,31 0,75 0,67 0,67 0,72 0,60 0,81 #### 0,61 0,97 0,47 0,79 0,79 0,79 0,77 0,79 0,97 0,13 0,73 0,81 0,71 0,60 0,43 0,91 0,83 1,00 1,00 1,00
1,00 0,96 0,94 0,93 0,93 0,93 0,93 0,92 0,92 0,85 0,85 0,85 0,89 0,88 0,74 0,75 0,78 0,81 0,81 0,81 0,80 0,68 0,69 0,78 0,78 0,78 0,86 0,72 0,72 0,73 0,73 0,73 0,72 0,86 0,83 0,53 0,53 0,48 0,51 0,51 0,51 0,08 0,37 0,36 0,36 0,73 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,62 0,70 0,61 0,56 #### #### #### #### #### 0,37 0,62 0,51 0,78 0,78 0,78 0,83 0,66 0,85 0,87 0,87 0,90 0,90 0,71 0,71 0,80 0,74 0,71 0,71 0,57 0,67 0,53 0,82 0,81 0,60 0,68 0,65 0,64 0,64 0,75 0,75 0,80 0,25 0,61 0,73 0,73 0,58 0,44 0,68 #### 0,67 0,76 0,48 0,68 0,68 0,67 0,66 0,65 0,76 0,03 0,53 0,69 0,52 0,48 0,45 0,71 0,66 0,76 0,76 0,76
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0,93 0,95 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,99 0,90 0,90 0,90 0,97 0,96 0,76 0,78 0,80 0,85 0,85 0,85 0,85 0,71 0,73 0,82 0,82 0,82 0,92 0,77 0,78 0,79 0,79 0,78 0,78 0,92 0,90 0,59 0,59 0,54 0,57 0,57 0,57 0,10 0,41 0,41 0,40 0,79 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,64 0,72 0,62 0,55 #### #### #### #### #### 0,39 0,64 0,51 0,80 0,80 0,80 0,86 0,66 0,87 0,86 0,86 0,91 0,91 0,70 0,70 0,80 0,74 0,71 0,71 0,55 0,71 0,52 0,82 0,84 0,60 0,71 0,68 0,67 0,67 0,76 0,76 0,79 0,24 0,63 0,73 0,73 0,59 0,45 0,72 #### 0,67 0,77 0,54 0,70 0,70 0,69 0,67 0,67 0,77 0,05 0,56 0,70 0,54 0,50 0,44 0,74 0,68 0,77 0,77 0,77
0,93 0,95 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,99 0,90 0,90 0,90 0,97 0,96 0,76 0,78 0,80 0,85 0,85 0,85 0,85 0,72 0,73 0,82 0,82 0,82 0,92 0,77 0,78 0,79 0,79 0,78 0,78 0,92 0,90 0,59 0,59 0,54 0,57 0,57 0,57 0,10 0,41 0,41 0,40 0,79 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,63 0,72 0,62 0,55 #### #### #### #### #### 0,39 0,64 0,51 0,80 0,80 0,80 0,86 0,66 0,87 0,86 0,86 0,91 0,91 0,70 0,70 0,80 0,74 0,71 0,70 0,55 0,71 0,52 0,81 0,84 0,60 0,71 0,68 0,67 0,67 0,76 0,76 0,79 0,24 0,63 0,72 0,72 0,59 0,45 0,72 #### 0,67 0,77 0,54 0,70 0,70 0,69 0,67 0,67 0,77 0,06 0,56 0,70 0,55 0,50 0,43 0,74 0,68 0,77 0,77 0,77
0,93 0,95 0,99 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,99 0,90 0,90 0,90 0,97 0,96 0,77 0,78 0,80 0,85 0,85 0,85 0,85 0,72 0,73 0,82 0,82 0,82 0,92 0,77 0,78 0,79 0,79 0,78 0,78 0,92 0,90 0,59 0,59 0,54 0,57 0,57 0,57 0,10 0,41 0,41 0,40 0,79 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,63 0,72 0,62 0,55 #### #### #### #### #### 0,39 0,64 0,51 0,80 0,80 0,80 0,86 0,66 0,88 0,85 0,85 0,91 0,91 0,70 0,70 0,79 0,74 0,70 0,70 0,54 0,71 0,51 0,81 0,84 0,60 0,72 0,69 0,68 0,68 0,76 0,76 0,79 0,24 0,63 0,72 0,72 0,59 0,45 0,72 #### 0,66 0,77 0,54 0,70 0,70 0,69 0,68 0,67 0,77 0,06 0,57 0,70 0,55 0,50 0,43 0,74 0,68 0,77 0,77 0,77
0,92 0,95 0,99 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,90 0,89 0,89 0,97 0,97 0,77 0,78 0,80 0,86 0,85 0,85 0,85 0,72 0,73 0,82 0,82 0,82 0,93 0,77 0,78 0,79 0,79 0,79 0,78 0,93 0,91 0,60 0,60 0,54 0,57 0,57 0,57 0,10 0,41 0,41 0,40 0,80 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,63 0,72 0,62 0,55 #### #### #### #### #### 0,39 0,64 0,50 0,80 0,80 0,80 0,86 0,65 0,87 0,85 0,85 0,91 0,91 0,69 0,69 0,79 0,73 0,70 0,70 0,53 0,71 0,51 0,81 0,84 0,60 0,72 0,69 0,68 0,68 0,75 0,75 0,78 0,23 0,63 0,71 0,71 0,59 0,45 0,72 #### 0,66 0,78 0,54 0,70 0,70 0,69 0,68 0,68 0,78 0,07 0,58 0,70 0,56 0,50 0,43 0,74 0,68 0,77 0,77 0,78
0,92 0,93 0,98 0,99 0,99 0,99 0,99 1,00 1,00 0,89 0,89 0,89 0,98 0,97 0,76 0,78 0,80 0,86 0,85 0,85 0,85 0,73 0,74 0,83 0,82 0,82 0,93 0,77 0,77 0,78 0,78 0,78 0,78 0,93 0,90 0,60 0,60 0,54 0,57 0,57 0,57 0,10 0,42 0,41 0,40 0,80 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,63 0,72 0,62 0,55 #### #### #### #### #### 0,38 0,64 0,50 0,80 0,79 0,79 0,86 0,65 0,88 0,84 0,84 0,91 0,91 0,69 0,69 0,78 0,73 0,70 0,69 0,52 0,71 0,50 0,80 0,84 0,60 0,73 0,69 0,69 0,69 0,75 0,75 0,78 0,23 0,63 0,71 0,71 0,59 0,45 0,73 #### 0,65 0,78 0,54 0,70 0,70 0,69 0,68 0,68 0,78 0,08 0,58 0,70 0,57 0,50 0,42 0,74 0,68 0,78 0,78 0,78
0,85 0,85 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,89 1,00 0,99 0,99 0,91 0,90 0,71 0,72 0,74 0,79 0,80 0,80 0,79 0,68 0,68 0,77 0,76 0,77 0,87 0,84 0,84 0,84 0,85 0,84 0,83 0,89 0,87 0,65 0,65 0,60 0,63 0,63 0,63 0,15 0,47 0,47 0,46 0,79 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,64 0,76 0,65 0,57 #### #### #### #### #### 0,43 0,67 0,52 0,83 0,79 0,80 0,85 0,63 0,86 0,78 0,77 0,86 0,86 0,60 0,60 0,69 0,63 0,60 0,60 0,45 0,71 0,42 0,71 0,73 0,56 0,64 0,62 0,61 0,61 0,73 0,73 0,69 0,21 0,59 0,63 0,63 0,58 0,45 0,68 #### 0,58 0,77 0,60 0,65 0,65 0,65 0,62 0,62 0,77 0,06 0,54 0,68 0,54 0,48 0,34 0,72 0,65 0,76 0,76 0,77
0,85 0,85 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,89 0,89 0,99 1,00 1,00 0,91 0,90 0,71 0,73 0,75 0,80 0,80 0,80 0,80 0,68 0,68 0,77 0,77 0,77 0,87 0,84 0,84 0,85 0,85 0,85 0,83 0,89 0,87 0,65 0,65 0,60 0,64 0,64 0,64 0,15 0,48 0,47 0,46 0,79 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,64 0,76 0,64 0,56 #### #### #### #### #### 0,42 0,67 0,52 0,82 0,78 0,79 0,84 0,62 0,85 0,78 0,77 0,86 0,85 0,60 0,60 0,69 0,63 0,60 0,60 0,45 0,71 0,42 0,71 0,74 0,56 0,64 0,62 0,61 0,61 0,72 0,72 0,69 0,20 0,58 0,63 0,63 0,58 0,45 0,68 #### 0,57 0,76 0,60 0,65 0,65 0,64 0,62 0,62 0,76 0,05 0,53 0,68 0,53 0,48 0,34 0,72 0,65 0,76 0,76 0,76
0,85 0,85 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,89 0,89 0,99 1,00 1,00 0,92 0,91 0,71 0,73 0,75 0,80 0,80 0,80 0,80 0,68 0,68 0,77 0,77 0,77 0,87 0,84 0,84 0,85 0,85 0,85 0,84 0,89 0,87 0,65 0,65 0,60 0,64 0,64 0,64 0,15 0,48 0,47 0,47 0,79 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,64 0,76 0,64 0,56 #### #### #### #### #### 0,42 0,67 0,52 0,82 0,78 0,79 0,84 0,62 0,85 0,78 0,77 0,86 0,85 0,60 0,60 0,69 0,63 0,60 0,60 0,45 0,71 0,42 0,71 0,74 0,56 0,64 0,62 0,61 0,61 0,72 0,72 0,68 0,20 0,58 0,63 0,63 0,58 0,45 0,68 #### 0,57 0,76 0,60 0,65 0,65 0,64 0,62 0,61 0,76 0,05 0,53 0,68 0,53 0,48 0,34 0,72 0,65 0,76 0,76 0,76
0,89 0,91 0,96 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,98 0,91 0,91 0,92 1,00 0,99 0,76 0,77 0,79 0,85 0,85 0,86 0,86 0,73 0,74 0,82 0,82 0,83 0,94 0,80 0,81 0,82 0,82 0,82 0,82 0,95 0,93 0,63 0,63 0,57 0,61 0,61 0,61 0,12 0,45 0,44 0,44 0,84 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,63 0,73 0,62 0,54 #### #### #### #### #### 0,40 0,65 0,50 0,81 0,80 0,80 0,87 0,64 0,88 0,82 0,82 0,90 0,90 0,65 0,65 0,75 0,69 0,66 0,66 0,48 0,72 0,46 0,77 0,81 0,59 0,70 0,68 0,67 0,67 0,74 0,74 0,74 0,21 0,63 0,67 0,67 0,60 0,45 0,73 #### 0,62 0,79 0,57 0,69 0,69 0,69 0,67 0,67 0,79 0,09 0,59 0,70 0,58 0,50 0,38 0,75 0,68 0,79 0,79 0,79
0,88 0,89 0,95 0,96 0,96 0,96 0,96 0,97 0,97 0,90 0,90 0,91 0,99 1,00 0,76 0,77 0,79 0,85 0,85 0,85 0,85 0,73 0,74 0,82 0,82 0,83 0,94 0,81 0,81 0,82 0,83 0,83 0,83 0,95 0,94 0,64 0,64 0,58 0,61 0,62 0,62 0,13 0,46 0,45 0,45 0,85 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,63 0,73 0,62 0,54 #### #### #### #### #### 0,41 0,65 0,49 0,81 0,79 0,79 0,86 0,63 0,88 0,81 0,81 0,90 0,89 0,64 0,64 0,73 0,68 0,65 0,65 0,47 0,73 0,45 0,76 0,80 0,59 0,71 0,69 0,68 0,68 0,73 0,73 0,73 0,21 0,63 0,66 0,66 0,60 0,44 0,73 #### 0,61 0,79 0,58 0,69 0,69 0,69 0,66 0,67 0,79 0,10 0,60 0,70 0,59 0,51 0,37 0,75 0,68 0,79 0,79 0,79
0,74 0,75 0,76 0,76 0,76 0,76 0,77 0,77 0,76 0,71 0,71 0,71 0,76 0,76 1,00 0,99 0,95 0,87 0,87 0,87 0,86 0,87 0,88 0,94 0,93 0,93 0,89 0,58 0,58 0,59 0,60 0,60 0,59 0,86 0,83 0,43 0,43 0,38 0,41 0,41 0,41 #### 0,26 0,25 0,25 0,68 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,49 0,56 0,48 0,44 #### #### #### #### #### 0,27 0,48 0,41 0,64 0,61 0,60 0,66 0,53 0,68 0,70 0,71 0,72 0,71 0,71 0,71 0,73 0,73 0,71 0,71 0,63 0,62 0,60 0,75 0,80 0,76 0,77 0,74 0,73 0,73 0,63 0,63 0,69 0,32 0,71 0,70 0,70 0,64 0,47 0,87 #### 0,62 0,77 0,38 0,82 0,81 0,80 0,79 0,79 0,77 0,16 0,67 0,73 0,60 0,51 0,54 0,73 0,70 0,79 0,79 0,79
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0,78 0,79 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,74 0,75 0,75 0,79 0,79 0,95 0,97 1,00 0,91 0,91 0,91 0,91 0,86 0,88 0,97 0,97 0,95 0,91 0,61 0,61 0,62 0,62 0,62 0,62 0,88 0,84 0,45 0,44 0,40 0,42 0,42 0,42 #### 0,27 0,27 0,26 0,69 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,51 0,59 0,51 0,47 #### #### #### #### #### 0,28 0,51 0,43 0,66 0,64 0,63 0,69 0,56 0,71 0,73 0,74 0,75 0,75 0,74 0,74 0,76 0,77 0,74 0,74 0,63 0,64 0,61 0,79 0,85 0,73 0,78 0,74 0,73 0,73 0,66 0,66 0,73 0,32 0,70 0,73 0,73 0,62 0,46 0,87 #### 0,66 0,78 0,40 0,81 0,80 0,80 0,79 0,78 0,78 0,13 0,64 0,74 0,58 0,51 0,54 0,73 0,69 0,80 0,80 0,80
0,81 0,84 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,86 0,86 0,79 0,80 0,80 0,85 0,85 0,87 0,88 0,91 1,00 0,99 0,99 0,98 0,81 0,82 0,93 0,93 0,93 0,92 0,66 0,66 0,68 0,68 0,68 0,67 0,91 0,87 0,51 0,50 0,45 0,48 0,48 0,48 0,03 0,32 0,31 0,31 0,74 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,55 0,64 0,55 0,50 #### #### #### #### #### 0,32 0,56 0,45 0,72 0,69 0,69 0,74 0,58 0,76 0,77 0,77 0,80 0,79 0,70 0,70 0,76 0,73 0,70 0,70 0,58 0,67 0,55 0,79 0,84 0,67 0,74 0,70 0,70 0,70 0,68 0,68 0,74 0,28 0,67 0,72 0,72 0,62 0,47 0,81 #### 0,65 0,78 0,45 0,75 0,75 0,74 0,72 0,72 0,78 0,11 0,61 0,73 0,58 0,51 0,48 0,75 0,69 0,79 0,79 0,79
0,81 0,83 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,80 0,80 0,80 0,85 0,85 0,87 0,89 0,91 0,99 1,00 1,00 1,00 0,81 0,83 0,94 0,94 0,93 0,93 0,66 0,66 0,68 0,68 0,68 0,67 0,91 0,88 0,50 0,50 0,45 0,48 0,48 0,48 0,02 0,32 0,31 0,31 0,74 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,54 0,64 0,55 0,49 #### #### #### #### #### 0,32 0,56 0,45 0,71 0,69 0,69 0,74 0,59 0,76 0,77 0,78 0,80 0,80 0,70 0,70 0,76 0,73 0,70 0,70 0,57 0,67 0,54 0,79 0,84 0,67 0,74 0,71 0,70 0,70 0,68 0,68 0,74 0,28 0,67 0,71 0,72 0,62 0,47 0,82 #### 0,65 0,79 0,45 0,75 0,75 0,74 0,72 0,72 0,79 0,11 0,61 0,73 0,58 0,52 0,48 0,75 0,69 0,79 0,79 0,80
0,81 0,83 0,84 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,80 0,80 0,80 0,86 0,85 0,87 0,89 0,91 0,99 1,00 1,00 1,00 0,81 0,83 0,94 0,94 0,94 0,93 0,66 0,66 0,68 0,68 0,68 0,67 0,91 0,88 0,50 0,50 0,45 0,48 0,48 0,48 0,02 0,32 0,31 0,31 0,74 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,54 0,64 0,55 0,49 #### #### #### #### #### 0,32 0,56 0,45 0,71 0,69 0,69 0,74 0,58 0,76 0,77 0,78 0,80 0,80 0,70 0,70 0,76 0,73 0,70 0,70 0,57 0,67 0,54 0,79 0,84 0,67 0,74 0,71 0,70 0,70 0,68 0,68 0,74 0,28 0,67 0,71 0,71 0,62 0,47 0,82 #### 0,65 0,79 0,45 0,75 0,75 0,74 0,73 0,72 0,79 0,11 0,62 0,73 0,58 0,52 0,47 0,75 0,69 0,80 0,80 0,80
0,80 0,83 0,84 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,79 0,80 0,80 0,86 0,85 0,86 0,88 0,91 0,98 1,00 1,00 1,00 0,81 0,83 0,94 0,94 0,94 0,93 0,66 0,67 0,68 0,68 0,68 0,68 0,91 0,88 0,50 0,50 0,45 0,48 0,48 0,48 0,02 0,32 0,31 0,31 0,75 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,54 0,64 0,55 0,49 #### #### #### #### #### 0,32 0,56 0,45 0,70 0,69 0,68 0,74 0,58 0,76 0,77 0,77 0,80 0,80 0,69 0,69 0,75 0,73 0,70 0,70 0,57 0,67 0,54 0,79 0,84 0,66 0,74 0,71 0,70 0,70 0,68 0,68 0,74 0,28 0,67 0,71 0,71 0,62 0,46 0,82 #### 0,65 0,79 0,45 0,75 0,75 0,74 0,73 0,72 0,79 0,12 0,62 0,73 0,58 0,52 0,47 0,75 0,68 0,79 0,79 0,80
0,68 0,69 0,71 0,71 0,71 0,72 0,72 0,72 0,73 0,68 0,68 0,68 0,73 0,73 0,87 0,87 0,86 0,81 0,81 0,81 0,81 1,00 0,98 0,91 0,92 0,90 0,86 0,56 0,56 0,58 0,58 0,58 0,58 0,83 0,80 0,43 0,43 0,38 0,41 0,41 0,41 #### 0,25 0,25 0,24 0,68 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,49 0,56 0,47 0,43 #### #### #### #### #### 0,26 0,47 0,39 0,62 0,60 0,59 0,65 0,51 0,66 0,65 0,66 0,69 0,69 0,67 0,67 0,67 0,68 0,65 0,65 0,56 0,61 0,53 0,68 0,74 0,69 0,75 0,73 0,72 0,72 0,61 0,61 0,63 0,32 0,71 0,63 0,63 0,61 0,45 1,00 #### 0,60 0,74 0,38 0,81 0,81 0,81 0,79 0,80 0,74 0,18 0,70 0,70 0,63 0,49 0,48 0,70 0,66 0,76 0,76 0,77
0,69 0,70 0,72 0,72 0,73 0,73 0,73 0,73 0,74 0,68 0,68 0,68 0,74 0,74 0,88 0,89 0,88 0,82 0,83 0,83 0,83 0,98 1,00 0,93 0,94 0,92 0,87 0,57 0,57 0,59 0,59 0,59 0,59 0,85 0,81 0,44 0,44 0,39 0,41 0,41 0,42 #### 0,26 0,25 0,25 0,69 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,49 0,57 0,47 0,43 #### #### #### #### #### 0,27 0,48 0,40 0,62 0,61 0,60 0,66 0,51 0,67 0,67 0,67 0,70 0,70 0,68 0,68 0,68 0,69 0,67 0,67 0,57 0,62 0,55 0,70 0,75 0,70 0,76 0,74 0,73 0,73 0,62 0,62 0,64 0,32 0,71 0,65 0,65 0,61 0,44 0,98 #### 0,61 0,75 0,39 0,82 0,81 0,82 0,80 0,80 0,75 0,17 0,69 0,71 0,62 0,49 0,49 0,71 0,67 0,77 0,77 0,77
0,78 0,80 0,82 0,82 0,82 0,82 0,82 0,82 0,83 0,77 0,77 0,77 0,82 0,82 0,94 0,96 0,97 0,93 0,94 0,94 0,94 0,91 0,93 1,00 1,00 0,98 0,94 0,64 0,64 0,65 0,66 0,65 0,65 0,92 0,88 0,48 0,48 0,43 0,45 0,46 0,46 0,00 0,30 0,29 0,28 0,74 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,53 0,62 0,53 0,48 #### #### #### #### #### 0,29 0,54 0,44 0,69 0,67 0,66 0,72 0,57 0,74 0,75 0,75 0,78 0,78 0,73 0,73 0,76 0,76 0,73 0,73 0,61 0,67 0,58 0,79 0,84 0,72 0,79 0,76 0,75 0,75 0,68 0,68 0,73 0,31 0,72 0,72 0,72 0,64 0,48 0,92 #### 0,66 0,80 0,43 0,82 0,82 0,81 0,80 0,80 0,80 0,15 0,68 0,75 0,62 0,53 0,52 0,76 0,71 0,82 0,82 0,82
0,78 0,80 0,81 0,81 0,82 0,82 0,82 0,82 0,82 0,76 0,77 0,77 0,82 0,82 0,93 0,95 0,97 0,93 0,94 0,94 0,94 0,92 0,94 1,00 1,00 0,98 0,94 0,63 0,64 0,65 0,65 0,65 0,65 0,92 0,88 0,48 0,48 0,43 0,45 0,45 0,46 0,00 0,30 0,29 0,28 0,74 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,53 0,62 0,53 0,48 #### #### #### #### #### 0,29 0,53 0,44 0,69 0,67 0,66 0,72 0,57 0,74 0,74 0,75 0,78 0,78 0,73 0,73 0,76 0,75 0,72 0,72 0,60 0,67 0,57 0,78 0,84 0,72 0,79 0,75 0,74 0,74 0,68 0,68 0,73 0,31 0,72 0,72 0,72 0,64 0,47 0,92 #### 0,66 0,80 0,43 0,82 0,81 0,81 0,80 0,80 0,80 0,15 0,68 0,75 0,62 0,52 0,51 0,76 0,70 0,82 0,82 0,82
0,78 0,80 0,81 0,82 0,82 0,82 0,82 0,82 0,82 0,77 0,77 0,77 0,83 0,83 0,93 0,94 0,95 0,93 0,93 0,94 0,94 0,90 0,92 0,98 0,98 1,00 0,95 0,65 0,65 0,66 0,67 0,67 0,66 0,93 0,90 0,49 0,49 0,43 0,46 0,46 0,47 0,00 0,30 0,30 0,29 0,75 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,54 0,63 0,53 0,48 #### #### #### #### #### 0,30 0,54 0,44 0,70 0,68 0,67 0,73 0,56 0,74 0,74 0,75 0,78 0,77 0,71 0,71 0,75 0,73 0,71 0,71 0,59 0,68 0,57 0,78 0,82 0,72 0,79 0,76 0,75 0,75 0,67 0,67 0,71 0,30 0,73 0,71 0,71 0,66 0,48 0,90 #### 0,65 0,82 0,43 0,81 0,81 0,81 0,80 0,80 0,82 0,15 0,69 0,76 0,63 0,54 0,50 0,78 0,73 0,83 0,83 0,83
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#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,06 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 #### #### 0,21 0,21 0,28 0,25 0,25 0,25 0,70 0,46 0,47 0,47 0,13 1,00 1,00 1,00 0,84 0,86 0,91 0,91 0,91 0,91 0,48 0,59 0,56 0,56 0,47 0,47 0,66 0,35 0,37 0,38 0,39 0,39 0,57 0,01 0,04 0,05 0,03 0,35 0,37 0,37 0,37 0,36 0,34 0,07 0,04 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,56 #### #### 0,28 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,06 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 #### #### 0,21 0,21 0,28 0,25 0,25 0,25 0,70 0,46 0,47 0,47 0,13 1,00 1,00 1,00 0,84 0,86 0,91 0,91 0,92 0,92 0,48 0,59 0,56 0,56 0,47 0,47 0,66 0,35 0,38 0,38 0,39 0,39 0,57 0,01 0,04 0,05 0,03 0,35 0,37 0,37 0,37 0,36 0,34 0,08 0,04 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,56 #### #### 0,28 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 #### #### 0,20 0,20 0,27 0,25 0,25 0,25 0,70 0,46 0,46 0,46 0,13 1,00 1,00 1,00 0,83 0,85 0,91 0,91 0,92 0,92 0,47 0,58 0,55 0,56 0,47 0,47 0,66 0,35 0,37 0,37 0,39 0,39 0,57 0,00 0,03 0,05 0,03 0,35 0,37 0,37 0,37 0,36 0,33 0,07 0,03 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,55 #### #### 0,27 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,12 0,12 0,12 0,12 0,11 0,12 #### #### 0,28 0,28 0,34 0,31 0,31 0,31 0,75 0,52 0,52 0,53 0,17 0,84 0,84 0,83 1,00 1,00 0,97 0,97 0,94 0,94 0,54 0,69 0,64 0,63 0,47 0,47 0,69 0,39 0,42 0,42 0,37 0,37 0,63 0,05 0,11 0,12 0,10 0,35 0,36 0,36 0,36 0,36 0,42 0,15 0,11 0,03 0,01 0,02 0,01 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,02 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,71 #### #### 0,34 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
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#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,09 0,09 0,08 0,08 0,08 0,08 #### #### 0,25 0,25 0,31 0,28 0,28 0,28 0,74 0,50 0,50 0,50 0,14 0,91 0,91 0,91 0,97 0,98 1,00 1,00 0,99 0,99 0,54 0,68 0,64 0,64 0,50 0,50 0,73 0,39 0,42 0,43 0,41 0,41 0,65 0,03 0,07 0,09 0,06 0,38 0,40 0,40 0,39 0,39 0,38 0,12 0,07 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,00 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,67 #### #### 0,31 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 #### #### 0,25 0,25 0,31 0,28 0,28 0,28 0,74 0,50 0,50 0,50 0,14 0,91 0,91 0,91 0,97 0,98 1,00 1,00 0,99 0,99 0,54 0,68 0,63 0,64 0,50 0,50 0,72 0,39 0,42 0,42 0,41 0,41 0,64 0,02 0,07 0,08 0,06 0,38 0,39 0,39 0,39 0,39 0,37 0,11 0,07 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,67 #### #### 0,31 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,06 0,06 0,06 0,06 0,05 0,06 #### #### 0,22 0,22 0,29 0,26 0,26 0,26 0,71 0,47 0,48 0,48 0,12 0,91 0,92 0,92 0,94 0,96 0,99 0,99 1,00 1,00 0,55 0,68 0,64 0,65 0,52 0,53 0,75 0,40 0,43 0,43 0,43 0,43 0,66 0,01 0,04 0,06 0,04 0,40 0,42 0,42 0,42 0,41 0,34 0,09 0,05 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,65 #### #### 0,29 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,06 0,06 0,06 0,06 0,05 0,06 #### #### 0,22 0,22 0,29 0,26 0,26 0,26 0,71 0,47 0,48 0,48 0,12 0,91 0,92 0,92 0,94 0,96 0,99 0,99 1,00 1,00 0,55 0,68 0,64 0,65 0,52 0,53 0,75 0,40 0,43 0,43 0,43 0,43 0,66 0,01 0,04 0,06 0,04 0,40 0,42 0,42 0,42 0,41 0,34 0,09 0,05 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,65 #### #### 0,29 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,02 0,00 0,00 #### 0,31 0,12 0,13 0,13 #### 0,48 0,48 0,47 0,54 0,55 0,54 0,54 0,55 0,55 1,00 0,85 0,95 0,93 0,67 0,67 0,67 0,79 0,82 0,82 0,62 0,62 0,92 #### #### #### #### 0,61 0,66 0,66 0,66 0,65 0,14 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,70 #### #### 0,02 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,04 0,04 0,09 0,06 0,06 0,06 0,42 0,21 0,22 0,22 #### 0,59 0,59 0,58 0,69 0,70 0,68 0,68 0,68 0,68 0,85 1,00 0,96 0,95 0,67 0,67 0,79 0,66 0,70 0,70 0,59 0,59 0,94 #### #### #### #### 0,58 0,61 0,61 0,61 0,59 0,21 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,82 #### #### 0,09 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,00 0,00 0,05 0,02 0,02 0,02 0,37 0,17 0,17 0,17 #### 0,56 0,56 0,55 0,64 0,65 0,64 0,63 0,64 0,64 0,95 0,96 1,00 0,99 0,72 0,72 0,77 0,74 0,78 0,78 0,65 0,65 0,98 #### #### #### #### 0,63 0,67 0,67 0,67 0,66 0,17 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,77 #### #### 0,05 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,04 0,01 0,01 0,01 0,37 0,16 0,16 0,17 #### 0,56 0,56 0,56 0,63 0,65 0,64 0,64 0,65 0,65 0,93 0,95 0,99 1,00 0,73 0,73 0,79 0,73 0,78 0,78 0,66 0,66 0,99 #### #### #### #### 0,64 0,68 0,68 0,67 0,66 0,15 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,75 #### #### 0,04 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,27 0,08 0,08 0,08 #### 0,47 0,47 0,47 0,47 0,48 0,50 0,50 0,52 0,52 0,67 0,67 0,72 0,73 1,00 0,96 0,61 0,58 0,63 0,63 0,70 0,70 0,77 #### #### #### #### 0,66 0,70 0,70 0,70 0,68 0,02 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,48 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,27 0,08 0,08 0,09 #### 0,47 0,47 0,47 0,47 0,49 0,50 0,50 0,53 0,53 0,67 0,67 0,72 0,73 0,96 1,00 0,62 0,58 0,63 0,63 0,68 0,68 0,78 #### #### #### #### 0,65 0,68 0,68 0,68 0,66 0,02 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,48 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,07 0,07 0,13 0,10 0,10 0,10 0,45 0,26 0,26 0,26 #### 0,66 0,66 0,66 0,69 0,72 0,73 0,72 0,75 0,75 0,67 0,79 0,77 0,79 0,61 0,62 1,00 0,49 0,53 0,54 0,52 0,52 0,79 #### #### #### #### 0,50 0,52 0,52 0,51 0,50 0,20 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,65 #### #### 0,13 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,21 0,06 0,06 0,07 #### 0,35 0,35 0,35 0,39 0,40 0,39 0,39 0,40 0,40 0,79 0,66 0,74 0,73 0,58 0,58 0,49 1,00 0,97 0,96 0,58 0,58 0,72 #### #### #### #### 0,61 0,68 0,67 0,67 0,67 0,05 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,49 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,22 0,05 0,06 0,06 #### 0,37 0,38 0,37 0,42 0,42 0,42 0,42 0,43 0,43 0,82 0,70 0,78 0,78 0,63 0,63 0,53 0,97 1,00 1,00 0,63 0,63 0,77 #### #### #### #### 0,65 0,73 0,73 0,72 0,72 0,03 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,51 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,22 0,05 0,05 0,06 #### 0,38 0,38 0,37 0,42 0,43 0,43 0,42 0,43 0,43 0,82 0,70 0,78 0,78 0,63 0,63 0,54 0,96 1,00 1,00 0,63 0,63 0,77 #### #### #### #### 0,65 0,73 0,72 0,72 0,72 0,03 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,51 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,20 0,02 0,02 0,02 #### 0,39 0,39 0,39 0,37 0,39 0,41 0,41 0,43 0,43 0,62 0,59 0,65 0,66 0,70 0,68 0,52 0,58 0,63 0,63 1,00 1,00 0,68 #### #### #### #### 0,76 0,84 0,84 0,85 0,84 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,41 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,20 0,02 0,02 0,02 #### 0,39 0,39 0,39 0,37 0,39 0,41 0,41 0,43 0,43 0,62 0,59 0,65 0,66 0,70 0,68 0,52 0,58 0,63 0,63 1,00 1,00 0,68 #### #### #### #### 0,76 0,84 0,84 0,85 0,84 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,41 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,03 0,01 0,01 0,01 0,37 0,16 0,16 0,16 #### 0,57 0,57 0,57 0,63 0,65 0,65 0,64 0,66 0,66 0,92 0,94 0,98 0,99 0,77 0,78 0,79 0,72 0,77 0,77 0,68 0,68 1,00 #### #### #### #### 0,65 0,69 0,69 0,69 0,68 0,13 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,73 #### #### 0,03 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
0,62 0,61 0,64 0,64 0,64 0,63 0,63 0,63 0,63 0,64 0,64 0,64 0,63 0,63 0,49 0,49 0,51 0,55 0,54 0,54 0,54 0,49 0,49 0,53 0,53 0,54 0,61 0,69 0,68 0,68 0,67 0,67 0,65 0,63 0,63 0,54 0,54 0,51 0,52 0,52 0,52 0,17 0,41 0,40 0,40 0,61 0,01 0,01 0,00 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,01 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 1,00 0,78 0,75 0,71 #### #### #### #### #### 0,45 0,71 0,67 0,71 0,78 0,79 0,73 0,62 0,73 0,56 0,58 0,71 0,70 0,45 0,45 0,52 0,47 0,44 0,44 0,33 0,53 0,31 0,51 0,52 0,40 0,47 0,45 0,45 0,45 0,70 0,70 0,52 0,13 0,47 0,46 0,46 0,45 0,34 0,49 0,02 0,47 0,57 0,51 0,47 0,48 0,48 0,46 0,46 0,57 0,06 0,42 0,53 0,44 0,38 0,23 0,54 0,49 0,57 0,57 0,57
0,70 0,68 0,72 0,72 0,72 0,72 0,72 0,72 0,72 0,76 0,76 0,76 0,73 0,73 0,56 0,57 0,59 0,64 0,64 0,64 0,64 0,56 0,57 0,62 0,62 0,63 0,71 0,89 0,88 0,87 0,86 0,85 0,83 0,75 0,74 0,73 0,73 0,69 0,70 0,70 0,70 0,28 0,57 0,56 0,55 0,74 0,04 0,04 0,03 0,11 0,10 0,07 0,07 0,04 0,04 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,78 1,00 0,89 0,80 #### #### #### #### #### 0,56 0,91 0,75 0,83 0,82 0,84 0,83 0,61 0,81 0,63 0,63 0,77 0,77 0,48 0,48 0,55 0,49 0,47 0,47 0,37 0,68 0,34 0,56 0,58 0,46 0,53 0,52 0,52 0,52 0,69 0,69 0,54 0,16 0,52 0,50 0,50 0,51 0,40 0,56 0,07 0,49 0,67 0,69 0,54 0,54 0,54 0,52 0,52 0,67 0,02 0,45 0,63 0,49 0,44 0,26 0,64 0,58 0,66 0,66 0,66
0,61 0,59 0,62 0,62 0,62 0,62 0,62 0,62 0,62 0,65 0,64 0,64 0,62 0,62 0,48 0,49 0,51 0,55 0,55 0,55 0,55 0,47 0,47 0,53 0,53 0,53 0,60 0,76 0,75 0,74 0,72 0,71 0,69 0,63 0,63 0,65 0,65 0,62 0,62 0,61 0,61 0,27 0,51 0,50 0,49 0,63 0,05 0,05 0,05 0,12 0,11 0,09 0,08 0,06 0,06 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,75 0,89 1,00 0,95 #### #### #### #### #### 0,55 0,93 0,89 0,73 0,76 0,77 0,73 0,60 0,72 0,54 0,56 0,68 0,68 0,43 0,43 0,49 0,44 0,42 0,42 0,34 0,58 0,31 0,49 0,52 0,41 0,46 0,44 0,44 0,44 0,65 0,65 0,49 0,15 0,45 0,45 0,45 0,44 0,37 0,47 0,10 0,44 0,59 0,62 0,47 0,47 0,47 0,45 0,45 0,59 0,00 0,38 0,56 0,42 0,37 0,23 0,57 0,51 0,57 0,57 0,58
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#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,19 0,01 0,01 0,01 #### 0,35 0,35 0,35 0,35 0,37 0,38 0,38 0,40 0,40 0,61 0,58 0,63 0,64 0,66 0,65 0,50 0,61 0,65 0,65 0,76 0,76 0,65 #### #### #### #### 1,00 0,89 0,89 0,88 0,83 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,41 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,19 0,00 0,00 0,00 #### 0,37 0,37 0,37 0,36 0,38 0,40 0,39 0,42 0,42 0,66 0,61 0,67 0,68 0,70 0,68 0,52 0,68 0,73 0,73 0,84 0,84 0,69 #### #### #### #### 0,89 1,00 1,00 0,99 0,96 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,41 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,19 0,00 0,00 0,00 #### 0,37 0,37 0,37 0,36 0,38 0,40 0,39 0,42 0,42 0,66 0,61 0,67 0,68 0,70 0,68 0,52 0,67 0,73 0,72 0,84 0,84 0,69 #### #### #### #### 0,89 1,00 1,00 0,99 0,96 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,41 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,19 #### 0,00 #### #### 0,37 0,37 0,37 0,36 0,38 0,39 0,39 0,42 0,42 0,66 0,61 0,67 0,67 0,70 0,68 0,51 0,67 0,72 0,72 0,85 0,85 0,69 #### #### #### #### 0,88 0,99 0,99 1,00 0,97 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,41 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,18 #### #### #### #### 0,36 0,36 0,36 0,36 0,37 0,39 0,39 0,41 0,41 0,65 0,59 0,66 0,66 0,68 0,66 0,50 0,67 0,72 0,72 0,84 0,84 0,68 #### #### #### #### 0,83 0,96 0,96 0,97 1,00 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,39 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
0,37 0,36 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 0,38 0,43 0,42 0,42 0,40 0,41 0,27 0,27 0,28 0,32 0,32 0,32 0,32 0,26 0,27 0,29 0,29 0,30 0,37 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,53 0,40 0,43 0,61 0,61 0,62 0,62 0,61 0,61 0,55 0,64 0,63 0,62 0,54 0,34 0,34 0,33 0,42 0,41 0,38 0,37 0,34 0,34 0,14 0,21 0,17 0,15 0,02 0,02 0,20 0,05 0,03 0,03 #### #### 0,13 0,45 0,56 0,55 0,49 #### #### #### #### #### 1,00 0,57 0,46 0,47 0,48 0,49 0,46 0,33 0,45 0,34 0,33 0,42 0,42 0,22 0,22 0,26 0,22 0,22 0,22 0,16 0,42 0,15 0,28 0,29 0,22 0,27 0,26 0,26 0,26 0,37 0,37 0,28 0,08 0,27 0,24 0,24 0,26 0,21 0,26 0,36 0,23 0,37 0,62 0,29 0,29 0,29 0,27 0,26 0,37 #### 0,20 0,36 0,24 0,26 0,07 0,33 0,33 0,35 0,35 0,35
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0,90 0,89 0,91 0,91 0,91 0,91 0,91 0,91 0,91 0,86 0,85 0,85 0,90 0,89 0,71 0,73 0,75 0,79 0,80 0,80 0,80 0,69 0,70 0,78 0,78 0,77 0,87 0,79 0,79 0,79 0,79 0,79 0,78 0,88 0,86 0,61 0,61 0,54 0,57 0,57 0,57 0,11 0,42 0,41 0,41 0,79 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,70 0,77 0,68 0,61 #### #### #### #### #### 0,42 0,69 0,56 0,85 0,88 0,88 0,94 0,74 0,97 0,86 0,88 1,00 1,00 0,69 0,69 0,78 0,72 0,69 0,68 0,51 0,71 0,48 0,77 0,78 0,59 0,68 0,66 0,65 0,65 0,86 0,86 0,80 0,23 0,64 0,70 0,70 0,61 0,47 0,69 #### 0,69 0,77 0,54 0,68 0,68 0,68 0,66 0,66 0,77 0,09 0,58 0,69 0,59 0,50 0,41 0,73 0,67 0,77 0,77 0,78
0,71 0,74 0,71 0,70 0,70 0,70 0,70 0,69 0,69 0,60 0,60 0,60 0,65 0,64 0,71 0,72 0,74 0,70 0,70 0,70 0,69 0,67 0,68 0,73 0,73 0,71 0,70 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,45 0,68 0,63 0,29 0,29 0,24 0,26 0,26 0,26 #### 0,14 0,14 0,14 0,50 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,45 0,48 0,43 0,41 #### #### #### #### #### 0,22 0,41 0,37 0,53 0,55 0,54 0,58 0,51 0,61 0,69 0,72 0,69 0,69 1,00 1,00 0,87 0,94 0,91 0,91 0,79 0,50 0,74 0,81 0,83 0,65 0,66 0,62 0,60 0,60 0,61 0,60 0,79 0,34 0,60 0,88 0,88 0,46 0,39 0,67 #### 0,79 0,64 0,24 0,70 0,69 0,69 0,69 0,66 0,64 #### 0,44 0,58 0,39 0,40 0,68 0,58 0,56 0,65 0,65 0,65
0,71 0,74 0,71 0,70 0,70 0,70 0,70 0,69 0,69 0,60 0,60 0,60 0,65 0,64 0,71 0,72 0,74 0,70 0,70 0,70 0,69 0,67 0,68 0,73 0,73 0,71 0,70 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,45 0,68 0,63 0,29 0,28 0,24 0,26 0,26 0,26 #### 0,14 0,14 0,14 0,50 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,45 0,48 0,43 0,40 #### #### #### #### #### 0,22 0,41 0,37 0,53 0,55 0,54 0,58 0,51 0,61 0,69 0,72 0,69 0,69 1,00 1,00 0,87 0,94 0,91 0,91 0,79 0,50 0,74 0,81 0,83 0,65 0,66 0,62 0,60 0,60 0,61 0,60 0,79 0,34 0,60 0,88 0,88 0,46 0,38 0,67 #### 0,79 0,64 0,24 0,70 0,69 0,69 0,69 0,66 0,64 #### 0,44 0,58 0,39 0,40 0,68 0,58 0,56 0,65 0,65 0,65
0,80 0,84 0,80 0,80 0,80 0,80 0,79 0,79 0,78 0,69 0,69 0,69 0,75 0,73 0,73 0,74 0,76 0,76 0,76 0,76 0,75 0,67 0,68 0,76 0,76 0,75 0,76 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,53 0,74 0,70 0,34 0,34 0,29 0,31 0,31 0,31 #### 0,19 0,19 0,18 0,57 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,52 0,55 0,49 0,46 #### #### #### #### #### 0,26 0,47 0,42 0,62 0,63 0,62 0,66 0,57 0,70 0,79 0,83 0,78 0,78 0,87 0,87 1,00 0,92 0,89 0,89 0,72 0,55 0,69 0,88 0,86 0,64 0,69 0,65 0,63 0,63 0,66 0,66 0,89 0,32 0,61 0,88 0,88 0,51 0,42 0,67 #### 0,81 0,68 0,29 0,69 0,69 0,69 0,68 0,66 0,68 0,00 0,47 0,60 0,42 0,43 0,62 0,63 0,58 0,69 0,69 0,69
0,74 0,78 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74 0,73 0,73 0,63 0,63 0,63 0,69 0,68 0,73 0,74 0,77 0,73 0,73 0,73 0,73 0,68 0,69 0,76 0,75 0,73 0,73 0,48 0,48 0,48 0,48 0,48 0,47 0,71 0,66 0,30 0,30 0,25 0,27 0,27 0,27 #### 0,15 0,15 0,14 0,53 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,47 0,49 0,44 0,42 #### #### #### #### #### 0,22 0,42 0,39 0,56 0,57 0,56 0,61 0,53 0,64 0,72 0,75 0,71 0,72 0,94 0,94 0,92 1,00 0,98 0,98 0,79 0,52 0,77 0,85 0,86 0,67 0,71 0,67 0,65 0,65 0,62 0,62 0,84 0,35 0,61 0,91 0,91 0,48 0,39 0,68 #### 0,83 0,65 0,25 0,71 0,71 0,70 0,70 0,68 0,65 #### 0,46 0,59 0,39 0,41 0,71 0,60 0,57 0,66 0,66 0,66
0,71 0,75 0,71 0,71 0,71 0,71 0,70 0,70 0,70 0,60 0,60 0,60 0,66 0,65 0,71 0,72 0,74 0,70 0,70 0,70 0,70 0,65 0,67 0,73 0,72 0,71 0,70 0,45 0,45 0,46 0,46 0,45 0,45 0,68 0,63 0,28 0,27 0,23 0,25 0,25 0,25 #### 0,14 0,13 0,13 0,50 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,44 0,47 0,42 0,39 #### #### #### #### #### 0,22 0,40 0,36 0,53 0,55 0,53 0,58 0,50 0,61 0,69 0,73 0,68 0,69 0,91 0,91 0,89 0,98 1,00 1,00 0,80 0,49 0,79 0,83 0,83 0,66 0,69 0,65 0,63 0,63 0,58 0,58 0,82 0,35 0,60 0,89 0,89 0,45 0,37 0,66 #### 0,83 0,62 0,23 0,70 0,70 0,69 0,69 0,66 0,62 #### 0,43 0,57 0,36 0,39 0,73 0,58 0,54 0,64 0,64 0,64
0,71 0,74 0,71 0,71 0,71 0,70 0,70 0,70 0,69 0,60 0,60 0,60 0,66 0,65 0,71 0,72 0,74 0,70 0,70 0,70 0,70 0,65 0,67 0,73 0,72 0,71 0,70 0,45 0,45 0,46 0,46 0,45 0,45 0,68 0,63 0,27 0,27 0,23 0,25 0,25 0,25 #### 0,14 0,13 0,13 0,50 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,44 0,47 0,42 0,39 #### #### #### #### #### 0,22 0,39 0,36 0,53 0,54 0,53 0,57 0,50 0,60 0,69 0,72 0,68 0,68 0,91 0,91 0,89 0,98 1,00 1,00 0,80 0,49 0,79 0,82 0,83 0,66 0,69 0,65 0,63 0,63 0,58 0,58 0,82 0,35 0,60 0,89 0,89 0,45 0,37 0,65 #### 0,83 0,62 0,23 0,69 0,69 0,69 0,69 0,66 0,62 #### 0,43 0,57 0,36 0,39 0,73 0,58 0,54 0,63 0,63 0,63
0,57 0,60 0,56 0,55 0,55 0,55 0,54 0,53 0,52 0,45 0,45 0,45 0,48 0,47 0,63 0,63 0,63 0,58 0,57 0,57 0,57 0,56 0,57 0,61 0,60 0,59 0,55 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 0,31 0,52 0,48 0,18 0,18 0,15 0,16 0,16 0,16 #### 0,08 0,07 0,07 0,36 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,33 0,37 0,34 0,33 #### #### #### #### #### 0,16 0,30 0,30 0,39 0,41 0,40 0,43 0,41 0,45 0,53 0,56 0,51 0,51 0,79 0,79 0,72 0,79 0,80 0,80 1,00 0,39 0,92 0,70 0,71 0,64 0,55 0,51 0,49 0,49 0,46 0,46 0,64 0,39 0,53 0,77 0,77 0,38 0,34 0,56 #### 0,69 0,51 0,15 0,63 0,63 0,62 0,63 0,59 0,51 #### 0,32 0,48 0,24 0,31 0,78 0,46 0,45 0,52 0,52 0,52
0,67 0,67 0,70 0,71 0,71 0,71 0,71 0,71 0,71 0,71 0,71 0,71 0,72 0,73 0,62 0,63 0,64 0,67 0,67 0,67 0,67 0,61 0,62 0,67 0,67 0,68 0,75 0,72 0,72 0,73 0,74 0,73 0,73 0,77 0,78 0,61 0,61 0,57 0,60 0,60 0,60 0,18 0,48 0,47 0,46 0,75 #### #### #### 0,02 0,01 0,00 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,53 0,68 0,58 0,51 #### #### #### #### #### 0,42 0,62 0,48 0,71 0,67 0,68 0,72 0,53 0,72 0,62 0,62 0,71 0,71 0,50 0,50 0,55 0,52 0,49 0,49 0,39 1,00 0,35 0,57 0,59 0,49 0,61 0,60 0,60 0,60 0,62 0,63 0,53 0,19 0,58 0,51 0,51 0,61 0,48 0,62 #### 0,48 0,77 0,57 0,59 0,59 0,59 0,57 0,59 0,77 0,10 0,56 0,68 0,59 0,52 0,29 0,74 0,68 0,75 0,75 0,76
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0,81 0,85 0,84 0,84 0,84 0,84 0,84 0,84 0,84 0,73 0,74 0,74 0,81 0,80 0,80 0,81 0,85 0,84 0,84 0,84 0,84 0,74 0,75 0,84 0,84 0,82 0,84 0,59 0,59 0,59 0,60 0,59 0,59 0,81 0,77 0,42 0,42 0,37 0,39 0,39 0,39 0,00 0,26 0,25 0,24 0,64 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,52 0,58 0,52 0,47 #### #### #### #### #### 0,29 0,51 0,44 0,64 0,65 0,64 0,69 0,59 0,71 0,77 0,79 0,78 0,78 0,83 0,83 0,86 0,86 0,83 0,83 0,71 0,59 0,67 0,88 1,00 0,68 0,73 0,68 0,67 0,67 0,67 0,67 0,82 0,30 0,63 0,84 0,84 0,53 0,41 0,74 #### 0,75 0,72 0,37 0,75 0,74 0,74 0,73 0,71 0,72 0,00 0,51 0,65 0,46 0,44 0,58 0,67 0,62 0,73 0,73 0,74
0,60 0,60 0,61 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,56 0,56 0,56 0,59 0,59 0,76 0,75 0,73 0,67 0,67 0,67 0,66 0,69 0,70 0,72 0,72 0,72 0,69 0,44 0,44 0,45 0,46 0,45 0,45 0,66 0,64 0,32 0,32 0,27 0,29 0,29 0,30 #### 0,17 0,16 0,16 0,52 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,40 0,46 0,41 0,38 #### #### #### #### #### 0,22 0,40 0,36 0,49 0,50 0,49 0,53 0,46 0,55 0,58 0,61 0,59 0,59 0,65 0,65 0,64 0,67 0,66 0,66 0,64 0,49 0,62 0,63 0,68 1,00 0,63 0,61 0,60 0,60 0,54 0,54 0,60 0,35 0,66 0,64 0,64 0,56 0,44 0,69 #### 0,58 0,67 0,27 0,78 0,78 0,77 0,77 0,75 0,67 0,09 0,55 0,61 0,49 0,40 0,57 0,63 0,60 0,69 0,69 0,69
0,68 0,69 0,70 0,71 0,71 0,71 0,72 0,72 0,73 0,64 0,64 0,64 0,70 0,71 0,77 0,77 0,78 0,74 0,74 0,74 0,74 0,75 0,76 0,79 0,79 0,79 0,79 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,54 0,77 0,75 0,39 0,39 0,34 0,36 0,36 0,36 #### 0,22 0,22 0,21 0,64 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,47 0,53 0,46 0,42 #### #### #### #### #### 0,27 0,45 0,39 0,60 0,59 0,58 0,64 0,49 0,65 0,64 0,65 0,68 0,68 0,66 0,66 0,69 0,71 0,69 0,69 0,55 0,61 0,56 0,70 0,73 0,63 1,00 0,98 0,98 0,98 0,60 0,60 0,65 0,36 0,72 0,64 0,64 0,59 0,43 0,75 #### 0,60 0,70 0,34 0,75 0,75 0,74 0,74 0,77 0,70 0,18 0,75 0,68 0,63 0,48 0,51 0,66 0,67 0,71 0,72 0,72
0,65 0,66 0,67 0,68 0,68 0,68 0,69 0,69 0,69 0,62 0,62 0,62 0,68 0,69 0,74 0,74 0,74 0,70 0,71 0,71 0,71 0,73 0,74 0,76 0,75 0,76 0,77 0,53 0,53 0,54 0,53 0,53 0,53 0,75 0,74 0,38 0,38 0,34 0,36 0,36 0,36 #### 0,22 0,21 0,21 0,63 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,45 0,52 0,44 0,41 #### #### #### #### #### 0,26 0,44 0,38 0,59 0,58 0,57 0,62 0,47 0,64 0,62 0,62 0,66 0,66 0,62 0,62 0,65 0,67 0,65 0,65 0,51 0,60 0,52 0,65 0,68 0,61 0,98 1,00 1,00 1,00 0,59 0,59 0,61 0,35 0,72 0,60 0,60 0,60 0,43 0,73 #### 0,57 0,69 0,34 0,73 0,73 0,73 0,72 0,76 0,69 0,21 0,77 0,67 0,65 0,47 0,47 0,65 0,67 0,70 0,70 0,70
0,64 0,65 0,66 0,67 0,67 0,67 0,68 0,68 0,69 0,61 0,61 0,61 0,67 0,68 0,73 0,73 0,73 0,70 0,70 0,70 0,70 0,72 0,73 0,75 0,74 0,75 0,76 0,52 0,53 0,53 0,53 0,53 0,53 0,74 0,73 0,38 0,38 0,34 0,36 0,36 0,36 #### 0,22 0,21 0,21 0,62 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,45 0,52 0,44 0,40 #### #### #### #### #### 0,26 0,43 0,38 0,59 0,58 0,57 0,62 0,46 0,63 0,61 0,62 0,66 0,65 0,60 0,60 0,63 0,65 0,63 0,63 0,49 0,60 0,51 0,64 0,67 0,60 0,98 1,00 1,00 1,00 0,58 0,59 0,60 0,35 0,72 0,59 0,59 0,60 0,43 0,72 #### 0,56 0,68 0,34 0,72 0,72 0,72 0,71 0,75 0,68 0,22 0,78 0,67 0,66 0,47 0,46 0,65 0,67 0,70 0,70 0,70
0,64 0,65 0,66 0,67 0,67 0,67 0,68 0,68 0,69 0,61 0,61 0,61 0,67 0,68 0,73 0,73 0,73 0,70 0,70 0,70 0,70 0,72 0,73 0,75 0,74 0,75 0,76 0,52 0,53 0,53 0,53 0,53 0,53 0,74 0,73 0,38 0,38 0,34 0,36 0,36 0,36 #### 0,22 0,21 0,21 0,62 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,45 0,52 0,44 0,40 #### #### #### #### #### 0,26 0,43 0,38 0,59 0,58 0,57 0,62 0,46 0,63 0,61 0,62 0,66 0,65 0,60 0,60 0,63 0,65 0,63 0,63 0,49 0,60 0,51 0,64 0,67 0,60 0,98 1,00 1,00 1,00 0,58 0,59 0,60 0,35 0,72 0,59 0,59 0,60 0,43 0,72 #### 0,56 0,68 0,34 0,72 0,72 0,72 0,71 0,75 0,68 0,22 0,78 0,67 0,66 0,47 0,46 0,65 0,67 0,70 0,70 0,70
0,75 0,74 0,75 0,76 0,76 0,76 0,76 0,75 0,75 0,73 0,72 0,72 0,74 0,73 0,63 0,64 0,66 0,68 0,68 0,68 0,68 0,61 0,62 0,68 0,68 0,67 0,73 0,66 0,66 0,66 0,66 0,65 0,65 0,74 0,72 0,51 0,51 0,46 0,48 0,48 0,48 0,07 0,35 0,34 0,34 0,66 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,70 0,69 0,65 0,61 #### #### #### #### #### 0,37 0,62 0,57 0,74 0,82 0,81 0,82 0,80 0,84 0,71 0,73 0,86 0,86 0,61 0,61 0,66 0,62 0,58 0,58 0,46 0,62 0,44 0,66 0,67 0,54 0,60 0,59 0,58 0,58 1,00 1,00 0,67 0,23 0,59 0,61 0,61 0,57 0,45 0,61 #### 0,61 0,70 0,46 0,60 0,60 0,60 0,59 0,59 0,70 0,10 0,55 0,64 0,56 0,45 0,35 0,65 0,61 0,70 0,70 0,70
0,75 0,74 0,75 0,76 0,76 0,76 0,76 0,75 0,75 0,73 0,72 0,72 0,74 0,73 0,63 0,64 0,66 0,68 0,68 0,68 0,68 0,61 0,62 0,68 0,68 0,67 0,74 0,66 0,66 0,66 0,66 0,65 0,65 0,74 0,72 0,51 0,51 0,46 0,48 0,48 0,48 0,06 0,35 0,34 0,34 0,66 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,70 0,69 0,65 0,61 #### #### #### #### #### 0,37 0,62 0,57 0,74 0,82 0,80 0,82 0,80 0,84 0,71 0,73 0,86 0,86 0,60 0,60 0,66 0,62 0,58 0,58 0,46 0,63 0,44 0,66 0,67 0,54 0,60 0,59 0,59 0,59 1,00 1,00 0,67 0,22 0,59 0,61 0,61 0,58 0,45 0,61 #### 0,61 0,70 0,46 0,60 0,60 0,60 0,59 0,59 0,70 0,10 0,55 0,64 0,56 0,45 0,35 0,65 0,61 0,70 0,70 0,70
0,80 0,84 0,80 0,79 0,79 0,79 0,79 0,78 0,78 0,69 0,69 0,68 0,74 0,73 0,69 0,70 0,73 0,74 0,74 0,74 0,74 0,63 0,64 0,73 0,73 0,71 0,75 0,54 0,54 0,55 0,55 0,55 0,54 0,73 0,69 0,36 0,36 0,32 0,34 0,34 0,34 #### 0,22 0,22 0,22 0,57 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,52 0,54 0,49 0,45 #### #### #### #### #### 0,28 0,48 0,42 0,61 0,64 0,63 0,67 0,59 0,70 0,80 0,85 0,79 0,80 0,79 0,79 0,89 0,84 0,82 0,82 0,64 0,53 0,63 0,83 0,82 0,60 0,65 0,61 0,60 0,60 0,67 0,67 1,00 0,29 0,57 0,81 0,81 0,49 0,38 0,63 #### 0,79 0,65 0,32 0,64 0,64 0,64 0,63 0,61 0,65 0,00 0,44 0,58 0,40 0,41 0,55 0,61 0,54 0,65 0,65 0,66
0,25 0,26 0,24 0,24 0,24 0,24 0,24 0,23 0,23 0,21 0,20 0,20 0,21 0,21 0,32 0,32 0,32 0,28 0,28 0,28 0,28 0,32 0,32 0,31 0,31 0,30 0,27 0,14 0,13 0,14 0,13 0,13 0,13 0,25 0,24 0,07 0,07 0,04 0,05 0,05 0,05 #### #### #### #### 0,17 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,13 0,16 0,15 0,15 #### #### #### #### #### 0,08 0,13 0,13 0,19 0,19 0,18 0,19 0,18 0,20 0,24 0,25 0,23 0,23 0,34 0,34 0,32 0,35 0,35 0,35 0,39 0,19 0,41 0,29 0,30 0,35 0,36 0,35 0,35 0,35 0,23 0,22 0,29 1,00 0,40 0,34 0,34 0,24 0,20 0,32 #### 0,32 0,27 0,04 0,40 0,41 0,41 0,43 0,43 0,28 0,05 0,32 0,29 0,23 0,18 0,42 0,26 0,26 0,28 0,28 0,28
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0,73 0,76 0,73 0,73 0,73 0,72 0,72 0,71 0,71 0,63 0,63 0,63 0,67 0,66 0,70 0,71 0,73 0,72 0,72 0,71 0,71 0,63 0,65 0,72 0,72 0,71 0,70 0,49 0,48 0,49 0,49 0,48 0,47 0,68 0,64 0,31 0,31 0,27 0,29 0,29 0,29 #### 0,18 0,17 0,17 0,52 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,46 0,50 0,45 0,42 #### #### #### #### #### 0,24 0,43 0,39 0,55 0,57 0,56 0,60 0,53 0,62 0,70 0,74 0,70 0,70 0,88 0,88 0,88 0,91 0,89 0,89 0,77 0,51 0,73 0,84 0,84 0,64 0,64 0,60 0,59 0,59 0,61 0,61 0,81 0,34 0,59 1,00 1,00 0,47 0,39 0,64 #### 0,79 0,64 0,27 0,67 0,67 0,67 0,66 0,63 0,64 #### 0,41 0,58 0,36 0,40 0,65 0,58 0,55 0,64 0,64 0,64
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#### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,06 0,06 0,06 0,05 0,05 0,05 #### #### 0,17 0,17 0,22 0,19 0,19 0,19 0,48 0,33 0,33 0,33 0,07 0,56 0,56 0,55 0,71 0,71 0,67 0,67 0,65 0,65 0,70 0,82 0,77 0,75 0,48 0,48 0,65 0,49 0,51 0,51 0,41 0,41 0,73 0,02 0,07 0,10 0,08 0,41 0,41 0,41 0,41 0,39 0,36 0,12 0,08 #### #### 0,00 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 1,00 #### #### 0,22 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### ####
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0,76 0,75 0,77 0,77 0,77 0,77 0,77 0,78 0,78 0,77 0,76 0,76 0,79 0,79 0,77 0,77 0,78 0,78 0,79 0,79 0,79 0,74 0,75 0,80 0,80 0,82 0,86 0,69 0,69 0,70 0,70 0,70 0,70 0,86 0,85 0,55 0,55 0,50 0,52 0,52 0,53 0,07 0,37 0,36 0,36 0,76 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,57 0,67 0,59 0,54 #### #### #### #### #### 0,37 0,59 0,49 0,72 0,70 0,70 0,76 0,58 0,76 0,70 0,71 0,78 0,77 0,64 0,64 0,68 0,65 0,62 0,62 0,51 0,77 0,49 0,69 0,72 0,67 0,70 0,69 0,68 0,68 0,70 0,70 0,65 0,28 0,73 0,64 0,64 0,71 0,55 0,74 #### 0,58 1,00 0,50 0,75 0,76 0,75 0,74 0,75 1,00 0,12 0,66 0,79 0,67 0,58 0,41 0,92 0,78 0,97 0,97 0,97
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0,48 0,48 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,48 0,48 0,48 0,50 0,51 0,51 0,52 0,51 0,51 0,52 0,52 0,52 0,49 0,49 0,53 0,52 0,54 0,56 0,47 0,47 0,47 0,48 0,47 0,47 0,56 0,57 0,39 0,39 0,35 0,39 0,39 0,39 0,06 0,27 0,27 0,27 0,52 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,38 0,44 0,37 0,34 #### #### #### #### #### 0,26 0,38 0,31 0,49 0,46 0,46 0,50 0,35 0,50 0,46 0,46 0,50 0,50 0,40 0,40 0,43 0,41 0,39 0,39 0,31 0,52 0,28 0,44 0,44 0,40 0,48 0,47 0,47 0,47 0,45 0,45 0,41 0,18 0,50 0,40 0,40 0,58 0,39 0,49 #### 0,36 0,58 0,35 0,48 0,48 0,48 0,48 0,49 0,58 0,20 0,50 0,56 0,51 1,00 0,23 0,56 0,63 0,57 0,57 0,57
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0,76 0,75 0,77 0,77 0,77 0,77 0,77 0,78 0,78 0,77 0,76 0,76 0,79 0,79 0,79 0,79 0,80 0,79 0,80 0,80 0,80 0,77 0,77 0,82 0,82 0,83 0,87 0,68 0,68 0,69 0,70 0,69 0,69 0,86 0,84 0,54 0,54 0,49 0,51 0,52 0,52 0,05 0,36 0,35 0,35 0,76 #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### #### 0,57 0,66 0,58 0,53 #### #### #### #### #### 0,35 0,58 0,48 0,71 0,70 0,70 0,75 0,58 0,76 0,70 0,71 0,78 0,78 0,65 0,65 0,69 0,66 0,64 0,63 0,52 0,76 0,49 0,70 0,74 0,69 0,72 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,66 0,28 0,74 0,64 0,64 0,72 0,55 0,77 #### 0,59 0,97 0,49 0,77 0,78 0,77 0,76 0,77 0,97 0,14 0,67 0,80 0,68 0,57 0,42 0,90 0,78 1,00 1,00 1,00
INSTITUTO DE TECNOLOGIA PARA O DESENVOLVIMENTO
DOCUMENTO N :
965
DPEL
DVSE
E N D E R E Ç O : C e n t r o P o l i t é c n i c o d a U F P R – C a i x a P o s t a l 1 9 0 6 7 – C E P 8 1 5 3 1 - 9 8 0 – C u r i t i b a / P R F o n e : + 5 5 4 1 3 3 6 1 - 6 2 0 0 F a x : + 5 5 4 1 3 3 6 1 - 6 0 0 7 E - m a i l : L A C T E C @ L A C T E C . o r g . b r
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A Figura 48 e Figura 49 mos tram os d iagramas para as sér ies h is tór icas e s in tét icas ,
respectivamente . A escala de cores destaca tons mais fr ios (verdes) para corre lações for tes
e posit ivas e tons ma is quentes (vermelho) pa ra cor re lações for tes e negativas. As cores
in termediár ias representam cor re lações intermed iár ias.
Nota-se que o campo de cor re lações fo i respeitado in tegralmen te pe las sér ies
s inté t icas . Todos os padrões de cores, inc lu indo cor re lações posit ivas , negat ivas , for tes e
fracas foram reproduz idos com suce sso .
6.1.7 Seleção do per íodo de 60 meses – Processo 8
Até o presen te momento, as sér ies s in tét icas ge radas possuem o mesmo compr imen to
da sér ie h is tór ica , 924 meses . No en tan to, o per íodo de o t imização é de 60 meses e ,
por tanto , as sér ies prec isam ser a jus tadas .
O procedimento é s imples: a par t i r do mês base escolh ido para o t imização (a
determinação do mês entra como inpu t no programa) , é sor teado um per íodo de 60 meses
para cada sér ie s in té t ica . É impor tante ressal tar que a cada sor te io são se lec ionados os
mesmos per íodos para todas as us inas, na in tenção de manter a estrutura de cor re lações
entre e las.
O número a leatór io u t i l izado no sor te io possui a mesma semente de fin ida
anter iormen te .
6.1.8 Amostragem não equ iprováve l – Processo 9
Como menc ionado , os assuntos re la t ivos à amostragem de sér ies s in tét icas não
f izeram par te de nenhum re latór io an ter ior . Por esse mo t ivo será dado a tenção espec ia l a
esse tóp ico na seção 6 .1.11.
6.1.9 Inclusão das sér ies repet idas – Processo 10
Neste pon to da mode la gem as us inas com sér ies repetidas são inc luídas novamen te
na ma tr iz or ig inal . As sér ies s inté t icas geradas para as us inas que f icaram na modelagem
são copiadas para essas us inas exc luídas , seguindo a mesma re lação mostrada na Tabe la
18.
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6.1.10 Determinação das vazões art if ic ia is – Processo 11
Na seção 6.1 .1 fo i escr i to que o modelo de geração ut i l iza sér ies na turais , sem e fe i tos
do bar ramento, evaporação e usos secundár ios dos reservatór ios. No entan to, a lgum as
us inas do s is tema traba lham com desvios e bombeamen tos que incrementam sua a f luênc ia.
As vazões que contam com essas pecul iar idades são chamadas de ar t i f ic ia is e não podem
entrar na mode lagem es tocást ica por obedecer a regras determin ís t icas especí f icas .
As equações e regras de desvio dos r ios constam em um rela tór io do Operador
Naciona l do S is tema Elé tr ico [101 ] e foram imp lementadas nesse ú l t imo processo do modelo .
As bacias que contam com essas vazões ar t i f ic ia is são as do s r ios Iguaçu, T ietê e Para íba do
Sul.
6.1.11 Amostragem
O método de amos tragem não equ iprovável proposto apresen ta problemas quando se
aumenta o tamanho do problema. Quan to maio r o número de us inas cons ideradas, maior
d i f icu ldade se tem no cálcu lo da ma tr iz de c ovar iânc ias e , por consequênc ia , sua inversa.
Ass im, ao submeter as 146 us inas do S IN ao cálcu lo das d is tâncias , prob lemas no
condic ionamen to da matr iz de covar iânc ias foram encontrados. Es tes problemas têm re lação
pr inc ipalmen te com as covar iânc ias entre us inas com regiões h idro lógicas que não possuem
nenhuma cor re lação, o que resulta em mui tos “zeros ” na ma tr iz de covar iânc ias e a torna
s ingular , imped indo o cá lculo de sua inversa.
Uma solução ser ia induz ir a lgum t ipo de per turbação na matr iz de covar iânc ias , a té o
ponto no qual a inversa possa ser ca lculada . Contudo essa opção não ser ia in teressante
devido à a l teração na estrutura de cor re lações entre as us inas, fa to indese jável no contex to
do proje to.
A solução adotada fo i reduz ir o número de us inas para o cálcu lo das d is tâncias . O
rac iocín io fo i esco lher us inas de grande impor tância para o s is tema e que representem
regiões h idro lógicas espec íf icas. Ass im, montou -se uma seleção de 62 us inas, pr ior izando -se
us inas de cabeceira de bacias (as pr imeiras de ca da cascata) e us inas de grande potênc ia . A
re lação das us inas escolh idas é mostrada no Anexo VI , e o h is tograma de dis tânc ias de
Mahalanob is obt ido é ex ib ido na Figura 50 .
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Figura 50 – Histograma de distâncias de Mahalanobis utilizado na amostragem não equiprovável Dado que o método apresentada para a amos tragem não equiprovável não se baseou
em nenhum es tudo prév io , ver i f icações ad ic ionais foram fe i tas . A pr inc ipal incógni ta é o
compor tamento da d is tr ibui ção de frequências frente a a l terações do número de sér ies
geradas e à mudança da semente do número a leatór io .
Em um pr ime iro exercíc io , manteve -se a semente f ixa (adotando o mesmo valor
ut i l izado para a geração das sér ies) e var iou -se o número de sér ies g eradas. Foram fe i tas
gerações com 2.000 , 3 .000 , 4.000 , 5 .000 e 10 .000 sér ies, sendo que os h is togramas ob t idos
são mos trados na F igura 51 .
Nota-se que todos os h is togramas f icaram seme lhantes , não apresentando di ferenças
s igni f ica t ivas em sua estrutura . Esse é um resul tado impor tan te para a val idação do mé todo ,
pois , caso mudanças fosses percebidas entre os h is togramas, a se leção das sér ies por
c lasses f icar ia incer ta .
No segundo exercíc io, man teve -se o número de sér ies em 1 .000 e var iou-se a
semente do número a lea tór io para c inco gerações. Os his togramas são mos trados na Figura
52. Da mesma forma que observado no pr imeiro exercíc io, os h is togramas não d i ferenc iaram
s igni f ica t ivamen te dentre as c inco geraç ões .
Dessa maneira , conclu i -se que a técnica de amostragem desenvolv ida é apropr iada
para uso no modelo de geração das a f luênc ias s intét icas.
5 6 7 8 9 10 11 12 130
50
100
150
200
250
Distâncias de Mahalanobis
Freq
uên
cias
Ab
solu
tas
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2.000 sér ies
3.000 sér ies
4.000 sér ies
5.000 sér ies
10.000 sér ies
Figura 51 – Histogramas para semente fixa e número de séries variado
4 6 8 10 120
100
200
300
400
500
600
Distâncias de Mahalanobis
Fre
quên
cias
Abs
olut
as
4 6 8 10 12 140
200
400
600
800
1000
Distâncias de MahalanobisF
requ
ênci
as A
bsol
utas
4 6 8 10 12 14 160
500
1000
1500
Distâncias de Mahalanobis
Fre
quên
cias
Abs
olut
as
4 6 8 10 12 14 160
500
1000
1500
2000
Distâncias de Mahalanobis
Fre
quên
cias
Abs
olut
as
4 6 8 10 12 14 160
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Distâncias de Mahalanobis
Fre
quên
cias
Abs
olut
as
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Semen te 1
Semen te 2
Semen te 3
Semen te 4
Semen te 5
Figura 52 – Histogramas para número de séries fixo e sementes variadas
4 6 8 10 12 14 160
50
100
150
200
250
300
Distâncias de Mahalanobis
Fre
quên
cias
Abs
olut
as
4 6 8 10 12 140
50
100
150
200
250
300
350
Distâncias de MahalanobisF
requ
ênci
as A
bsol
utas
4 6 8 10 12 140
50
100
150
200
250
Distâncias de Mahalanobis
Fre
quên
cias
Abs
olut
as
4 5 6 7 8 9 10 110
50
100
150
200
250
300
Distâncias de Mahalanobis
Fre
quên
cias
Abs
olut
as
4 6 8 10 12 140
50
100
150
200
250
300
Distâncias de Mahalanobis
Fre
quên
cias
Abs
olut
as
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6.2 Modelagem das curvas colina
Uma caracter ís t ica ma temát ica recor rente em modelos de p lanejamen to da operação
de s is temas h idre lé tr icos é a não l ine ar idade da geração hidre lé tr ica . Para cons iderar estas
não l inear idades , torna-se necessár io u t i l izar a informação das curvas co l ina. No en tan to ,
curvas col ina caracter izam um ún ico con junto tu rb ina -gerador . Como uma us ina pode possuir
vár ias turb inas e cada turb ina pode operar com vazão di ferente , ser ia necessár io cons iderar
o despacho indiv idual de cada turb ina ind iv idual no p lane jamen to da oper ação, o que
inv iab i l iza este proced imen to para o méd io - longo prazo, sobre o qual as decisões devem ser
tomadas no níve l de us ina .
Ass im, torna-se necessár io general izar o conce ito de curvas col ina para eng lobar a
operação de uma us ina inte ira. Es te proces so impl ica em real izar uma ot imização da
operação das turb inas , de mane ira a ob ter curvas de rendimen to referen te a us inas in te iras.
Estas curvas co l ina para us inas serão denominadas curvas co l ina con juntas . Ass im como a
curva col ina, a curva col ina conjun ta é uma função matemát ica que expressa a re lação entre
o rendimento da us ina com a energia gerada/vazão turb inada da us ina e a queda
bruta/ l íqu ida .
O algor i tmo para de terminação das curvas col ina conjun tas é descr i to no Rela tór io 8 ,
e os resultados para 7 1 us inas do SIN é demonstrado em Caderno espec íf ico. O presen te
capítu lo se foca nos exper imentos computac iona is real izados com o a lgor i tmo proposto para
determinação das curvas co l ina con juntas.
A determinação de curvas col ina con jun tas pe lo a lgor i tmo pr oposto é um processo
computac ionalmen te in tensivo , em espec ia l dev ido à natureza recurs iva do a lgor i tmo
proposto. Esta preocupação não é preponderan te na operação de méd io - longo prazo, po is a
curva poder ser determinada uma única vez dado um conjunto de cu rvas col ina . No entan to , o
desempenho compu tac ional a inda deve ser considerado para não inv iab i l izar o a lgor i tmo
proposto.
Neste re latór io o foco será sobre o tempo de p rocessamento do a lgor i tmo propos to,
sobre os cuidados necessár ios à sua execução e sob re como podemos est imar se uma curva
col ina conjunta em par t icu lar será bara ta ou cara em ter mos computac iona is .
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6.2.1 Algor itmo part it ions
Um pr ime iro tes te de desempenho compu tac iona l pode ser real izado tes tando o tempo
de execução de uma única instânc ia de par t i t i ons, o a lgor i tmo ut i l izado pra determinar os
estados das turb inas que resultam em um es tado pré -determinado da us ina.
O algor i tmo propos to ut i l iza o a lgor i tmo par t i t ions de D’Er r ico [40 ] , um algor i tmo
recurs ivo que determina todas as part ições inteiras de um con junto candidato , restr i to a um
número máx imo de parcelas nas par t ições (ve r Rela tór io Fina l do proje to) . O número de
recursões de cada ins tância de par t i t ions é o ma ior valor en tre:
Número de valores de potência/vazão da curva colina das turbinas – 1
Número de turbinas da usina – 1
Ass im, um pr ime iro est imador do desempenho do algor i tmo propos to é tes tar o tempo
de processamento de uma ins tância de par t i t i ons em função dos n íveis de recursão. O
resultado do exper ime n to está demonstrado na F igura 53 .
Figura 53 – Tempo de processamento de uma instância de partitions função dos níveis de recursão
Conforme se pode observar na F igura, o tempo de execução de par t i t ions c resce
exponencia lmen te com o número de n íveis de r ecursão, o que pode fac i lmen te inv iab i l izar a
determinação do problema. Assim, determinamos que para a determinação da curva col ina
conjunta , devemos nos l imi tar ao máx imo de 20 ao número de níve is de re cursão, que na
Figura 53 cor responde a aprox imadamen te 3 ,5 segundos. Como a observação de que número
de recursões de par t i t i ons é função do número de valores de potência/vazão das turb inas
(estados da turb ina) , l imi tamos o número máx imo de estados a 21 , o que pode ser garantido
através de amostragem. Este l imi te não será absoluto , e pode ser re laxado para us inas de
y = 0,0076e0,2763x R² = 0,9542
1,0E-03
1,0E-02
1,0E-01
1,0E+00
1,0E+01
1,0E+02
1,0E+03
0 5 10 15 20 25 30 35 40Segu
nd
os
Níveis de recursão
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pequeno por te (número reduz ido de turb inas) , mas emp ir icamen te fo i observado que o l im ite
deve ser respei tado quando a us ina possui mais de c inco turb inas .
6.2.2 Amostragem/interpolação
No entan to , apenas processo de amos tragem não consegue garant ir a v iabi l i dade
computac ional do a lgor i tmo proposto , é necessá r io ver i f icar que o vetor de estados da us ina
seja o menor possível . Como o vetor de estados da us ina é a somatór ia de todas as
combinações de es tados das turb inas , a melhor forma para o vetor das turb inas é em forma
de progressão ar i tmé tica que in ic ia em zero. Is to f ica ma is fác i l de v isual izar na Figura 54,
onde o vetor de estados (potências/vazões) é representado por Q e o de queda é
representado por H.
Figura 54 – Processo de construção de curvas colina conjuntas a partir de curvas colina das turbinas
No entan to, curvas co l ina não são fe i tas com o p lanejamen to energét ico em mente,
estas são obt idas através de exper imen tos em modelos reduzidos , o que pode resultar em
vetores de estado bastan te des favoráveis . A Tabela 21 demonstra um exemp lo, de um ve tor
de estados bas tan te i r regular . Como a us ina possui 4 turb inas , devem -se de terminar todas as
combinações poss íveis de todos os estados , o que resul ta em ve tor extremamen te grande .
Curva colina(Q x H)
Curva colina(Q x H)
Curva colina(Q x H)
Curva colina(Q_turb x H)
Curva colina conjunta
(Q_usina x H)
H
H
Q (
esta
do
s tu
rbin
a)
Q (
esta
do
s u
sin
a)
Número de turbinas
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Tabela 21 – Primeiros elementos dos vetores de estados das turbinas e da usina, antes e depois da interpolação, para uma usina de 4 turbinas
Vetores não interpo lados Vetores interpo lados
Vetor de
estados da
turbina
Vetor de
estados da
usina
Vetor de
estados da
turbina
Vetor de
estados da
usina
0 ,61 0,61 1 1
4,41 1,22 2 2
7,35 1,83 3 3
10,29 2,44 4 4
11,77 4,41 5 5
13,24 5,02 6 6
13,97 5,63 7 7
14,71 5,63 8 8
15,44 6,24 9 9
16,18 6,24 10 10
16,91 7,35 11 11
17,65 7,96 12 12
18,38 8,57 13 13
19,12 8,82 14 14
19,86 9,18 15 15
20,59 9,43 16 16
21,33 10,04 17 17
22,06 10,04 18 18
22,8 10,29 19 19
23,53 10,90 20 20
Tamanho do vetor
(número de
estados)
31 2096 31 124
Esta curva col ina fo i in terpolada de mane ira que seu vetor de es tados se ja uma
progressão ar i tmét ica in ic iando em zero, com diferença comum de um. A comb inação de
todos os es tados resu lta em um ve tor menor , o que reduz de sobremane ira o es forço
computac ional sem perda de prec isão .
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Este processo de conjun to de amos tragem/in terpolação v iabi l izou a obt enção de
vár ias curvas co l inas con juntas que ser iam de ou tra maneira compu tac iona lmente inv iáve is .
6.2.3 Tempo de execução do algor itmo de curva col ina con junta
Tomados os devidos cuidados quan to a l im itar o número de n íveis de recursão e a
real izar a cor reta amostragem e in terpolação das curvas col ina das turb inas , passamos à
apl icação do a lgor i tmo em s i para determinar as curvas col ina conjun tas . Todos os
exper imen tos aqui demons trados foram real izados em compu tadores desktop de
configurações var iadas , e es ta v ar iação de har dware deve aumen tar a d ispersão no tempo
execução.
A Tabela 22 i lus tra o tempo de execução para uma amostra s ign if ica t iva de 21 us inas
h idre lé tr icas, com os seguintes parâmetros: número de turb inas, tamanho do ve tor
potência /vazão e tamanho do ve tor queda. Dos exper imentos anter iores deduz imos que es tes
parâmetros podem fornecer uma es timat iva do tempo de execução. É de nosso in teresse, por
tanto , de terminar a lgum parâmetro preditor que permita es t imar se uma curva co l ina conjun ta
será barata ou cara em esforço compu tac ional .
Em busca des te parâmetro predi tor , o Quadro 5 demons tra gráf icos de d ispersão
re lac ionando o tempo de execução com vár ios dos parâmetros da Tabela 22. Destes
parâmetros, o melhor predi tor de tempo de execução é o número de turb inas da us ina , com o
tamanho dos ve tores de queda e de potência /vazão pouco cor re lac ionados ao tempo de
execução.
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Tabela 22 – Tempo de execução para cálculo da curva colina conjunta de algumas usinas
Código
usina Nome usina
Potência
Instalada
(MW)
Número
total de
turbinas
Tamanho
vetor de
queda
Tamanho
vetor
potência/
vazão 4
Tempo de
execução
(s)
111 PASSO REAL 158,0 2 16 9 1,694E+00
14 CACONDE 80,4 2 23 16 8,039E+00
37 BARRA BONITA 1.407,6 4 16 7 1,482E+01
195 JAURU 121,5 3 11 19 5,894E+01
61 CAPIVARA 640,0 4 7 12 1,165E+02
48 PIRAJU 80,0 2 22 44 1,936E+02
33 SÃO SIMÃO 1.710,0 6 7 10 3,626E+02
77 SALTO SANTIAGO 1.420,0 4 27 19 1,251E+03
18 ÁGUA VERMELHA 1.396,2 6 22 10 1,473E+03
76 SEGREDO 1.260,0 4 25 19 1,605E+03
172 ITAPARICA 1.479,6 6 16 13 1,649E+03
74 FOZ DO AREIA 1.676,0 4 24 24 3,036E+03
82 SALTO CAXIAS 1.240,0 4 11 38 1,136E+04
31 ITUMBIARA 2.082,0 6 26 15 1,631E+04
92 ITÁ 1.450,0 5 11 29 2,775E+04
156 TRÊS MARIAS 396,0 6 10 19 3,035E+04
169 SOBRADINHO 1.050,3 6 25 15 4,470E+04
279 SAMUEL 216,8 5 22 23 6,651E+04
46 PORTO PRIMAVERA 1.540,0 14 13 9 7,497E+04
6 FURNAS 1.216,0 8 19 13 1,207E+05
7 MASCARENHAS DE
MORAES 478,0 10 16 15 9,480E+05
4 O tamanho do vetor potência/vazão se refere ao vetor já amostrado e interpolado conforme diretrizes
demonstradas em 6.2.2
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Quadro 5 – Tempo de execução para obtenção de curva colina conjunta em função de parâmetros das usinas
(a) Número total de turbinas
(b) Tamanho vetor de queda
(c) Tamanho vetor potência/vazão
(d) Execuções de partitions
Uma aná l ise cu idadosa do a lgor i tmo nos per mi te determinar um predi tor a inda melhor
para o tempo de execução : o número de execuções do a lgor i tmo par t i t ions , que segundo o
Rela tór io Fina l, é igua l a:
(176)
Número de execuções do a lgor i tmo par t i t ions ;
y = 18,895e0,8911x R² = 0,5055
1,E+00
1,E+01
1,E+02
1,E+03
1,E+04
1,E+05
1,E+06
1,E+07
0 5 10 15
y = 1077,5e0,0379x R² = 0,0049
1,E+00
1,E+01
1,E+02
1,E+03
1,E+04
1,E+05
1,E+06
0 10 20 30
y = 790,54e0,0542x R² = 0,0214
1,E+00
1,E+01
1,E+02
1,E+03
1,E+04
1,E+05
1,E+06
0 10 20 30 40 50
y = 10,667e0,0036x R² = 0,5878
1,E+00
1,E+01
1,E+02
1,E+03
1,E+04
1,E+05
1,E+06
0 1000 2000 3000
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Número de turb inas
Número de va lores de po tênc ia/vazão , is to é, tamanho do ve tor po tência /vazão
da turb ina ;
Número de va lores de queda , is to é , tamanho do vetor de queda da turb ina ;
Como é possíve l observar no Quadro 5, o número de execuções do a lgor i tmo
par t i t ions se demonstrou o melhor predi tor de tempo de execução . A inda há uma d ispersão
cons iderável , provavelmente devido ao hardware var iado nos qua is foram real izados os
exper imen tos.
6.2.4 Conclusão
Este capí tu lo abordou as considerações computac ionais a serem tomadas quando da
determinação de curvas co l ina conjun tas pe lo a lgor i tmo proposto no Re la tór io Final . Conc lu i -
se que apesar de po tencia lmen te pesado em te rmos compu tac ionais , o fa to de que a curva
col ina con jun ta não necessi ta ser calcu lada durante a o t imização do despacho hidro térmico
ameniza este prob lema.
Também fo i observado que us inas que demandem uma grande quan tidade de
execuções de a lgor i tmo par t i t ions terão um cálculo demorado da sua curva co l ina conjun ta.
Este esforço compu tac iona l pode ser ampl iado caso cada instância de par t i t ions necessi te
real izar ma is de 20 recursões. Ass im, é re comendável fazer uma boa amostragem e
interpo lação das curvas co l ina das turb inas antes de in ic iar o cá lculo das curvas co l ina
conjuntas .
6.3 Programação Não Linear
6.3.1 Int rodução
Os resultados apresentados nesse re latór io são referente a o t imização das 200 sér ie s
s inté t icas a través da me todolog ia baseada no método Lagrangeano Aumen tado e Grad iente
Projetado Espectra l , pr imeiramen te serão apresentados os resul tados da in tegração e em
seguida do r isco .
O s is tema teste considerado é compos to por 111 us inas h idrául i cas e 32 us inas
térmicas na Tabe la 23 tem-se a d is tr ibuição das us inas por subsis temas .
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Tabela 23– Distribuição das usinas por subsistemas.
Como já descr i to no Rela tór io 6 os intercâmbios cons iderado s na ot im ização
energética têm a formulação apresentada na Figura 55 e na Tabela 24 , os l im ites
considerados no in tercâmb ios entre subsis temas :
2 – S
1 – CO/SE
3 - NE4 - N
5 - Itaipu
Figura 55 – Intercâmbio entre os subsistemas.
Subistema Hidroelétrica Termoelétrica
1 78 16
2 21 14
3 9 2
4 2 0
5 1 0
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De → Para
Sub. 1 → sub . 2 2800
Sub. 2 → sub . 1 5600
Sub. 1 → sub . 3 3306
Sub. 3 → sub . 1 1554
Sub. 1 → sub . 4 1700
Sub. 4 → sub . 1 3729
Sub. 3 → sub . 4 1700
Sub. 4 → sub . 3 3729
Sub. 5 → sub . 1 11800
Sub. 5 → sub . 2 2200
Tabela 24– Limite de intercâmbio entre subsistemas.
A geração térmica máxima e mín ima por subsis tema tem os seguin tes valores :
Mín ima Máxima
Sub. 1 1585.08 4173.03
Sub. 2 822.06 2274.03
Sub. 3 0 425.16
Tabela 25– Limite de geração térmica por subsistemas.
6.3.2 Otimização da Integração
Das 200 sér ies s intét icas ot imizadas 82 sér ies não convergiram, ou seja, o processo
de integração fo i in ter romp ido porq ue ou o número máximo de i terações do Lagrangeano
Aumen tado a t ingiu o máximo ( ) ou a geração de f ic t íc ia fo i super ior à geração de
f ic tíc ia da i teração anter ior , ou o dé fic i t da i ter ação atua l fo i super ior ao dé fic i t gerado na
i teração an ter ior . E 118 sér ies s in té t ica foram ot im izadas 6 vezes tan to na par te e lé tr ica
quanto energét ica, onde foram cons tatados um melhor aprovei tamen to h idráu l ico , com isso a
geração térmica d iminuiu acar retando um decrésc imo na Função Obje t ivo . A lém de que em
alguns casos o déf ic i t d iminu iu de um modo geral o despacho de cada sér ie me lhorou além
de atender um número maior de res tr ições e lé tr icas.
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Para exemp li f icar , os resul tados obt idos na in tegração , escolheu-se a sér ie s in tét ica
10. Sendo que caracter ís t icas semelhan tes fo ram consta tados nos resultados de ou tras
ot imizações .
Na sér ie s in tét ica 10 , ocor reu a in tegração 6 vezes entre a par te e létr ica e energét ica,
essa ot imização apresentou bons resu ltados , porque ao longo da integração onde o foco
pr inc ipal era o atend imen to as restr ições e lé tr ica com o menor cus to possíve l , o ot im izador
apresentou despachos com um me lhor aprovei ta mento do po tenc ia l h idráu l ico da sér ie , dessa
maneira conseguiu -se minimizar não só o défic i t de atendimen to a demanda como também a
geração de térmicas.
Os gráf icos a segu ir trazem a geração térmica por subsis tema e ne les podem-se
observar a evolução da integração en tre a pr imeira i teração (cont=1) até a ú l t ima i teração
(cont=6) , da mesma mane ira tem-se os gráf i cos que i lustram a geração h idrául ica por
subsis tema.
F igura 56 – Geração té rmica do subs is tema 1 em todas as ot im izações .
1000
2000
3000
4000
5000
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58
MW
mê
s
período (mês)
GT - Sub1
Cont=1 Cont=2 Cont=3 Cont=4
Cont=5 Cont=6 GT max GT min
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F igura 57 – Geração hidrául ica do subs is tema 1 em todas as o t imizações .
No Sub1 e Sub2 a geração h idrául ica man teve - se prat icamente cons tan te durante a
integração , porém a geração tér mica d iminuiu, essa di ferença pode ser v is ta nos grá f icos dos
intercâmb ios que so freram algumas a l terações para acomodar as d i ferenças nas gerações de
cada subsis tema.
F igura 58 – Geração térmica do subs is tema 2 em todas as ot im izações .
1000
6000
11000
16000
21000
26000
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58
MW
mê
s
período (mês)
GH - Sub1
Cont=1 Cont=2 Cont=3 Cont=4 Cont=5 Cont=6
500
1000
1500
2000
2500
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58
MW
mê
s
período (mês)
GT - Sub2
Cont=1 Cont=2 Cont=3 Cont=4
Cont=5 Cont=6 GT max GT min
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F igura 59 – Geração hidrául ica do subs is tema 2 em todas as o t imizações .
A maior d i ferença na geração apareceu no Sub4 onde em alguns per íodos os l imi tes
de in tercâmb io foram in fr ingidos , dessa maneira , a compens ação de geração fo i real izada no
Sub3 onde ocor reu um aumen to tan to na geração térmica quan to na h idrául ica, o que mudou
também fo i o in tercâmb io entre os subs is temas re lac ionados .
F igura 60 – Geração térmica do subs is tema 3 em todas as ot im izações .
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58
MW
mê
s
período (mês)
GH - Sub2
Cont=1 Cont=2 Cont=3 Cont=4 Cont=5 Cont=6
0
100
200
300
400
500
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58
MW
mê
s
período (mês)
GT - Sub3
Cont=1 Cont=2 Cont=3 Cont=4
Cont=5 Cont=6 GT max GT min
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F igura 61 – Geração hidrául ica do subs is tema 3 em todas as o t imizações .
F igura 62 – Geração hidrául ica do subs is tema 4 em todas as o t imizações .
2000
4000
6000
8000
10000
12000
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58
MW
mê
s
período (mês)
GH - Sub3
Cont=1 Cont=2 Cont=3 Cont=4 Cont=5 Cont=6
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58
MW
mê
s
período (mês)
GH - Sub4
Cont=1 Cont=2 Cont=3 Cont=4 Cont=5 Cont=6
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E N D E R E Ç O : C e n t r o P o l i t é c n i c o d a U F P R – C a i x a P o s t a l 1 9 0 6 7 – C E P 8 1 5 3 1 - 9 8 0 – C u r i t i b a / P R F o n e : + 5 5 4 1 3 3 6 1 - 6 2 0 0 F a x : + 5 5 4 1 3 3 6 1 - 6 0 0 7 E - m a i l : L A C T E C @ L A C T E C . o r g . b r
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 63 – Geração hidrául ica do subs is tema 5 em todas as o t imizações .
A geração do Sub5 re fere -se a geração de I ta ipu, representado na Figura 63 , onde
pode ser consta tado que em alguns per íodos a geração chegou ao máximo da cap acidade da
us ina, esse aprove itamento das af luências também pode ser ver i f icado nas Figura 74 ,Figura
79,Figura 84 ,Figura 89,Figura 94 e F igura 99 .
F igura 64 – In tercâmb io en te o Sub1 e o Sub2 em todas as o t imizações .
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58
MW
mê
s
período (mês)
GH - Sub5
Cont=1 Cont=2 Cont=3 Cont=4 Cont=5 Cont=6
-5800
-3800
-1800
200
2200
4200
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
Mw
mê
s
período (mês)
De 1 para 2
cont=1 cont=2 cont=3 cont=4
cont=5 cont=6 limite máximo limite mínimo
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 65 – In tercâmb io en te o Sub1 e o Sub3 em todas as o t imizações .
F igura 66 – In tercâmb io en te o Sub1 e o Sub4 em todas as o t imizações .
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
Mw
mê
s
período (mês)
De 1 para 3
cont=1 cont=2 cont=3 cont=4
cont=5 cont=6 limite máximo limite mínimo
-5000
-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
Mw
mê
s
período (mês)
De 1 para 4
cont=1 cont=2 cont=3 cont=4
cont=5 cont=6 limite máximo limite mínimo
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 67 – In tercâmb io en te o Sub3 e o Sub4 em todas as o t imizações .
F igura 68 – In tercâmb io en te o Sub5 e o S ub1 em todas as o t imizações .
-5000
-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
Mw
mê
s
período (mês)
De 3 para 4
cont=1 cont=2 cont=3 cont=4
cont=5 cont=6 limite máximo limite mínimo
0
5000
10000
15000
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
Mw
mê
s
período (mês)
De 5 para 1
cont=1 cont=2 cont=3 cont=4
cont=5 cont=6 limite máximo
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 69 – In tercâmb io en te o Sub5 e o Sub2 em todas as o t imizações .
Esses resul tados carac ter izam um me lhor aproveitamento do potenc ia l h idrául ico das
sér ies de af luências o t imizadas , como f icou ev idenciado nos gráf icos a seguir , onde se tem o
somatór io de todas as af luências , vazão turb inada e ver t ida por subs is tema, para cada
integração
F igura 70 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub1 con t=1.
0
500
1000
1500
2000
2500
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
Mw
mê
s
período (mês)
De 5 para 2
cont=1 cont=2 cont=3 cont=4
cont=5 cont=6 limite máximo
0.00E+00
2.00E+04
4.00E+04
6.00E+04
8.00E+04
1.00E+05
1.20E+05
1.40E+05
1.60E+05
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3/s
período (mês)
Sub 1 cont=1
QC QVT afluência
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 71 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub2 con t=1.
F igura 72 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub3 con t=1.
0.00E+00
1.00E+04
2.00E+04
3.00E+04
4.00E+04
5.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 2 cont=1
QC QVT afluência
0.00E+00
1.00E+04
2.00E+04
3.00E+04
4.00E+04
5.00E+04
6.00E+04
7.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 3 cont=1
QC QVT afluência
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 73 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub4 con t=1.
F igura 74 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub5 con t=1.
0.00E+00
5.00E+03
1.00E+04
1.50E+04
2.00E+04
2.50E+04
3.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 4 cont=1
QC QVT afluência
0.00E+00
5.00E+03
1.00E+04
1.50E+04
2.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 5 cont=1
QC QVT afluência
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 75 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub1 con t=2.
F igura 76 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub2 con t=2.
0.00E+00
2.00E+04
4.00E+04
6.00E+04
8.00E+04
1.00E+05
1.20E+05
1.40E+05
1.60E+05
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 1 cont=2
QC QVT afluência
0.00E+00
1.00E+04
2.00E+04
3.00E+04
4.00E+04
5.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 2 cont=2
QC QVT afluência
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 77 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub3 con t=2.
F igura 78 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub4 con t=2.
0.00E+00
1.00E+04
2.00E+04
3.00E+04
4.00E+04
5.00E+04
6.00E+04
7.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 3 cont=2
QC QVT afluência
0.00E+00
5.00E+03
1.00E+04
1.50E+04
2.00E+04
2.50E+04
3.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 4 cont=2
QC QVT afluência
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 79 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub5 con t=2.
F igura 80 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub1 con t=3.
0.00E+00
5.00E+03
1.00E+04
1.50E+04
2.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 5 cont=2
QC QVT afluência
0.00E+00
2.00E+04
4.00E+04
6.00E+04
8.00E+04
1.00E+05
1.20E+05
1.40E+05
1.60E+05
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 1 cont=3
QC QVT afluência
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REPRODUÇÕES DESTE DOCUMENTO SÓ TÊM VALIDADE SE FOREM INTEGRAIS
DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 81 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub2 con t=3.
F igura 82 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub3 con t=3.
0.00E+00
1.00E+04
2.00E+04
3.00E+04
4.00E+04
5.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 2 cont=3
QC QVT afluência
0.00E+00
1.00E+04
2.00E+04
3.00E+04
4.00E+04
5.00E+04
6.00E+04
7.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 3 cont=3
QC QVT afluência
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 83 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub4 con t=3.
F igura 84 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub5 con t=3.
0.00E+00
5.00E+03
1.00E+04
1.50E+04
2.00E+04
2.50E+04
3.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 4 cont=3
QC QVT afluência
0.00E+00
5.00E+03
1.00E+04
1.50E+04
2.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 5 cont=3
QC QVT afluência
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 85 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub1 con t=4.
F igura 86 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub2 con t=4.
0.00E+00
2.00E+04
4.00E+04
6.00E+04
8.00E+04
1.00E+05
1.20E+05
1.40E+05
1.60E+05
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 1 cont=4
QC QVT afluência
0.00E+00
1.00E+04
2.00E+04
3.00E+04
4.00E+04
5.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 2 cont=4
QC QVT afluência
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 87 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub3 con t=4.
F igura 88 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub4 con t=4.
0.00E+00
1.00E+04
2.00E+04
3.00E+04
4.00E+04
5.00E+04
6.00E+04
7.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 3 cont=4
QC QVT afluência
0.00E+00
5.00E+03
1.00E+04
1.50E+04
2.00E+04
2.50E+04
3.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 4 cont=4
QC QVT afluência
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F igura 89 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub5 con t=4.
F igura 90 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub1 con t=5.
0.00E+00
5.00E+03
1.00E+04
1.50E+04
2.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 5 cont=4
QC QVT afluência
0.00E+00
2.00E+04
4.00E+04
6.00E+04
8.00E+04
1.00E+05
1.20E+05
1.40E+05
1.60E+05
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 1 cont=5
QC QVT afluência
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 91 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub2 con t=5.
F igura 92 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub3 con t=5.
0.00E+00
1.00E+04
2.00E+04
3.00E+04
4.00E+04
5.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 2 cont=5
QC QVT afluência
0.00E+00
1.00E+04
2.00E+04
3.00E+04
4.00E+04
5.00E+04
6.00E+04
7.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 3 cont=5
QC QVT afluência
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 93 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub4 con t=5.
F igura 94 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub5 con t=5.
0.00E+00
5.00E+03
1.00E+04
1.50E+04
2.00E+04
2.50E+04
3.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 4 cont=5
QC QVT afluência
0.00E+00
5.00E+03
1.00E+04
1.50E+04
2.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 5 cont=5
QC QVT afluência
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 95 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub1 con t=6.
F igura 96 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub2 con t=6.
0.00E+00
2.00E+04
4.00E+04
6.00E+04
8.00E+04
1.00E+05
1.20E+05
1.40E+05
1.60E+05
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 1 cont=6
QC QVT afluência
0.00E+00
1.00E+04
2.00E+04
3.00E+04
4.00E+04
5.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 2 cont=6
QC QVT afluência
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 97 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub3 con t=6.
F igura 98 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub4 con t=6.
0.00E+00
1.00E+04
2.00E+04
3.00E+04
4.00E+04
5.00E+04
6.00E+04
7.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 3 cont=6
QC QVT afluência
0.00E+00
5.00E+03
1.00E+04
1.50E+04
2.00E+04
2.50E+04
3.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 4 cont=6
QC QVT afluência
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 99 – Af luênc ia X QVT X QC – Sub5 con t=6.
Como resultado globa l referente a ot im ização durante a integração da sér ie s in té t ica
10 pode-se c i tar o aumen to da geração h idrául ica , a d iminu ição da geração de energia
proveniente de us inas térmicas e do déf ic i t , o que ocasionou um decrésc imo no va lor da
função cus to .
Como a par t i r da segunda o t imização o pon to in ic ia l fo i dado pelo ponto ó t imo da
i teração an ter ior o número de i terações e o tempo de processamento também sofreram um
decrésc imo como pode ser confer ido nos grá f icos a segu ir .
0.00E+00
5.00E+03
1.00E+04
1.50E+04
2.00E+04
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56
m3 /
s
período (mês)
Sub 5 cont=6
QC QVT afluência
2.20E+10
2.70E+10
3.20E+10
3.70E+10
4.20E+10
4.70E+10
1 2 3 4 5 6
R$
integração (cont)
Função Custo
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
Figura 100 – Função custo da sér ie s in tét ica 10 para todas as ot im izações.
F igura 101 – Dé fic i t da sér ie s in tét ica 10 para todas as o t im izações.
F igura 102 – Geração Térmica da sér ie s in té t ica 10 para todas as o t imizações.
0.00E+00
2.00E+03
4.00E+03
6.00E+03
8.00E+03
1.00E+04
1.20E+04
1 2 3 4 5 6
Mw
mê
s
integração (cont)
Déficit
3.20E+05
3.25E+05
3.30E+05
3.35E+05
3.40E+05
3.45E+05
3.50E+05
3.55E+05
3.60E+05
3.65E+05
3.70E+05
1 2 3 4 5 6
Mw
mê
s
integração (cont)
Geração Térmica
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F igura 103 – Geração Hidráu l ica da sér ie s in tét ica 10 para todas as o t imizações .
F igura 104 – Número de i terações do LA da sér ie s in tét ica 10 para todas as
ot imizações .
2.57E+06
2.58E+06
2.59E+06
2.60E+06
2.61E+06
2.62E+06
2.63E+06
1 2 3 4 5 6
Mw
mê
s
integração (cont)
Geração Hidráulica
27
32
37
42
47
52
57
1 2 3 4 5 6
integração (cont)
Número de iterações
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DIVULGAÇÃO:[ ] L IVRE [ X ] CONFIDENCIAL [ ] RESTRITA (Especi f icar ):
F igura 105 – Tempo de Processamento da sér ie s in té t ica 10 para t odas as
ot imizações .
6.3.3 Otimização do Risco
Após a in tegração en tre a par te energét ica e a e lé tr ica foram se lec ionado s os
resultados que converg iram, um tota l de 115 sér ies, de posse desses resul tados fo i ca lculada
a med iana das funções custo por mês e do cus to to ta l , denominadas de med iana re ferência .
Os pr ime iros resul tados ana l isados serão os decor rentes da ot im ização u t i l izando a
mediana da função cus to d iscr iminada mensa lmente, o ca lculo da mediana real izada dessa
maneira consegue cap tar a sazonal idad e das sér ies s inté t icas no decor rer dos 60 meses
ot imizados .
Pode-se ver i f icar na Figura 106 após a ot imização para cada valor de a lpha a mediana
dos resultados f icaram próx imo a med iana ut i l izada na min imização do r isco , o que
caracter iza um resultado satis fa tór io , pois o obje t ivo dessa ot im ização é min imizar o r isco, ou
seja, pre tende-se minimizar a d is tância entre a mediana da função ob jet ivo por mês das
sér ies s in té t icas da função que minimiza o custo da geração térmica e o cus to de déf ic i t .
A Tabela 26 con tém os valores da mediana e do desvio padrão das med ianas por
a lpha, e na Figura 107 podem-se v isual izar esses resultados, cuja formação é conhecida
como Fren te de Pare to.
120
140
160
180
200
220
240
1 2 3 4 5 6
min
integração (cont)
Tempo de Processamento
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F igura 106 – Med ianas das funções custo por mês e por a lpha .
Tabela 26– Mediana e Desvio Padrão das Medianas das funções custo por mês e por alpha
0.00E+00
1.00E+08
2.00E+08
3.00E+08
4.00E+08
5.00E+08
6.00E+08
7.00E+08
1 13 25 37 49
me
dia
na
do
s cu
sto
s
mês
Medianas por alpha
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 mediana referência
alpha mediana desvio padrão
0 2.97E+08 1.57E+08
0.1 2.89E+08 1.70E+08
0.2 2.98E+08 1.61E+08
0.3 2.93E+08 1.68E+08
0.4 2.96E+08 1.66E+08
0.5 2.97E+08 1.69E+08
0.6 2.95E+08 1.64E+08
0.7 2.98E+08 1.67E+08
0.8 2.97E+08 1.67E+08
0.9 2.87E+08 1.71E+08
1 2.41E+08 2.03E+08
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F igura 107 – Med iana X Desv io padrão – Função custo mensal .
A segunda metodolog ia adotada no calculo das medianas fo i u t i l izar a função cus to
tota l por a lpha . Essa abordagem tem a van tagem de , ao f inal da o tmização , saber qual
pol i t ica poderá ser ado tada como despacho hidro térmico ó t imo para o s is tema .
A ot imização do r isco u t i l izou a sér ie s in té t ica 179, o despacho re ferente a essa sér ie
de af luênc ia apresentou o custo to ta l med iano entre todas as sér ies. Após a ot imização do
r isco têm-se as pol i t icas medianas que podem se r observ adas na Figura 108 , jun tamente com
a med iana de re ferência ut i l izada .
De maneira análoga a metodolog ia anter ior , a Tabela 27 contém a mediana e o desvio
padrão das med ianas da função cus to tota l das sér ies s in tét icas o t imizadas por a lpha , com o
adic iona l de saber qual a sér ie s in tét ica que refere -se a mediana da o t imização . E a F igura
109 mos tra a frente Pareto para essa abordagem.
1.40E+08
1.50E+08
1.60E+08
1.70E+08
1.80E+08
1.90E+08
2.00E+08
2.10E+08
2.20E+08 2.40E+08 2.60E+08 2.80E+08 3.00E+08 3.20E+08
de
svio
pad
rão
mediana dos custos
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F igura 108 – Med ianas das funções custo tota is e por a lpha.
Tabela 27– Mediana e Desvio Padrão das Medianas das funções custo total e por alpha
0.00E+00
1.00E+08
2.00E+08
3.00E+08
4.00E+08
5.00E+08
6.00E+08
7.00E+08
8.00E+08
9.00E+08
1.00E+09
1 13 25 37 49
me
dia
na
do
s cu
sto
s
mês
Medianas por alpha
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 mediana referência
alpha mediana desvio padrão SS mediana
0 2.74E+08 1.74E+08 72
0.1 2.62E+08 1.93E+08 13
0.2 2.68E+08 1.88E+08 72
0.3 2.74E+08 1.75E+08 13
0.4 2.71E+08 1.88E+08 31
0.5 2.61E+08 1.97E+08 31
0.6 2.62E+08 1.90E+08 72
0.7 2.61E+08 1.94E+08 72
0.8 2.64E+08 1.92E+08 72
0.9 2.59E+08 2.01E+08 192
1 2.53E+08 2.55E+08 179
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F igura 109 – Med iana X Desvio padrão – Função custo to ta l .
De posse dos resultados que compõem a frente de Pareto , em ambas as
metodo log ias, cabe ao tomador de decisão op tar qual a melhor es tratég ia a ser ado tada ,
levando em consideração o quanto de r isco que a empresa quer assumir .
Os resultados apresentados ness e re la tór io são considerados sat is fa tór ios , mas ainda
carecem de maior invest igação , por exemplo , os resultados da ot imização do r isco deverá
passar pelo s imulador que deverá melhorar a sensib i l idade para formar a frente Pare to,
caracter izando com maior f i del idade quanto de aversão ao r isco es tá embut ido em cada
alpha.
A ot im ização da integração en tre a par te e lé tr i ca e a energét ica, necessi ta de mais
pesquisa no i tem que se refere a restr ições de máquina , que a e lé tr ica acusa e a energé tica
não consegue enxergar , sendo que res tr ições contemp lando essa l imi tação deverão ser
adic ionadas ao problema não l inear .
O problema do despacho h idrotérmico do je i to que está sendo u t i l izado, também
necessita de pesquisa, para que possa ser inc luído ma is deta lhes que dei xará a ot imização
mais f ie l à real idade, como por exemplo , a inc lusão das curvas col inas por us inas h idrául icas
e um maior deta lhamento das us inas térmicas , no que se d iz respeito ao ac ionamen to,
des l igamento e geração mínima para l igar essas us inas.
1.50E+08
1.70E+08
1.90E+08
2.10E+08
2.30E+08
2.50E+08
2.70E+08
2.90E+08
2.50E+08 2.60E+08 2.70E+08 2.80E+08
de
svio
pad
rão
mediana dos custos
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6.3.4 Tempo de execução e uso do c luster
Todos os exper imen tos demonstrados neste capí tu lo foram computac ionalmen te
intens ivos. Ass im, fo i necessár io o uso do c luster para v iabi l izar o a lgor i tmo propos to. O
capítu lo a segu ir de ta lha os tempos de processamento dos doi s exper imentos real izados .
6.3.4 .1 Ot imização da integração
O tempo de processamen to e o número de i terações real izadas no processo de
i teração estão descr i tos na Tabela 28, onde a pr ime ira coluna traz o número de i terações do
Lagrangeano Aumentado ( ) e na segunda o tempo de processamen to para cada i teração
em minu tos .
O processo de i teração fo i real izado de maneira d is tr ibuída para as 200 sér ies
s inté t icas onde para cada sér ie foram real izadas no máximo 6 in tegrações en tre a par te
e létr ica e a energét ica , onde o tempo aproximado de processamento foi de 2 dias . Para a
sér ie s inté t ica 10 o tempo de processamen to tota l das in tegrações fo i de 990 minu tos ou
aprox imadamente 16 horas e 30 minutos .
Se este exper imen to fosse real izado de mane ir a seq uencia l , o tempo aproximando
para a ot imização das 200 sér ies ser ia de 133 dias .
Tabela 28– Número de iterações e tempo de processamento da integração da SS10
6.3.4 .2 Ot imização com r isco
O processo de ot im ização do despacho h idrotérmic o com r isco se asseme lha ao
processo ac ima, com a d i ferença de que é necessár io executar um conjun to de o t imizações
deta lhado em 6.3 .4 .1 para cada valor de medida de r isco . Conforme expl icado
anter iormen te , neste processo for am ignoradas as sér ies para as quais não houve
convergência no processo de o t imização .
it_LA tempo
55 225
37 210
34 160
28 140
29 125
28 130
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O tempo de processamen to do r isco par a as 115 sér ies convergidas foi
aproximadamente 3 dias na forma distr ibu ída . Se tomar mos a sér ie s in tét ica 72 como
representat iva em termos de tempo de processamento , tem -se que para o t imizar o r isco
dessa sér ie para cada uma das 11 med idas de r i sco , o tempo aprox imando fo i de 17 horas .
Dessa mane ira, para o t imizar o r isco das 115 sér ies s in tét icas na forma sequenc ia l ser ia
necessár io aproximadamente de 81 d ias .
Estas s imples observações ind icam que mesmo com uma compu tação dis tr ibu ída por
sér ie h id ro lóg ica, há um grande ganho em termos de tempo de compu tação quando é poss ível
ut i l izar compu tação dis tr ibuída. A não ser que o número de sér ies a serem executadas seja
bastante reduzido, a compu tação dis tr ibuída permite o bom aprovei tamen to dos recursos
computac ionais .
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7 Conclusão
Pode-se conclu ir que a me todo logia desenvo lv ida nes te pro jeto atende o obje t ivo
or ig inal da proposta : abordar o prob lema de ot imização do despacho hidro térmico de uma
forma inovadora . Esta metodo logia d i fere substancia lmen te do p aradigma def in ido pe la
PDDE, o que traz dois pr inc ipais bene fíc ios :
Em termos de planejamento da expansão e operação do sistema, permite a análise do problema
por uma óptica distinta, que se integrada ao processo pode melhorar a robustez do planejamento;
Em termos científicos, abre novas linhas de pesquisa em planejamento de sistemas
predominantemente hidráulicos, além de viabilizar a aplicação de técnicas consagradas em uma
nova aplicação prática.
Em espec ia l , deve -se cons iderar que a chamada ANEEL nº 00 1 /2008 enquadrou o
presente projeto como um produ to do t ipo Conceito ou Me todologia . Ass im, o
desenvolv imento de um produ to f ina l para o usuár io fo i uma cons ideração secundár ia fren te
ao desafio de propor um paradigma inovador de p lanejamen to. Nes te sent id o , o pro jeto pode
ser considerado um sucesso, pois concentrou o exper t ise de acadêmicos sobre o problema do
despacho h idrotérmico e ava l iou a apl icação de novas técn icas ao prob lema.
7.1 Princ ipa is d ist inções entre o PHOENIX e a PDDE
Ainda que a comparação dir e ta en tre estas duas metodolog ias se ja d i f íc i l dev ido às
suas d i ferentes fundamen tações , o presen te cap í tu lo tenta ressal tar as pr inc ipais d i ferenças.
7.1.1 Acoplamento temporal
A pr imeira grande d i ferença en tre o PHOENIX e o paradigma da PDDE é que o
problema mensal não é reso lv ido sequenc ia lmente, mas s im vetor ia lmente, cada mês é
considerado um componente do ve tor de estados e resolv ido pelo a lgor i tmo de busca de
maneira s imul tânea . Esta modelagem fo i necessár ia para permit i r a adoção de técnicas de
ot imização não l inear ; no entan to , e la s ign i f ica que entidades bem conhecidas na PDDE como
funções de custo futuro e custos margina is f iquem imp l íc i tos na formu lação e devam ser
est imados por s imu lação. Por ou tro lado, as técnicas de ot im ização não l inear se
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demonstraram capazes na resolução deste prob lema, a inda que o cus to compu tac iona l se ja
e levado.
7.1.2 Modelagem não l inear , heur íst icas de p lane jamento e perf i l do S IN
Outra d is t inção do PHOENIX é que a melhor representação do s is tema , seja através
de equações não l ine ares, se ja através da modelagem indiv idual izada , permi te ev i tar a
adoção de heur ís t icas como a Curva de Aversão ao Risco e o Proced imen to de Operaç ão de
Cur to Prazo. Estes proced imen tos sanam uma caracter ís t ica da PDDE que é o foco na
regular ização plur ian ual com base em reservatór ios de grande por te. Como a expansão do
s is tema vêm demons trando, a tendência é que a expansão hidre létr ica fu tura seja compos ta
pr inc ipalmen te de us inas h idre lé tr icas a f io d ’água. Ass im, abordagens que en fat izem a
regular ização in tra-anual tendem a ser mais robustas.
7.1.3 Modelos h idro lógicos parcimoniosos
Em consonânc ia com o per f i l do SIN, o PHOENIX ado ta modelos h idro lógicos
parc imoniosos ao invés do tradic ional modelo per iódico . Esta carac ter ís t ica en fa t iza a
regular ização in tra -anual, que tende a ser a ma io r preocupação na operação do S IN.
7.1.4 Consideração das restr ições e létr icas
Outro mér i to do PHOENIX é o tratamen to das restr ições e lé tr icas no p lanejamen to
mensal a través do módulo de restr ições e lé tr icas. No parad igma a tua l, as que stões e lé tr icas
são tratas em hor izon tes temporais ma is cur tos, o que não permite ao p lane jamento
energético obter um feedback destes fa tores. Ass im, a o t im ização energé tica é real izada sem
consideração apropr iada da rede, o que fu turamente impl ica na nece ssidade de vár ios
despachos por “restr ições e létr icas ”, cujo custo encarece a operação sem re f le t i r
apropr iadamen te no p lanejamen to de médio prazo.
Em v is ta desta d is torção, o PHOENIX propõe uma me todo logia baseada no F luxo de
Potênc ia Ótimo que permite ao modelo uma macro anál ise da rede e létr ica resultante de cada
polí t ica energé tica . Is to permi te ao PHOENIX considerar os aspectos e létr icos no cur to
prazo, com o qua l se espera reduz ir os despachos por restr ições e létr icas.
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7.1.5 Modelagem das termelétr ica
O PHOENIX ev idenc iou a poss ib i l idade de um maior de ta lhamento das funções de
custo das us inas termelé tr icas , o que permi t i r ia uma mode lagem não l inear aderente às
vár ias condic ionan tes que regem es tas us inas . No entan to, a d i f icu ldade na obtenção des te
t ipo de dado l im i tou a pesquisa a funções hipo té t icas , in fer idas a par t i r de poucos trabalhos .
Maiores estudos neste campo permi t i r iam uma modelagem ma is f idedigna deste componen te ,
cuja impor tância tende a crescer no S IN.
7.1.6 Otimização mult iobjet ivo sob incerteza
O PHOENIX propõe uma abordagem mu l t iob jet i vo no que concerne ao p lane jamen to
sob r isco. Is to permi te ana l isar não apenas uma única pol í t ica dado um n ível pré -determinado
de r isco , mas s im como o valor esperado do cus to se compor ta em função do r isco .
7.1.7 Ref inamento do despacho através de Inte ligência Art if ic ial
Uma sér ie de trabalhos tentaram ap l icar técn icas de Inte l igência Ar t i f ic ia l d iretamente
ao problema do despacho h idrotérmico. Um dos maiores desaf ios encon trados por estes
trabalhos fo i o in tenso es forço computac iona l resultan te , pois sem infor mação do gradien te
da função obje t ivo, o a lgor i tmo tem d if icu ldades em encontrar uma po lí t ica sat is fatór ia.
Ass im, a mode lagem toma papel fundamenta l na v iabi l ização des tes a lgor i tmos, e deve ser
cuidadosamen te fe i ta para v iab i l izar a o t imização por s i só .
No entan to , técn icas de In te l igência Ar t i f ic ia l possuem grande po tencia l no
ref inamento de pol í t icas de operação determinadas pela ot imização não l inear . Is to porque
elas conseguem exp lorar a região próx ima a função objet ivo, o que permite a exp loração de
mín imos loca is próx imos na busca de uma solução melhor . A ot im ização por IA também
permite a consideração de restr ições de d i f íc i l mode lagem matemát ica , o que permite
aumentar a inda mais a f ide l idade da modelagem, m as cor re o r isco de a l terar a geometr ia da
função de custo . Ainda ass im, as possib i l idades de modelagem oferec idas pe la IA são vastas ,
uma vez que há grande l iberdade na mode lagem.
7.2 Produção técnico c ientíf ica
Como um projeto mu lt id isc ip l inar envolvendo in ovações em vár ios campos do
conhecimen to , o pro jeto resultou em uma var iada produção técnico-c ient í f ica . A l is ta a seguir
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considera apenas trabalhos já acei tos para publ icação ou apresentados , não considerando
trabalhos a inda em processo de e laboração ou a inda não acei tos.
7.2.1 Art igos completos publ icados em per iód ico
DETZEL, D. H. M. ; BESSA, M. R. ; MINE, M. R. M. ; VALLEJOS, C. A. V. ; SANTOS, A. B. ;
THOMSEN, L. S. ; BLOOT, M. L. ; ESTRÓCIO, J. P. Estacionariedade das Afluências das Usinas
Hidrelétricas Brasileiras. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v. 16, p. 95-111, 2011.
7.2.2 Trabalhos completos pub licados em ana is de congressos
OENING, A. P. ; MARCÍLIO, D. C. ; BESSA, M. R. ; MATIOLI, L. C. ; KLEINA, M. ; BLOOT, M. L. .
Pontos interiores versus Lagrangeano Aumentado na Otimização do Despacho Hidrotérmico. In:
XXXIV Congresso Nacional de Matemática Aplicada e Computacional, 2012, Águas de Lindóia/SP.
Anais do XXXIV Congresso Nacional de Matemática Aplicada e Computacional, 2012.
MARCÍLIO, D. C. ; OENING, A. P. ; BESSA, M. R. ; MATIOLI, L. C. ; KLEINA, M. ; BLOOT, M. L. .
Comparação entre Pontos Interiores e Lagrangeano Aumentado na Resolução do Problema do
Despacho Hidrotérmico. In: XII Simpósio de Especialistas em Planejamento da Operação e
Expansão Elétrica, 2012, Rio de Janeiro. Anais do XII Simpósio de Especialistas em Planejamento
da Operação e Expansão Elétrica, 2012.
DETZEL, D. H. M. ; VALLEJOS, C. A. V. ; SHIGEHARU, C. J. M. ; BESSA, M. R. ; MINE, M. R. M.
; BLOOT, M. L. ; CARNEIRO, C. F. B. . Evolução do Perfil da Geração Hidrelétrica Brasileira
Frente ao PDE 2011-2020. In: VIII Congresso Brasileiro de Planejamento Energético, 2012,
Curitiba. Anais do VIII Congresso Brasileiro de Planejamento Energético, 2012.
VALLEJOS, C. A. V. ; DETZEL, D. H. M. ; MAINARDES, S. C. ; MARCILIO, D. C. ; OENING, A. P.
; BESSA, M. R. ; MINE, M. R. M. ; BLOOT, M. L. ; CARNEIRO, C. F. B. ; ESTRÓCIO, J. P. .
Modelagem da Eficiência de Turbinas Hidráulicas para o Planejamento da Operação em Médio-
Longo Prazo. In: VIII Congresso Brasileiro de Planejamento Energético, 2012, Curitiba. Anais do
VIII Congresso Brasileiro de Planejamento Energético, 2012.
VALLEJOS, C. A. V. ; DETZEL, D. H. M. ; BESSA, M. R. ; MINE, M. R. M. ; KAVISKI, E. ; BLOOT,
M. L. ; CARNEIRO, C. F. B. ; ESTRÓCIO, J. P. ; MARTINS, M. M. ; MOTERANI, G. . Estudo dos
Impactos das Alterações no Perfil de Geração Hidrelétrica no SIN. In: Seminário Nacional de
Produção e Transmissão de Energia Elétrica, 2011, Florianópolis. Anais do XXI SNPTEE, 2011.
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DETZEL, D. H. M. ; MINE, M. R. M. ; BESSA, M. R. ; VALLEJOS, C. A. V. ; KAVISKI, E. ; BLOOT,
M. L. ; CARNEIRO, C. F. B. . Geração de Séries Sintéticas de Afluências Mensais de Interesse
Energético. In: XIX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, 2011, Maceió. Anais do XIX
Simpósio Brasileiro de recursos Hídricos., 2011.
OENING, A.P. ; MARCÍLIO, D.C. ; VALLEJOS, C. A. V. ; BESSA, M.R. ; MATIOLI, L. C. ; KLEINA,
M. ; BLOOT, M. L. ; SOUZA, T. M. . Modelagem do Problema de Despacho Hidrotérmico do
Sistema Interligado Nacional. In: CWB 2010 - II Congresso de Matemática e suas Aplicações,
2010, Curitiba. CWB 2010 - II Congresso de Matemática e suas Aplicações, 2010.
7.2.3 Resumos expandidos pub l icados em ana is de congressos
MARCILIO, D. C. ; MATIOLI, L. C.; OENING, A.P. . Lagrangeano Aumentado Aplicado na
Otimização do Despacho Hidrotérmico. In: I SMNC UFPR - XII Semana do PPGMNE, 2011,
Curitiba. Livro de Resumos - Simpósio de Métodos Numéricos Computacionais da UFPR. Curitiba:
Editora UFPR, 2011. p. 22-23.
KLEINA, M. ; MATIOLI, L. C. ; MARCILIO, D. C. . O método de Pontos Interiores aplicado ao
problema do despacho hidrotérmico. In: I SMNC UFPR - XII Semana do PPGMNE, 2011, Curitiba.
Livro de Resumos - Simpósio de Métodos Numéricos Computacionais da UFPR. Curitiba: Editora
UFPR, 2011. p. 52-53.
7.2.4 Outras produções
KLEINA, M. O método de pontos interiores aplicado ao problema do despacho hidrotérmico.
Curitiba: Editora da Universidade Federal do Paraná, 2012. Dissertação de mestrado apresentada
ao Curso de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia.
DERENIEVICZ, G. A. . Uma Abordagem de Otimização Pseudo-Booleana para o Problema do
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7.3 Considerações f ina is
Conclu i -se que a metodo log ia apresentada at ende satis fa tor iamente as sol ic i tações da
Chamada ANEEL, a lém de a tender o obje t ivo pr imár io de propor uma metodolog ia inovadora
para a resolução do problema do despacho h idro térmico .
Deve-se ressaltar que o presente projeto teve como obje t ivo a idea l izaçã o , a prova do
conceito e a de f in ição do PHOENIX. Ass im, a implemen tação des te mode lo f icou em segundo
plano em re lação ao desenvo lv imento da me todologia e da sua val idação . Este es forço é
ev idente em v is ta do prazo cur to de desenvolv imento e do grande núme ro de pesquisador es
envolv idos , o que imp l icou na necessidade de desenvolver módu los separados e concen trar
os esforços de in tegração sobre o conce i to. Ass im, a me todologia PHOENIX a inda necessi ta
de ma iores es tudos para terminar o a jus te dos parâmetros e para real izar uma
imp lemen tação compu tac ional ef ic iente .
Outro aspecto impor tante a ser ressaltado é que a adoção do PHOENIX no
planejamen to da operação do S IN também depende do tre inamen to dos pro f iss ionais
envolv idos nes te campo . Con forme ev idenc iado , o PHOENIX se destaca por apresentar um
paradigma marcadamen te d i ferente do es tabe lec ido pela PDDE, onde a regular ização in tra -
anual é enfat izada , modelos h idro lógicos per iódicos são descar tados em favor de modelos
contemporâneos ma is s imp les , e uma modelagem inv idua l izada e não l inear permite uma
melhor aderênc ia à na tureza f ís ica do S IN. Assim, todos os processos da cadeia de
p lanejamen to prec isam ser adequados a es te novo paradigma para permit i r obter o potencia l
máximo do PHOENIX.
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9 Anexos
Anexo PBO
Código fon te
FAC e FACPs
Curvas col ina conjun tas
Justi f ica t iva do c lus ter