دانلود پایان نامه
در راهکار اول، به دلیل محدب بودن مسأله بهینه سازی سطح پایین، میتوان آن را با شرایط KKT جایگزین کرد.
در راهکار دوم، به دلیل خطی بودن مسأله سطح پایین، میتوان آن را با قیود اولیه، دوگان و قید دوگانگی قوی جایگزین کرد.
با استفاده از هر یک از دو روش فوق، مسأله بهینهسازی سطح پایین به صورت یک دسته قیود برای مسأله بهینه سازی سطح بالا درمی آید و مسأله دوسطحی به یک مسأله بهینهسازی یک سطحی تبدیل میشود.
در این تحقیق، به بررسی و حل مسأله بهینه سازی با استفاده از هر دو راهکار فوق خواهیم پرداخت. نتایج به دست آمده از روش های پیشنهادی، پس از حل و شبیه سازی، با یکدیگر و با روش کلاسیک مدیریت انرژی ترکیبی مقایسه شده و به بررسی مزایا و معایب هر یک خواهیم پرداخت.
با عنایت به اینکه با انتخاب هر یک از نقاط تعادل از بازی همکارانه، کارایی از مقدار حداکثر خود کاهش خواهد یافت، لذا روشی برای جبران کاراییِ کاهش یافته برای نیل به حداکثر کارایی ارائه میشود. بدین ترتیب در انتها، تخصیصی از منابع به اعضای CIPRD به دست خواهد آمد که حداکثر کارایی ممکن و برابری قابل قبول را در بر خواهد داشت.
نوآوریهای این پایاننامه به شرح زیر است.
بررسی مسأله مدیریت انرژی CIPRD به صورت یک بازی همکارانه
تعریف دو معیار برای انتخاب نقطهای از نقاط تعادل بازی همکارانه که مصالحهای قابل قبول بین کارایی و برابری ایجاد کند.
مدلسازی مسأله بهینهسازی یافتن نقطه تعادل به صورت یک مسأله بهینهسازی دوسطحی
ارائه یک روش جبران برای کاهش کارایی در نقطه تعادل قابل قبول انتخاب شده
در این بخش به مروری بر ساختار پایاننامه خواهیم پرداخت.
مروری بر ساختار پایاننامه
در فصل دوم، در ابتدا به مدلسازی مسأله مدیریت انرژی ترکیبی کلاسیک پرداخته و سپس نحوه مدلسازی مسأله به صورت بازی همکارانه توضیح داده میشود. در ادامه به منظور نمایش ابهام برابری در روش مدیریت انرژی ترکیبی کلاسیک، سه ترکیب CIPRD مختلف را در شبکه مورد مطالعه در [28] در نظر گرفته و تأثیر قیود مختلف بار و شبکه، بر کارایی و برابری مورد ارزیابی قرار میگیرد. در انتها نتیجه مدلسازی مسأله به صورت یک بازی همکارانه مورد بررسی قرار میگیرد.
در فصل سوم در ابتدا به مبانی مسائل بهینهسازی دوسطحی پرداخته و سپس، به معرفی مسأله بهینه سازی موردنیاز به منظور مدلسازی مسأله یافتن نقطه تعادل قابل قبول می پردازیم. در ادامه این فصل، به نحوه استفاده از دو راهکار به منظور تبدیل مسأله بهینه سازی دوسطحی به یک سطحی پرداخته و معادلات استفاده شده در شبیه سازی را ارائه می کنیم.
در فصل چهارم، در ابتدا به معرفی سه روش پیشنهادی بر اساس سه تعریف از برابری می پردازیم. در ادامه، به ارائه نتایج این سه روش پیشنهادی پرداخته و نتایج آن ها را از منظر کارایی و برابری با یکدیگر و با روش مدیریت انرژی ترکیبی کلاسیک مقایسه می کنیم. در پایان این فصل به معرفی روش جبران کاهش کارایی با استفاده از معامله خارجی پرداخته و نتایج به کارگیری آن را در روش های پیشنهادی ارائه خواهیم کرد.
در فصل پنجم نیز به نتیجه گیری از بحث ارائه شده پرداخته و پیشنهادات لازم در این زمینه را ارائه خواهیم کرد.
فصل دوم:
مدیریت انرژی خوشهای از بارهای متصل به همِ پاسخگو به قیمت بر اساس بازی همکارانه
پیشگفتار
اهمیت توجه به مبحث برابری در مدیریت انرژی در فصل قبل بیان شد. بر این اساس در نظر گرفتن برابری در کنار کارایی در انواع رویکردهای مدیریت انرژی ضروری است.
در این فصل، به مدلسازی مسأله مدیریت انرژی پرداخته و مدل کلاسیک را بیان می کنیم. سپس به بررسی ابهام این مدل در خصوص توجه به اصل برابری خواهیم پرداخت. در ادامه، مسأله بهینه سازی مدیریت انرژی ترکیبی را به صورت بازی همکارانه مدلسازی می کنیم. سپس، مسأله یافتن نقاط تعادل را به صورت یک مسأله بهینهسازی چندهدفه بیان میکنیم. در ادامه، ابهام موجود در مدل کلاسیک در خصوص توجه به برابری در تخصیص مصرف انرژی به مصرف کنندگان را به صورت عددی بیان میکنیم. درنهایت نیز نتیجه استفاده از بازی همکارانه در تخصیص انرژی و نحوه یافتن نقاط تعادل بازی را به صورت عددی بررسی خواهیم کرد.
مدلسازی
در این قسمت به مدلسازی مسأله مدیریت انرژی ترکیبی یک CIPRD بر اساس مدل ارائه شده در [28] می پردازیم. در این مسأله، تخصیص انرژی به اعضای شبکه در دوره تصمیم گیری، با در نظر گرفتن مشخصات فنی بارها و قیود شبکه و با هدف حداکثرکردن رفاه اجتماعی کل انجام می پذیرد.
فروض مسأله
در این تحقیق، بدون از دست رفتن کلیت مسأله، فرض می کنیم که کل انرژی مورد نیاز بارهای CIPRD از طریق شبکه اصلی تأمین می شود و عملاً از حضور منابع تولید پراکنده در شبکه الکتریکی محلی صرف نظر می شود. دوره تصمیم گیری 24 ساعت فرض شده است و قیمت ساعتی در 24 ساعت روز تصمیم گیری دانسته فرض می شود. در ضمن، در این قسمت از کلیه منابع عدم قطعیت در تصمیم گیری صرف نظر شده تا اصل ایده به روشنی مورد بررسی قرار گیرد.
مدیریت انرژی ترکیبی برای CIPRD، عموماً در یک شبکه الکتریکی محلی مجموعهای از بارهای صنعتی یا شهرکهای مسکونی بزرگ مطرح میشود. شبکههای الکتریکی چنین مجموعههایی عموماً شبکههای ولتاژ متوسط هستند. در این پایاننامه قیود شبکه الکتریکی، به کمک روابط پخش توان مستقیم مدل میشود. چنین فرضی چون باعث خطی شدن قیود میشود، باعث محدب شدن مسأله بهینهسازی و درنتیجه اطمینان از دسترسی به بهینه سراسری میشود. این اطمینان بسیار کلیدی است. چون این پایاننامه، اولین تحقیق در خصوص موضوع برابری در مسأله مدیریت انرژی ترکیبی کلاسیک از منظر برابری است، وجود چنین اطمینانی باعث میشود که نتایج حاصله از ایدههای مطرح شده، به صورت ریاضی قابل اثبات باشد. طبیعی است که در نظر گرفتن قیود پخش توان AC برای شبکه الکتریکی با ویژگی مطرح شده، خطای کمتری در مدل شبکه ایجاد خواهد کرد، اما اطمینان از پاسخهای حاصله به منظور تحلیل ریاضی وجود نخواهد داشت و صرفاً با اتکا به نتایج شبیهسازی که بسیار به روشهای مورد استفاده در شبیهسازی و دادههای عددی بستگی خواهند داشت ممکن خواهد بود. به علاوه، در این پایاننامه، در انتها به دنبال بیان چارچوبی برای در نظر گرفتن مصالحه بین برابری و کارایی در مدیریت انرژی ترکیبی کلاسیک هستیم. این چارچوب مستقل از شکل قیود شبکه الکتریکی قابل اعمال خواهد بود. با این مقدمه، فرض شده است که قیود شبکه الکتریکی به کمک روابط پخش توان مستقیم مدل میشود.
فرمول بندی