Planejamento da expansão de sistemas de transmissão usando a metaheurística de busca em vizinhança variável

Abstract

O problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão de energia elétrica a longo prazo é um importante problema de otimização do campo do planejamento de sistema elétricos de potência. Trata-se de um problema cujo modelo matemático é um problema de programação não linear inteiro misto com a complexidade adicional de que é um problema não convexo e com característica de apresentar o fenômeno da explosão combinatória quando cresce as alternativas de expansão. O processo de resolução consiste basicamente nas escolhas de circuitos, dentro de um conjunto pré-definido, donde o candidato a ser incorporado ao sistema deverá apresentar resultados positivos no que tange a minimização do custo de investimento e operação e, além disso, deve atender a demanda de energia futura ao longo de um horizonte de planejamento com confiabilidade, assumindo como conhecido o plano de geração. Devido a complexidade do problema tem-se tentado aplicar todas as técnicas de otimização para auxiliar na tentativa de resolução. Sendo estas técnicas classificadas em três grandes grupos: técnicas de otimização clássica, técnicas heurísticas e técnicas metaheurísticas. Neste trabalho apresenta-se uma nova forma de resolução, oriunda do grupo , denominada Busca em vizinhança variável (VNS). O VNS é uma metaheurística recente que explora basicamente a ideia de mudança sistemática de estruturas de vizinhança no espaço de soluções durante o processo de busca para encontrar soluções ótimas locais e para sair desses ótimos locais. Esta técnica de solução oferece novas alternativas de solução, comparado com os diversos tipos de metaheurísticas já utilizadas na literatura, apresentando excelentes resultados com baixo esforço computacional. Os algoritmos utilizados são apresentados e detalhados a sua forma de...

The expansion planning problem of the power electrical transmission system to long term is an important problem of optimization of power electrical system fields. It refers to a problem whose mathematical model is a non-linear whole mixed program problem with additional complexity is a non-convex problem and presents the feature of the combinatorial expansion when grows the expansion alternatives. The reduction process is just choices of circuits in a pre-defined array where the candidate, which should be incorporated to the system, should have positive minimization cost of investment and operation and should support the future energy demand along of a reliable horizon of planning to a known generation plan. In the past, many optimization methods were tested to search the best solution due the problem complexity. These methods can be classified by: classical optimization methods, heuristic methods and meta-heuristic methods. However, in this work is presented a new approach of solution based on the method of Variable Neighborhood Search (VNS). The VNS is a modern meta-heuristic uses a systematic change of neighborhood structures over solution space during the search procedure of optimal local solutions and to go out from local optimum. Thus, this approach provides new alternatives of solution in comparison with other meta-heuristic methods previously found at the literature. Additionally, the new approach presents excellent results with low computational cost. In summary, the used algorithms are showed and the adaptation mode to the planning problem of the power electrical transmission system is described. This adaptation considers two traditional mathematical models: Transport and DC models. Lastly, it was performed tests with the bars/paths IEEE system, the bars/paths south Brazilian system and... (Complete abstract click electronic access below)