Gerenciamento energético e de fluxo de produtos de um sistema pátio-porto de minério de ferro

dc.contributor.advisor1Rocha, Helder Roberto de Oliveira
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/000000016215664X
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8801325729735529
dc.contributor.authorServare Junior, Marcos Wagner Jesus
dc.contributor.referee1Chaves, Gisele de Lorena Diniz
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000163599063
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0319559373628489
dc.contributor.referee2Moraes, Renato Elias Nunes de
dc.contributor.referee3Ribeiro, Glaydston Mattos
dc.contributor.referee4Paiva, Marcia Helena Moreira
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/8026444214173343
dc.contributor.referee5Salles, Jose Leandro Felix
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000000234176544
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/1368496315730875
dc.date.accessioned2024-05-30T01:41:04Z
dc.date.available2024-05-30T01:41:04Z
dc.date.issued2022-10-27
dc.description.abstractIn this Thesis, a mixed integer linear programming (MILP) model and two mixed integer nonlinear programming (MINLP) models are proposed to plan the material flow of a stockyard in a port terminal, aiming to minimize the power consumption. The proposed models are solved by a commercial solver, using the Heuristic Based on Linear Relaxation (LBRH) and the heuristic based on Rolling Horizon. The first model is solved by the LRBH algorithm to optimize the power consumption of the small stockyard-port system, operating in the long term (more than 60 days) and with multiple products. The other two are solved by the Rolling Horizon algorithm to optimize the power consumption of the large stockyard-port system in the short-term horizon (24 hours), with multiple products, different powersuppliers and the possibility of using a battery bank. In addition, operational uncertainties in large stockyards are considered and that decisions are made in real time (hourly). These heuristics will allow to the planner to find solutions that reduce power costs in iron ore stockyards in port terminals for large instances, that is, where it is not possible to obtain an optimal solution by solving the MILP and MINLP models. Using numerical simulations, comparisons are made between the optimal solutions, obtained by the MILP and MINLP models, and approximate solutions, obtained by the LBRH and Horizon Rolling heuristics for some small and medium-sized instances. In these instances, LRBH provides viable solutions with an average distance from the objective function of 3.99% in relation to the optimal solution (gap) and the approach using the Horizon Rolling based heuristic provides viable solutions with a gap of 3.21%. In large instances, the solutions obtained with the proposed heuristics have an accessible computational time. In these instances, the proposed model with batteries solved with the HR algorithm, provides an energy cost reduction of up to 17.8%.
dc.description.resumoNesta Tese propõe-se um modelo de programação linear inteira mista (MILP) e dois modelos de programação não linear inteira mista (MINLP) para fazer o planejamento do fluxo de material de um pátio de estocagem num terminal portuário, visando a minimização do consumo de energia elétrica. Os modelos propostos são resolvidos por um solver comercial, usando a heurística baseada em Relaxação Linear (LBRH) e a heurísitca baseada em Horizonte de Rolagem (HR). O primeiro modelo é resolvido pelo algoritmo LRBH para otimizar o consumo de energia de um sistema pátio-porto de pequeno porte, operando em longo prazo (mais que 60 dias) e com múltiplos produtos. Os outros dois são resolvidos pelo algoritmo HR para otimizar o consumo de energia de um sistema pátio-porto de grande porte no horizonte de curto prazo (24 horas), com múltiplos produtos, diferentes fornecedores de energia e a possibilidade de usar um banco de baterias. Além disso, consideram-se incertezas operacionais nos pátios de grande porte e que as decisões são realizadas em tempo real (a cada hora). Estas heurísticas permitirão ao gestor de energia encontrar soluções que reduzam os custos de energia em pátios de minério de ferro com terminais portuários, para instâncias de grande porte, ou seja, onde não é possível obter uma solução ótima resolvendo os modelos MILP e MINLP. Usando simulações numéricas, realizam-se comparações entre as soluções ótimas, obtidas pelos modelos MILP e MINLP, e aproximadas, obtidas pelas heurísticas LBRH e HR para algumas instâncias de pequeno e médio porte. Nestas instâncias, o LRBH fornece soluções viáveis com uma distância média da função objetivo em relação à solução ótima, isto é, um gap, de 3,99% e a abordagem usando a heurística baseada em HR fornece soluções viáveis com um gap de 3,21%. Nas instâncias de grande porte, as soluções obtidas com as heurísticas propostas possuem um tempo computacional acessível. Nestas instâncias, o modelo proposto com baterias resolvido com o algoritmo HR, proporciona uma redução de custo de energia de até 17,8 %.
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/16498
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Engenharia Elétrica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.rightsopen access
dc.subjectHorizonte de rolagem
dc.subjectPlanejamento e sequenciamento da produção
dc.subjectProgramação matemática
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Elétrica
dc.titleGerenciamento energético e de fluxo de produtos de um sistema pátio-porto de minério de ferro
dc.typedoctoralThesis

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