Consumer behavior modeling for electrical energy systems : a complex systems approach

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Siebert, Luciano Cavalcante
Orientador(a): Aoki, Alexandre Rasi
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Energia eletrica - Consumo
Energia elétrica - Distribuição
Engenharia Elétrica
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/61501
Resumo: Orientador: Alexandre Rasi Aoki
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spelling Siebert, Luciano CavalcanteTorres, Germano Lambert, 1959-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaAoki, Alexandre Rasi2019-07-31T19:59:37Z2019-07-31T19:59:37Z2019https://hdl.handle.net/1884/61501Orientador: Alexandre Rasi AokiCoorientador: Germano Lambert-TorresTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 27/02/2019Inclui referências: p. 141-154Resumo: Um sistema complexo é um sistema composto de muitas partes que interagem entre si, de modo que o comportamento coletivo emergente dessas partes é mais do que a soma de seus comportamentos individuais. O sistema elétrico de potência pode ser considerado um sistema complexo devido à sua diversidade de agentes heterogêneos inter-relacionados e a emergência de comportamento complexo. Sistemas de potência estão aumentando em complexidade com novos avanços relacionados à redes elétricas inteligentes tais como tecnologia de informação e comunicação, geração distribuída, veículos elétricos, armazenamento de energia e, especialmente, uma crescente interação e participação de um grande número de consumidores heterogêneos dispersos geograficamente. O sistema elétrico de potência pode ser estudado como um sistema técnico-socioeconômico complexo com múltiplas facetas, e a teoria de sistemas complexos pode fornecer uma base teórica sólida para seus desafios de modelagem e análise. O presente trabalho trata da aplicação da teoria de sistemas complexos em sistemas de potência, focando a análise no consumidor e no seu comportamento relacionado ao consumo de eletricidade, utilizando técnicas do campo da economia comportamental. Comportamentos complexos e emergentes sobre o consumo de eletricidade, bem como seu impacto nas redes elétricas, são analisados através da modelagem do comportamento dos cliente em uma simulação baseada em agentes, considerando quatro categorias de consumidores. A análise da simulação, aplicada a um estudo de caso em uma rede de distribuição de média tensão radial com dados reais, mostrou que premissas ligeiramente diferentes sobre o comportamento do consumidor no nível micro levam a resultados macro muito distintos e com comportamento não linear. Entender e modelar adequadamente o comportamento dos consumidores é de grande importância para o planejamento e operação de redes de energia, e a economia comportamental serve como uma base teórica promissora para modelar o comportamento no consumo de eletricidade. Os resultados deste trabalho mostraram que a teorias de sistemas complexos fornece ferramentas adequadas para lidar com sistemas de potência cada vez mais complexos, considerando-os não mais como um sistema independente agregado, mas como um sistema complexo integrado. Palavras-chave: distribuição de energia; consumo de eletricidade; teoria de sistemas complexos; simulação baseada em agentes; economia comportamental.Abstract: A complex system is a system composed of many interacting parts, such that the collective emergent behavior of those parts is more than the sum of their individual behaviors. Electrical energy systems may be considered a complex system due to its diversity of interrelated heterogeneous agents and emergent complex behavior. Energy systems are increasing in complexity with new advances related to the smart grid such as information and communication technology, distributed generation, electric vehicles, energy storage, and, especially, increasing interaction and participation of a large number of geographically distributed heterogeneous consumers. Power systems can be studied as a complex techno-socio-economical system with multiple facets, and Complex System Theory (CST) may provide a solid theoretical background for these modeling and analysis challenges. The present work deals with the application of CST into electrical energy systems, focusing the analysis on the consumer and their behavior on electricity consumption, using insights from the field of behavioral economics. Emergent complex behaviors on electricity consumption as well as its impact on power grids are analyzed by modeling customer behavior on an agent-based simulation, considering four different consumer categories. The analysis of the simulation, applied on a case study on a radial medium voltage distribution grid with real-world data, showed that slightly different assumptions on consumer behavior at the micro-level lead to very different and non-linear macro outcomes. To properly understand and model consumer behavior is of great importance to the planning and operation of electrical grids, and behavioral economics serves as a promising theoretical background to model behavior on electricity consumption. The results of this work showed that CST provides suitable tools to tackle electrical energy systems' increasing complexity, by considering the electrical power systems not as an aggregated independent system anymore, but as an integrated complex system. Keywords: power distribution; electricity consumption; complex systems theory; agent-based simulation; behavioral economics.163 p. : il.application/pdfEnergia eletrica - ConsumoEnergia elétrica - DistribuiçãoEngenharia ElétricaConsumer behavior modeling for electrical energy systems : a complex systems approachinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisengreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - LUCIANO CAVALCANTE SIEBERT.pdfapplication/pdf3245089https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/61501/1/R%20-%20T%20-%20LUCIANO%20CAVALCANTE%20SIEBERT.pdf4509db8ff88bd9c530894605fe05b3f2MD51open access1884/615012019-07-31 16:59:37.791open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/61501Repositório InstitucionalPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestinformacaodigital@ufpr.bropendoar:3082019-07-31T19:59:37Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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