Planejamento integrado da expansão da geração e do sistema elétrico de transmissão utilizando o modelo CA

Os modelos integrados de Planejamento da Expansão da Geração e do sistema de Transmissão (PEGT) foram desenvolvidos para possibilitar decisões de investimento simultâneas que considerem tanto os componentes de investimento quanto os operacionais. Neste estudo, propõe-se uma nova metodologia para avaliar o PEGT, abrangendo o planejamento integrado de novas usinas de geração, linhas de transmissão, alocação de fontes potência reativa e avaliação das perdas de potência na rede. Para abordar o PEGT, o problema operacional é formulado usando as relações matemáticas do fluxo de carga em corrente alternada (CA). Desta forma, busca-se abordar o problema integrado de PEGT por meio de técnicas de otimização meta-heurísticas. A abordagem proposta foi implementada na linguagem de programação Julia, e avaliada usando o sistema teste Garver de 6 barras, o sistema teste IEEE de 24 barras, e o sistema teste IEEE de 118 barras. Os resultados evidenciam que a abordagem de planejamento integrado conduz a planos de expansão mais econômicos quando comparada ao planejamento sequencial de primeiro resolver o Planejamento da Expansão da Geração (GEP) e, em seguida, o Planejamento da Expansão do sistema de Transmissão (PET). No sistema teste Garver a maior economia obtida foi de 11,07% (164,14 MUSD), no sistema IEEE de 24-barras de 8,8% (173,16 MUSD) e no sistema IEEE de 118 barras de 2,5% (635,01 MUSD) com o planejamento integrado.

Abstract (english)

The integrated models of Generation and Transmission Network Expansion Planning (GTNEP) have been developed to enable simultaneous investment decisions that consider both investment and operational components. In this study, a new methodology is proposed to assess GTNEP, encompassing the integrated planning of new generation power plants, transmission lines, allocation of reactive power sources, and the evaluation of network power losses. To address GTNEP, the operational problem is formulated using the mathematical relationships of alternating current (AC) power flow. In this way, the integrated GTNEP problem is tackled using meta-heuristic optimization techniques. The proposed approach was implemented in the Julia programming language and evaluated using the 6-bus Garver test system, the IEEE 24-bus test system, and the IEEE 118-bus test system. The results demonstrate that the integrated planning approach leads to more cost-effective expansion plans when compared to the sequential planning of first solving Generation Expansion Planning (GEP) and then Transmission Network Expansion Planning (TNEP), with total savings of approximately 11.07%, 8.8%, and 2.5% when applied in each test system respectively.

Keywords

Planejamento da expansão da capacidade de geração , Planejamento da expansão de sistemas de transmissão , Planejamento integrado , Modelo CA , Generation expansion planning , Transmission network expansion planning , Tntegrated planning , AC model

Language

Portuguese

Citation

CHILLOGALLI ASTUDILLO, José Eduardo. Planejamento integrado da expansão da geração e do sistema elétrico de transmissão utilizando o modelo CA. 2024. 176 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Faculdade de Engenharia, Universidade Estadual Paulista - Unesp, Ilha Solteira, 2024.