O Sistema Interligado Nacional (SIN) é um sistema hidrotérmico de grande porte que atende quase a totalidade da energia elétrica utilizada no Brasil. Nos últimos vinte anos, em média, 85% da eletricidade gerada proveio de hidrelétricas, com participação térmica e eólica crescentes. A combinação de eventos mais severos de seca, não estacionariedade das vazões, incremento nos usos consuntivos e requisitos elevados de vazões regularizadas resultam muitas vezes em infactibilidades da solução, especialmente quando as usinas são tratadas de maneira individualizada nos modelos de otimização. O modelo HIDROTERM utiliza a programação não linear (PNL) com usinas individualizadas para o planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos de grande porte como o SIN. Este trabalho apresenta uma forma alternativa de tratamento das restrições de vazões mínimas no modelo HIDROTERM, modificando sua função objetivo e restrições de modo a incorporar penalização econômica ao não atendimento das restrições de mínima defluência. Ao utilizar-se desta estratégia, o modelo atenderá a restrição sempre que possível e dará tratamento adequado quando o pleno atendimento dela não for viável, reduzindo significativamente infactibilidades em sua execução. Adicionalmente, neste trabalho também é apresentada uma análise das problemáticas inerentes à operação do SIN: avaliação da qualidade dos dados de entrada (polinômios de jusante, por exemplo), impactos da não estacionariedade de afluências e o incremento dos conflitos pelo uso da água armazenada e a quantificação do impacto de diferentes restrições operativas na modelagem da operação dos reservatórios do SIN.

The Brazilian interconnected power system consists in a large hydrothermal power system that meets almost the entire Brazilian electricity demand. On average, in the last twenty years, about 85% of electricity has been generated by hydropower plants, with increasingly more thermal and wind power generation. The combination of severe drought events, non-stationarity of inflows, an increase of consumption figures and high minimum outflows limits had led to infeasibilities on solving optimization models, especially when the hydropower plants are considered individually. HIDROTERM model uses nonlinear programming technique (NPL) and individualized hydropower plants on hydropower systems operation planning, such as the Brazilian. This PhD thesis presents an alternate way of dealing with minimum outflows limits on HIDROTERM model, by modifying its objective function and constraints. When using this strategy, the model will meet the restriction whenever possible, giving adequate treatment when full compliance with it is not feasible, significantly reducing the occurrence of infeasibilities in its execution. Furthermore, this PhD thesis also presents an analysis of the problems inherent to the operation of the Brazilian hydrothermal system: an evaluation of the quality of the input data (for instance, tailrace level polynomials), impacts of non-stationary inflows and increasingly water conflicts with a quantification of the impact of different operational constraints on modeling the Brazilian hydropower plants reservoirs.