[論文レビュー] A Probabilistic Transmission Expansion Planning Methodology based on Roulette Wheel Selection and Social Welfare

Neeraj Gupta, Rajiv Shekhar+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 12, 2012

Electric Power System Optimization参考文献 13被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、ルーレットホイール選択を用いて最適な送電線容量を決定し、社会的余剰最適化を統合する確率的送電線拡張計画（TEP）手法を提案する。負荷潮流解析を用いて予想供給不能需要（EDNS）を導入し、新規線路の追加だけではEDNSを最小化できないことを示しており、確率的および経済的基準に基づいた戦略的容量選択の必要性を強調している。変更されたIEEE 5バス系において検証された。

ABSTRACT

A new probabilistic methodology for transmission expansion planning (TEP) that does not require a priori specification of new/additional transmission capacities and uses the concept of social welfare has been proposed. Two new concepts have been introduced in this paper: (i) roulette wheel methodology has been used to calculate the capacity of new transmission lines and (ii) load flow analysis has been used to calculate expected demand not served (EDNS). The overall methodology has been implemented on a modified IEEE 5-bus test system. Simulations show an important result: addition of only new transmission lines is not sufficient to minimize EDNS.

研究の動機と目的

• 新規送電線容量を事前に定義することなく、送電線拡張計画手法を開発すること。
• TEPに社会的余剰を最適化目的として組み込み、経済的効率を反映すること。
• 負荷潮流解析を用いて、予想供給不能需要（EDNS）を計算し、信頼性指標として用いること。
• 線路追加のみでEDNSを最小化できるかどうかを評価し、従来の仮定に疑問を呈すること。

提案手法

• システムの需要と経済的基準に基づき、確率的に新規送電線容量を決定するためにルーレットホイール選択が適用される。
• 社会的余剰が主たる最適化目的として用いられ、発電コストと消費者余剰のバランスが取られる。
• 予想供給不能需要（EDNS）は、確率的負荷条件下での負荷潮流解析を用いて計算される。
• 実際の潮流制約を想定して、修正されたIEEE 5バス試験系にこの手法を実装し、性能を評価する。
• 決定論的仮定を必要とせず、不確実な負荷および発電状態を表現するために確率的モデリングが用いられる。
• 経済的（社会的余剰）および信頼性的（EDNS）指標を統合した包括的なTEPフレームワークが構築される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 TEP手法は、新規送電線容量の事前定義を回避できるか？
• RQ2 ルーレットホイール選択の使用が、確率的TEPにおける容量割り当てをどのように改善するか？
• RQ3 EDNSの最小化は、線路追加に依存する程度がどの程度か、それとも容量選択と経済的効率がより重要か？
• RQ4 社会的余剰は、確率的送電線拡張計画において実用的かつ包括的な目的関数として機能できるか？
• RQ5 負荷潮流に基づくEDNSの統合は、TEPにおける信頼性評価をどのように改善するか？

主な発見

• 提案手法は、新規容量を事前に指定することなく、最適な送電線容量を的確に特定できた。
• ルーレットホイール選択は、システム全体の経済的および信頼性的基準に基づいた確率的容量割り当てを効果的に導く。
• 負荷潮流解析を用いたEDNSの計算は正確であり、不確実な条件下での系統の適応性を信頼できる指標で示した。
• シミュレーション結果から、単に新規送電線を追加するだけではEDNSを最小化できないことが明らかとなり、戦略的容量選択の重要性が示された。
• 社会的余剰を目的関数として統合することで、経済的かつ信頼性の高い拡張計画が得られた。
• 修正されたIEEE 5バス系において、本手法は実用性と有効性を示しており、実世界への応用の可能性を示唆している。