Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Resumo: 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 alt... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: 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. / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-12-19Bitstream added on 2014-06-13T20:21:17Z : No. of bitstreams: 1 escobarzuluaga_ah_dr_ilha.pdf: 1508525 bytes, checksum: b6e7b58056f84298f2b063ead5371a59 (MD5) / Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) / O principal objetivo deste estudo é realizar uma análise de aspectos críticos que surgem na modelagem matemática do problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão a longo prazo, assim como o desenvolvimento de ferramentas computacionais para a prova de novos modelos e metodologias que possam contribuir na solução do problema de planejamento de sistemas de transmissão de energia elétrica considerando as condições dos sistemas modernos de energia elétrica. Com esta metodologia, busca-se obter uma rede de transmissão mais eficiente, e com o menor custo possível, que se adapte as novas exigências produzidas pela introdução da desregulação nos sistemas elétricos. Para isto combinam-se três aspectos: rede futura livre de congestionamento, desplanificação e incerteza na geração e na demanda futura, os quais são manipuladas desde a perspectiva mono-objetivo e multiobjetivo. A possibilidade de eliminar completamente o congestionamento na rede de transmissão é analisada através da inclusão no modelo de todos os cenários de geração factíveis futuros, e não somente alguns cenários como outros estudos. Considerar uma operação sem congestionamento para o futuro está associado a grandes custos de investimento. Para atenuar este grande custo uma opção é incluir a possibilidade de desplanificação e a inclusão dos efeitos das incertezas presentes na geração e na demanda futura no problema de planejamento. O problema de planejamento de sistemas de transmissão é um problema de programação não linear inteira mista (PNLIM) quando é usado o modelo DC. Praticamente todos os algoritmos usados para resolver este problema utilizam uma sub-rotina de programação linear (PL) para resolver problemas de PL resultantes do algoritmo de solucão do problema de planejamento, os quais são denominados... / The main goal for this study is to do an analysis of the critical issues that appear in the mathematical modeling of the transmission system expansion planning problem, when long term is considered. A methodology was developed and a computational tool, to solve the transmission expansion planning in modern electrical systems. With this methodology more efficient electrical networks are obtained, at low investment costs. This is accomplished taking into account three important aspects: open access, or congestion-free planning, uncertainty in demand and generation, and de-planning. The problem is solved using mono-objective and multi-objective methodologies. For this investigation, congestion-free transmission networks should consider all the future and feasible scenarios of generation, unlike some papers, where only a few scenarios are taken in to account. This feature is associated to high investment costs. Lower costs are often obtained by the inclusion of uncertainty in future demand and future generation. The transmission system expansion planning problem is a no-linear integer-mixed programming problem (PNLIM) when the DC model is used. Practically, all the algorithms used in the solution process, for this problem, use one subroutine of linear programming (PL) for solved the PL problems that result during the solution process, in the denominated operative problem. The solution of the PL’s is the part of the problem that requires the biggest computational effort, because during the solution process is necessary to solved thousands or millions of PL’s, for high size problems. the PNLIM problem is solved through the combination of a meta-heuristic method and a linear programming method. The meta-heuristic method solves the denominated investment problem and the PL the denominated operational problem. The transmission planning problem considering multiples generation scenarios... (Complete abstract click electronic access below)

Resumo: O principal objetivo deste estudo é realizar uma análise de aspectos críticos que surgem na modelagem matemática do problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão a longo prazo, assim como o desenvolvimento de ferramentas computacionais para a prova de novos modelos e metodologias que possam contribuir na solução do problema de planejamento de sistemas de transmissão de energia elétrica considerando as condições dos sistemas modernos de energia elétrica. Com esta metodologia, busca-se obter uma rede de transmissão mais eficiente, e com o menor custo possível, que se adapte as novas exigências produzidas pela introdução da desregulação nos sistemas elétricos. Para isto combinam-se três aspectos: rede futura livre de congestionamento, desplanificação e incerteza na geração e na demanda futura, os quais são manipuladas desde a perspectiva mono-objetivo e multiobjetivo. A possibilidade de eliminar completamente o congestionamento na rede de transmissão é analisada através da inclusão no modelo de todos os cenários de geração factíveis futuros, e não somente alguns cenários como outros estudos. Considerar uma operação sem congestionamento para o futuro está associado a grandes custos de investimento. Para atenuar este grande custo uma opção é incluir a possibilidade de desplanificação e a inclusão dos efeitos das incertezas presentes na geração e na demanda futura no problema de planejamento. O problema de planejamento de sistemas de transmissão é um problema de programação não linear inteira mista (PNLIM) quando é usado o modelo DC. Praticamente todos os algoritmos usados para resolver este problema utilizam uma sub-rotina de programação linear (PL) para resolver problemas de PL resultantes do algoritmo de solucão do problema de planejamento, os quais são denominados... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The main goal for this study is to do an analysis of the critical issues that appear in the mathematical modeling of the transmission system expansion planning problem, when long term is considered. A methodology was developed and a computational tool, to solve the transmission expansion planning in modern electrical systems. With this methodology more efficient electrical networks are obtained, at low investment costs. This is accomplished taking into account three important aspects: open access, or congestion-free planning, uncertainty in demand and generation, and de-planning. The problem is solved using mono-objective and multi-objective methodologies. For this investigation, congestion-free transmission networks should consider all the future and feasible scenarios of generation, unlike some papers, where only a few scenarios are taken in to account. This feature is associated to high investment costs. Lower costs are often obtained by the inclusion of uncertainty in future demand and future generation. The transmission system expansion planning problem is a no-linear integer-mixed programming problem (PNLIM) when the DC model is used. Practically, all the algorithms used in the solution process, for this problem, use one subroutine of linear programming (PL) for solved the PL problems that result during the solution process, in the denominated operative problem. The solution of the PL's is the part of the problem that requires the biggest computational effort, because during the solution process is necessary to solved thousands or millions of PL's, for high size problems. the PNLIM problem is solved through the combination of a meta-heuristic method and a linear programming method. The meta-heuristic method solves the denominated investment problem and the PL the denominated operational problem. The transmission planning problem considering multiples generation scenarios... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Coorientador: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Carlos Roberto Minussi / Banca: Sérgio Azevedo de Oliveira / Banca: Ariovaldo Verandio Garcia / Banca: Ramón Alfonso Gallego Rendón / Doutor