Despacho econômico de sistemas termelétricos com restrições realísticas utilizando o solucionador Knitro

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Dal' Orto, Erasmo Antonio
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=123395
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Edmarcio Antonio Belati
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spelling Despacho econômico de sistemas termelétricos com restrições realísticas utilizando o solucionador KnitroPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENERGIA - UFABCOTIMIZAÇÃO MATEMÁTICAPROGRAMAÇÃO MATEMÁTICAPROGRAMAÇÃO NÃO LINEARBRANCH-AND-BOUNDAMPLOPTIMIZATIONOrientador: Prof. Dr. Edmarcio Antonio BelatiCoorientador: Prof. Dr. Ivo Chaves da Silva JúniorCoorientador: Prof. Dr. Leonardo Willer de OliveiraDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Energia, Santo André, 2022.O sistema elétrico brasileiro, tipicamente hidrotérmico, possui um perfil operacional formulado pela estratégia básica de otimização econômica, buscando determinar quais unidades geradoras termoelétricas e quais quantidades de energia cada uma deve produzir, a fim de suprir a demanda a custos mínimos. O custo do combustível das unidades termoelétricas no problema do despacho econômico (DE) pode ser modelado através de uma função quadrática, entretanto, deve considerar efeitos realísticos observados no funcionamento das unidades, sobretudo secundários, tais como: o efeito do ponto de válvula, operações com múltiplos combustíveis e zonas de operações proibitivas. Estes efeitos impõem ao problema de DE um maior nível de complexidade. Assim, o problema pode apresentar funções não lineares, não convexas, descontínuas e não diferenciáveis; logo, é essencial o emprego de ferramentas confiáveis de otimização, capazes de prover celeridade e precisão na obtenção de valores ótimos do problema abordado. Neste cenário, o presente trabalho tem como objetivo realizar o emprego de otimização clássica, implementada a partir de programação matemática e baseada em Programação Não Linear Inteira Mista. A modelagem proposta foi implementada em linguagem de programação AMPL. A otimização é alcançada utilizando o solucionador Knitro com o uso o algoritmo Branch-and-Bound para tratar as variáveis discretas. Nas análises, foram utilizados sistemas testes amplamente adotados pela literatura especializada, onde unidades termelétricas são modeladas considerando suas restrições operacionais. Os resultados obtidos, quando comparados com outros trabalhos que empregam diversas técnicas de otimização, demonstram que a técnica alcançou êxito considerável na otimização dos sistemas analisados, com resultados superiores ou próximos aos obtidos pelas técnicas abordadas no estudo comparativo, e com tempos de processamento satisfatórios. Um sistema teste foi proposto para analisar diversas restrições realísticas, com o objetivo de mensurar os erros introduzidos na solução, quando restrições realísticas são negligenciadas na modelagem do problema. Outra contribuição é o emprego de plataformas conhecidas e consolidadas na área de programação, o ambiente de programação AMPL e a ferramenta Knitro ao despacho econômico, a fim de aplicar suas potencialidades ao problema de otimização proposto.The Brazilian electrical system, typically hydrothermal, has an operational profile formulated by the basic strategy of economic optimization, seeking to determine which thermoelectric generating units and what amounts of energy each must produce, in order to supply the demand at minimum costs. The fuel cost of thermoelectric units in the problem of economic dispatch (DE), can be modeled through a quadratic function, however, it must consider realistic effects observed in the operation of the units, mainly secondary, such as: the effect of the valve point, multi-fuel operations and no-operation zones. These effects impose a higher level of complexity on the DE problem. Thus, the problem may present non-linear, non-convex, discontinuous and non-differentiable functions; therefore, it is essential to use reliable optimization tools, capable of providing speed and precision in obtaining optimal values for the problem addressed. In this scenario, the present work aims to perform the use of classical optimization, implemented from mathematical programming, and based on Non-Linear Mixed Integer Programming. The proposed modeling was implemented in the AMPL programming language. Optimization is achieved using the Knitro solver with the use of the Branch-and-Bound algorithm to handle the discrete variables. In the analyses, test systems widely adopted by the specialized literature were used, where thermoelectric units are modeled considering their operational restrictions. The results obtained, when compared with other works that employ different optimization techniques, demonstrate that the technique achieved considerable success in the optimization of the analyzed systems, with results superior or close to those obtained by the techniques addressed in the comparative study, and with satisfactory processing times. A test system was proposed to analyze several realistic constraints, in order to measure the errors introduced in the solution, when realistic constraints are neglected in the modeling of the problem. Another contribution is the use of well-known and consolidated platforms in the programming area, the AMPL programming environment and the Knitro tool for economic dispatch, in order to apply their potential to the proposed optimization problem.Belati, Edmarcio AntonioSilva Junior, Ivo Chaves daOliveira, Leonardo Willer deMarcato, André Luís MarquesFaria Júnior, Haroldo deDal' Orto, Erasmo Antonio2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf70 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=123395http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=123395&midiaext=80481http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=123395&midiaext=80480Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=123395porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-06-14T15:22:21Zoai:BDTD:123395Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2023-06-14T15:22:21Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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