Planejamento da expansão de sistemas de transmissão considerando análise de confiabilidade e incertezas na demanda futura

Abstract

Nessa pesquisa tem-se por objetivo a análise teórica e a implementação computacional de duas propostas de solução ao problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão de energia elétrica considerando diferentes fatores relacionados com a confiabilidade do sistema e a adoção dos novos modelos de mercados elétricos. É importante notar, que no planejamento básico não são levados em conta esses importantes aspectos. Dessa forma, uma primeira aproximação considera um critério de confiabilidade para expandir o sistema, de forma que ele opere adequadamente no horizonte de planejamento satisfazendo um nível de confiabilidade pré-definido. O índice de confiabilidade utilizado para exigir esse nível de confiabilidade é o LOLE, que corresponde ao número médio de horas/dias em um período dado (normalmente um ano) no qual o pico da carga horária/diária do sistema possivelmente exceder´a a capacidade de geração disponível. O problema de planejamento considerando a confiabilidade é, portanto, formulado como um problema de otimização que minimiza o investimento sujeito ao critério de confiabilidade. O índice de confiabilidade para o sistema de transmissão é calculado para cada configuração, subtraindo o índice de confiabilidade do sistema de geração do sistema composto geração-transmissão (bulk power system ). Para calcular o índice no sistema composto geração transmissão, utiliza-se uma curva de duração de carga efetiva para este sistema. Esta curva acumulada de carga é obtida de um processo de convolução de outras duas curvas que representam a função de distribuição de probabilidade (FDP) das saídas aleatórias dos componentes do sistema e a curva de duração de carga, respectivamente. A avaliação de confiabilidade no sistema de geração é feita usando um método que calcula o índice de confiabilidade por meio dos momentos...

This work aims to the theoretical analysis and computational implementation of two proposals for the transmission expansion planning problem considering several factors such as system reliability and new electricity market structures. It is important to observe, that the basic planning does not consider these issues. Therefore, one first approach considers a reliability criterion to expand the system, so that it operates in adequate conditions in the horizon planning while satisfying pre-defined limits in the reliability index. Transmission system reliability criterion regards to LOLE, which refers to the number of hours/days in a specified period of time (normally one year), in which the hourly/daily peak load possibly will exceed the available generation capacity. So, the planning problem considering reliability is formulated as an optimization problem that minimizes the investment subject to probabilistic reliability criterion. Reliability index for the transmission system is calculated for each configuration by subtraction of generation and bulk power reliability indexes. A composite power system effective load curve is used for reliability analysis of the bulk power system. This accumulate curve is obtained convolving two curves, one of them corresponding to a probability distribution function of the random outages of the system components, and the other one corresponding to the load duration curve. Reliability assessment in the generation system is done using a method that calculates the reliability index through the statistics moments of the frequency distribution of equivalents loads. This curve is obtained by convolving the generation units which are dispached in merit order. The proposed model is solved using the specialized genetic algorithm of Chu-Beasley (AGCB). Detailed results on two test systems are analyzed and discussed. A second approach to the transmission expansion... (Complete abstract click electronic access below)