شماره کتابشناسی ملی
شماره
۱۹۹۴۳پ
زبان اثر
زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن
per
عنوان و نام پديدآور
عنوان اصلي
ارایه مدل و تحلیل ریاضی محدب‌سازی شده برای پخش بار بهینه احتمالاتی چند هدفه
عنوان اصلي به زبان ديگر
Convexified mathematical model and analysis of multi-objective probabilistic optimal power flow
نام نخستين پديدآور
/الناز داودی
وضعیت نشر و پخش و غیره
نام ناشر، پخش کننده و غيره
: مهندسی برق و کامپیوتر
تاریخ نشرو بخش و غیره
، ۱۳۹۷
نام توليد کننده
، میرزائی
مشخصات ظاهری
نام خاص و کميت اثر
۱۵۵ص
یادداشتهای مربوط به نشر، بخش و غیره
متن يادداشت
چاپی - الکترونیکی
یادداشتهای مربوط به پایان نامه ها
جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن
دکتری
نظم درجات
برق-قدرت گرایش سیستم و الکترونیک قدرت
زمان اعطا مدرک
۱۳۹۷/۰۶/۱۸
کسي که مدرک را اعطا کرده
تبریز
یادداشتهای مربوط به خلاصه یا چکیده
متن يادداشت
در یک شبکه قدرت، مسئله پخش بار بهینه یکی از مسائل بسیار مهم در مهندسی قدرت می‌باشد که به تعیین بهترین سطوح عملکردی نیروگاه‌های برق به منظور برآورده کردن تقاضای مورد نیاز در سراسر یک شبکه انتقال می‌پردازد .با توجه به معادلات غیرخطی/غیرمحدب مسئله پخش بار بهینه، روش‌های متعددی برای حل این مسئله از زمان طرح آن پیشنهاد شده‌اند .اخیرا روش‌هایی مبتنی بر محدب‌سازی برای مقابله با مشکل غیرمحدب بودن این مسئله ارایه شده‌اند که در مقایسه با سایر روش‌ها قادر به یافتن نقطه بهینه مطلق در بیشتر مسائل هستند .هرچند این روش‌ها نیز به نوبه خود دارای معایبی هستند ولی از آنجا که هزینه به دست آمده برای حل بهینه محلی می‌تواند بسیار بزرگتر از هزینه حاصل از بهینه مطلق باشد لذا نیاز به روش‌هایی که بتوانند جواب بهینه مطلق مسئله پخش بار بهینه را به دست آورند همواره احساس می‌شود .بر پایه روش‌های محدب‌سازی که به منظور یافتن پاسخ بهینه مطلق مطرح شده‌اند زمینه تحقیقاتی فراوانی برای مسئله پخش بار بهینه با استفاده از روش‌های آزادسازی محدب وجود دارد .لذا با توجه به توضیحات مطرح شده، در بخش اول این رساله سعی بر آن است که ضمن تمرکز بر روش‌های پاسخ‌یابی بهینه مطلق، مدل ریاضی چند هدفه مسئله پخش بار بهینه، محدب‌سازی شده و فرمول‌بندی‌ها و آزادسازی‌های لازم پیشنهاد شود .هم‌چنین شرایط لازم و کافی برای به دست آوردن بهینه‌ترین نقطه، بررسی شود .لازم به ذکر است که از بین توابع هدف مختلف احتمالی برای مسئله پخش بار بهینه، در این رساله، تابع چند هدفه شامل کمینه کردن هزینه انرژی تولیدی و میزان آلودگی) یا کاهش تلفات (در نظر گرفته شده است .برای این منظور، ابتدا یک مدل جامع از مسئله پخش بار بهینه با در نظر گرفتن ترانسفورماتورهای تغییر دهنده تپ و المان‌های موازی شامل خازن یا رآکتور با مقادیر متغیر ارایه می‌شود و سپس بر مبنای این مدل، مدل چند هدفه بر پایه برنامه‌ریزی نیمه معین پیشنهاد می‌شود .بر طبق نتایج مسائل پخش بار دو هدفه، کاملا واضح است که الگوریتم بر مبنای SDP پارتو فرانت با توزیع بهتر را تولید می‌کند و مدل‌سازی محدب مسئله غیرمحدب OPF نه تنها منجر به نتایج دقیق‌تر می‌شود، بلکه نتایج مصالحه‌ای بهتری نیز دارد .به عنوان مثال، در مسئله کمینه‌سازی هم‌زمان تابع هزینه و آلودگی استفاده از مدل محدب به ترتیب برای سیستم‌های۳۰ ، ۵۷ و۱۱۸ -باسه۹۶/۲۹۵,۶۷ ،۴۳/۴۴۵,۴۹۲,۲ ، و ۴۸/۷۰۸,۰۳۶,۳ دولار/سال صرفه‌جویی سالانه در مقایسه با الگوریتم شناخته شدهII - NSGAدر پی دارد .یکی از زیرمسئله‌های برجسته مسئله پخش بار بهینه، بهینه‌سازی توزیع توان راکتیو است که در سیستم‌های قدرت با تنظیم ولتاژ ژنراتورها، تپ ترانسفورماتورهای با قابلیت تغییر تپ در زیر بار و اندازه خازن‌های موازی انجام می‌شود .با توجه به غیر محدب بودن مسئله بهینه‌سازی توزیع توان راکتیو، این مسئله یکی از موضوعات تحقیق در حال پیشرفت و چالش برانگیز می‌باشد که در طول سال‌های اخیر، روش‌های زیادی برای حل بهینه‌سازی توزیع توان راکتیو پیشنهاد شده است .ولی در حالت کلی با وجود اینکه این روش‌ها توانایی بالایی در حل مسائل مختلف دارند با این حال، بیشتر این الگوریتم‌ها کارآیی چندانی در پیدا کردن نقطه بهینه جهانی نداشته و هیچ تضمینی برای به دست آوردن پاسخ بهینه جهانی برای مسائل غیرمحدب نمی‌دهند .در ادامه چند هدفه کردن پخش بار بهینه بر مبنای برنامه‌ریزی نیمه معین، یک فرمولاسیون جدید برای مسئله بهینه‌سازی توزیع توان راکتیو در این رساله پیشنهاد شده است .در واقع، این رساله کاربرد برنامه‌ریزی نیمه معین برای مسئله برنامه‌ریزی توان راکتیو در حضور ترانسفورماتورهای تنظیم کننده ولتاژ و عناصر شنت راکتیو/خازنی با مقادیر متغیر با استفاده از تکنیک های محدب‌سازی را گسترش می‌دهد .برای انجام این کار، مسئله غیر محدب اصلی به یک مدل معادل، اما محدب تبدیل می‌شود که متفاوت از فرمول‌های معمول بهینه‌سازی توزیع توان راکتیو است .فرمولاسیون جدید بر پایه برنامه‌ریزی نیمه معین پیشنهادی دارای ویژگی‌های برجسته‌ای است که عبارتند از ۱) :مدل بهینه‌سازی توزیع توان راکتیو محدب پیشنهادی عاری از بهینه‌های محلی است و در واقع، هر نقطه بهینه محلی بهینه جهانی نیز می‌باشد ۲) مسئله بهینه‌سازی دوگان، دارای تفاسیر ارزشمندی می‌باشد ۳) برخی از الگوریتم‌های واقعا کارآمد برای حل بهینه‌سازی توزیع توان راکتیو محدب وجود دارند که به نقاط اولیه حساس نبوده و به به‌روزرسانی‌های تکراری نیاز ندارند و ۴) الگوریتم پیشنهادی، پاسخ‌دهی سریعی نسبت به سایر روش‌ها دارد .نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد که مدل محدب پیشنهادی منجر به نتایج بهتری در مقایسه با سایر الگوریتم‌های به‌روز می‌شود .به عنوان مثال تلفات در سیستم۱۱۸ -باسه مطالعه موردی نوع دو استفاده از مدل پیشنهادی تلفات حقیقی را می‌تواند تا MW ۵۲۹۲/۱۱۳ کاهش می‌دهد که ۱۸/۱۱ کمتر از بهترین نتیجه‌ای است که تاکنون در مقالات عنوان شده است .در بخش بعدی رساله تلاش شده است که نحوه محدب‌سازی پخش بار احتمالاتی چند هدفه با حضور عدم قطعیت بار، مورد ارزیابی قرار گیرد .در واقع، این بخش مباحث چند هدفه و احتمالاتی را ترکیب کرده و ترکیب هر دو آنها را به روش محدب مدل می‌کند .در این بخش فرمول‌بندی‌های جدید بر اساس مدل مطرح شده بر پایه محدب‌سازی و آزادسازی‌های لازم و مورد نیاز برای پاسخ‌دهی بیان شده و نتایج حاصله تحلیل می‌شود .در نهایت خروجی‌های مورد نظر با در نظر گرفتن عدم قطعیت با روش نمونه‌برداری مکعب لاتین و مونت‌کارلو به دست می‌آیند .نتایج مطالعات موردی نشان می‌دهند که مقادیر به دست آمده برای توابع هدف مورد نظر در مسئله پخش بار بهینه چند هدفه با استفاده از روش نمونه‌برداری مکعب لاتین بسیار نزدیک به مقادیر مربوط به مونت‌کارلو می‌باشد .با این‌حال، تعداد و زمان اجرای بسیار کمتری نسبت به مونت‌کارلو لازم دارد
متن يادداشت
Optimal power flow (OPF) is one of the most important problems to be solved in the operation and planning of a power system which determines the best operating levels for electric power plants in order to meet demands given throughout a transmission network. Considering the non-linear equations of the OPF problem and also due to the non-convex/non-continuous nature of this problem, since the early stages of appearance of this problem, the great variety of the optimization methods have been proposed to allocate the active and reactive powers for generation units in an optimum way. In order to cope with the non-convexity of this problem, recently some new methods based on semidefinite programming have been proposed which can obtain the global optimums in comparison to the other algorithms. Like other methods, these methods also have disadvantages but, nonetheless, since the obtained cost for a local optimal solution can be much larger than the cost of the global one, therefore, there is always a special need for new approaches that can achieve the globally optimal points to the OPF problem. Based on the convexification methods introduced to find global optimal solutions, there is a great deal of research base on the optimal power flow problem using convex relaxation models. Hence, in the first part of this thesis, while focusing on the methods based on globally optimal solutions, the multi-objective mathematical model of the OPF problem is convexified and the basic formulation and relaxations are proposed. In addition, the necessary and sufficient conditions to obtain the optimal point are discussed. It should be noted that among the various possible objective functions for the OPF problem, a multi-objective function consisting of minimizing the total cost of the produced energy and pollution (or reduction of losses) are considered in this thesis. To this end, at first a comprehensive model of OPF considering tap-changer transformers and variable reactive/capacitive shunt elements is presented and then based on this model, a multi-objective framework using semidefinite programming (SDP) is proposed. One of the leading sub problems of the OPF problem is the optimal reactive power dispatch (ORPD), which can be used to work out control variables like reactive power of generators and reactive power injection of shunt elements. Due to the non-convexity of the ORPD problem, it is an ongoing and challenging research topic. In practical, the growth of the grid size, electricity demand as well as the expansion of power market perks up the ORPD problem more and more. Over the years, a great majority of solution techniques are proposed to solve ORPD and academics have done a lot of researches about this problem. Such approaches show the great abilities in facing different problems. Nevertheless, many of these methods are not effective in finding global optimums and cannot guarantee to obtain globally optimal solutions for case on non-convex problems. Continuing the proposed model for multi-objective OPF, in this thesis a new formulation for the ORPD problem is proposed. Specially, this study extends the SDP application to the reactive power planning problem in the presence of tap-changing transformers with variable ratios and modeling the reactive/ capacitive shunt elements using the convexification techniques. To do so, the original non-convex problem is converted into an equivalent, but convex model which is different from the other typical ORPD formulations. The newly proposed SDP formulation for ORPD has some predominant features that are: 1) the convex ORPD model is free from local minima and actually any locally optimal point is also globally optimal, 2) the associated convex dual ORPD problem, has valuable interpretations in terms of the primal problem; 3) there are some really efficient algorithms for ORPD solution, which are neither sensitive to initial points nor they require iterative updates; and 4) the proposed algorithm is very fast. Simulation results show that the proposed ORPD brings about much better results in comparison to the other approaches. Besides, in the next part of the thesis, attempts have been made to evaluate how the multi-objective probabilistic OPF problem is convexified in the presence of load uncertainty. Actually, this part combines the multi-objective and probabilistic topics and covers the combination of both of them in a convex manner. Then, new formulations based on the proposed model are presented and also the necessary and sufficient conditions are discussed to converge the proposed method. Finally, the outputs are obtained by considering the uncertainty with the Latin Hypercube Sampling and Monte Carlo methods (for comparison) and the results are analyzed
عنوان اصلی به زبان دیگر
عنوان اصلي به زبان ديگر
Convexified mathematical model and analysis of multi-objective probabilistic optimal power flow
نام شخص به منزله سر شناسه - (مسئولیت معنوی درجه اول )
مستند نام اشخاص تاييد نشده
داودی، الناز
مستند نام اشخاص تاييد نشده
Davoodi, Elnaz
دسترسی و محل الکترونیکی
يادداشت عمومي
سیاه و سفید
وضعیت فهرست نویسی
وضعیت فهرست نویسی
نمایه‌سازی قبلی
