مسئله ی تخصیص منابع در بازار مبتنی بر شبکه ی برق هوشمند

شبکه های برق هوشمند یکی از جدیدترین تکنولوژی های روز دنیا و حاصل تلاش متخصّصین جهت ارتقای شبکه های توزیع الکتریسیته برای ورود به قرن دیجیتال است. یکی از اهداف اصلی به وجود آمدن <<شبکه ی برق هوشمند>>، امکان ایجاد یک ارتباط دوطرفه بین خریداران و فروشندگان به صورت غیرمتمرکز و برخط است. ارضای نیازهای خریداران از طریق برق تولیدی فروشندگان جزو اهداف ایجاد این شبکه ها است. از این رو، وجود یک بازار مطمئن و پایدار که بتواند تمامی تبادلات انرژی را بر طبق شرایط محیط و انرژی به صورت پویا کنترل کند، امری ضروری است. در این نوع از بازارها، تعیین قیمت برق بر پایه ی استانداردهای عرضه و تقاضا است. در دنیای بازار و تجارت، همیشه سیستم یا افرادی وجود دارند که درصدد فروش اجناس خود در جهت <<کسب سود بیشتر>> و از طرفی در آن سوی بازار، افرادی نیز وجود دارند که در پی ارضای نیازهای خود در مقابل <<هزینه ی خرید کمتر>> هستند. مسئله ی <<تخصیص منابع>> در بازار مبتنی بر شبکه ی برق هوشمند یکی از مسائل جدید و پرچالش در شبکه های برق هوشمند است که از ویژگی های اقتصادی الهام گرفته شده است. در این بازار، منابع با استفاده از رقابت بین خریداران و فروشندگان تخصیص داده می شوند. خریداران درصدد کاهش هزینه های خرید خودشان هستند. به تبع این مشخصه، آن ها به دنبال فروشندگانی هستند که قیمت کمتری نسبت به بقیه ی فروشندگان برای فروش هر واحد برق تولیدی خودشان اعلام کرده باشند. در مقابل، فروشندگان به دنبال آن دسته از خریدارانی هستند که قیمت بالایی برای خرید برق مورد نیاز خودشان اعلام کرده اند. در همین راستا، طراحی یک مکانیزم قیمت گذاری و سیاست خرید و فروش پایدار، برای به تعادل رساندن بازارها در شبکه های برق هوشمند (با در نظر گرفتن تمامی محدودیت های موجود) امری حیاتی خواهد بود. در این پایان نامه سعی بر آن است که یک <<مکانیزم متعادل>> برای تخصیص منابع بین خریداران و فروشندگان، به علاوه، یک سیاست <<قیمت گذاری مناسب>> برای هر واحد برق در دوره های متوالی خرید و فروش ارائه گردد. همچنین، یک استراتژی <<کسب سود بیشتر در مقابل پرداخت هزینه ی کمتر>> برای خریداران در مقابل یک <<استراتژی فروش سودآور>> برای فروشندگان برق طراحی و پیاده سازی شود. در نتیجه، کار اصلی این پایان نامه در گام نخست، طراحی و مدل سازی ریاضی برای بازار برق، جهت فرمول بندی مسئله است. در نتیجه، دو مدل تک هدفه و یک مدل دو هدفه ی جامع برای ایجاد بازارهای برق ارائه شده است. در مدل اول، به هدف خریداران که همان کاهش هزینه های خرید است، توجه خواهیم کرد. در ادامه، در نظر گرفتن هدف فروشندگان که بر مبنای افزایش سود فروش خودشان است، جزو اولویت های مدل دوم است. در نهایت، در نظر گرفتن هم زمان هر دوی اهداف ذکر شده به همراه محدودیت های مسئله، تشکیل مدل سوم را می د هند. ویژگی دیگر این پژوهش، ارائه ی الگوریتم هایی مناسب بر پایه ی هر کدام از مد ل های پیشنهادی است که بتواند کارایی هرچه بیشتر بازار را در جهت بهینگی و تعادل، به ارمغان بیاورد. یک الگوریتم تکاملی حریصانه برای دو مدل اول و همچنین یک الگوریتم تکاملی چند هدفه برای مدل سوم در جهت حل مسئله ی تخصیص منابع در بازارهای برق مبتنی بر شبکه ی برق هوشمند ارائه شده است. استفاده از تکنیک های محاسبات تکاملی به جهت np-complete بودن مسئله ی تخصیص منابع، یکی از ویژگی های بارز الگوریتم های ارائه شده است. دست یابی به یک جواب (تخصیص منابع) نزدیک به بهینه، نتیجه ی اجرای این الگوریتم ها بر روی دو مدل اول است. همچنین، حاصل اجرای الگوریتم های تکاملی چندهدفه بر روی مدل سوم، دست یابی به مجموعه ای از جواب های نامغلوب (نسبت به یک دیگر) برای مسئله ی تخصیص منابع است.