Published December 1, 2019 | Version v1
Publication Open

An Effective Method for Maximizing Social Welfare in Electricity Market via Optimal TCSC Installation

Creators

  • 1. Industrial University of Ho Chi Minh City

Description

The evolving electricity market has increased power demand and has brought many social benefits. Meanwhile, the transmission systems are not developed to the same extent because building new lines is difficult for environmental and political reasons. Hence, the systems are driven close to their limits resulting in congestions and critical situations endangering the system's security. Due to this, the study of enhancing the transfer capability of existing power networks to satisfy the increased power demand, maximum social welfare, and ensure its secure operation has become one of the challenges the Independent System Operator faces in the electricity market. In order to solve this problem without building more transmission lines, the installation of FACTS devices can be a better alternative. Among FACTS devices, thyristor-controlled series compensator (TCSC) is one that can redistribute power flow in the network to improve the transfer capability of the existing system effectively. However, it is very difficult to implement. This paper presents the implementation of the Cuckoo Optimization Algorithm (COA) to solve the OPF problem which is formulated as a nonlinear optimization problem with equality and inequality constraints in a power system for social welfare maximization via the optimal installation of TCSC devices. As Cuckoo Search Algorithm (CSA), the COA also starts with an initial population-based metaheuristic optimization inspired by the nature of brood parasitism of some cuckoo species. However, unlike CSA, COA uses the cuckoo's style for egg-laying to optimize the local search instead of using Lévy flights. This model is tested in IEEE 14 and IEEE 30 bus systems. Simulations results are compared with GA and GWO and show that the COA is one useful method for TCSC installation to maximize social welfare.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

أدى تطور سوق الكهرباء إلى زيادة الطلب على الطاقة وجلب العديد من الفوائد الاجتماعية. وفي الوقت نفسه، لا يتم تطوير أنظمة النقل بنفس القدر لأن بناء خطوط جديدة أمر صعب لأسباب بيئية وسياسية. وبالتالي، فإن الأنظمة تقترب من حدودها مما يؤدي إلى ازدحام وحالات حرجة تعرض أمن النظام للخطر. ونتيجة لذلك، أصبحت دراسة تعزيز قدرة نقل شبكات الطاقة الحالية لتلبية الطلب المتزايد على الطاقة، وتحقيق أقصى قدر من الرفاهية الاجتماعية، وضمان تشغيلها الآمن أحد التحديات التي يواجهها مشغل النظام المستقل في سوق الكهرباء. من أجل حل هذه المشكلة دون بناء المزيد من خطوط النقل، يمكن أن يكون تركيب أجهزة FACTS بديلاً أفضل. من بين أجهزة FACTS، فإن معوض السلسلة الذي يتحكم فيه الثايرستور (TCSC) هو جهاز يمكنه إعادة توزيع تدفق الطاقة في الشبكة لتحسين قدرة نقل النظام الحالي بشكل فعال. ومع ذلك، من الصعب جدًا التنفيذ. تعرض هذه الورقة تنفيذ خوارزمية تحسين الوقواق (COA) لحل مشكلة OPF التي تمت صياغتها كمشكلة تحسين غير خطية مع قيود المساواة وعدم المساواة في نظام الطاقة لتعظيم الرعاية الاجتماعية من خلال التثبيت الأمثل لأجهزة TCSC. مثل خوارزمية البحث عن الوقواق (CSA)، تبدأ شهادة توثيق البرامج أيضًا بتحسين ميتاهوريستي أولي قائم على السكان مستوحى من طبيعة طفيلية الحضنة لبعض أنواع الوقواق. ومع ذلك، على عكس CSA، تستخدم COA أسلوب الوقواق لوضع البيض لتحسين البحث المحلي بدلاً من استخدام رحلات ليفي. تم اختبار هذا النموذج في أنظمة ناقلات IEEE 14 و IEEE 30. تتم مقارنة نتائج المحاكاة مع GA و GWO وتظهر أن شهادة توثيق البرامج هي إحدى الطرق المفيدة لتركيب TCSC لتحقيق أقصى قدر من الرفاهية الاجتماعية.

Translated Description (French)

L'évolution du marché de l'électricité a augmenté la demande d'électricité et a apporté de nombreux avantages sociaux. Pendant ce temps, les systèmes de transmission ne sont pas développés dans la même mesure car la construction de nouvelles lignes est difficile pour des raisons environnementales et politiques. Par conséquent, les systèmes sont entraînés près de leurs limites, ce qui entraîne des congestions et des situations critiques mettant en danger la sécurité du système. Pour cette raison, l'étude de l'amélioration de la capacité de transfert des réseaux électriques existants pour satisfaire la demande accrue d'électricité, le bien-être social maximal et assurer sa sécurité d'exploitation est devenue l'un des défis auxquels l'opérateur de réseau indépendant est confronté sur le marché de l'électricité. Afin de résoudre ce problème sans construire plus de lignes de transmission, l'installation de dispositifs FACTS peut être une meilleure alternative. Parmi les dispositifs FACTS, le compensateur série commandé par thyristor (TCSC) est un compensateur qui peut redistribuer le flux d'énergie dans le réseau pour améliorer efficacement la capacité de transfert du système existant. Cependant, il est très difficile à mettre en œuvre. Cet article présente la mise en œuvre de l'algorithme d'optimisation de coucou (COA) pour résoudre le problème OPF qui est formulé comme un problème d'optimisation non linéaire avec des contraintes d'égalité et d'inégalité dans un système d'alimentation pour la maximisation du bien-être social via l'installation optimale de dispositifs TCSC. En tant qu'algorithme de recherche de coucou (CSA), l'ACO commence également par une optimisation métaheuristique initiale basée sur la population, inspirée par la nature du parasitisme de couvée de certaines espèces de coucous. Cependant, contrairement à CSA, COA utilise le style du coucou pour la ponte afin d'optimiser la recherche locale au lieu d'utiliser les vols de Lévy. Ce modèle est testé dans les systèmes de bus IEEE 14 et IEEE 30. Les résultats des simulations sont comparés avec GA et GWO et montrent que le CoA est une méthode utile pour l'installation de TCSC afin de maximiser le bien-être social.

Translated Description (Spanish)

La evolución del mercado eléctrico ha aumentado la demanda de energía y ha traído muchos beneficios sociales. Mientras tanto, los sistemas de transmisión no se desarrollan en la misma medida porque la construcción de nuevas líneas es difícil por razones ambientales y políticas. Por lo tanto, los sistemas se acercan a sus límites, lo que resulta en congestiones y situaciones críticas que ponen en peligro la seguridad del sistema. Debido a esto, el estudio de mejorar la capacidad de transferencia de las redes eléctricas existentes para satisfacer la mayor demanda de energía, el máximo bienestar social y garantizar su funcionamiento seguro se ha convertido en uno de los desafíos que enfrenta el Operador del Sistema Independiente en el mercado eléctrico. Para resolver este problema sin construir más líneas de transmisión, la instalación de dispositivos FACTS puede ser una mejor alternativa. Entre LOS DISPOSITIVOS FACTS, el compensador en serie controlado por tiristor (TCSC) es uno que puede redistribuir el flujo de energía en la red para mejorar la capacidad de transferencia del sistema existente de manera efectiva. Sin embargo, es muy difícil de implementar. Este documento presenta la implementación del Algoritmo de Optimización de Cuco (COA) para resolver el problema de OPF que se formula como un problema de optimización no lineal con restricciones de igualdad y desigualdad en un sistema de energía para la maximización del bienestar social a través de la instalación óptima de dispositivos TCSC. Como algoritmo de búsqueda de cuco (CSA), el COA también comienza con una optimización metaheurística inicial basada en la población inspirada en la naturaleza del parasitismo de cría de algunas especies de cuco. Sin embargo, a diferencia de CSA, COA utiliza el estilo del cuco para la puesta de huevos para optimizar la búsqueda local en lugar de utilizar los vuelos de Lévy. Este modelo se prueba en los sistemas de bus IEEE 14 e IEEE 30. Los resultados de las simulaciones se comparan con GA y GWO y muestran que el COA es un método útil para la instalación de TCSC para maximizar el bienestar social.

Files

pdf.pdf

Files (469.5 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c7eda6a95aa369d4dfaf2af2389e2703
469.5 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
طريقة فعالة لتحقيق أقصى قدر من الرعاية الاجتماعية في سوق الكهرباء من خلال التركيب الأمثل لـ TCSC
Translated title (French)
Une méthode efficace pour maximiser le bien-être social sur le marché de l'électricité via une installation optimale de TCSC
Translated title (Spanish)
Un método eficaz para maximizar el bienestar social en el mercado eléctrico a través de la instalación óptima de TCSC

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2994399741
DOI
10.48084/etasr.3177

Is supplement to
https://openalex.org/W4220814209 (Other)
https://openalex.org/W3013665388 (Other)
https://openalex.org/W2905415873 (Other)
https://openalex.org/W2901222946 (Other)
https://openalex.org/W2753354457 (Other)
https://openalex.org/W2742451303 (Other)
https://openalex.org/W2391800531 (Other)
https://openalex.org/W2329556607 (Other)
https://openalex.org/W2102833174 (Other)
https://openalex.org/W1978568284 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1967306025
  • https://openalex.org/W1973962950
  • https://openalex.org/W1975958959
  • https://openalex.org/W1987384331
  • https://openalex.org/W1998693939
  • https://openalex.org/W2007898191
  • https://openalex.org/W2008753378
  • https://openalex.org/W2009909353
  • https://openalex.org/W2020532753
  • https://openalex.org/W2023845177
  • https://openalex.org/W2043604272
  • https://openalex.org/W2070151680
  • https://openalex.org/W2073108934
  • https://openalex.org/W2078000795
  • https://openalex.org/W2082825777
  • https://openalex.org/W2087180096
  • https://openalex.org/W2123938026
  • https://openalex.org/W2124523549
  • https://openalex.org/W2143414168
  • https://openalex.org/W2171558085
  • https://openalex.org/W2505973805
  • https://openalex.org/W2584071754
  • https://openalex.org/W2750804233
  • https://openalex.org/W2766317677
  • https://openalex.org/W2946586533
  • https://openalex.org/W5668299