بخشی از مقاله
چکیده - توزیع اقتصادی بار نقش مهمی در بهره برداری سیستمهای قدرت مدرن ایفا می نماید. این موضوع بایستی به گونهای انجام شود که کمترین هزینه ممکن را دربر داشته باشد، در واقع مسئله توزیع اقتصادی بار یک مسئله بهینه سازی برای کاهش هزینه بهره برداری با درنظرگرفتن محدودیتهای سیستم میباشد. در این مقاله مسئله پخش بار اقتصادی با در نظر گرفتن اثرات شیرهای بخار همراه با محدودیتهای ناشی از نیروگاهها و تأثیر قیود زیست محیطی مدلسازی شده است. مسئله از روش برنامهریزی غیرخطی توسط نرمافزار GAMS و روی یک سیستم قدرت با 24 واحد تولیدی پیادهسازی و نتایج بررسی شده است.
-1 مقدمه
بیشتر مسائل بهینهسازی در سیستمهای قدرت ازجمله توزیع اقتصادی بار، دارای ویژگیهای پیچیده و غیرخطی با قیود مساوی و نامساوی میباشند که از دیدگاه ریاضی حل آنها را با مشکل مواجه میسازد. توزیع اقتصادی بار یکی از مباحث مهم در زمینه مدیریت و بهرهبرداری از سیستم قدرت میباشد که هدف آن تعیین میزان تولید هر واحد نیروگاهی به نحوی است که بار سیستم با کمترین هزینه تأمین شود درحالیکه تمامی قیود حاکم بر مسئله رعایت شوند. در حل مسئله پخش بار اقتصادی گاهی به علت پیچیدگی تابع هزینه سوخت نیروگاهها و نیز وجود محدودیتهای زیاد دستیابی به پاسخ بهینه مطلق بسیار مشکل است.[1]
تولید همزمان برق و گرما یا به اختصار تولید همزمان، یکی از مهمترین کاربردهای تولید پراکنده است که عبارت است از تولید همزمان و توأم ترمودینامیکی دو یا چند شکل انرژی - برق وحرارت - از یک منبع. استفاده هر چه بیشتر از گرمای آزاد شده در حین فرآیند سوختن سوخت، باعث افزایش بازده انرژی و کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش هزینه های مربوط به تأمین انرژی میشود. از گرمای اتلافی بازیافت شده از این سیستمها می توان برای مصارف گرمایشی، سرمایشی و بسیاری از فرآیندهای صنعتی استفاده نمود. تولید همزمان برق و گرما، می تواند علاوه بر افزایش بازده و کاهش مصرف سوخت، باعث کاهش انتشار گازهای آلاینده نیز شود.[2]
در مرجع 3 کاربرد یک الگوریتم بهینهسازی نوین، یعنی الگوریتم جستجوی گرانشی 1 - GSA - جهت حل مسائل پخشبار اقتصادی ترکیبی غیرکوژ حرارت و توان 2 - CHPED - را ارائه داده است. روش ارائهشده بر اساس قانون در گرانش و قانون حرکت ذرات میباشد. اثربخشی الگوریتم پیشنهادی بر روی مطالعات موردی که شامل مدل کردن اثر بارگذاری شیر بخار و تلفات انتقال هستند، آزمون میشود. نتایج مسئله CHPED مبتنی بر GSA ازنظر جواب باکیفیت و بار محاسباتی با الگوریتمهای مختلف مقایسه میشوند تا توانایی الگوریتم معرفیشده در یافتن یک نقطه کاری با هزینه سوخت کمتر نشان داده شود.[3]
در مرجع 4 یک الگوریتم جدید بهینهسازی ازدحام ذره ضرایب شتاب متغیر با زمان 1 - TVAC - PSO - برای حل مسئله پخش بار اقتصادی حرارت و توان ترکیبی - CHPED - پیاده سازی شدهاست. ضرایب شتاب در الگوریتم بهینهسازی ازدحام ذره در طی تکرارها به صورت تطبیقی تغییر داده شده تا کیفیت جواب الگوریتم بهینهسازی ازدحام ذره اصلی بهبود یابد و از همگرایی زودهنگام اجتناب شود. قیدهای اثر شیر بخار، تلفات انتقال، محدودیتهای ظرفیتی و وابستگی حرارت- توان در سیستم های مطالعه شده مورد ملاحظه قرار می گیرند.[4]
در مرجع 5 یک روش بهینه سازی نوین برای مسئله پخش-بار اقتصادی حرارت و توان ترکیبی با استفاده از الگوریتم بهینه سازی کلونی زنبور ارائه داده شده است. این الگوریتم یک الگوریتم مبتنی بر دسته ذره الهام گرفته از رفتار غذا جویی زنبورهای عسل است. کارایی الگوریتم پیشنهادی با یک مثال از یک سیستم آزمون تایید اعتبار میشود. نتایج روش پیشنهادی با نتایج بهینه سازی دسته ذره، الگوریتم ژنتیک کد حقیقی و روشهای برنامه ریزی تکاملی مقایسه شده است.[5]
در مرجع 6 یک تجزیهوتحلیل مبتنی بر برنامهنویسی دینامیک ارائه دادهشده است، که برحسب یک ریزشبکه تنیده شده، شش گذرگاه را برای یافتن ترکیب بهینهای از 2DERS میان میکروتوربینها، سلولهای خورشیدی - بهعنوانمثال ظرفیت زمانی - و ذخیرهسازی باتری برای برخورد با بارگذاریهای الکتریکی و همچنین حرارتی را بیان میکند. در این تحقیق روشی برای تعیین مکان، اندازهیابی و ترکیب بهینه منابع از انواع موجود DER در یک ریزشبکه ارائه داده شده است. این روش تأثیر »حرارت و توان ترکیبی - CHP - « برای برآورده کردن بار حرارتی را مدنظر قرار میدهد و همچنین یک فرمولاسیون برنامه ریزی پویا را ارائه داده و کاربرد آن را در یک سیستم آزمون 6 شینه ای نشان میدهد.[6]
-2 اثرات شیر بخار مرتبط به واحدهای فقط توان
عموماً، تابع هزینه سوخت متداول واحدهای تولید توان حرارتی به صورت یک تابع درجه دوم از خروجیهای توان فعال بیان میشود. توربینهای دارای چند شیر بخار در توربین ژنراتورهای بخار بزرگ، اثر ریپلدار بر مشخصه ورودی -خروجی ایجاد میکنند که به »اثر بارگذاری شیر بخار« معروف است .[7] بنابراین، خروجی واحد تولید برق، آنگونه که در شکل 1 نشان داده شده، همیشه هموار نیست.[3]
