Gerenciamento da oferta e da demanda em micro-sistemas de energia via otimização por enxames de partículas
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Joao Antonio de Vasconcelos
Felipe Campelo França Pinto
Felipe Campelo França Pinto
Resumo
Dentre as tendências de evolução dos sistemas de distribuição de energia elétrica, as micro-redes inteligentes são utilizadas para integrar, em nível local, fontes distribuídas de geração de energia às cargas. Esse fato promove importantes modificações na forma de operação e gerenciamento do sistema, ao exigir que o controle e a inteligência do sistema estejam distribuídos na rede. Com o intuito de abordar o gerenciamento de sistemas de pequeno porte, modelados no contexto das redes de distribuição do futuro, este trabalho trata da formulação eimplementação de um modelo de gerenciamento da rede que, além de promover o despacho econômico da geração, também gerencia a participação da demanda. A participação da demanda é formulada a partir da flexibilização de parte da carga dos consumidores, permitindo que a mesma seja distribuída ao longo de um horizonte de tempopredeterminado. O modelo de gerenciamento é implementado através de um despacho econômico que considera não somente as restrições do fluxo de potência linearizado, para uma rede elétrica, como também, uma restrição de energia intertemporal, que impõe o valor da demanda flexibilizada que deve ser consumida no horizonte de tempo. Sendo assim, o problema de despacho deve ser resolvido de forma global considerando todo o horizonte de tempo. Os modelos de despacho econômico com participação da demanda, propostos nestetrabalho, são implementados através do algoritmo de Otimização por Enxames de Partículas e podem ser utilizados na programação da operação de uma micro-rede. O algoritmo de otimização é modificado com técnicas de tratamento das restrições de igualdade. Emboraeste seja um aspecto importante do problema, pois as restrições representam a operação do sistema, há na literatura poucos estudos sobre o tema. Neste trabalho são utilizadas duas estratégias: a primeira é uma metodologia analítica e a segunda baseia-se na utilização defunções de penalidade para forçar o atendimento dessas restrições.A partir da proposta inicial do trabalho, chega-se a resultados que sugerem que o algoritmo de Otimização por Enxames de Partículas, modificado pelas técnicas de tratamento das restrições, é ferramenta adequada para a solução do problema de gerenciamento do despacho da oferta e da demanda.
Abstract
Intelligent micro-grids, which integrate distributed energy resources with loads, are among the current major tendencies for electric power distribution systems. Distributed resources promote important changes in the operation and management of the distribution system, since they require that the control and the intelligence of the system must bedistributed on the network. In order to address the management of small electric power systems, modeled in the context of the distribution networks of the future, this work deals with the formulation andimplementation of grid management functions which, in addition to promoting the economic dispatch of generation, also manage consumer participation. The demand participation is modeled assuming that some consumers have a partially flexible consumption: they can shift part of their demand along a certain time horizon in order to reduce generation costs. The management model is implemented via an economic dispatch that considers not only the constraints of the linearized power flow, but also an energy constraint that imposes an amount of energy to be consumed during the time horizon. Therefore, due to this energyconstraint, the dispatch problem must be solved considering the whole time horizon. The economic dispatch with demand participation models proposed in this work are implemented using a particle swarm optimization algorithm and can be used in operations planning of micro-grids. The optimization algorithm is modified by including techniques to handle equality constraints. Although this is an important aspect of the problem, since restrictions represent the system operation, there are few studies in the literature on the subject. Two strategies are implemented: the first is an analytical methodology, while thesecond is based on the use of penalty functions to handle equality constraints. The results obtained suggest that the particle swarm optimization algorithm, modified by techniques to handle the constraints, is a suitable tool for solving the economic dispatch with consumer participation.
Assunto
Engenharia elétrica
Palavras-chave
Despacho Econômico, Participação da Demanda, Otimização por Enxames de Partículas, Redes Inteligentes de Distribuição