Otimização do problema de expansão de longo prazo de sistemas de transmissão através de uma meta-heurística de busca em vizinhança variável

Abstract

O Problema de Planejamento da Expansão de Sistemas de Transmissão de Energia Elétrica consiste em se escolher, entre um conjunto pré-definido de linhas de transmissão candidatos, aqueles que devem ser incorporados ao sistema de forma a minimizar os custos de investimento e operação e, atender a demanda de energia futura ao longo de um horizonte de planejamento com confiabilidade, assumindo como conhecido o plano de geração. Esse problema de otimização é considerado muito complexo e difícil por se tratar de um problema não linear inteiro misto, não convexo, multimodal e altamente combinatório. Neste trabalho é utilizada uma meta-heurística de busca em vizinhança variável VNS (do inglês, Variable Neighborhood Search) para encontrar o plano de expansão. A otimização do sistema é realizada pela troca de estruturas de vizinhança dentro de um algoritmo de busca local. Os algoritmos são apresentados de forma geral, sendo assim possível mostrar como são inseridos na otimização do planejamento da expansão de sistemas de transmissão, considerando a modelagem matemática conhecida como modelo DC. Para mostrar o desempenho da meta-heurística foram realizados testes usando dados de sistemas conhecidos na literatura especializada, como o sistema de Garver de 6 barras e o sistema IEEE de 24 barras. O algoritmo foi implementado em linguagem AMPL, utilizando o solver CPLEX.

Electric Energy Transmission Network Expansion Problem consist in choose among a set of pre-defined transmission lines candidates, who must be incorporated into the system to minimize the investment costs and operation and meet the future energy demand over a planning horizon with reliability, assuming the generation plan is known. This optimization problem is a very complex and difficult problem because it is non linear, non convex, multimodal and highly combinatorial. This paper presents the metaheuristics Variable Neighborhood Search to find out the expansion plan. Neighborhood Search is a technique based on trading structures within a neighborhood of a local search algorithm The techinques are presented systematically, explaining their algorithms and the way they are adapted to solve the network expansion planning problem based on the mathematical model known as DC model. To show the performance of the metaheuristic, the tests were made on systems known in specialized literature, the 6 buses of Garver and 24 IEEE buses. The algorithm was implemented in AMPL using the solver CPLEX.