دانشگاه آزاد اسلامی
واحد بروجرد
دانشکدهی تحصیلات تکمیلی، گروه برق
پایاننامه برای دریافت درجهی کارشناسی ارشد « M.S.C»
گرایش: قدرت
عنوان:
توزیع اقتصادی بار با در نظر گرفتن اثر شیر ورودی بخار با استفاده از الگوریتم اجتماع ذرات
استاد راهنما:
دکتر ابوذر صمیمی
استاد مشاور:
دکتر محمد محمدی
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
تولید انرژی الکتریکی برای سیستمهای قدرت با هدف حداقلسازی کل هزینه تولیدی برای واحدهای اکتیو موجود در شبکه قدرت، از مهمترین مباحث برای سیستمهای مدرن امروزی میباشد. به بیانی دیگر هدف از توزیع اقتصادی بار برنامهریزی بهینه و مناسب برای واحدهای تولیدی با در نظر گرفتن عوامل و محدودیتهای غیرخطی موجود در شبکه قدرت و واحدهای تولیدی میباشد. در این پایاننامه، مسئله توزیع اقتصادی بار با در نظر گرفتن محدودیتهای غیرخطی از جمله تلفات شبکه انتقال، تاثیر شیر ورودی بخار بر تابع هزینه تولیدی، توازن تولید و مصرف در سیستم، نواحی ممنوعه، حدود تولید و نرخ سطح شیبدار به یک مسئله بهینهسازی تبدیل شده و در نهایت با الگوریتم اجتماع ذرات (pso) به حل آن پرداخته شده است. روش PSO یك روش مرتبة صفر است و نیازی به عملیات سنگین ریاضی مثل مشتقگیری ندارد. یك روش مبتنی بر جمعیت است که از مشاركت ذرات استفاده میكند. به منظور نشان دادن کارایی این روش، الگوریتم پیشنهادی بر روی سیستم نمونه 6 نیروگاهی با کل بار 1263 مگاوات اعمال شده است و نتایج به دست آمده از حالات مختلف الگوریتم پیشنهادی با هم مقایسه شده و سپس نتایج به دست آمده از الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم ژنتیک (GA) مقایسه شده که نشاندهنده کارایی و سرعت زیاد، زمان کم این الگوریتم در حل مسئله توزیع اقتصادی بار میباشد.
واژگان کلیدی: توزیع اقتصادی بار، الگوریتم اجتماع ذرات، اثر شیر بخار، هزینه سوخت، نواحی ممنوعه تولید، ظرفیت ژنراتور، نرخ سطح شیبدار، توازن توان اکتیو
فهرست مطالب
| عنوان | صفحه |
| فصل اول – مقدمه | |
| 1-1 مقدمه | 2 |
| 1-2 بررسی سوابق تحقیق | 4 |
| 1-3 ساختار پایاننامه | 8 |
| فصل دوم – مسئله توزیع اقتصادی بار | |
| 2-1 معرفی توزیع اقتصادی بار | 10 |
| 2-2 مشخصه واحد بخار (حرارتی) | 10 |
| 2-3 منحنی محدب هزینههای عملیاتی یک واحد حرارتی | 11 |
| 2-4 منحنی هزینه سوخت افزایشی | 13 |
| 2-5 منحنی نرخ حرارت | 13 |
| 2-6 منحنی نامحدب هزینههای در واحد حرارتی | 14 |
| 2-7 توزیع اقتصادی بار در نیروگاه برق | 16 |
| 2-8 توزیع اقتصادی بار در سیستم قدرت | 17 |
| 2-9 محدودیت برابری و نابرابری | 17 |
| 2-10 معرفی ضرایب B تلفات انتقال | 20 |
| فصل سوم – الگوریتم پیشنهادی اجتماع ذرات PSO | |
| 3-1 معرفی PSO | 24 |
| 3-2 بررسی سوابق تحقیق | 25 |
| 3-3 مفهوم بهینهسازی اجتماع ذرات | 27 |
| 3-4 فرمولبندی PSO | 28 |
| 3-5 فلوچارت استاندارد بهینهسازی اجتماع ذرات | 33 |
| 3-6 شبه کد در PSO | 34 |
| 3-7 اساس الگوریتم PSO برای محدود کردن مشکل | 35 |
| فصل چهارم – پیادهسازی الگوریتم پیشنهادی در مسئله توزیع اقتصادی بار | |
| 4-1 فرمولبندی تابع هدف | 37 |
| 4-2 برابری و نابرابری محدودیتها | 39 |
| 4-3 اصلاح تابع هدف | 40 |
| 4-4 پیادهسازی PSO برای مشکل ED | 41 |
| 4-5 شبیهسازی | 43 |
| 4-6 مقایسه نتایج الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم ژنتیک | 56 |
| فصل پنجم – نتیجهگیری و پیشنهادات | |
| 5-1 نتیجهگیری | 58 |
| 5-2 پیشنهادات | 59 |
| ضمیمه | 60 |
| مراجع | 62 |
مقدمه
توزیع اقتصادی بار[1] یکی از موضوعات مهم در زمینه مدیریت و بهرهبرداری سیستمهای قدرت به شمار میرود. هدف از توزیع بهینه یا اقتصادی بار در واقع تخصیص تولید بین واحدهای در مدار سیستم (فعال) میباشد به نحوی که همزمان با تامین تقاضای بار، حدود تولید، نواحی کار ممنوع، سایر محدودیتهای نیروگاهها در نظر گرفته شده و با لحاظ تلفات شبکه انتقال، کل هزینه تولید در هر بازه زمانی و برای شرایط بار پیش بینی شده، حداقل گردد [1].
امروزه با توجه به روند رو به رشد بار و بالا بودن هزینههای تولید انرژی الکتریکی، افزایش تقاضای انرژی الکتریکی و محدودیت در نصب واحدهای جدید نیروگاهی، نیاز به بهرهبرداری بهینه از واحدهای موجود در جهت کاهش هزینههای بهرهبرداری به شدت احساس میشود.
مسئله توزیع اقتصادی بار هنگامی مطرح است که واحدهای موجود در مدار، معلوم بوده و بخواهیم ببینیم که برای تامین بار مورد نیاز شبکه و ذخیره چرخان مورد نیاز، هر یک از واحدهای موجود در مدار چه توانی را تولید کنند تا هزینه سوخت کل واحدها حداقل شود. اما باید توجه داشت که در شبکه واقعی، همواره بار مورد نیاز شبکه در حال تغییر است. لذا باید تعیین شود که بهتر است که چه ترکیبی از واحدها در مدار قرار گیرند تا علاوهبر تامین بار مورد نیاز شبکه در کلیه مراحل دوره زمانی مورد مطالعه، در پایان دوره مورد نظر خط مشی بهینه حاصل گردد.
یکی از مهمترین مسائل روز بهینهسازی تولید انرژی، تعیین نحوه آرایش نیروگاهها جهت تولید بار مصرفی در یک دوره کوتاه مدت (معمولا 24 ساعت) است که از آن به عنوان مسئله مشارکت نیروگاهها[2] یاد میشود. این مسئله به دلیل حجم زیاد محاسباتی و وسعت ابعاد در زمره مسائل دشوار قرار میگیرد. مسئله توزیع اقتصادی بار به عنوان زیر مجموعه مسئله مشارکت نیروگاهها میباشد.
توزیع اقتصادی بار به صورت یک مسئله بهینهسازی با هدف حداقلکردن تابع هزینه سوخت نیروگاههای بخاری بیان میشود.
تابع هزینه سوخت با توجه به محدودیتهای در نظر گرفته شده برای مسئله به صورت مدلهای ریاضی گوناگونی مطرح میشود. در مسائل توزیع اقتصادی بار اولیه، این تابع هزینه سوخت به صورت یک تابع درجه دوم[3] مدل شده است و تنها محدودیتهای تامین تقاضای بار و حدود تولید در نظر گرفته میشود.
بعدها با اضافه شدن توربینهای بزرگ به نیروگاهها، مدل تابع هزینه سوخت از یک معادله درجه دوم پیوسته به یک تابع مرکب چند جملهای و غیرمحدب[4] تبدیل شد. در توربینهای بخار بزرگ، شیرهای حرارتی به ترتیب با افزایش توان تولیدی ژنراتورها باز میشوند. هنگامی که شیری در ابتدا باز میشود به علت زیاد شدن سریع تلفات دریچه بخار، نرخ افزایشی حرارتی به صورت ناگهانی زیاد میشود. این مدل به خاطر در نظر گرفتن قید شیر بخار[5] در تابع هزینه سوخت ناهمواریهایی را به وجود میآورد.
1-2 بررسی سوابق تحقیق
تاکنون مطالعات و تحقیقات مختلفی برای حل مسئله توزیع اقتصادی بار انجام شده است. به طور کلی روشهای حل موجود را میتوان در سه دسته کلی زیر جای داد:
دسته اول: روشهای تحلیلی ریاضی
روشهای تحلیلی و محاسباتی ریاضی و تکنیکهای رایج در یافتن نقطه حداقل توابع که اکثر آنها بر مبنای گرادیان و مشتقگیری میباشند از قبیل روش مرحلهای تکرار لامبدا، روش گرادیان، روش نقطه بهینه، عامل مشترک و ….
مزیت این روشها فراوانی روشهای اثبات شده آنها و رسیدن به جواب بهینه ریاضی است. ولی این روشها در حالتی که تابع هدف غیرخطی و یا مشتقپذیر نباشند، در یافتن نقطه بهینه دچار مشکل میشوند. بنابراین در حالتی که تابع هزینه سوخت را با در نظر گرفتن قید شیر بخار مدل میکنیم استفاده ز این روشها مناسب نیست.
در [2]،Papageorgiou از روش برنامهریزی غیرخطی[6] در حل مسئله ED استفاده کرده است. تابع هزینه سوخت به صورت یک تابع درجه دوم مدل شده است. محدودیتهای نواحی ممنوعه[7] که منجر به ناپیوستگی تابع هزینه سوخت میشود نیز در این مقاله در نظر گرفته شده است. برای فایق آمدن بر این محدودیت نویسنده از تکنیک تبدیل به نقاط صحیح[8] و پیوسته استفاده کرده است.
تعداد صفحه :۸۲
قیمت : 14700تومان