تعیین ظرفیت بهینه سد و نیروگاه با قوانین بهره برداری فازی در سدهای برقابی با استفاده از روشهای بهینه سازی تکاملی

بهینه سازی طراحی و بهره برداری از سدهای برقابی از منظر منابع آب و با اعمال کنترل روی معیار اعتمادپذیری تولید بده انرژی می تواند یک مساله پیچیده و بسیار دشوار به لحاظ نوع مدل بهینه سازی حاصل و فرمول بندی آن باشد. در این پایان نامه مساله بهینه سازی طراحی و بهره برداری از سدهای برقابی با احتساب قید اعتماد پذیری تولید انرژی برقابی با استفاده از الگوریتم های هوش جمعی (pso) و روشهای کلاسیک برنامه ریزی ریاضی مورد نظر قرار گرفته است. همچنین طراحی بهینه سیستم در شرایط استفاده از انواع سیاستها و قوانین بهره برداری شامل قانون بهره برداری استاندارد برقابی، قوانین رگرسیون پارامتریک و قوانین بهره برداری فازی پارامتریک مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. در قوانین بهره برداری فازی، پارامترهای شکل توابع عضویت در بخش فرض و پارامترهای بخش تالی یا نتیجه از قوانین فوق در قالب سیستمهای استنباط فازی از نوع سوگنو (sugeno) متغیرهای تصمیم بهره برداری مدل بهینه سازی می باشند. فرمولبندی مدلهای بهینه سازی فوق ازنوع مدلهای برنامه ریزی غیر خطی غیر محدب (nlp) می باشد که در شرایط اعمال کنترل بر روی قید اعتمادپذیری تولید انرژی برقابی متغیرهای دو مقداره نیز به ساختار مدلها اضافه شده و مدلهای از نوع برنامه ریزی غیر خطی غیر محدب با متغیرهای مختلط (minlp) نتیجه خواهد شد. حل این مدلهای بهینه سازی که در زمره مسایل np-hard در بهینهٍٍٍ سازی می باشد، توسط روشهای کلاسیک برنامه ریزی ریاضی و الگوریتم فراکاوشی pso مورد توجه قرار گرفته است. در روشهای برنامه ریزی ریاضی از ترکیب الگوریتم شمارشی شاخه و حد (branch & bound) و الگوریتم برنامه ریزی خطی متوالی (slp) برای حل مسایل غیرخطی پیوسته در نرم افزار lingo 10 استفاده شده است. در روش حل با استفاده از pso نیز این الگوریتم بهینه سازی با روش شبیه سازی متوالی جریان همراه با احتساب قید اعتماد پذیری تلفیق شده است. در این روش متغیر های طراحی شامل رقوم نرمال، رقوم حداقل بهره برداری و ظرفیت نیروگاه و متغیرهای بهره برداری شامل جریانهای ماهانه خروجی از مخزن و یا پارامتر های قوانین بهره برداری معرف جریانهای خروجی فوق توسط الگوریتم pso تولید و تکامل می یابند. با معلوم بودن مقادیر متغیرهای فوق، مدل شبیه ساز بهره برداری از مخزن برقابی با احتساب قید اعتماد پذیری در تولید انرژی برقابی اجرا شده و تابع هدف یا فرمولبندی الگوریتم بهینه سازی ارزیابی می شود. در این مطالعه تابع هدف مدل بهینه سازی، حداکثرسازی سود خالص حاصل از طراحی و بهره برداری از سیستم سد و مخزن در طول عمر مفید سیستم است. مدلهای فوق در طراحی و بهره برداری بهینه سیستم مخزن و نیروگاه سد بختیاری به کار گرفته و با هم مقایسه شده اند. نتایج حاصل از مدلهای توسعه یافته شامل 2 جنبه اصلی است. جنبه اول مربوط به مقایسه 2 نوع روش حل مدلهای minlp برقابی، یعنی روش ترکیبی pso با مدول شبیه ساز و روش ترکیبی شاخه و حد و slp و جنبه دوم مربوط به مقایسه انواع سیاستهای بهره برداری برقابی می باشد. در جنبه اول ملاحظه شد که مطابق انتظار الگوریتم فراکاوشی pso در مقایسه با روشهای برنامه ریزی ریاضی کلاسیک از توفیق بیشتری در حل مدل minlp حاصل با ماهیت ترکیباتی (combinatorial) برخوردار بوده است. علیرغم آن در حالت خاص اعتماد پذیری 100% که ساختار مدل به یک مدل nlp غیر محدب با نقاط بهینه موضعی متعدد تقلیل می یابد، روشهای برنامه ریزی ریاضی کلاسیک بهتر از pso عمل می نماید. در جنبه دوم ملاحظه شد که در شرایطی که کمبودهای تولید انرژی برقابی به صورت خطی جریمه شوند، قوانین بهره برداری استاندارد برقابی بهتر از قوانین پارامتریک خطی و فازی عمل میٍکنند. در مقابل در شرایطی که مدل نسبت به کمبودهای بزرگتر حساس شود، قوانین بهره برداری فازی عملکرد بهتری دارند.