Minimización de costos operativos anuales en redes de distribución eléctrica a través de la selección y ubicación óptimas de bancos de capacitores de paso fijo utilizando una formulación matemática híbrida
Autores: Montoya, Oscar Danilo; Moya, Francisco David; Rajagopalan, Arul
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Minimización de costos operativos anuales en redes de distribución eléctrica a través de la selección y ubicación óptimas de bancos de capacitores de paso fijo utilizando una formulación matemática híbrida
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Costos operativos anuales
Selección óptima
Bancos de capacitores de paso fijo
Enfoque de optimización de dos etapas
Curva de carga esperada
Simulaciones numéricas
Licencia
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Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
La minimización de los costos operativos anuales en redes de distribución radial con la selección óptima y ubicación de bancos de capacitores de paso fijo se aborda en esta investigación mediante un enfoque de optimización de dos etapas. La primera etapa propone un modelo cuadrático mixto aproximado para seleccionar los nodos donde deben instalarse los bancos de capacitores. En la segunda etapa, se emplea un método de flujo de potencia recursivo para realizar una evaluación exhaustiva del espacio de soluciones. La principal contribución de esta investigación es el uso de la curva de carga esperada para estimar los costos operativos anuales equivalentes de la red. Las simulaciones numéricas en los sistemas de 33 y 69 buses de IEEE demuestran la efectividad de la metodología propuesta en comparación con la solución del modelo de optimización exacto en el software General Algebraic Modeling System. Se obtienen reducciones de y con respecto al caso de referencia con el enfoque de dos etapas propuesto, con inversiones mínimas en bancos de capacitores. Todas las implementaciones numéricas se realizan en el software MATLAB utilizando la herramienta convexa conocida como CVX y el solver Gurobi. La principal ventaja del método de optimización híbrido propuesto radica en la posibilidad de tratar con topologías de sistemas de distribución radiales y mallados sin ninguna modificación en el modelo MIQC y en el enfoque de flujo de potencia recursivo.
Descripción
La minimización de los costos operativos anuales en redes de distribución radial con la selección óptima y ubicación de bancos de capacitores de paso fijo se aborda en esta investigación mediante un enfoque de optimización de dos etapas. La primera etapa propone un modelo cuadrático mixto aproximado para seleccionar los nodos donde deben instalarse los bancos de capacitores. En la segunda etapa, se emplea un método de flujo de potencia recursivo para realizar una evaluación exhaustiva del espacio de soluciones. La principal contribución de esta investigación es el uso de la curva de carga esperada para estimar los costos operativos anuales equivalentes de la red. Las simulaciones numéricas en los sistemas de 33 y 69 buses de IEEE demuestran la efectividad de la metodología propuesta en comparación con la solución del modelo de optimización exacto en el software General Algebraic Modeling System. Se obtienen reducciones de y con respecto al caso de referencia con el enfoque de dos etapas propuesto, con inversiones mínimas en bancos de capacitores. Todas las implementaciones numéricas se realizan en el software MATLAB utilizando la herramienta convexa conocida como CVX y el solver Gurobi. La principal ventaja del método de optimización híbrido propuesto radica en la posibilidad de tratar con topologías de sistemas de distribución radiales y mallados sin ninguna modificación en el modelo MIQC y en el enfoque de flujo de potencia recursivo.