Aplicação de um modelo de programação linear inteira mista (PLIM) na expansão da rede de distribuição de energia elétrica em Angola

Em Angola, apenas cerca de 30% da população tem acesso à energia elétrica, nível que decresce para valores inferiores a 10% em zonas rurais mais remotas. Este problema é agravado pelo facto de, na maioria dos casos, as infraestruturas existentes se encontrarem danificadas ou não acompanharem o desenvolvimento da região. Em particular na capital angolana, Luanda que, sendo a menor província de Angola, é a que regista atualmente a maior densidade populacional. Com uma população de cerca de 5 milhões de habitantes, não só há frequentemente problemas relacionados com a falha do fornecimento de energia elétrica como há ainda uma percentagem considerável de municípios onde a rede elétrica ainda nem sequer chegou. O governo de Angola, no seu esforço de crescimento e aproveitamento das suas enormes potencialidades, definiu o setor energético como um dos fatores críticos para o desenvolvimento sustentável do país, tendo assumido que este é um dos eixos prioritários até 2016. Existem objetivos claros quanto à reabilitação e expansão das infraestruturas do setor elétrico, aumentando a capacidade instalada do país e criando uma rede nacional adequada, com o intuito não só de melhorar a qualidade e fiabilidade da rede já existente como de a aumentar. Este trabalho de dissertação consistiu no levantamento de dados reais relativamente à rede de distribuição de energia elétrica de Luanda, na análise e planeamento do que é mais premente fazer relativamente à sua expansão, na escolha dos locais onde é viável localizar novas subestações, na modelação adequada do problema real e na proposta de uma solução ótima para a expansão da rede existente. Depois de analisados diferentes modelos matemáticos aplicados ao problema de expansão de redes de distribuição de energia elétrica encontrados na literatura, optou-se por um modelo de programação linear inteira mista (PLIM) que se mostrou adequado. Desenvolvido o modelo do problema, o mesmo foi resolvido por recurso a software de otimização Analytic Solver e CPLEX. Como forma de validação dos resultados obtidos, foi implementada a solução de rede no simulador PowerWorld 8.0 OPF, software este que permite a simulação da operação do sistema de trânsito de potências.

In Angola, only about 30% of the population has access to electricity, a level that declines to 10% in remote rural areas. This problem is exacerbated by the fact that, in most cases, existing facilities are damaged or do not follow up the development of the region. Particularly in Luanda, the smallest province of Angola but whose population of about 5 million exceeds 20% of the current population of the country, there are often problems related to failure of electricity supply and, worse than that, there is still a considerable percentage of municipalities where electricity has not even reached. The government of Angola, in its growth effort and taking advantage of its enormous potential, defined the energy sector as one of the critical factors for sustainable development of the country, having assumed that this is a priority axis until 2016. There are clear objectives regarding the rehabilitation and expansion of infrastructure in the electricity sector, increasing the installed capacity of the country and creating a proper national network, in order not only to improve the quality and reliability of the existing network but also to increase it. The work in this dissertation consisted of data collection, regarding the electrical distribution network of Luanda, analysis and planning of what is considered to be urgent about its expansion, selection of locations where it is feasible to locate new substations, appropriate modeling of the real problem and a proposal for an optimal solution to expand the existing network. After analyzing different mathematical models applied to the distribution expansion problem, we chose a model of mixed integer linear programming (MILP) that we considered adequate. After developing the model, it was solved by the use of optimization software Analytic Solver and CPLEX. As a means of validation of the results obtained, the previous network solution has been implemented in the Simulator PowerWorld 8.0 OPF. This software allows you to simulate the operation of the system power flow.