Multi-Objective BESS Siting and Sizing via NSGA-II and PTDF-Constrained DC Optimal Power Flow: Application to the Mali Transmission Network

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Useful methodology for multi-objective BESS planning in weak grid contexts.

🏛政策担当者:Provides insights for integrating storage in developing country transmission planning.

サブサハラ・アフリカの送電系統における再生可能エネルギー容量の拡大は持続可能な開発の要であるが、脆弱な送電網インフラと柔軟な貯蔵設備の欠如が、信頼性が高く低炭素なエネルギーアクセスに対する主要な障壁であり続けている。本論文は、この課題の経済的および環境的側面に対処するため、EMERGEプロジェクト内のマリの130母線送電網に適用される、バッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）の最適な配置と容量決定のための階層的多目的フレームワークを提案する。上位レベルでは、NSGA-II進化的アルゴリズムを用いて、経済的持続可能性指標である日次価格差取引収益を同時に最大化し、環境効率指標である有効電力損失を最小化する。各候補設計について、下位レベルでは、CasADi/IPOPTを介して多期間DC最適潮流（DC-OPF）を解き、熱的ブランチ制約はPower Transfer Distribution Factor（PTDF）行列を通じてハードな線形不等式として組み込み、電圧補正された損失推定値はベクトル化された拡張DC潮流（EDCPF）モデルによって復元される。500世代以上のNSGA-IIにわたり、本フレームワークは母線91（SIRAKORO II、150 kV）を支配的な貯蔵場所として特定し、約€10,033の最大日次収益を、6.7×10⁻³ MWhの限界的な損失増分で達成する。パレートフロントは、マリの系統計画者に対し、民間投資収益と系統レベルの環境影響のバランスを取るための定量的ツールを提供し、厳密な系統制約付きBESS計画が、サブサハラの持続可能なエネルギー移行という資源制約のある状況において、技術的に実行可能かつ経済的に viable であることを実証している。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Expanding renewable energy capacity in sub-Saharan transmission systems is a cornerstone of sustainable development, yet weak grid infrastructure and the absence of flexible storage remain principal barriers to reliable and low-carbon energy access. This paper addresses the economic and environmental dimensions of that challenge by proposing a hierarchical multi-objective framework for the optimal siting and sizing of Battery Energy Storage Systems (BESS), applied to the 130-bus Mali transmission network within the EMERGE project. The upper level employs the NSGA-II evolutionary algorithm to simultaneously maximize daily price-arbitrage revenue—the economic sustainability indicator—and minimize active power losses—the environmental efficiency indicator. For each candidate design, the lower level solves a multi-period DC Optimal Power Flow (DC-OPF) via CasADi/IPOPT, with thermal branch constraints embedded as hard linear inequalities through the Power Transfer Distribution Factor (PTDF) matrix, and voltage-corrected loss estimates recovered via a vectorized Extended DC Power Flow (EDCPF) model. Over 500 NSGA-II generations, the framework identifies Bus 91 (SIRAKORO II, 150 kV) as the dominant storage location, achieving maximum daily revenue of approximately € 10,033 at a marginal loss increment of 6.7×10−3 MWh. The Pareto front provides Mali system planners with a quantitative tool for balancing private investment returns against grid-level environmental impact, demonstrating that rigorous network-constrained BESS planning is both technically tractable and economically viable in the resource-constrained context of sub-Saharan sustainable energy transitions.

• Research Square https://doi.org/10.20944/preprints202605.0797.v1first seen 2026-05-15 16:29:59 · last seen 2026-05-26 04:22:26