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

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)