OTIMIZAÇÃO POR ENXAME DE PARTÍCULAS E FLUXO DE CARGA CONTINUADO PARA LEILÕES DE ENERGIA ELÉTRICA COM RESTRIÇÃO DE ESTABILIDADE DE TENSÃO

Abstract

Resumo Diante das mudanças ocasionadas nos mercados competitivos de eletricidade, várias estruturas de mercados foram propostas para promover concorrência com vistas a se obter energia elétrica, e uma delas foram os mercados de leilão de compra e venda de energia. Os leilões de energia referem-se aos negócios realizados para contratar energia, porém a implantação de novas linhas de transmissão e a realização dessas transações exigem a definição de regras sobre tarifas, segurança e qualidade dos serviços entre os agentes envolvidos, desde preços acessíveis aos consumidores como clareza nas negociações entre geradoras e concessionárias. Portanto, este trabalho propõe um modelo de fluxo de potência ótimo com restrição de estabilidade e segurança de tensão e sua estrutura de resolução. Nesta modelagem, o problema de sistema de leilão de fluxo de potência ótimo com estabilidade e segurança de tensão de período único, cuja restrição de estabilidade de tensão dependerá dos limites de estabilidade/segurança de tensão determinados pelo problema de máximo carregamento de sistema de potência. A estrutura da solução é baseada na aplicação do algoritmo Particle Swarm Optimization (PSO) para resolução do sistema de leilão, além da solução do problema de máximo carregamento pelo Fluxo de Carga Continuado respeitando restrições de magnitudes de tensão e geração de energia reativa e utilizando o método de penalidades quadráticas na função objetivo. Pretende-se, desta forma, garantir condições mínimas de segurança adequadas ao sistema e preços de energia adequados a todos os participantes. Experimentos com um sistema IEEE de 6 barras e dois estudos de casos foram realizados para validar a proposta e mostrar a eficácia da aplicação desta abordagem para aquisição de energia no mercado de eletricidade, aplicando o PSO e o Fluxo de Carga Continuado. Os testes foram satisfatórios, já que apresentaram o comportamento esperado, se comparados com a literatura. Abstract In view of the changes brought about in the competitive electricity markets, several market structures were proposed to promote competition in order to obtain electricity, and one of them was the auction markets for the purchase/sale of energy. Energy auctions refer to the business carried out to contract energy, but the implementation of new transmission lines and the carrying out of these transactions require the definition of rules on tariffs, safety and quality of services among sector agents, since prices accessible to consumers and clarity in negotiations between generators and concessionaires must be guaranteed. Therefore, this work proposes a Voltage-Stability/Security-Constrained Optimal Power Flow (VSCOPF) model and its resolution structure. In this modeling, the external problem is an optimal power flow auction system with single-period voltage-stability/security, whose voltage stability constraint depends on the stability limits/security-constrained determined by the internal problem formulated as a problem of maximal power system loading. The solution structure is based on the application of the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm to solve the auction system, in addition to the solution of maximal loading problem by Continuation Power Flow respecting restrictions of voltage magnitudes and reactive power generation and use of the penalty method. It is intended, in this way, to guarantee minimum security conditions adequate to the system and adequate electricity prices to all participants. Experiments with a 6-bus IEEE system were carried out to validate the proposal and show the effectiveness of applying of this approach for power acquisition in electricity markets, applying the PSO and Continuation Power Flow.