Energy resource management in smart buildings considering photovoltaic uncertainty

• Main Author: Tavares, Inês Vieira
• Publication Date: 2021
• Format: Master thesis
• Language: eng
• Source: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Download full: http://hdl.handle.net/10400.22/19544
• topic: Escalonamento de energia; Incerteza fotovoltaica; Otimização Robusta; Programação Linear Binária; Sistema de gestão de energia; Energy Management System; Energy Scheduling; Mixed Binary Linear Programming; Photovoltaic Uncertainty; Robust Optimization

O aumento do consumo energético em edifícios residenciais tem levado a um maior foco nos métodos de eficiência energética. Deste modo, surge um sistema de gestão de energia residencial que poderá permitir controlar os recursos energéticos em pequena escala dos edifícios, levando a uma diminuição significativa dos custos energéticos através de um escalonamento eficiente. No entanto, a natureza intermitente das fontes de energia renováveis resulta num problema complexo. Para resolver este desafio, esta tese propõe um escalonamento energético baseado na otimização robusta, considerando a incerteza relacionada com a produção fotovoltaica. A otimização robusta é um método emergente e eficaz para lidar com a incerteza e apresenta soluções ótimas considerando o pior cenário da incerteza, ou seja, encontra a melhor solução entre todos os piores cenários possíveis. Um problema de Programação Linear Binária é inicialmente formulado para minimizar os custos do escalonamento energético. De seguida, o objetivo desta tese é transformar o modelo determinístico num problema robusto equivalente para proporcionar-lhe imunidade contra a incerteza associada à produção fotovoltaica. O modelo determinístico é, assim, transformado num modelo do pior cenário possível. Para validar a eficiência e a eficácia do modelo, a metodologia proposta foi implementada em dois cenários sendo cada um deles constituído por três casos de estudo de escalonamento de energia, para um horizonte de escalonamento a curto prazo. Os resultados da simulação demonstram que a abordagem robusta consegue, efetivamente, minimizar os custos totais de eletricidade do edifício, mitigando, simultaneamente, os obstáculos referentes à incerteza relacionada com a produção fotovoltaica. É também demonstrado que a estratégia desenvolvida permite o ajustamento do escalonamento dos recursos energéticos do edifício de acordo com o nível de robustez selecionado.