Optimal generation scheduling of wind-CSP systems in day-ahead electricity markets

This paper presents a coordination approach to maximize the total profit of wind power systems coordinated with concentrated solar power systems, having molten-salt thermal energy storage. Both systems are effectively handled by mixed-integer linear programming in the approach, allowing enhancement on the operational during non-insolation periods. Transmission grid constraints and technical operating constraints on both systems are modeled to enable a true management support for the integration of renewable energy sources in day-ahead electricity markets. A representative case study based on real systems is considered to demonstrate the effectiveness of the proposed approach. © IFIP International Federation for Information Processing 2015.

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.

Esclonamento de máquinas de cogeração utilzando programação inteira mista

As centrais termoelétricas convencionais convertem apenas parte do combustível consumido na produção de energia elétrica, sendo que outra parte resulta em perdas sob a forma de calor. Neste sentido, surgiram as unidades de cogeração, ou Combined Heat and Power (CHP), que permitem reaproveitar a energia dissipada sob a forma de energia térmica e disponibilizá-la, em conjunto com a energia elétrica gerada, para consumo doméstico ou industrial, tornando-as mais eficientes que as unidades convencionais Os custos de produção de energia elétrica e de calor das unidades CHP são representados por uma função não-linear e apresentam uma região de operação admissível que pode ser convexa ou não-convexa, dependendo das caraterísticas de cada unidade. Por estas razões, a modelação de unidades CHP no âmbito do escalonamento de geradores elétricos (na literatura inglesa Unit Commitment Problem (UCP)) tem especial relevância para as empresas que possuem, também, este tipo de unidades. Estas empresas têm como objetivo definir, entre as unidades CHP e as unidades que apenas geram energia elétrica ou calor, quais devem ser ligadas e os respetivos níveis de produção para satisfazer a procura de energia elétrica e de calor a um custo mínimo. Neste documento são propostos dois modelos de programação inteira mista para o UCP com inclusão de unidades de cogeração: um modelo não-linear que inclui a função real de custo de produção das unidades CHP e um modelo que propõe uma linearização da referida função baseada na combinação convexa de um número pré-definido de pontos extremos. Em ambos os modelos a região de operação admissível não-convexa é modelada através da divisão desta àrea em duas àreas convexas distintas. Testes computacionais efetuados com ambos os modelos para várias instâncias permitiram verificar a eficiência do modelo linear proposto. Este modelo permitiu obter as soluções ótimas do modelo não-linear com tempos computationais significativamente menores. Para além disso, ambos os modelos foram testados com e sem a inclusão de restrições de tomada e deslastre de carga, permitindo concluir que este tipo de restrições aumenta a complexidade do problema sendo que o tempo computacional exigido para a resolução do mesmo cresce significativamente.

Multiobjective 0-1 integer programming for the use of sugarcane residual biomass in energy cogeneration

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Algoritmo GRASP especializado aplicado ao problema de reconfiguração de alimentadores em sistemas de distribuição radial

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Planejamento e projeto de circuitos secundários de distribuição de energia elétrica por meio de algoritmo busca tabu

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento de técnicas eficientes de programação linear na utilização de metaheurísticas para o problema de planejamento da expansão de sistemas de transmissão

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Modelos de programação linear inteira mista para resolver problemas de otimização de sistemas de distribuição de energia elétrica radiais

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Planejamento de sistemas de distribuição de energia elétrica de média tensão através de um algoritmo de busca dispersa

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

A meta-heurística de busca dispersa aplicada no planejamento da expansão de sistemas de transmissão

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

A genetic algorithm/mathematical programming approach to solve a two-level soft drink production problem

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A Modified Branch and Bound Algorithm to Solve the Transmission Expansion Planning Problem

In this paper a novel Branch and Bound (B&B) algorithm to solve the transmission expansion planning which is a non-convex mixed integer nonlinear programming problem (MINLP) is presented. Based on defining the options of the separating variables and makes a search in breadth, we call this algorithm a B&BML algorithm. The proposed algorithm is implemented in AMPL and an open source Ipopt solver is used to solve the nonlinear programming (NLP) problems of all candidates in the B&B tree. Strategies have been developed to address the problem of non-linearity and non-convexity of the search region. The proposed algorithm is applied to the problem of long-term transmission expansion planning modeled as an MINLP problem. The proposed algorithm has carried out on five commonly used test systems such as Garver 6-Bus, IEEE 24-Bus, 46-Bus South Brazilian test systems, Bolivian 57-Bus, and Colombian 93-Bus. Results show that the proposed methodology not only can find the best known solution but it also yields a large reduction between 24% to 77.6% in the number of NLP problems regarding to the size of the systems.

Algoritmo tabu search especializado para o problema de planejamento da expansao de sistemas de transmissão

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Transmission network expansion planning considering repowering and reconfiguration

Transmission expansion planning (TEP) is a classic problem in electric power systems. In current optimization models used to approach the TEP problem, new transmission lines and two-winding transformers are commonly used as the only candidate solutions. However, in practice, planners have resorted to non-conventional solutions such as network reconfiguration and/or repowering of existing network assets (lines or transformers). These types of non-conventional solutions are currently not included in the classic mathematical models of the TEP problem. This paper presents the modeling of necessary equations, using linear expressions, in order to include non-conventional candidate solutions in the disjunctive linear model of the TEP problem. The resulting model is a mixed integer linear programming problem, which guarantees convergence to the optimal solution by means of available classical optimization tools. The proposed model is implemented in the AMPL modeling language and is solved using CPLEX optimizer. The Garver test system, IEEE 24-busbar system, and a Colombian system are used to demonstrate that the utilization of non-conventional candidate solutions can reduce investment costs of the TEP problem. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Resolução do problema de fluxo de potência ótimo pela meta-heurística algoritmo dos fogos de artifício de busca dinâmica com mutação de covariância

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS