Transmission expansion planning considering multiple generation scenarios and demand uncertainty

Planeamiento de expansión de la transmisión considerando múltiples escenarios de generación e incertidumbre en la demanda

El presente artículo presenta una metodología para resolver el problema del Planeamiento de la Expansión de la Transmisión (PET) cuando se consideran Múltiples Escenarios de Generación (MEG) e incertidumbre en la demanda. Los MEG conllevan a múltiples patrones de flujo de potencia, como resultado del ambiente competitivo existente en los sistemas eléctricos. Por lo tanto, en este trabajo, los diferentes patrones de flujo son tomados en cuenta para evitar congestión futura en la red de transmisión y así evitar futuros cortes de carga. La solución de este problema es obtenida mediante el uso del algoritmo genético especializado de Chu-Beasley, que incluye una nueva estrategia de programación no lineal para la población inicial, usando el método de punto interior. También se incluye una etapa de diversificación que esparce las soluciones en el espacio de búsqueda para aumentar la capacidad de convergencia.

A su vez, se tiene en cuenta la incertidumbre de la generación y la demanda mediante su inclusión en el modelo matemático, permitiendo variaciones en un rango determinado. Esta formulación está asociada con disminuciones importantes en los costos de los planes de expansión, cuando se comparan con los modelos tradicionales de generación y demanda fija.

Con esta metodología se encuentran planes de expansión para el sistema de Garver de 6 barras y el sistema IEEE de 24 barras, obteniendo un corte de carga nulo bajo cualquier escenario de generación futuro.

INTRODUCCIÓN

El TEPP consiste en determinar las adiciones necesarias (transformadores o líneas) para que la red pueda cumplir con las restricciones de crecimiento de la carga y la nueva generación disponible. Cuando el plan de expansión considera un único horizonte, el problema se considera estático. En cambio, cuando considera múltiples periodos de tiempo, el planteamiento se denomina multietapa [1-5].

El modelo matemático de este problema es un entero mixto no lineal, con una dificultad considerable. Forma parte de los problemas NP-completos (no polinómicos) debido al tamaño del espacio de soluciones y además es un problema multimodal, lo que significa que la presencia de varios óptimos locales puede llevar al algoritmo a quedarse atascado en estos puntos.

Otra característica importante en el proceso de planificación es el entorno competitivo presente hoy en día en los sistemas eléctricos. En este escenario, los sistemas de transmisión deben adaptarse de forma que el mercado no se vea afectado por la red.