Planejamento da expansão de sistemas de transmissão usando estratégia de redução de espaço de busca

Abstract

O rápido aumento da demanda energética impulsiona a busca por soluções de alta qualidade e menor esforço computacional para o problema do planejamento da expansão de sistemas de transmissão. Este trabalho de pesquisa tem como objetivo principal desenvolver estratégias de redução do espaço de busca que permitam encontrar, de maneira mais rápida, as soluções ótimas ou soluções ótimas ainda não conhecidas do problema do planejamento da expansão dos sistemas de transmissão. As soluções encontradas pelos modelos matemáticos relaxados foram empregadas para criar novas estratégias de redução do espaço de busca aplicadas ao modelo DC linear disjuntivo reduzido. Os modelos de programação linear inteira mista e programação não linear inteira mista foram implementados em AMPL utilizando os solvers comerciais CPLEX e KNITRO. Os sistemas de teste utilizados foram o sistema colombiano de 93 barras e o sistema norte-nordeste de 87 barras (Planos P1 e P2). Os resultados obtidos por meio das técnicas de redução do espaço de busca permitiram encontrar as soluções ótimas para o sistema colombiano e o norte-nordeste brasileiro (Plano P1). Para o Plano P2, foram obtidas respostas de excelente qualidade anteriormente desconhecidas e foi alcançada a melhor solução conhecida para este sistema. Os resultados destacam a viabilidade e os benefícios potenciais de implementar as técnicas de redução do espaço de busca para o problema do planejamento da expansão de sistemas de transmissão.

The rapid increase in energy demand drives the search for high-quality solutions with lower computational effort for the problem of transmission system expansion planning. The main objective of this research is to develop strategies for reducing the search space that allows for faster identification of optimal solutions or previously unknown optimal solutions to the expansion planning problem of the transmission system. The solutions found by the relaxed mathematical models were used to create new search space reduction strategies applied to the reduced DC disjunctive linear model. The mixed-integer linear programming and mixed-integer nonlinear programming models were implemented in AMPL using the commercial solvers CPLEX and KNITRO. The test systems used were the Colombian system of 93 buses and the North-Northeast system of 87 buses (Plans P1 and P2). The results obtained through the search space reduction techniques allowed for finding optimal solutions for the Colombian system and the North-Northeast (Plan P1). For Plan P2, high-quality previously unknown responses were obtained, and the best-known solution for this system was found. The results highlight the feasibility and potential benefits of implementing search space reduction techniques for the transmission expansion planning problem.