Aplicação de analytical target cascading para solução de problemas de Unit Commitment hidrotérmico

Abstract

O trabalho utiliza a técnica Analytical Target Cascading (ATC) com Alternating Direction Method of Multipliers (ADMM) para resolver o problema do unit commitment de sistemas hidrotérmicos (UCHT). O ATC, comumente empregado em projetos de sistemas multiníveis, permite que um problema maior seja dividido em subproblemas menos complexos de maior facilidade de resolução. No caso do UCHT, o ATC é usado para obter um subproblema mestre que coordena três outros subproblemas relacionados com as decisões ligadas à operação das usinas termelétricas, das usinas hidrelétricas e do sistema de transmissão. Os resultados obtidos aplicando o ATC com ADMM são comparados com os resultados da solução direta do UCHT via modelo único de Programação Linear Inteira-Mista, analisando-se sua resiliência para variações a diferentes dados de entrada do problema. Além disso, é analisada a importância da escolha de vários parâmetros empregados no ADMM e a importância da escolha de valores iniciais que são utilizados no processo iterativo. Para as análises, se utiliza um sistema de 24 barras com cinco usinas termoelétricas, 14 usinas hidroelétricas e 38 linhas de transmissão, o qual é baseado no subsistema sudeste do Sistema Interligado Nacional.

Abstract: This work uses Analytical Target Cascading (ATC) with Alternating Direction Method of Multipliers (ADMM) to solve the Hydrothermal Unit Commitment (HTUC) problem. This approach, usually utilized in multilevel systems projects, allows a bigger problem to be broken down in less complex subproblems that are easier to solve. Here, the ATC is applied to the HTUC problem in order to obtain a master subproblem, responsible for coordinating three other subproblems related to the decisions on operating the thermal plants, hydrological plants and, the operation of the transmission system. The results obtained by applying the ATC with ADMM are compared to the direct solution of the HTUCmodeledasanuniquemixedinteger linear program and an analysis is presented related to the resiliency for changes in input data like load and availability of the plants. Furthermore, we study the significance of the parameters necessary for the ADMM and the importance of the initial values used as base for the iteractive algorithm. For all analayses, a 24-bus system based in the southeastern SIN subsystem composed of 38 transmission lines with 5 thermal and 14 hydrological power plants is used for the HTUC problem.