Planejamento de médio e longo prazo de sistemas de distribuição de energia elétrica com geradores distribuídos (GDs) considerando custos de confiabilidade, operação e expansão

Abstract

O problema do planejamento de sistemas de distribuição de energia elétrica consiste em determinar as condições topológicas, estruturais e físicas necessárias para que o sistema seja capaz de operar, nos cenários de demanda atual e futuros, segundo os critérios técnicos exigidos pelas agências reguladoras. Visando atender tais condições de operação, algumas ações podem ser realizadas no sistema as quais dividem-se em ações de médio e longo prazo. As ações de médio prazo são aquelas realizadas sem que haja a expansão do sistema, e neste trabalho são consideradas como tais: a alocação de banco de capacitores, reguladores de tensão e recondutoramento de linhas. Por outro lado, as ações de longo prazo possuem custos mais elevados, pois visam à expansão do sistema considerando os futuros cenários de operação. Neste trabalho, além das tradicionais ações adotadas para a expansão do sistema de distribuição, considera-se também a alocação de geração distribuída a fim de avaliar os seus impactos sobre a expansão do sistema. Os modelos matemáticos propostos para os problemas de planejamento de médio e longo prazo são multiobjetivo e resolvidos através das metaheurísticas algoritmo genético multiobjetivo e busca tabu multiobjetivo, respectivamente. No modelo de médio prazo, os objetivos tratados são a regulação de tensão e os custos de investimento e operação. São utilizadas técnicas de redução do espaço de busca baseadas em lógica fuzzy, para melhorar o desempenho do algoritmo genético proposto. Para o modelo de longo prazo, os objetivos são os custos de investimento e operação considerando as opções de compra de energia (gerador distribuído e subestações) e a confiabilidade da rede planejada, através dos custos de energia não suprida. No modelo de longo prazo considera-se a existência de vários estágios dentro do horizonte de planejamento,...

The electric power distribution systems planning problem consists of determining the topological, structural and physical conditions necessary for the system to be able to operate, in the current and future scenarios of demand, according to the technical criteria required by regulatory agencies. Aiming to meet these operating conditions, some actions can be performed on the system, they can be divided into short and long term actions. Short-term actions are the ones performed without the system expansion. In this work the following actions are is treated as such short-term actions: the capacitor banks and voltage regulators allocation and the change of cables in the system. On the other hand, the long-term actions have higher investment costs, because they aim to expand the system, considering the future operation scenarios. In this work, in addition to the traditional actions taken to expand the distribution system, we also consider the allocation of distributed generation, in order to assess its impacts on system expansion. The mathematical models proposed for short and long term planning problem are multiobjective and solved by the metaheuristics multiobjective genetic algorithm and multiobjective tabu search, respectively. In the short-term model the goals addressed are: voltage regulation and the investment and operation cost. Techniques for search space reducing based on fuzzy logic are used to improve the performance of the proposed genetic algorithm. In the long-term model the goals are: the investment and operation costs, entertaining the options of power purchase (distributed generator and substations) and the reliability of the planned network, through the costs of energy not supplied. In the long-term model, we take into account the existence of various stages within the planning horizon, making the model multi-stage, which is solved by utilizing the dynamic planning model. The integration ...