TEDE: Modelo híbrido não linear multiestágio aplicado ao planejamento da expansão de sistemas de distribuição de energia elétrica com alocação de geração distribuída
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Title: Modelo híbrido não linear multiestágio aplicado ao planejamento da expansão de sistemas de distribuição de energia elétrica com alocação de geração distribuída
Other Titles: Hybrid nonlinear multistage model applied to the electrical distribution systems planning expansion with distributed generation allocation
Autor: Belin, Pâmela Rugoni
Primeiro orientador: Rocha, Carlos Roberto Mendonça da
Primeiro membro da banca: Freitas, Ricardo Luiz Barros de
Segundo membro da banca: Lázaro, Ruben Augusto Romero
Resumo: O planejamento da expansão de redes de distribuição tem como objetivo determinar soluções para o crescimento da demanda de energia no sistema elétrico de potência. As topologias de expansão das redes elétricas precisam respeitar critérios técnicos e operacionais, a fim de disponibilizar energia com qualidade, confiabilidade e continuidade aos consumidores finais. Nos últimos anos, o sistema elétrico de potência essencialmente centralizado, vem sofrendo modificação com a maior penetração de sistemas distribuídos na rede. A inclusão desses sistemas descentralizados é uma tendência que contribui para a solução da expansão e atendimento da demanda futura. O desafio do planejamento está em combinar todas essas variáveis, representando-as o mais próximo possível da situação real. Desta forma, essa pesquisa apresenta um novo algoritmo para aplicação no planejamento da expansão de sistemas de distribuição, contemplando a alocação de geração distribuída. O algoritmo foi desenvolvido a partir de um modelo não linear para a representação da rede elétrica e cálculo de seu fluxo de potência, considerando o crescimento da demanda em diferentes estágios – planejamento multiestágio. Essas duas características (modelagem não linear e planejamento multiestágio) aproximam o modelo proposto do cenário real, e tornam os resultados mais fidedignos ao comportamento elétrico existente. A solução do modelo é feita por um algoritmo heurístico especializado, aplicado em dois cenários, um com indicador de sensibilidade pseudodinâmico e o segundo com indicador de sensibilidade dinâmico. O algoritmo propõe a construção de uma nova linha a cada interação, onde a linha escolhida é a que apresenta o menor valor proporcional a combinação: menor custo de construção e menores perdas. Com essa topologia discriminada, parte-se para a segunda parte do modelo, que indica o ponto ótimo para inserção de uma geração distribuída, em cada topologia, com vista a minimizar as perdas elétricas totais existentes no sistema. A instalação dessa geração distribuída é determinada a partir da capacidade ótima estabelecida. O método para estabelecer as variantes da geração distribuída é realizado por modelos analíticos. O modelo final foi testado computacionalmente em três sistemas testes adaptados da literatura especializada, permitindo a validação e avaliação de seu desempenho. Os resultados obtidos foram satisfatórios.
Abstract: The planning of expansion of distribution networks aims to set solutions for the energy growth demand in the electric power system. The expansion topologies of the electric networks must respect technical and operational criteria in order to provide quality energy, reliability and continuity to the final consumers. In recent years, the power system essentially centralized power has undergone modification due to a greater penetration of distributed systems in the network. The inclusion of these decentralized systems is a trend that contributes to the expansion solution and the future demand attendance. The planning challenge is to combine all these variables, representing them as close as possible to the real situation. Therefore, this research presents a new algorithm for the expansion planning application of distribution generation, contemplating the distributed generation allocation. The algorithm was developed from a nonlinear model for the representation of the electric network and calculation of its power flow, considering the demand growth in different stages - multistage planning. These two features (non-linear modeling and multistage planning) bring the proposed model to the real scenario, and make the results more reliable to the existing electrical pattern. The model is solved by a specialized heuristic algorithm, applied in two scenarios, the first one with a pseudodynamic sensitivity indicator and the second one with a dynamic sensitivity indicator. The algorithm suggests building a new line for each interaction, where the chosen line is the one with the lowest proportional value to the combination: lower building cost and lower losses. Once determined the topology, the second part of the model indicates the optimal point for insertion of a distributed generation, in each topology, in order to minimize the total electrical losses in the system. The installation of this distributed generation is determined from the optimum capacity established. The method for establishing variants of the distributed generation is performed by analytical models. The final model was computationally tested in three adapted test systems from the specialized literature, allowing the validation and evaluation of its performance. The results were satisfactory.
Keywords: Planejamento de sistemas elétricos
CNPq areas: ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Citation: BELIN, Pâmela Rugoni. Modelo híbrido não linear multiestágio aplicado ao planejamento da expansão de sistemas de distribuição de energia elétrica com alocação de geração distribuída. 2018. 163 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Computação) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Foz do Iguaçu, 2018.