A Tri-Level Model of Centralized Transmission and Decentralized Generation Expansion Planning for an Electricity Market—Part II

Abstract

We study a tri-level integrated transmission and generation expansion planning problem in a deregulated power market environment. The collection of bi-level sub-problems in the lower two levels is an equilibrium problem with equilibrium constraints (EPEC) that can be approached by either the diagonalization method (DM) or a complementarity problem (CP) reformulation. This paper is a continuation of its Part I, in which a hybrid iterative algorithm is proposed to solve the tri-level problem by iteratively applying the CP reformulation of the tri-level problem to propose solutions and evaluating them in the EPEC sub-problem by DM. It focuses on the numerical results obtained by the hybrid algorithm for a 6-bus system, a modified IEEE 30-bus system, and an IEEE 118-bus system. In the numerical instances, the (approximate) Nash equilibrium point for the sub-problem can be verified by examining local concavity. This article is available at Iowa State University Digital Repository: http://lib.dr.iastate.edu/imse_pubs/7 1  Abstract-We study a tri-level integrated transmission and generation expansion planning problem in a deregulated power market environment. The collection of bi-level sub-problems in the lower two levels is an equilibrium problem with equilibrium constraints (EPEC) that can be approached by either the diagonalization method (DM) or a complementarity problem (CP) reformulation. This paper is a continuation of its Part I, in which a hybrid iterative algorithm is proposed to solve the trilevel problem by iteratively applying the CP reformulation of the tri-level problem to propose solutions and evaluating them in the EPEC sub-problem by DM. It focuses on the numerical results obtained by the hybrid algorithm for a 6 bus system, a modified IEEE 30 bus system and an IEEE 118 bus system. In the numerical instances, the (approximate) Nash equilibrium point for the sub-problem can be verified by examining local concavity.

Planeamiento de la expansión integrada generación-transmisión: una revisión del estado del arte

“…En [23], [24] se formuló el modelo de equilibrio como un MPEC y se utiliza una técnica para convertirlo en un problema lineal. En [25] también se formula el problema de equilibrio como un MPEC y se resuelve reformulándose como un MCP y utilizando un método de diagonalización.…”

“…En [4], [26], [27] se ha resuelto el GEP-TEP utilizando el modelo Integrado. Por otro lado, en [20], [24] y [25] se ha resuelto el problema utilizando un modelo anticipativo de expansión generación-transmisión. Finalmente en [23] se resuelve el problema utilizando los dos enfoques, integrado y anticipativo.…”

“…En [39] se implementa un algoritmo constructivo e introduce generación distribuida en el GEP-TEP. En [25] se incorpora un algoritmo que resuelve un modelo estático tri-nivel de planeamiento (transmision, genracion y operación del mercado). En [20] se propone un algoritmo basado en agentes y se utiliza una técnica de optimización basada en búsqueda local para encontrar soluciones al GEP-TEP.…”

“…En esta representación los resultados se aproximan más a la realidad que con el modelo de transporte. En [16], [20], [22], [25], [27], [29], [29], [33], [34], [42], [43] se representa la red de transmisión con el modelo de DC. El modelo DC disyuntivo considera la primera y segunda ley de Kirchhoff como el modelo DC normal.…”

“…En [21] se utiliza un algoritmo heurístico, pero se limita la aplicación a un sistema didáctico de pocas barras. En [24] y [25] se utiliza un modelo anticipativo para el planeamiento estático en tres niveles (transmisión, generación y operación de mercado). En [23] se presentan modelos bi-nivel para el GEP-TEP.…”