Alocação de geradores distribuídos em sistemas de distribuição de energia elétrica usando um algoritmo heurístico construtivo

Abstract

Este trabalho considera o desenvolvimento de um algoritmo heurístico construtivo para o problema de alocação de geração distribuída em sistemas de distribuição de energia elétrica. O objetivo do algoritmo é determinar as barras do sistema em que se deve instalar geradores distribuídos para minimizar o custo de operação, garantindo o cumprimento das restrições físicas e operacionais do sistema. As soluções são avaliadas utilizando um algoritmo de fluxo de potência ótimo. O algoritmo foi implementado em Matlab e a ferramenta Matpower foi utilizada para avaliar as propostas de solução, para um sistema de distribuição de 33 barras. A forma de produção de energia escolhida para os geradores distribuídos utilizados no presente estudo, foi a biomassa, portanto são considerados geradores despacháveis. Testes foram realizados para cinco cenários diferentes. No Cenário 1 nenhum gerador distribuído está presente no sistema. No Cenário 2, um gerador foi alocado. No cenário 3, dois gerados foram alocados. Por fim, no Cenário 4, três geradores distribuídos foram alocados no sistema e no quinto e último cenário se tem quatro geradores inseridos no sistema. Do segundo cenário até o quinto, sendo comparados em relação ao primeiro, ocorreram reduções nas perdas de energia de, respectivamente, 63%, 85%, 93% e 94%. Já os custos de operação, para a mesma comparação entre os cenários, tiveram uma queda de, respectivamente, 23%, 45%, 65% e 80%. O estudo tem resultados positivos sobre o uso de algoritmo heurístico construtivo para a alocação de geração distribuída ao sistema de distribuição de energia elétrica.

This work considers the development of a constructive heuristic algorithm for the distributed generation allocation problem in electrical energy distribution systems. The objective of the algorithm is to determine the system buses in which distributed generators must be installed to minimize operating costs, ensuring compliance with the system’s physical and operational constraints. Solutions are evaluated using an optimal power flow algorithm. The algorithm was implemented in Matlab and the Matpower tool was used to evaluate the solution proposals for a 33-bus distribution system. The form of energy production chosen for the distributed generators used in the present study was biomass, therefore they are considered dispatchable generators. Tests were carried out for five different scenarios. In Scenario 1, no distributed generator is present in the system. In Scenario 2, a generator was allocated. In scenario 3, two generators were allocated. Finally, in Scenario 4, three distributed generators were allocated in the system and in the fifth and final scenario, four generators are inserted into the system. From the second to the fifth scenario, being compared in relation to the first, there were reductions in energy losses of, respectively, 63%, 85%, 93%, and 94%. Operating costs, for the same comparison between scenarios, fell by, respectively, 23%, 45%, 65%, and 80%. The study has positive results on the use of a constructive heuristic algorithm for the allocation of distributed generation to the electrical energy distribution system.