Abstarct
The transmission expansion planning (TEP) problem in modern power systems is a large-scale, mixed-integer, non-linear and non-convex problem. Although remarkable advances have been made in optimization techniques, finding an optimal solution to a problem of this nature can still be extremely challenging. Based on the linearized power flow model, this paper presents a mixed-integer linear programming (MILP) approach that considers losses, generator costs and the N-1 security constraints for the multi-stage TEP problem. The losses and generator cost are modeled as piecewise linear functions of the line flows and the generator outputs, respectively. The IEEE 24-bus system is used to compare the lossy and the lossless model. The results show that the lossy model provides savings in total cost in the long run. The selection of the best number of piecewise linear sections L is also shown. Then a complete planning framework is presented and a multi-stage TEP is performed on the IEEE 118-bus test system. Simulation results show that the proposed approach is accurate and efficient, and has the potential to be applied to large-scale power system planning problems
چکیده
مسئله ی برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال ( TEP ) در سیستم های قدرت مدرن یک مسئله ی بزرگ، مختلط-صحیح، غیرخطی و غیرمحدب محسوب می گردد. اگرچه پیشرفت های قابل توجهی در تکنیک های بهینه سازی حاصل شده اما یافتن یک راه حل بهینه برای این مشکل می تواند هنوز هم بسیار چالش برانگیز باشد. بر اساس مدل پخش بار خطی، این مقاله یک روش برنامه ریزی خطی مختلط- صحیح (MILP) را ارائه می کند که برای مسئله ی چند مرحله ای TEP، تلفات، هزینه های مولد و کرانهای امنیتی N-1 را در نظر می گیرد. اتلاف ها و هزینه ی مولد به ترتیب به صورت توابع خطی تکه ای جریانهای خط و خروجی های مولد مدل می شوند. سیستم IEEE 24-bus برای مقایسه ی تلفات و مدلسازی آن مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج نشان می دهند که مدل سازی گمگشت در بلند مدت موجود صرفه جویی در هزینه می گردد. انتخاب بهترین تعداد برای بخشهای خطی تکه ای L نیز نشان داده شده است. سپس یک چارچوب برنامه ریزی کامل ارائه شده و یک TEP چند مرحله ای در سیستم تست IEEE 118-bus اجرا می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که روش پیشنهادی دقیق و کارآمد است و پتانسیل این را دارد که در مسائل برنامه ریزی سیستم های قدرت مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار گیرد.
1-مقدمه
با ظهور بازار های قدرت تجدید ساختار یافته و نیاز به ادغام گسترده ی منابع انرژی تجدید پذیر، قابلیت اطمینان و اقتصاد سیستم های قدرت در سال های اخیر در کانون توجه قرار گرفته است. قابلیت اطمینان و کارآمد بودن یک سیستم قدرت تا قسمت زیادی به این مسئله بستگی دارد که آیا شبکه ی انتقال به خوبی برنامه ریزی شده است یا خیر. یک سیستم قدرت که عاقلانه برنامه ریزی شده تنها فشار عمل زمان واقعی ناشی از مسائل قابل اطمینان را سبک نخواهد کرد بلکه به طور مثبتی در کل بازدهی سیستم قدرت شرکت خواهد داشت.
هدف اصلی برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال (TEP) در سیستم های قدرت تعیین یک استراتژی مطلوب برای گسترش شبکه انتقال موجود جهت رسیدن به میزان تقاضای ممکن رشد بار و مولدهای ارائه شده می باشد، در حالیکه قابلیت اطمینان و عملکرد امنیتی سیستم قدرت نیز حفظ می گردد. تابع هدفی که به طور معمول برای TEP استفاده می شود، رفاه اجتماعی را به حداکثر می رساند. به طور کلی مسئله ی TEP در اصل این است، مسئله ی بهینه سازی در مقیاس بزرگ، مختلط- عدد صحیح، غیرخطی و غیر محدب که حل آن بسیار مشکل است. در عمل، TEP نیز یک فرایند نسبتا پیچیده است که نیاز به کار دارد: از جمع آوری اطلاعات تا انتخاب سناریو، از انتخاب سرمایه ی کاندید ازپیش تعریف شده تا مطالعات طرح نهایی انتقال، فرایند برنامه ریزی شامل مجموعه ای از مطالعات می گردد که در آنها مکان، زمان و چگونگی تسهیلات انتقالی مورد نیاز می باشد...