Kısa dönem hidrotermal koordinasyon probleminin geliştirilen artırımlı yerçekimsel arama algoritmasıyla çözümü
The solution of the short-term hydrothermal coordination problem by improved incremental gravitational search algorithm
Yazar: SERDAR ÖZYÖN
Danışman: DOÇ. DR. CELAL YAŞAR
Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Hem termik hem de hidrolik üretim birimlerinin bulunduğu enerji sistemlerinin belirli bir periyodik dönem boyunca ekonomik olarak işletimi, sadece termik üretim birimlerinden oluşan sistemlere göre daha zor ve karmaşıktır. Çünkü hidrolik üretim birimleri bulunan sistemlerde sağlanması gereken elektriksel kısıtların yanında hidrolik kısıtlarda yer almaktadır. Bu tür problemlerde işletim süresi olarak bir günden bir haftaya kadar olan süre dikkate alınırsa, probleme kısa dönem hidrotermal koordinasyon problemi (KDHTKP) denilmektedir. 
KDHTKP gibi karmaşık ve nümerik yöntemlerle çözümü zor olan mühendislik problemlerinin çözümünde sezgisel algoritmalar sıklıkla kullanılmaktadır. Bunun nedeni, büyük arama uzaylarına sahip çok boyutlu problemlerin nümerik yöntemlerle çözümlerinin çok daha uzun süreler almasıdır. Son yıllarda bu tür problemlerin daha hızlı çözümüne yönelik birçok sezgisel algoritma geliştirilmiştir. Çalışmada KDHTKP'inin çözümü için sezgisel algoritma olarak yerçekimsel arama algoritması (Gravitational search algorithm-GSA) seçilmiştir. GSA'nın performansını geliştirmek için algoritmaya artırımlı sosyal öğrenme (Incremental social learning-ISL) yapısı üç farklı şekilde uygulanmıştır. Performansı iyileştirilen bu algoritmaya geliştirilmiş GSA (Incremental GSA - IGSA) adı verilmiştir. Üç farklı şekilde uygulanan ISL'ye bağlı olarak üç farklı algoritma geliştirilmiştir. Geliştirilen bu yeni algoritmalar 23 adet benchmark test fonksiyonlarına başarıyla uygulanmıştır. Ayrıca IGSA'lar için en uygun parametre değerlerinin belirlenebilmesi için çevrimdışı parametre uyarlaması yapılmıştır. 
Belirlenen parametre değerlerinin kullanıldığı IGSA, sabit ve değişken düşülü hidrolik birimler bulunduran KDHTKP'lere çözüm için uygulanmıştır. Problemlerin çözümlerindeki kısıtlar cezalandırma yöntemiyle sağlanmış ve elde edilen sonuçlar tartışılmıştır.

Abstract:
There are hydraulic constraints as well as electrical constraints that must be satisfied in systems with hydraulic and thermal generation units. Therefore, the operation of energy systems with both thermal and hydraulic generation units for a defined period of time (hydrothermal coordination) is more difficult and more complicated with respect to a system composed of only thermal generation units. If the operation period is from one day to a week, the hydrothermal coordination problem is called short-term hydrothermal coordination problem (STHCP).
Heuristic algorithms are frequently used in the solution of engineering problems like STHCP which are complicated and difficult to solve. The reason is that these type of problems are highly nonlinear and  multi-dimensional having large search space. In recent years, a lot of heuristic algorithms have been developed for faster solution of these types of problems. In this work, gravitational search algorithm (GSA) has been selected as the heuristic algorithm for the solution of STHCP. In order to improve the performance of GSA, incremental social learning structure (ISL) has been applied to the algorithm in three different ways. This algorithm where the performance of GSA is improved has been called Incremental GSA (IGSA). Due to ISL applied in three different ways, three different algorithms were developed. Those newly developed algorithms were successfully applied to 23 benchmark test functions. Also, offline parameter adaptation was accomplished in order to find the most suitable parameter values for IGSAs.
IGSA in which the calculated parameter values were used, was applied to STHCPs with fixed and variable heads. The constraints in the solution of the problems were handled by means of the penalty function approach and the obtained results were compared with those given in the late literature.