پخش بار بهینه سیستمهای قدرت با در نظر گرفتن محدودیتهای ایمنی و آلودگی با استفاده از روش توسعه یافته جستجوی باکتریایی

این پایان نامه در دومرحله کلی سازمان دهی شد. مرحله مطالعاتی و تحقیقاتی و مرحله توسعه و شبیه سازی. فصل دوم ، سوم و چهارم مرحله مطالعاتی این پایان نامه را تشکیل می دهند. و فصول پنجم و ششم مرحله توسعه و شبیه سازی هستند. در فصل اول مفهوم پخش بار بهینه در سیستم قدرت ، کاربرد و مدل سازی ریاضی آن شرح داده شد. امکان معرفی توابع هدف متنوع در مساله opf این امکان را می دهد که با انعطاف بالایی اهداف مورد نظر را برای بهینه کردن عملکرد سیستم قدرت پیاده سازی کرد. امکان درنظرگرفتن محدودیت های مختلف واحدهای تولیدی مانند اثر بارگذاری شیرها ، نواحی ممنوعه کاری و چند سوختی بودن واحد در فرمول بندی این مسأله ، opf را به صورت یک ابزار سودمند عملی جهت کنترل بهینه سیستم قدرت در می آورد. مزیت دیگر این ابزار امکان درنظرگرفتن همزمان محدودیت های شبکه قدرت به صورت قید یا تابع هدف است. با فرمول بندی شرح داده شده ضمن کاهش هزینه های بهره برداری می توان امنیت و پایداری شبکه را به میزان لازم ارتقاء داد. چالش پیش رو چگونگی حل مسأله opf است. همانطور که شرح داده شد با در نظر گرفتن شرایط عملی ، مشخصات غیر خطی واحدها و معادلات پخش بار وارد فضای مسأله می شوند. در این شرایط ، مسأله مذکور به یک مسأله نامحدب و گسسته ، غیر یکنوا و آمیخته به عدد صحیح تبدیل می شود. با اضافه شدن این پیچیدگی ها تمامی روش های تحلیلی و هوشمند به چالش کشیده می شوند. با بوجود آمدن فضای مسأله گسسته و مشتق ناپذیر کلیه روش های متکی بر مشتق اول یا مشتق دوم با مشکل روبرو می شوند. همچنین با درنظر گرفتن مولفه های مختلف غیر خطی بخصوص اثر بارگذاری شیرها ، فضای مسأله شامل تعداد زیادی کمینه های محلی می شود که کلیه روش های حل opf را خطر افتادن در این کمینه های محلی تهدید می کند. با توجه به این پیچیدگی ها روش های حل متنوعی ارائه شده است. در فصل سوم انواع این روش های حل تحلیلی و هوشمند مورد بررسی قرار گرفت. عمده ضعف روش های تحلیلی، عدم کارایی درهنگام استفاده در سیستم های بزرگ و واقعی و ضعف در مدیریت متغیرهای گسسته است. گذشته از این نواقص ، برقرار نبودن شرایط لازم برای حل با استفاده از روش های تحلیلی ( مانند مشتق پذیری و محدب بودن ) ، همگرایی به کمینه محلی به جای کلی و لزوم تغییرات وسیع در الگوریتم حل مسأله با تغییر تابع هدف و قیود از دیگر موانع در این روش ها است. برای غلبه در این چالش ها روش های هوشمند برای حل این مسأله مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه فصل 3 بعضی از این روش های حل هوشمند معرفی شدند. از آنجا که تمرکز این پایان نامه بر روی حل به روش الگوریتم های جستجوی تصادفی است ، الگوریتم های بهینه سازی دسته پرندگان، تکامل تفاضلی و جستجوی باکتریایی به عنوان نسخه های نسبتاً جدیدتر این روش ها معرفی شدند. باتوجه به ساختار و شیوه پیدا کردن جواب در این روش ها ملاحظه گردید که اصولاً این روش ها هیچگونه نیازی به اطلاعات مشتق ندارند ، هیچ فرضی مانند محدب بودن فضای مسأله برای آنها ضرورتی ندارد و در نهایت با ساختار جستجوی موازی توانایی بالایی در پیدا کردن کمینه کلی دارند. با در نظر گرفتن این مزیت ها ، حل مسأله opf-sc با استفاده از این روش ها در برنامه این پایان نامه قرار گرفت. با بررسی تحقیقات انجام گرفته بر روی این روش ها در حل مسائل پیچیده قدرت ، نواقص و معایب این روش ها مورد بررسی قرار گرفت. جدی ترین نقص این روش ها عدم ارائه یک جواب با کیفیت مناسب هنگام تغییر جمعیت اولیه ، تغییر پارامترهای الگوریتم و همچنین تغییر مساله است. به عبارت دیگر در هر بار اجرای این الگوریتم ها با پارامترهای الگوریتم و همچنین تغییر مساله است. به عبارت دیگر در هر بار اجرای این الگوریتم ها با پارامترهای ثابت الگوریتم ، نتایج کاملاً متفاوت و با فاصله زیاد از یکدیگر به دست می آید. همچنین این الگوریتم ها دارای پارامترهایی هستند که برای هر مسأله ای باید تنظیم شوند و در واقع تنظیم مناسب آنها برای حل یک مسأله خود یک مسأله بهینه سازی دیگر است. تنظیم این پارامترها معمولاً به روش شهودی و سعی و خطا انجام می گیرد که وقت گیر و فاقد دقت مناسب هستند. باتوجه به این محدودیت ها و نواقص ، سعی در طراحی الگوریتمی با حساسیت کمتر در برابر تغییر مسأله ، تغییر پارامتر ها و تغییر جمعیت اولیه شد. الگوریتم پیشنهادی با ترکیب ویژگی های برجسته چند الگوریتم دیگر امکان جستجوی موثری را در فضای مسأله پدید می آورد. به این صورت که با بهره گیری از اطلاعات مجموعه ای از بهترین اعضای جمعیت بر هوشمندی و کارآیی روش جستجو افزوده شد. در این پایان نامه حل مسأله opf و شکل توسعه داده شده آن ، opf-sc ، به کمک الگوریتم ibf بررسی شد. نتایج اعمال این الگوریتم بر روی 6 سیستم نمونه در مسأله opf و opf-sc توانمندی این الگوریتم را نسبت به جمعیت اولیه و همچنین پارامترهای قابل تنظیم آن با استفاده از آنالیز حساسیت آشکار نمود. این پایان نامه می تواند در مباحث زیر ادامه یابد : 1- استفاده از شاخص های قدرتمند پایداری ولتاژ مانند حد بارگذاری سیستم با استفاده از روش continuation power flow ( cpf. 2- درنظر گرفتن پایداری های زاویه ای ( سیگنال کوچک و پایداری گذرا ) : پخش بار بهینه با در نظر گرفتن این پایداری ها بر حاشیه امنیت سیستم قدرت می افزاید. 3- درنظر گرفتن روشن و خاموش شدن واحدها : معمولاً برنامه ریزی برای تصمیم گیری در مورد روشن یا خاموش شدن واحدها برای یک دوره 24 یا 168 ساعته انجام می گیرد. درنظر گرفتن روش و خاموش شدن واحدها مساله را بیش از پیش گسسته و نامحدب می کند. در این حالت نیاز است تا برای تعیین وضعیت واحد برای روشن یا خاموش بودن از عملگرهای ویژه که برای اعداد صحیح صفر( نشان دهنده خاموش بودن واحد ) و یک ( نشان دهنده روشن بودن واحد ) قابل اعمال باشند استفاده نمود. به عبارت دیگر در این حالت روش گرد کردن مورد استفاده در مساله opf فاقد کارآیی لازم است. 4- حل مسأله opf در محیط بازار برق : مساله opf می تواند در زمینه هایی مانند تسویه کردن بازار و مدیریت ازدحام در سیستم تجدید ساختار شده به کار رود. 5- در نظر گرفتن عدم قطعیت : باتوجه به غیر قطعی بودن بعضی شرایط در نظر گرفته شده برای سیستم قدرت مورد مطالعه مانند میزان بار در ساعت های آینده و واحدهای آماده به کار ، پخش بار بهینه با در نظر گرفتن این عدم قطعیتها می تواند منجر به نتایج مطمئن تری شود.