Análisis de la repercusión del índice de hacinamiento en la planificación a largo plazo de redes de subtransmisión

En esta investigación se presenta un modelo de planificación de expansión de transmisión (TEP), el cual, se basa en el análisis del índice de hacinamiento y su relación con el crecimiento de la demanda a largo plazo. Esta relación representa el número de personas que habitan en una vivienda, que a su vez afecta al crecimiento de la demanda y se torna esencial en la planificación a largo plazo. El modelo propuesto considera el costo de inversión que implica agregar nuevas líneas de transmisión, los niveles de voltaje de transmisión y subtransmisión, los flujos óptimos de energía de corriente continua (OPF-DC) y las condiciones de contingencia (N-1). Por último, el modelo propuesto se aplica al sistema de pruebas IEEE de 39 barras, sobre este se varía el crecimiento de la demanda, junto con el índice de hacinamiento, para obtener el crecimiento de la demanda en años futuros, esta servirá para obtener el resultado del modelo TEP. Asimismo, el modelo se implementa en Matlab y se comprueba con los resultados obtenidos en DIgSILENT Power Factory.In this research, a transmission expansion planning model (TEP) is presented, which is based on the analysis of the overcrowding index and its relationship with long-term demand growth. This ratio represents the number of people living in a home, which in turn affects the growth of demand and becomes essential in long term planning. The proposed model considers the investment cost involved in adding new transmission lines, the transmission and sub-transmission voltage levels, the optimal direct current energy flows (OPF DC) and the contingency conditions (N 1). Finally, the proposed model is applied to the IEEE 39-bar test system, on which the growth of demand is varied, together with the overcrowding index, to obtain the growth of demand in future years, this will serve to obtain the result of the TEP model. Likewise, the model is implemented in Matlab and is checked with the results obtained in DIgSILENT Power Factory

Planeamiento de la expansión usando sistemas de almacenamiento de energía BESS

En esta tesis de maestría se proponen y desarrollan diferentes modelos matemáticos que permiten realizar un planeamiento de la expansión de redes de transmisión utilizando sistemas de almacenadores por Baterías (BESS). Estos modelos matemáticos están propuestos para realizar análisis en estado estacionario, es decir, sin considerar contingencias en el sistema eléctrico. También se consideran modelos matemáticos realizando análisis de seguridad, es decir con contingencias N-1, e integrando opciones de inversión de líneas de transmisión y sistemas de almacenadores de energía por baterías (BESS). El modelo que caracteriza contingencias N-1 se basa en el modelo lineal disyuntivo mejorado, utilizando subconjuntos de contingencias en las líneas de transmisión tanto en líneas existentes como futuras. Adicionalmente se incluyen opciones de inversión de las baterías complementadas por un nuevo modelo matemático denominado Validación Energética, considerado un modelo energético porque simula los 24 periodos de un día típico de demanda diaria. Se propone e implementa una metodología basada en indicadores de sensibilidad LODF (Line Outage Distribution Factor) y PTDF (Power Transfer Distribution Factor) para seleccionar contingencias críticas con el objetivo de disminuir el tiempo de ejecución y encontrar la solución al modelo de planeamiento incorporando BESS realizando análisis de seguridad

Planeamiento de la expansión usando sistemas de almacenamiento de energía BESS

En esta tesis de maestría se proponen y desarrollan diferentes modelos matemáticos que permiten realizar un planeamiento de la expansión de redes de transmisión utilizando sistemas de almacenadores por Baterías (BESS). Estos modelos matemáticos están propuestos para realizar análisis en estado estacionario, es decir, sin considerar contingencias en el sistema eléctrico. También se consideran modelos matemáticos realizando análisis de seguridad, es decir con contingencias N-1, e integrando opciones de inversión de líneas de transmisión y sistemas de almacenadores de energía por baterías (BESS). El modelo que caracteriza contingencias N-1 se basa en el modelo lineal disyuntivo mejorado, utilizando subconjuntos de contingencias en las líneas de transmisión tanto en líneas existentes como futuras. Adicionalmente se incluyen opciones de inversión de las baterías complementadas por un nuevo modelo matemático denominado Validación Energética, considerado un modelo energético porque simula los 24 periodos de un día típico de demanda diaria. Se propone e implementa una metodología basada en indicadores de sensibilidad LODF (Line Outage Distribution Factor) y PTDF (Power Transfer Distribution Factor) para seleccionar contingencias críticas con el objetivo de disminuir el tiempo de ejecución y encontrar la solución al modelo de planeamiento incorporando BESS realizando análisis de seguridad

Algoritmo Evolutivo adaptativo via Multioperadores aplicado ao planejamento da Expansão de Sistemas de Transmissão.

A solução do problema de Planejamento da Expansão da Transmissão (PET) visa determinar os investimentos em reforços à rede elétrica que devem ser realizados para se atender o crescimento do consumo de energia elétrica. A utilização de métodos de otimização exatos se torna inviável em muitos dos problemas PET para sistemas reais, pois a explosão combinatorial torna o custo computacional proibitivo. Nesse sentido, técnicas meta-heurísticas têm demonstrado ser uma excelente opção, apresentando resultados satisfatórios tanto do ponto de vista da qualidade das soluções quanto em relação ao desempenho computacional. Esta tese de doutorado tem como objetivo propor uma nova meta-heurística para resolução de problemas PET estático e de longo prazo. Baseada nos conceitos dos tradicionais algoritmos evolutivos, o algoritmo proposto utiliza multioperadores de busca e um mecanismo dinâmico para adaptação das probabilidades de seleção e aplicação destes operadores. Dois conjuntos de operadores estocásticos são propostos: evolutivos e especialistas. A formulação matemática adotada para o PET inclui a definição de um problema de programação linear, baseado no modelo de fluxo de potência DC com perdas, e um algoritmo para avaliação do critério de segurança “N-1”, utilizado para garantir um nível adequado de confiabilidade ao sistema. Como forma de reduzir o custo dos investimentos sem comprometer a confiabilidade, uma nova metodologia é proposta para avaliação do critério “N-1”, a qual relaxa os limites operacionais dos equipamentos permitindo um determinado nível de sobrecarga em caso de contingências simples. A ideia principal do algoritmo proposto é, a partir de um conjunto de operadores de busca com diferentes heurísticas, descobrir quais operadores são mais eficientes na resolução de um determinado problema PET, e em qual momento do processo de busca cada operador deve ser utilizado. O desempenho deste algoritmo é avaliado através de sua aplicação na resolução de problemas PET para duas redes bastante conhecidas na literatura da área: Sistema IEEE RTS-79 e Sistema Sul Brasileiro. Os resultados são amplamente discutidos

Planeamiento multietapa a largo plazo de redes de transmisión considerando alternativas HVDC, pérdidas y contingencias

En esta tesis de doctorado se propone un modelo matemático para el problema de planeamiento de la expansión de redes de transmisión de energía eléctrica que separa el horizonte de planeamiento en múltiples etapas coordinadas y que involucra en un único problema el efecto de las pérdidas técnicas, las contingencias simples y múltiples, y opciones de inversión en enlaces HVAC (high voltage alternating current) y HVDC (high voltage direct current). En el proceso se desarrollan, implementan y se prueban diversas versiones del modelo matemático para determinar el impacto de cada uno de los aspectos involucrados. Para esto se inicia desde el planeamiento estático tradicional que no considera pérdidas ni opciones HVDC hasta el planeamiento de redes multietapa coordinado con los aspectos mencionados. El problema de planeamiento de la expansión es un problema de optimización matemática clasificado como un problema no lineal entero-mixto ya que involucra variables operativas continuas y variables enteras de inversión. Para sistemas eléctricos de gran tamaño, con muchos nodos aislados y con muchas opciones de inversión, el problema resultante se encuentra en la categoría de los problemas NP-completos, es decir, problemas de difícil solución para los cuales no existen métodos de solución que los resuelvan en tiempos polinomiales. En la propuesta presentada, los modelos no lineales se transforman en problemas equivalentes de programación lineal entera mixta. La linealización se obtiene de dos formas: incluyendo restricciones disyuntivas, en la parte de inversión, y aplicando linealización por tramos en la parte operativa asociada a las pérdidas de energía

Planeamiento multietapa a largo plazo de redes de transmisión considerando alternativas HVDC, pérdidas y contingencias

En esta tesis de doctorado se propone un modelo matemático para el problema de planeamiento de la expansión de redes de transmisión de energía eléctrica que separa el horizonte de planeamiento en múltiples etapas coordinadas y que involucra en un único problema el efecto de las pérdidas técnicas, las contingencias simples y múltiples, y opciones de inversión en enlaces HVAC (high voltage alternating current) y HVDC (high voltage direct current). En el proceso se desarrollan, implementan y se prueban diversas versiones del modelo matemático para determinar el impacto de cada uno de los aspectos involucrados. Para esto se inicia desde el planeamiento estático tradicional que no considera pérdidas ni opciones HVDC hasta el planeamiento de redes multietapa coordinado con los aspectos mencionados. El problema de planeamiento de la expansión es un problema de optimización matemática clasificado como un problema no lineal entero-mixto ya que involucra variables operativas continuas y variables enteras de inversión. Para sistemas eléctricos de gran tamaño, con muchos nodos aislados y con muchas opciones de inversión, el problema resultante se encuentra en la categoría de los problemas NP-completos, es decir, problemas de difícil solución para los cuales no existen métodos de solución que los resuelvan en tiempos polinomiales. En la propuesta presentada, los modelos no lineales se transforman en problemas equivalentes de programación lineal entera mixta. La linealización se obtiene de dos formas: incluyendo restricciones disyuntivas, en la parte de inversión, y aplicando linealización por tramos en la parte operativa asociada a las pérdidas de energía