Εφαρμογή γενετικών αλγόριθμων στην επίλυση του προβλήματος της βραχυπρόθεσμης υδροθερμικής συνεργασίας
Creators: name: Ζούμας, Χριστόφορος-Ανέστης Ε.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2007
Subjects: Υδροθερμική συνεργασία
Προγραμματισμός παραγωγής
Γενετικοί αλγόριθμοι
Σύστημα μεταφοράς
Hydrothermal coordination
Unit Commitment
Production Scheduling
Genetic algorithms
Transmission system

description: Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται το πρόβλημα της Βραχυπρόθεσμης Υδροθερμικής Συνεργασίας (ΒΥΣ) σε συστήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με κεντρική διαχείριση. Η ΒΥΣ τοποθετείται ως πρόβλημα Μικτού Ακεραίου Προγραμματισμού (ΜΑΠ) με μη-γραμμική συνάρτηση στόχου. Το πρόβλημα διασπάται σε ένα Υδροηλεκτρικό και ένα Θερμικό πρόβλημα βελτιστοποίησης. Το Υδροηλεκτρικό πρόβλημα επιλύεται με χρήση Βελτιωμένου Γενετικού Αλγορίθμου (ΒΓΑ) ενώ το αντίστοιχο Θερμικό με χρήση γενικευμένης λίστας προτεραιότητας. Το προτεινόμενο μοντέλο εφαρμόζεται για την επίλυση του προβλήματος της ΒΥΣ συστημάτων παραγωγής πραγματικού μεγέθους. Η προτεινόμενη μεθοδολογία επίλυσης του Υδροηλεκτρικού προβλήματος παρέχει τη δυνατότητα μοντελοποίησης της κατάστασης ένταξης των υδροηλεκτρικών μονάδων παραγωγής. Το πρόβλημα της αργής σύγκλισης του Απλού Γενετικού Αλγορίθμου (ΑΓΑ) αντιμετωπίζεται με την ανάπτυξη ενός συνόλου ειδικών για το πρόβλημα της ΒΥΣ Γενετικών Τελεστών ο μηχανισμός των οποίων πηγάζει από τον επιδιωκόμενο τρόπο λειτουργίας των υδροηλεκτρικών σταθμών παραγωγής. Ο προτεινόμενος ΒΓΑ εφαρμόζεται για την επίλυση της ΒΥΣ του Ελληνικού συστήματος παραγωγής και τα εξαγόμενα αποτελέσματα αποδεικνύουν την υπεροχή του έναντι του ΑΓΑ. Η επεκτασιμότητα του ΒΓΑ διερευνάται επίσης σε συστήματα διπλάσιου μεγέθους με ικανοποιητικά αποτελέσματα. Η γενικότητα εφαρμογής του προτεινόμενου ΒΓΑ αποδεικνύεται και κατά τη σύγκριση του με εμπορικά διαθέσιμους επιλυτές προβλημάτων ΒΥΣ ΜΑΠ με γραμμική συνάρτηση στόχου. Η διατριβή ολοκληρώνεται με την εισαγωγή των περιορισμών του συστήματος μεταφοράς. Τα πειράματα εφαρμογής αποδεικνύουν ότι η ενσωμάτωση των επιπλέον περιορισμών δεν επιβαρύνει σημαντικά το ρυθμό σύγκλισης και το τελικό αποτέλεσμα
description: This dissertation deals with the problem of Short-Term Hydrothermal Coordination (STHC) of electrical production systems under centralized management. The problem is formulated as a Mixed Integer Programming (MIP) problem with non-linear target function. The initial large scale optimization problem is decomposed into Hydro and Thermal optimization sub-problems. In this decomposition scheme the Hydro sub-problem is solved by the proposed Enhanced Genetic Algorithm (EGA) and the Thermal sub-problem by a generalized priority-list Unit Commitment taking into consideration the majority of thermal unitsΆ operational constraints. The proposed scheme is applied for the solution of the STHC of real-sized power systems. In contrast to other Genetic Algorithm solution approaches the Hydro sub-problem is solved at unit-level. In order to deal with the slow convergence of the Simple Genetic Algortihm (SGA) a set of problem specific operators is developed for the EGA approach. Application of the EGA for the solution of the STHC of the Greek power system proves its efficiency in comparison to the SGA in terms of solution quality and optimality criteria. The scalability of the EGA is tested also for double-sized systems with satisfactory results. Generality of the proposed EGA is also tested against commercially available MIP solvers for a variation of the STHC defined as a MIP with linear target function. The dissertation concludes with the inclusion of the Transmission System constraints in terms of monitoring the transmission capacity of the high-voltage transmission lines. Experiments on the inclusion of the above mentioned constraints prove that the new problem is efficiently solve in the same EGA framework