Planejamento estocástico da expansão da rede de transmissão de energia elétrica multiestágio considerando restrições de segurança

Abstract

Neste trabalho é apresentado um modelo estocástico linear inteiro misto para o problema de planejamento da expansão da rede de transmissão multiestágio considerando restrições de segurança N −1 (PERTMRS) a longo prazo. Considerando uma amostragem de cenários para a demanda e geração (com uma probabilidade para cada cenário) é possível transformar o modelo estocástico proposto num equivalente determinístico linear inteiro misto (LIM). O uso de um modelo LIM garante a convergência para a solução ótima do PERTMRS usando métodos de otimização clássica existentes. O critério de segurança N −1 indica que o sistema de transmissão deve ser expandido de tal forma que, com a saída de operação de uma linha existente ou candidata (em um conjunto pré-definido de contingências) do sistema, o mesmo ainda deve operar adequadamente. O modelo foi implementado usando a linguagem de modelagem algébrico AMPL e solucionado usando o solver comercial CPLEX. Os sistemas de testes: Garver de 6 barras e IEEE de 24 barras; e os sistemas reais: Colombiano de 93 barras e o Boliviano de 57 barras foram usados para avaliar o modelo proposto. Para os sistemas de grande porte uma estrategia de redução do espaço de busca combinatório do problema é apresentado para facilitar a implementação do modelo.

In this work we present a mixed integer linear stochastic model for the long term multistage transmission expansion planning problem considering N −1 security constraints (PERTMRS). Considering a sampling for each demand and generation scenario (with a predefined probability for each scenario), the proposed stochastic model can be transformed to a deterministic mixed integer linear programming problem (LIM). The use o LIM model gurantess the convergence to the optimum solution of the PERTMRS if a classical optimization techniques is employed. The N −1 safety criterion indicates that the transmission system must be expanded such that, with an outage of an existing or candidate line (from a predefined set of contingencies, the system should still operate properly. The model was implemented using the algebraic modeling language AMPL and solved using the commercial solver CPLEX. The 6-bus Garver and the IEEE-24 buses test systems and the real 93-bus Colombian and 57-bus Bolivian systems were used to evaluate the proposed model. For large systems a strategy to reduce the combinatorial search space of the problem is presented to facilitate implementation of the model.