Στοχαστική Βελτιστοποίηση Δικτύων Με Σηθ, Αυξημένη Διείσδυση Μονάδων Απε Και Ηλεκτρικά Οχήματα, Υπό Περιβαλλοντικούς Περιορισμούς Με Χρήση Μετευριστικών Αλγορίθμων

Abstract

Η εργασία αυτή είχε δύο στόχους. Αρχικά την στοχαστική, πολυκριτηριακή βελτιστοποίηση ενός μεγάλου υβριδικού δικτύου, με ενσωμάτωση μονάδων συμπαραγωγής, αιολικών μονάδων παραγωγής καθώς και ενός σταθμού τεχνολογίας Vehicle-to-Grid, υπό περιβαλλοντικές πολιτικές καθώς και περιορισμούς δυναμικής ευστάθειας. Αναλύθηκαν εκτενώς όλες οι παράμετροι μεταβλητότητας των εμπλεκομένων μονάδων και πως αυτές επηρεάζουν την τελική διαδικασία βελτιστοποίησης. Ειδικότερα, εξετάστηκε η εισαγωγή μίας πιο ακριβούς έκφρασης για την μετατροπή της τυχαίας μεταβλητής του ανέμου σε αντίστοιχη τυχαία μεταβλητή ισχύος, και πως αυτό επηρεάζει τις αναμενόμενες μέσες αποκλίσεις από τα επιθυμητά. Επίσης, στο κομμάτι που αφορούσε της μονάδες ΣΗΘ ενσωματώθηκαν τα μη κυρτά, πραγματικά, εφικτά σύνολα και διερευνήθηκε η επίδραση τους πάνω στο πρόβλημα. Αντίστοιχα, εφαρμόσαμε πολυκριτηριακή βελτιστοποίηση ενός μικροδικτύου με δυνατότητες τόσο συμβατικής παραγωγής όσο και συμπαραγωγής. Επιπλέον διερευνήθηκαν οι επιπτώσεις της φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων, στο εξεταζόμενο μικροδίκτυο και εισαγάγαμε έναν νέο αλγόριθμο κατανομής των ωρών φόρτισης με βάση την οριακή τιμή συστήματος. Οι παραπάνω βελτιστοποιήσεις πραγματοποιήθηκαν με δύο από τις πιο δημοφιλείς μεθόδους αναζήτησης βέλτιστου. Η πρώτη είναι η PSO (Particle Swarm Optimization) και δεύτερη η Αρμονική Αναζήτηση ή Αρμονικός Αλγόριθμος.Αυτό μας οδήγησε στο δεύτερο στόχο της διπλωματικής, ο οποίος ήταν η σύγκριση της απόδοσης και επίδοσης των δύο μεθόδων καθώς και η σύγκριση αυτών με τη μέθοδο πολλαπλασιαστών Lagrange. Οι αλγόριθμοι εξετάστηκαν σε απλά μικρών διαστάσεων ντετερμινιστικά προβλήματα, μέχρι και σε τάξεις μεγαλύτερα (30 διαστάσεων) στοχαστικά, με εφικτά σύνολα μη κυρτά. Η βελτιστοποίηση πραγματοποιήθηκε ανά μέθοδο με διαφορετική προσέγγιση, λόγω των ιδιαιτεροτήτων της κάθε μιας. Η PSO προσέγγισε το πρόβλημα με κριτήρια αριστείας Pareto, ενώ ο Αρμονικός με σταθμισμένη άθροιση των αντικειμενικών συναρτήσεων. Στόχος ήταν να διαφανεί γιατί είναι πιο αποδοτικές και προτιμούνται τέτοιες μέθοδοι για την επίλυση σύνθετων πολυδιάστατων προβλημάτων, καθώς και να τονιστούν οι δυνατότητες και τα μειονεκτήματα της κάθε μεθόδου. Τέλος, διερευνήθηκε η επίδραση των ηλεκτρικών οχημάτων στα δίκτυα ενέργειας καθώς και η επίδραση των νέων σταθμών τύπου V2G σε συνθήκες αιχμής.