Desenvolvimentos de modelos de programação não linear inteira mista para solução de problema de fluxo de potência ótimo ativo e reativo para sistemas com geradores multi-combustíveis considerando restrições ambientais

• Processo: 14/22828-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 01 de março de 2015
• Vigência (Término): 14 de outubro de 2016
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Sistemas Elétricos de Potência
• Pesquisador responsável: José Roberto Sanches Mantovani
• Beneficiário: Mahdi Pourakbari Kasmaei
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia (FEIS). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Ilha Solteira. Ilha Solteira , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 16/14319-7 - Alocação on-line de pegada de carbono (carbon footprint): um modelo integrado para gerenciar a redução de emissão de gases de efeito estufa e a demanda de energia elétrica, BE.EP.PD
• Assunto(s): Fluxo de potência ótimo
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Fluxo de Potencia Ótimo | Programação não linear inteira mista | Restrições ambientais | Zonas de Operação | Planejamento da Operação de Sistemas Elétricos de Potência

Resumo

O ramo de negócios do setor de energia elétrica está cada vez mais competitivo e, consequentemente, aumentam-se as exigências de se trabalhar com modelos matemáticos mais precisos e realísticos. Isso motiva os pesquisadores a concentrarem seus esforços na modelagem dos aspectos práticos, assim como no desenvolvimento de novos conceitos e abordagens para os sistemas de energia elétrica. De forma geral, a solução destes modelos de otimização requerem a utilização de solvers comerciais e/ou técnicas de heurísticas. A utilização de solvers comerciais vem se tornando cada vez mais crescente e, apesar de requererem menor esforço de programação dos pesquisadores, exigem que os modelos sejam bem mais elaborados e amigáveis às ferramentas computacionais. Adicionalmente, desenvolvedores de solvers estão trabalhando continuamente para aumentar a robustez, rapidez e eficiência de seus produtos, de modo que os mesmos possam atender às necessidades atuais de pesquisadores e empresas.Dentre os diversos aspectos práticos de um sistema de potência, as características de descontinuidade são as mais complicadas de se modelar. Por exemplo, em problemas de fluxo de potência ótimo (FPO) as zonas de operação proibidas (ZOPs) e as múltiplas opções de combustível englobam as descontinuidades das unidades de geração. No entanto, ainda não existe um solver de otimização não linear capaz de lidar com tais restrições de descontinuidade e com outras restrições lógicas. Para contornar este problema, vários pesquisadores estão utilizando técnicas heurísticas para conseguir resolver problemas do tipo. A falta de um modelo matemático para problemas de FPO, considerando múltiplas opções de combustível e ZOPs, que seja resolvido por solvers comerciais representa ainda uma grande lacuna nesta área de pesquisa.Neste projeto, devem ser investigados três modelos de programação não linear inteira mista (PNLIM) como tentativa de solução dos problemas mencionados antes. Nos problemas de FPO economicamente orientados, as ZOPs são tratadas como restrições e as múltiplas opções de combustível são incluídas na função objetivo como um termo da função custo, fazendo com elas apresentem efeitos diferentes na modelagem do problema. Os três modelos que devem ser investigados devem abordar as seguintes condições: 1) FPO considerando ZOPs; 2) problema de FPO com múltiplas opções de combustível; 3) problemas de FPO com múltiplas opções de combustíveis e considerando POZs. Por fim, a fim de ter um modelo que represente melhor as características práticas do sistema, deve-se consideram os efeitos da potência reativa na geração de potência ativa através da curva de capabilidade dos geradores (que é uma restrição altamente não linear), os impactos ambientais de cada tecnologia de geração e os limites de emissão de gases estufa, tais como limites de emissão de área (EMA), os limites de emissão de subárea (AESM) e os limites de emissão do sistema (SGA). Desta forma, deve ser desenvolvido um modelo de FPO ativo-reativo com restrições ambientais. O principal objetivo deste projeto de pesquisa consiste no desenvolvimento destes três modelos de programação não linear inteira mista para solução do problema de OPF ativo-reativo com restrições ambientais e considerando a análise de ZOPs e de múltiplos combustíveis. (AU)

Publicações científicas

(13)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

POURAKBARI-KASMAEI, MAHDI; RIDER, MARCOS JULIO; SANCHES MANTOVANI, JOSE ROBERTO. Multi-area environmentally constrained active-reactive optimal power flow: a short-term tie line planning study. IET GENERATION TRANSMISSION & DISTRIBUTION, v. 10, n. 2, p. 299-309, FEB 4 2016. (14/22828-3, 13/23590-8)

CERNA, FERNANDO V.; POURAKBARI-KASMAEI, MAHDI; ROMERO, RUBEN A.; RIDER, MARCOS J.. Optimal Delivery Scheduling and Charging of EVs in the Navigation of a City Map. IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID, v. 9, n. 5, p. 4815-4827, SEP 2018. (16/14319-7, 14/22828-3)

POURAKBARI-KASMAEI, MAHDI; LEHTONEN, MATTI; CONTRERAS, JAVIER; SANCHES MANTOVANI, JOSE ROBERTO. Carbon Footprint Management: A Pathway Toward Smart Emission Abatement. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL INFORMATICS, v. 16, n. 2, p. 935-948, FEB 2020. (16/14319-7, 15/21972-6, 14/22828-3)

POURAKBARI-KASMAEI, MAHDI; LEHTONEN, MATTI; FOTUHI-FIRUZABAD, MAHMUD; MARZBAND, MOUSA; SANCHES MANTOVANI, JOSE ROBERTO. Optimal power flow problem considering multiple-fuel options and disjoint operating zones: A solver-friendly MINLP model. INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTRICAL POWER & ENERGY SYSTEMS, v. 113, p. 45-55, DEC 2019. (16/14319-7, 15/21972-6, 14/22828-3)

POURAKBARI-KASMAEI, MANDI; SANCHES MANTOVANI, JOSE ROBERTO. Logically constrained optimal power flow: Solver-based mixed-integer nonlinear programming model. INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTRICAL POWER & ENERGY SYSTEMS, v. 97, p. 240-249, APR 2018. (16/14319-7, 14/22828-3)

MELGAR DOMINGUEZ, OZY D.; POURAKBARI-KASMAEI, MAHDI; SANCHES MANTOVANI, JOSE ROBERTO; LAVORATO, MARINA; IEEE. Environmentally Committed Short-Term Planning of Electrical Distribution Systems Considering Renewable Based DG Siting and Sizing. 2017 1ST IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ENVIRONMENT AND ELECTRICAL ENGINEERING AND 2017 17TH IEEE INDUSTRIAL AND COMMERCIAL POWER SYSTEMS EUROPE (EEEIC / I&CPS EUROPE), v. N/A, p. 6-pg., 2017-01-01. (14/22828-3, 16/14319-7)

POURAKBARI-KASMAEI, MAHDI; SANCHES MANTOVANI, JOSE ROBERTO; RASHIDINEJAD, MASOUD; HABIBI, MOHAMMAD REZA; CONTRERAS, JAVIER; IEEE. Carbon Footprint Allocation Among Consumers and Transmission Losses. 2017 1ST IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ENVIRONMENT AND ELECTRICAL ENGINEERING AND 2017 17TH IEEE INDUSTRIAL AND COMMERCIAL POWER SYSTEMS EUROPE (EEEIC / I&CPS EUROPE), v. N/A, p. 6-pg., 2017-01-01. (14/22828-3, 16/14319-7)

MELGAR DOMINGUEZ, OZY D.; KASMAEI, MAHDI POURAKBARI; LAVORATO, MARINA; SANCHES MANTOVANI, JOSE R.. Optimal siting and sizing of renewable energy sources, storage devices, and reactive support devices to obtain a sustainable electrical distribution systems. ENERGY SYSTEMS-OPTIMIZATION MODELING SIMULATION AND ECONOMIC ASPECTS, v. 9, n. 3, p. 22-pg., 2018-08-01. (14/22828-3, 16/14319-7)

MELGAR DOMINGUEZ, OZY D.; KASMAEI, MAHDI POURAKBARI; LAVORATO, MARINA; SANCHES MANTOVANI, JOSE R.. Optimal siting and sizing of renewable energy sources, storage devices, and reactive support devices to obtain a sustainable electrical distribution systems. ENERGY SYSTEMS-OPTIMIZATION MODELING SIMULATION AND ECONOMIC ASPECTS, v. 9, n. 3, SI, p. 529-550, AUG 2018. (16/14319-7, 14/22828-3)

POURAKBARI-KASMAEI, MANDI; CONTRERAS, JAVIER; SANCHES MANTOVANI, JOSE ROBERTO. A demand power factor-based approach for finding the maximum loading point. Electric Power Systems Research, v. 151, p. 283-295, OCT 2017. (16/14319-7, 14/22828-3)

CERNA, FERNANDO V.; POURAKBARI-KASMAEI, MAHDI; CONTRERAS, JAVIER; GALLEGO, LUIS A.. Optimal Selection of Navigation Modes of HEVs Considering CO2 Emissions Reduction. IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY, v. 68, n. 3, p. 2196-2206, MAR 2019. (16/14319-7, 14/22828-3)

DE JESUS DELGADO, MARCOS ANDRE; POURAKBARI-KASMAEI, MAHDI; RIDER, MARCOS JULIO; IEEE. A Branch and Bound Algorithm to Solve Nonconvex MINLP Problems via Novel Division Strategy: An Electric Power System Case Study. 2017 1ST IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ENVIRONMENT AND ELECTRICAL ENGINEERING AND 2017 17TH IEEE INDUSTRIAL AND COMMERCIAL POWER SYSTEMS EUROPE (EEEIC / I&CPS EUROPE), v. N/A, p. 6-pg., 2017-01-01. (14/22828-3, 16/14319-7)

CERNA, FERNANDO V.; POURAKBARI-KASMAEI, MAHDI; GALLEGO, LUIS A. P.; TSUZUKI, MDG; JUNQUEIRA, F. Evaluation of the Performance of HEV Technologies using a MILP Model to Minimize Pollutants Emissions. 2018 13TH IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDUSTRY APPLICATIONS (INDUSCON), v. N/A, p. 7-pg., 2018-01-01. (14/22828-3)