Otimização combinatória para alocação de fontes renováveis em microrredes de corrente contínua

Abstract

This study mainly presents a proposal for allocation of renewable energy sources in a microgrid for autonomous electric systems that uses direct current through a mathematical model written as a mixed integer quadratic problem ( PQIM ). The purpose of the mathematical model is to minimize the investment at the renewable energy installation and the costs related to electrical losses, attending the restrictions of system powers demands, the voltage drop limit, the current capacity of conductors, the maximum power generated by type of renewable energy allocated, the maximum capacity of the number of renewable energy sources to be allocated on each node of the system under study. To solve the problem two solution techniques were used. First, was used the Branch and Bound algorithm (B&B) with the implementation of the problem through the language of algebraic modeling (AMPL) and solved by the solver optimization CPLEX , subsequently the PQIM was solved through Chu-Beasley genetic algorithm implemented in Matrix Laboratory (MATLAB). For the B&B algorithm, was implemented a method for reducing the search space(EBCR) in order to reduce computational time . To validate the proposed mathematical model , was used a real test system with 20, 99 and 297 nodes, which is part of a project of public lighting of a popular residential subdivision in Ilha Solteira - SP , considering power in direct current

Neste trabalho apresenta-se uma proposta para alocação de fontes renováveis em microrredes de energia elétrica para sistemas autônomos em corrente contínua através de um modelo matemático escrito como um problema quadrático inteiro misto (PQIM). O propósito do modelo matemático é minimizar os investimentos na instalação das fontes renováveis de energia e os custos relacionados com as perdas elétricas, atendendo as restrições de demandas de potências do sistema, limite da queda de tensão, capacidade de corrente dos condutores, máxima potência gerada pelo tipo de fonte renovável de energia alocada, capacidade máxima do número de fontes renováveis de energia a serem alocados em cada nó do sistema em estudo. Para resolver o problema foram utilizadas duas técnicas de solução. Primeiramente, foi usado o algoritmo de Branch and Bound (B&B) com a implementação do problema através da linguagem de modelagem algébrico (AMPL) e solucionado através do solver de otimização CPLEX, posteriormente o PQIM foi resolvido através do algoritmo genético Chu-Beasley implementado no MATrix LABoratory (MATLAB). Para o algoritmo de B&B implementou-se um método de redução do espaço de busca (EBCR), a fim de diminuir o tempo computacional. Para a validação do modelo matemático proposto, utilizou-se sistemas testes reais de 20, 99 e 297 nós, os quais são parte de um projeto de iluminação pública de um loteamento de residências populares do município de Ilha Solteira - SP, considerando alimentação em corrente contínua