Day-Ahead Contingency-Constrained Unit Commitment With Co-Optimized Post-Contingency Transmission Switching

This paper addresses the incorporation of transmission switching in the contingency-constrained unit commitment problem within the context of co-optimized electricity markets for energy and reserves. The proposed generation scheduling model differs from existing formulations due to the joint consideration of four major complicating factors. First, transmission switching actions are considered both in the pre- and post-contingency states, thereby requiring binary post-contingency variables. Secondly, generation scheduling and transmission switching actions are co-optimized. In addition, the time-coupled operation of generating units is precisely characterized. Finally, practical features of modern power systems, such as uncertain nodal net injections and the operation of energy storage, are also considered. The proposed model is cast as a challenging mixed-integer program for which the off-the-shelf software customarily used for simpler models may lead to intractability even for moderately-sized instances. In order to circumvent this computational issue, this paper presents an enhanced and novel application of an exact nested column-and-constraint generation algorithm featuring the inclusion of valid constraints to improve the overall computational performance. Numerical simulations based on the IEEE 118- and 300-bus systems demonstrate the effective performance of the proposed approach as well as its economic and operational advantages over existing models disregarding post-contingency transmission switching.Este documento aborda la incorporación de la conmutación de transmisión en el problema de compromiso de unidades con restricciones de contingencia en el contexto de mercados eléctricos cooptimizados para energía y reservas. El modelo de programación de generación propuesto difiere de las formulaciones existentes debido a la consideración conjunta de cuatro factores principales de complicación. En primer lugar, las acciones de conmutación de transmisión se consideran tanto en el estado anterior como posterior a la contingencia, por lo que se requieren variables binarias posteriores a la contingencia. En segundo lugar, se cooptimizan las acciones de programación de generación y conmutación de transmisión. Además, se caracteriza con precisión la operación acoplada en el tiempo de las unidades generadoras. Finalmente, también se consideran las características prácticas de los sistemas de potencia modernos, como las inyecciones netas nodales inciertas y la operación de almacenamiento de energía. El modelo propuesto se presenta como un desafiante programa de enteros mixtos para el cual el software comercial que se usa habitualmente para modelos más simples puede conducir a la dificultad incluso para instancias de tamaño moderado. Para sortear este problema computacional, este artículo presenta una aplicación mejorada y novedosa de un algoritmo de generación de restricciones y columnas anidadas exactas que presenta la inclusión de restricciones válidas para mejorar el rendimiento computacional general. Las simulaciones numéricas basadas en los sistemas de bus IEEE 118 y 300 demuestran el rendimiento efectivo del enfoque propuesto, así como sus ventajas económicas y operativas sobre los modelos existentes que no tienen en cuenta la conmutación de transmisión posterior a la contingencia