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Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. O objeto de estudo do presente trabalho, uma pesquisa experimental, é a tomada de decisão em comercialização no mercado livre de energia elétrica. Por isto, tem como objetivo central desenvolver uma metodologia para agilizar esta tomada de decisão e, assim, orientar os consumidores livres sobre a melhor estratégia de contratação de energia a longo prazo que visa a reduzir seus custos com energia elétrica e os riscos decorrentes de tal decisão. Um problema comumente enfrentado por um consumidor é como definir o percentual ideal de contratação a longo prazo, e evitar os riscos de preços altos do mercado de curto prazo, mas, ao mesmo tempo, tomar uma decisão que lhe garanta custos competitivos. A pesquisa pressupõe a construção das funções objetivo de custo e de risco (e, em princípio, o risco pode ser caracterizado por mais de um indicador) de um dado volume de energia a ser comprado no mercado e a definição de alternativas. Para desenvolver esta investigação, utilizou-se, como metodologia, a pesquisa bibliográfica de autores pertinentes ao tema e de tomada de decisão em comercialização de energia no mercado livre brasileiro. A solução do problema determinístico (para um único cenário), na metodologia proposta, foi baseada na aplicação da abordagem de autores que tratam o tema da tomada de decisão em ambiente fuzzy, cuja aplicação produz soluções multicritério harmoniosas. O conjunto das soluções obtidas para diferentes cenários (soluções localmente ótimas) foi processado com base na abordagem associada à construção e análise das matrizes payoff. Estas refletem os efeitos obtidos para diferentes alternativas de solução, conforme as diferentes combinações dos dados iniciais, estados de natureza ou condições de mercado. Os resultados apontaram que o caminho percorrido permitiu a geração de soluções robustas para a tomada de decisão em comercialização de energia, aumentando-se a confiança e eficiência em se conseguir um melhor custo. Concluiu-se que, para um caso prático, por exemplo, caso a metodologia proposta tivesse sido aplicada, o consumidor poderia ter economizado mais de R$ 1 milhão de reais (35%). Palavras-chave: Comercialização de energia. Mercado livre. Tomada de decisão multicritério. Otimização. Soluções robustas. The thesis of this study, an experimental research, is decision making in power trading in Brazilian free market making use of the multicriteria analysis. Because of that its main objective is to develop a methodology to streamline decision making and guide free consumers on the best strategy for long term eletricity contracting which aims to reduce its costs and the risks arising from that decision. A common problem faced by industrial consumers is how to define the ideal percentage of power should be purchased in long-term contract, avoiding thus the risks of the high prices in the shortterm market but, at the same time, to make a decision which secures supply at competitive prices. This research entails the construction of cost and risk objective functions (and, at first, risk can be seen as more than one function) for a certain amount of power to be purchased in the market and the definition of alternatives. To develop this investigation the author made use of the bibliographical and decision making in trading electricity in the Brazilian free market. Deterministic problem solution (for one scenary only) in the methodogy proposed in this text was based upon approaches used by authors dealing with the decision making theme in a fuzzy environment whose application results in harmonious multicriteria solutions. A set of solutions for different scenarios (local optimal solutions) provide input for payoff matrix. This approach produces different effects according to different alternatives related to set up conditions, initial nature state or market conditions and allows for the creation of robust solutions in decision-making in power trading, increasing confidence and cost efficiency. It was concluded that, for a practical case, for example, if the proposed methodology had been applied, the consumer could have saved more than R $ 1 million reais (35%). Key-words: Power trading. Free markey. Multicriteria decision-making. Optimization. Robust solutions..

Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Bibliografia: f. 71-74 Este estudo lida com a análise multicritério em condições de incerteza, sendo a solução para o problema associada ao esquema geral de tomada de decisão multicritério em condições de incerteza, cuja estrutura original permite utilizar as informações quantitativas disponíveis em grau máximo para reduzir as regiões de incerteza de decisão. Neste caso, se o uso de informações quantitativas não leva a uma solução única, o esquema geral supõe o uso de informações de caráter qualitativo (com base no conhecimento, experiência e intuição dos profissionais envolvidos) aplicadas no estágio final do processo de decisão. Entretanto, surgem cada vez mais problemas que exigem a consideração de objetivos formados com base em informações qualitativas, em todas as etapas do processo de decisão. Levando isso em consideração, foi proposto recentemente uma melhoria ao esquema geral original com o objetivo de gerar soluções multicritério com o uso de informações qualitativas e informações quantitativas em mesmo nível de análise desde o início do processo. No entanto, o processamento de informações qualitativas baseia-se na aplicação de uma abordagem simplista para agregar estimativas de preferências individuais dos especialistas dentro de um modelo de tomada de decisão multicritério em grupo, visto que não são construídos e analisados diversos tipos de informações de consenso. Dessa forma, o presente estudo, que é um desenvolvimento natural no aperfeiçoamento da análise multicritério em condições de incerteza, tem como objetivo construir combinações representativas de dados iniciais, estados da natureza ou cenários com informações qualitativas de uso direto, com base em estimativas de preferências individuais dos especialistas agregadas depois de alcançar o consenso necessário. Em particular, é proposto um novo esquema para construção de consenso. Seu uso permite evitar pontos negativos inerentes às abordagens tradicionais e reduzir os níveis de incerteza na estimativa de coeficientes de funções objetivo construídas com base na aplicação de informações qualitativas. São apresentados exemplos para ilustrar os resultados do estudo. Palavras-chaves: Tomada de decisão multiobjetiva. Abordagem Possibilística. Soluções multicritério robustas. Processamento de informações qualitativas. Esquema de consenso This study deals with multicriteria analysis in conditions of uncertainty, being the solution to the problem associated with the general scheme of multicriteria decision making under uncertainty, whose an original form permits one to utilize available quantitative information to the highest degree to reduce the decision uncertainty regions. In this case, if the use of quantitative information does not lead to a unique solution, the general scheme supposes the use of qualitative information (based on the knowledge, experience and intuition of involved professionals) applied at the final decision process stage. At the same time, more frequently problems arise that require consideration of objectives formed based on qualitative information, at all decision process stages. Taking this into account, an improvement has recently been proposed to the original general scheme with the objective of generating multicriteria solutions using qualitative and quantitative information at the same level of analysis since the beginning of the process. However, the processing of qualitative information is based on the application of a simplistic approach to aggregating individual expert preference estimates within a multicriteria group decision making model, since it is not constructed and analyzed different types of consensus information . Thus, the present study, which is a natural development to improve multicriteria analysis in conditions of uncertainty, aims to constructing representative combinations of initial data, states of nature or scenarios with qualitative information for direct use, based on individual expert preference estimates aggregated after achieving the necessary consensus. In particular, a new scheme for consensus construction is proposed. Its use permits one to avoid negative points inherent in traditional approaches and to reduce uncertainty levels in estimating coefficients of objective functions built on the basis of applying qualitative information. Examples are presented to illustrate the study results. Key-words: Multiobjective decision making. Possibilistic approach. Multicriteria robust solutions. Qualitative information processing. Consensus scheme.

Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrica. Bibliografia: f. 96-103 Este documento utiliza planejamento em cenários para modelagem das incertezas em tomada de decisão multicritério. Para estreitar os laços entre essas disciplinas, desenvolveu-se um método, denominado de CCD (Construir Cenários e Decidir), que utiliza informações quantitativas e qualitativas para a construção dos cenários. A metodologia elaborada foi utilizada para solução de um problema de planejamento de portfólio energia presente nas indústrias eletrointensivas. Com o uso de mapas cognitivos fuzzy, foi possível a construção de cenários dinâmicos, que representam as situações definidas pela equipe envolvida na aplicação do método. Ao longo da aplicação do método CCD, foi possível avaliar o efeito da natureza de cada cenário nas variáveis sistêmicas ao longo do horizonte de planejamento, de forma que as funções objetivo de custo e risco das alternativas estabelecidas pudessem ser avaliadas em modelos < X, M > de tomada de decisão multicritério. Palavras chave: Planejamento em cenários. Mapas cognitivos fuzzy. Tomada de decisão multicritério. Portfólio de energia. Indústrias eletrointensivas. This document uses scenario planning to model the uncertainties in multicriteria decision making. In order to strengthen the ties between these disciplines, a method was developed, called CCD (Build Scenarios and Decide Construir Cenários e Decidir), which uses quantitative and qualitative information to construct the scenarios. The elaborated methodology was used to solve a problem of energy portfolio planning present in the electro-intensive industries. With the use of fuzzy cognitive maps, it was possible to construct dynamic scenarios, which represent the situations defined by the team involved in the application of the method. Throughout the application of the CCD method, it was possible to evaluate the effect of the nature of each scenario on the systemic variables along the planning horizon, so that the objective functions cost and risk of the established alternatives could be evaluated in < X, M > multicriteria decision-making models.Keywords: Scenario planning. Fuzzy cognitive maps. Multicriteria decision making. Energy portfolio. Electro-Intensive Industries.

Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrica. Bibliografia: f. 102-107 Neste trabalho aplicamos um método de tomada de decisão multicritério com o intuito de aprimorar o modelo de priorização de projetos do sistema de gestão de portfólio do Modelo das Duas Rodas, programa FAZ do Sistema FIEMG, para gestão da inovação. Técnicas de conversões de formatos de preferências foram exploradas, aplicadas e consolidadas através de métodos, garantindo a integridade dos dados na conversão dos métodos. Foi apresentada uma formulação para priorização de ideias/projetos compatível com a análise, com um processo de consenso otimizado entre os especialistas avaliadores, garantindo um ajuste adequado entre a opinião de cada especialista, levando em consideração um procedimento de arbitragem. Conclui-se com estes resultados que a aplicação os métodos de tomada de decisão multicritério em ambiente fuzzy se mostra um caminho consistente para o aprimoramento do sistema de gestão da inovação do programa FAZ. Com este aprimoramento, contribui-se para o fortalecimento do programa de gestão da inovação, bem como para as empresas que utilizam o sistema.PALAVRAS-CHAVE: Fuzzy; Inovação; Pesquisa e Desenvolvimento; Tomada de Decisão Multicritérios. This paper presents multicriteria decision-making models to improve the project prioritization method of the portfolio management system of the two-wheel model of innovation management. Conversion techniques of preference formats were explored, applied and consolidated through methods in which the integrity of the data was guaranteed. It shows a formulation for prioritization of ideas/projects compatible with the analysis, with a consensus process optimized among the evaluating experts, ensuring an adequate adjustment between the opinion of each expert, taking into consideration an arbitration procedure. The application of the multicriteria decision-making methods in the fuzzy environment shows a consistent path for the improvement of the innovation management system of the FAZ program. This improvement contributes to the strengthening of the innovation management program, as well as to the companies that use the system.KEY WORDS: Fuzzy; Innovation; Research and Development; Multicriteria Decision-Making.

Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrica. Bibliografia: f.95-97. Há vários anos que a indústria automobilística tem trabalhado em tornar seu produto cada vez mais eficiente e menos poluente. No caso do Brasil, o advento dos motores flexíveis para o uso de biocombustíveis ou combustíveis fósseis, diversas soluções vêm sendo criadas a fim de potencializar o uso cada vez maior do etanol. Dentre todas as tecnologias adotadas pela indústria automobilística, o sistema de aquecimento da mistura A/F (do inglês Air/Fuel Ar/Combustível) tem se demonstrado bastante promissor para a redução de emissões de gases poluentes, além de fomentar o uso do etanol na frota brasileira. No entanto, o sistema de aquecimento requer o uso de energia elétrica, o qual possui como fonte a bateria chumbo-ácido, doravante bateria, existente no veículo. Para se garantir a confiabilidade do sistema elétrico, é importante avaliar a capacidade da bateria em fornecer eletricidade ao sistema de aquecimento. Por isso, este trabalho apresenta uma metodologia robusta de avaliação dos parâmetros de uma bateria para que seja possível determinar sua impedância interna e, por conseguinte, a sua energia armazenada. O uso da técnica de modelagem por planejamento de experimentos fatoriais é uma solução bastante robusta para a determinação da impedância interna da bateria. O modelo matemático construído precisa ser validado, para isso utiliza-se análise estatística, a qual depende da determinação da dispersão da reprodutibilidade e avaliação da adequação do modelo construído. No entanto a modelagem foi feita em um ambiente computacional, onde a dispersão é zero. Para a validação estatística, a dispersão é um importante fator, por isso este trabalho utiliza uma técnica específica de determinação de dispersão para simulações em ambientes computacionais. Os resultados comprovam a viabilidade da utilização da impedância interna como parâmetro de determinação da energia disponível em uma bateria, bem como a robustez da técnica de modelagem por planejamento de experimentos fatoriais. Por fim, testes realizados em veículos comprovam a importância de se avaliar a energia da bateria a fim de garantir a confiabilidade do sistema elétrico veicular. Palavras-chave: Estado de Carga. Bateria Chumbo-ácido. Impedância Interna de Bateria. Modelos de Experimentos Fatoriais. Emissões de Gases do Efeito Estufa. Partida a Frio. For several years the automotive industry has been working to behold its products increasingly efficient and less polluting. In Brazil, the advent of flexible engines to use biofuel or fossil fuel, several solutions have been created in order to increase the use of ethanol. Among all of the technologies adopted by automotive industry, the air/fuel heating has demonstrated yourself as a promising for reduction of polluting emissions, as well as encourage the ethanol usage in the Brazilian fleet. However, the heating system requires the use of electricity, which has as its source the lead-acid battery existing in the vehicle. To ensure the reliability of the electrical system, it is important to evaluate the battery ability to provide electricity to the heating system. So this paper presents a robust methodology for measuring parameters of a battery, so you can determine its internal impedance, and therefore their stored energy. The use of factorial experiments modeling technique is a very robust solution in determining the battery internal impedance. The mathematical model constructed must be validated, for this is applied a statistical analysis, which depends on the dispersion of reproducibility determination and evaluation of the adequacy of the constructed model. However, the modeling was made at a computing environment where the dispersion is zero. For statistical validation, the dispersion is an important factor, so this work uses a specific method to determine the dispersion for computer simulations. The results prove the feasibility of using the internal impedance as energy determination parameter available in a battery as well as the robustness of the modeling technique by planning factorial experiments. Ultimately tests performed on vehicles demonstrate the importance of evaluating the battery power in order to provide a vehicle electrical system reliability. Keywords: State of Charge. Lead-acid Battery. Battery Internal Impedance. Factorial Experimental Design. Greenhouse Gas Emissions. Cold Cranking.

Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrica. Bibliografia: f.99-103. Historicamente, no Brasil, as perdas elétricas na distribuição giram em torno de 15% da energia comprada pelas distribuidoras. As perdas de energia tratadas ao longo deste trabalho são as perdas técnicas presentes nos alimentadores de Média Tensão (MT) oriundos das subestações de Transmissão e de Distribuição. A grande maioria dos alimentadores são derivados das subestações da distribuidora onde as perdas na MT estão no patamar aproximado de 8,4%, cerca de 75% das perdas totais. A parcela referente a perdas técnicas, em MWh, excluindo-se a alta tensão da distribuidora, foi de aproximadamente 3.164 GWh em 2014. Daí tem-se uma dimensão do tamanho do problema para a distribuidora e o motivo que levou a incluir as perdas técnicas nos critérios de priorização das obras. Para a priorização dos alimentadores de MT optou-se por usar uma metodologia baseada na Análise Envoltória de Dados (DEA) que é adotada pela ANEEL na avaliação das distribuidoras de energia elétrica do país e, como suporte às simulações, utilizou-se o software estatístico R. Nas simulações foi possível demonstrar que a modelagem pela DEA, orientada a insumo e retorno variável de escala, permitiu que se fizesse de forma bastante satisfatória o benchmarking do desempenho de mais de 1500 alimentadores de MT, separados em sete malhas regionais. Foram utilizados dados da distribuidora, uma das maiores empresas do setor na América Latina em termos da extensão de rede e número de consumidores, que estivessem com os critérios de apuração e de armazenamento já consolidados. Um dos aspectos fundamentais verificado no contexto deste trabalho referiu-se à escolha das variáveis de entrada. Os insumos foram escolhidos pensando-se na priorização dos alimentadores com a inserção de dados que permitissem que as obras a serem feitas levassem em conta, além da redução das perdas técnicas, a melhoria da qualidade (continuidade e conformidade), com consequente redução dos custos e dos pagamentos de compensações aos clientes e também outros benefícios que foram agregados (exemplo: redução das despesas relacionadas à operação e manutenção, diminuição dos gastos com a compra de energia, etc.). Obviamente que todos esses ganhos somente serão possíveis com a realização das obras elencadas a partir do que foi sugerido pelas simulações com a aplicação do modelo proposto. Palavras-chave: Transmissão. Distribuição. Tomada de Decisão. Análise Envoltória de Dados. Historically, in Brazil, the electrical losses in the distribution are around 15% of the energy purchased by the utilities. The energy losses treated throughout this paper are technical losses present in the medium tension feeders (MT) coming from the transmission and distribution substations. The vast majority of feeders are derived from the utility where losses in the MT are in the approximate level of 8.4%, nearly 75% of total losses. The portion related to technical losses, in MWh, excluding the utility high tension was approximately 3.164 GWh in 2014. Therefore, there is a scale of the problem size for the utility and the reason that led to include technical losses in the criteria for prioritization of works. For this works prioritization was decided to use a methodology based on Data Envelopment Analysis (DEA) which is adopted by the National Electric Energy Agency (Aneel) in the evaluation of the electric energy utilities in the country and to support the simulations was used the statistical software "R". In simulations it was possible to demonstrate that modeling by DEA, targeted the input and scale variable returns, It allowed to be done quite well the performance benchmarking of over 1500 MT feeders, separated in seven regional networks. Utilitys data were used, one of the largest companies in Latin America in terms of network extension and number of consumers that were with the calculation criteria and storage already consolidated. One of the fundamental aspects verified in this work context refers to the choice of input variables. The inputs were chosen thinking on the prioritization of the feeders with the inclusion of data that allowed the work to be made considering, besides the reduction of technical losses, the quality improving (continuity and compliance), with consequent costs reduction and compensation payments to customers and also other benefits that were aggregated (example: expense reductions related to operation and maintenance, reduction in expenses with the energy purchase etc.). Obviously, all these gains will only be possible with the completion of the works listed from what was suggested by the simulations with the proposed model application. Keywords: Transmission. Distribution. Decision Making. Data Envelopment Analysis.