PLANEAMIENTO DE LA EXPANSIÓN DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE TRANSMISIÓN Antonio Escobar Z. Grupo de Planeamiento Universidad Tecnológica de Pereira 2012.

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1 PLANEAMIENTO DE LA EXPANSIÓN DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE TRANSMISIÓN Antonio Escobar Z. Grupo de Planeamiento Universidad Tecnológica de Pereira 2012

2 Métodos de Solución para el Problema de Planeamiento

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10 19 circuitos nuevos en 17 corredores

11 23 circuitos nuevos en 19 corredores 45 circuitos en 40 corredores

12 23 circuitos nuevos en 19 corredores 13 circuitos en 11 corredores

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15 Opcion 1  Desplanificación (Sistema Colombiano): 93 barras 155 corredores

16 Costo de inversión del plan de expansión Costo de elementos de la red base usados Plan de expansión tradicional Plan que incentiva permanencia de circuitos Plan que incentiva retiro de circuitos PNL

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18 Propuesta asociada al problema de congestionamiento en el problema de planeamiento de la expansión: Determinar la solución de costo mínimo que elimina la congestión del sistema de potencia, para cualquier escenario futuro de generación factible. Todos los escenarios de generación factibles

19 1 3 2 Ejemplo de escenarios de Generación Factibles: 125 MW Generación = (G1 + G2) MW = 125 MW Demanda = 125 MW G min = 0 MW G max = 150 MW G min = 0 MW G max = 90 MW G1 G2

20 Propuesta asociada al problema de congestionamiento en el problema de planeamiento de la expansión: Conjetura: la red es adecuada para cualquier escenario de generación factible si es adecuada para todos los escenarios extremos y factibles de generación. Todos los escenarios de generación factibles Escenarios extremos Escenario no extremo

21 Concepto de Escenario Extremo Todos los generadores en uno de sus límites pueden o no ser factibles. Un generador es relajado para completar la demanda. Para tres generadores, un escenario extremo es un punto que pertenece a una arista del cubo de generación. G1 G2 G3 Escenario extremo

22 Escenarios Extremos Posibles = 12 (un punto por cada arista) Escenarios Extremos Factibles = 4 (los puntos factibles de cada arista) Ejemplo de escenarios Extremos y Factibles: G1 G2 G3 100 MW 50 MW 300 MW 30 MW 130 MW 80 MW 180 MW Escenarios posibles  todos los puntos del volumen G2 180 MW G2 max = 50 MW G3 max = 300 MW G1 max = 100 MW G1 min = 0 MW G3 min = 0 MW G2 min = 0 MW G1 G3

23 (n-1) generadores se encuentran en uno de sus límites. Un generador es relajado para completar la demanda, de tal forma que se cumpla la relación: Para que un escenario de generación sea extremo y factible se debe cumplir que: Ejemplo de escenarios Extremos y Factibles:

24 Si (n-1) generadores se encuentran en uno de sus límites y un generador puede ajustarse entre sus límites, entonces se tienen: n*2 (n-1) escenarios posibles Para 10 generadores, se tienen: 5120 escenarios extremos posibles. Algunos de ellos son infactibles, por ejemplo, si todos los generadores están en su límite inferior y este es cero, este es un escenario extremo infactible. Ejemplo de escenarios Extremos y Factibles:

25 Para el sistema IEEE24 nodos, con 10 generadores, de los 5120 escenarios extremos posibles, únicamente 78 escenarios son factibles. El 3.5% de los escenarios. Ejemplo de escenarios Extremos y Factibles:

26 Problema que calcula el corte de carga de cada escenario Problema operativo Problema de Inversión propuesta para los n ij Soluciones élite Escenario de generación q = 1 no si Corte de carga acumulado q=p? p = escenarios extremos y factibles (178 en el caso IEEE 24) Metodología de Solución usada:

27 Ejemplo de escenarios factibles para una demanda de 8550 MW ----------------------------------------------------------------------------- Plan escenario SumaMin SumaMax g 1 g 2 g 3 g 4 g 5 g 6 g 7 g 8 g 9 g 10 ---------------------------------------------------------------------------- 1 - 2 1 1 1 1 0 1 1 0 1 8274.000 8850.000 2 - 2 1 1 1 0 1 1 1 0 1 8094.000 8670.000 3 - 2 0 1 1 1 1 1 1 0 1 8163.000 8739.000 4 - 2 1 1 1 1 1 1 0 1 1 8439.000 9015.000 5 - 2 1 1 1 1 1 0 1 1 1 8439.000 9015.000 6 - 2 1 1 1 0 0 1 1 1 1 8529.000 9105.000 7 - 2 1 0 1 1 0 1 1 1 1 8274.000 8850.000 8 - 2 1 0 1 0 1 1 1 1 1 8094.000 8670.000 9 - 2 0 1 1 0 1 1 1 1 1 8418.000 8994.000 10 - 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8163.000 8739.000 11 - 1 2 1 1 1 0 1 1 0 1 8274.000 8850.000 12 - 1 2 1 1 0 1 1 1 0 1 8094.000 8670.000 13 - 0 2 1 1 1 1 1 1 0 1 8163.000 8739.000 14 - 1 2 1 1 1 1 1 0 1 1 8439.000 9015.000 15 - 1 2 1 1 1 1 0 1 1 1 8439.000 9015.000 16 - 1 2 1 1 0 0 1 1 1 1 8529.000 9105.000 17 - 1 2 0 1 1 0 1 1 1 1 8274.000 8850.000 -----------------------------------------------------------------------------

28 Mejor solución para todos los escenarios extremos factibles: US$1.330.000.000 Mejor solución sin considerar escenarios de generación: US$152.000.000 8.75 x Solución con escenarios extremos y factibles:

29 US$(1.330.000.000 – 152.000.000) Es una medida de que tan adecuada o inadecuada es la red inicial respecto a las condiciones de libre competencia. Solución con escenarios extremos y factibles:

30 G1 = 523.4 MW G2 = 9.7 MW G3 = 817.8 MW G4 = 1611.0 MW G5 = 586.1 MW G6 = 422.5 MW G7 = 872.4 MW G8 = 1090.4 MW G9 = 817.8 MW G10= 1799.1 MW Prueba de la conjetura – Generación de escenarios no extremos

31 Criterio de parada  coeficiente de variación de la media C V de la media de G(1) vs número de escenários CV media de G(23) vs número de escenários Se estabiliza

32 Planeamiento Multietapa coordinado: Determina que, donde, cuantos y CUANDO, realizar las inversiones.

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36 Modelo de transportes

37 Modelo DC

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42 Red inicial

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46 PT: Plan tradicional PC: Plan para múltiples escenarios de generación PCI: Plan para múltiples escenarios de generación e incertidumbre en d PCMO: Múltiples escenarios de generación y racionamiento del 5% PCIMO: Múltiples escenarios de generación, racionamiento e incertidumbre PS: Plan tradicional + contingencias simples