Planejamento da expansão de sistemas de transmissão considerando múltiplos cenários de geração

Abstract

Tradicionalmente, o problema de Planejamento da Expansão de Sistemas de Transmissão (PEST) é solucionado considerando apenas um único cenário de geração, embora sistemas elétricos reais operem em diferentes cenários de geração. Nessa pesquisa são propostos modelos matemáticos para resolver o problema de PEST, considerando múltiplos cenários de geração de forma que o plano de expansão obtido permita uma operação adequada do sistema. No modelo proposto, o custo de investimento é maior em relação aos planos de expansão encontrados pelo planejamento tradicional, que considera apenas um cenário de geração. Para reduzir o correspondente custo de investimento são apresentadas estratégias eficientes para encontrar planos de expansão para o problema de PEST considerando múltiplos cenários. As estratégias utilizadas foram: permitir pequenos cortes de carga; permitir o deslocamento do nível de geração em uma pequena faixa de geração mínima e máxima em relação à geração ideal e permitir pequenas sobrecargas nas linhas de transmissão. Adicionalmente, uma combinação entre essas estratégias é apresentada e o problema PEST também foi resolvido para o planejamento multiestágio, considerando múltiplos cenários de geração. O método proposto foi implementado com o uso da linguagem de modelagem algébrica AMPL e resolvido com o uso do solver comercial CPLEX. Os resultados encontrados correspondem à propostas de solução que são válidas para diferentes cenários de geração e apresentam diferentes alternativas para os investimentos que foram comparados com investimentos propostos por outros métodos encontrados na literatura especializada.

Traditionally, the Transmission Network Expansion Problem is solved considering only a single generation scenario. However, a real power system operates in different generation scenarios. This work presents the disjunctive linear model for the Transmission Network Expansion Problem considering multiple generation scenarios to provide a single expansion plan, which must operate in a appropriate way in each one of the different scenarios. The investment cost of the proposed model is greater in relation to the traditional expansion plans, that consider single generation scenario. In order to reduce the investment costs, efficient strategies are presented to find the expansion plans for multiples scenarios. Therefore those strategies are: allow small load cuts; allow generation level displacement in a narrow generation range in relation to the ideal one; and allow small overload in the transmission lines. Moreover, a combination between those strategies is shown and the Transmission Network Expansion Problem was also solved for multistage planning for multiple generation scenarios. The proposed method was implemented using A Mathematical Programming Language (AMPL) and the commercial solver CPLEX. The results were of optimal quality, considering the characteristics of the used solver, and they were compared with methods found in the specialized literature.