Please use this identifier to cite or link to this item: http://artemis.cslab.ece.ntua.gr:8080/jspui/handle/123456789/13266
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.authorΌλγα Κάγιαλη
dc.date.accessioned2018-07-23T09:01:53Z-
dc.date.available2018-07-23T09:01:53Z-
dc.date.issued2016-10-19
dc.date.submitted2016-10-19
dc.identifier.urihttp://artemis-new.cslab.ece.ntua.gr:8080/jspui/handle/123456789/13266-
dc.description.abstractΤα ηλεκτρικά δίκτυα αποτελούν σύνθετα και δυναμικά συστήματα τα οποία μεταβάλλονται και εξελίσσονται συνεχώς με γνώμονα την αύξηση της διείσδυσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και της διεσπαρμένης παραγωγής. Για την υλοποίηση αυτών, απαραίτητη φαίνεται η ανάπτυξη τεχνολογιών έξυπνων δικτύων ενώ ενδιαφέροντα πλεονεκτήματα παρουσιάζουν οι αποκεντρωμένες τεχνικές ελέγχου, οι οποίες μπορούν να καθιστούν αποτελεσματικότερη την εποπτεία και τον έλεγχο του δικτύου και συμβάλλουν στην ευελιξία, την επεκτασιμότητα και τη δυνατότητα δυναμικής προσαρμογής αυτού σε διαταραχές. Στα πλαίσια αυτά, μελετάται η χρήση τέτοιων μεθόδων ελέγχου για την επίλυση του προβλήματος Οικονομικής Κατανομής Φορτίου με κατανεμημένο τρόπο. Η Οικονομική Κατανομή Φορτίου αποτελεί ένα πρόβλημα βελτιστοποίησης, με στόχο τον υπολογισμό των επιπέδων παραγωγής των μονάδων για την κάλυψη της ζήτησης με το ελάχιστο δυνατό συνολικό κόστος καυσίμου (για συμβατικές μονάδες). Θεωρούμε ότι το κόστος κάθε μονάδας παραγωγής εκφράζεται ως μία πολυωνυμική συνάρτηση δευτέρας τάξης. Το συνολικό κόστος (άθροισμα του κόστους κάθε μονάδας) αποτελεί την αντικειμενική συνάρτηση του προβλήματος που μελετάμε και τίθεται προς ελαχιστοποίηση υπό τους περιορισμούς που θέτει το σύστημα. Διαφορίζοντας αυτή τη συνάρτηση, προκύπτει και η συνάρτηση του οριακού κόστους. Αποδεικνύεται ότι η βέλτιστη λύση για την οικονομική κατανομή του φορτίου επιτυγχάνεται όταν όλες οι μονάδες λειτουργούν υπό το ίδιο οριακό κόστος (κριτήριο οικονομικής κατανομής φορτίου). Το πρόβλημα αυτό λύνεται κατανεμημένα, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο συναίνεσης (consensus). Η μέθοδος αυτή αποτελεί μία επαναληπτική διαδικασία κατά την οποία η μεταβλητή συναίνεσης ανανεώνει την τιμή της με χρήση μόνο τοπικών μεταβλητών και μέχρις ότου η μεταβλητή συναίνεσης να συγκλίνει σε μία κοινή τιμή για όλους τους κόμβους. Θεωρώντας ως μεταβλητή συναίνεσης το οριακό κόστος μπορούμε, αντίστοιχα, να επιτύχουμε σύγκλιση του οριακού κόστους όλων των μονάδων σε μία κοινή τιμή, ικανοποιώντας ταυτόχρονα τους περιορισμούς του προβλήματος (τεχνικοί περιορισμοί των μονάδων και κάλυψη συνολικού φορτίου).Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, γίνεται ανταλλαγή των απαραίτητων πληροφοριών μόνο μεταξύ γειτονικών μονάδων. Έτσι, καταλήγουμε στη βέλτιστη λύση χωρίς την ανάγκη κεντρικού ελέγχου, με χρήση μόνο τοπικών πληροφοριών του συστήματος. Η επικοινωνία αυτή των μονάδων μοντελοποιείται κάνοντας χρήση του πίνακα γειτνίασης του δικτύου, από τον οποίο προκύπτει ένας πίνακας βαρών που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της μεταβλητής συναίνεσης. Με αυτό τον τρόπο, οι μονάδες ανταλλάσσουν τις τιμές των μεταβλητών τους μόνο με τις γειτονικές τους και με τη χρήση μίας επαναληπτικής διαδικασίας ανανεώνουν κατάλληλα τις μεταβλητές τους, ώστε να καταλήξουν σε ένα σταθμισμένο μέσο όρο για τις συναρτήσεις οριακού κόστους τους και κατά συνέπεια στη λύση του προβλήματος. Για την κατανεμημένη επίλυση αυτού του προβλήματος στην παρούσα διπλωματική, προτάθηκαν τρεις διαφορετικοί αλγόριθμοι βασισμένοι στο μοντέλο συναίνεσης, οι οποίοι χρησιμοποιούν διαφορετικές προσεγγίσεις για την ανανέωση των μεταβλητών. Αναλυτικότερα, μελετώνται: ένας Γραμμικός Αλγόριθμος, με τη χρήση μίας γραμμικής σχέσης για την ανανέωση των μεταβλητών συναίνεσης, ένας αλγόριθμος βασισμένος στο μοντέλο Kuramoto, που κάνει χρήση ημιτονοειδών και τέλος ένας Μη Γραμμικός Αλγόριθμος, όπου η σχέση ανανέωσης είναι μη γραμμικής μορφής με χρήση εκθετικών όρων. Σε κάθε μοντέλο χρησιμοποιείται ακόμα μία επιπλέον μεταβλητή συναίνεσης η οποία αναπαριστά την υπολειπόμενη ή περισσευούμενη ισχύ στο επίπεδο κάθε κόμβου (power mismatch). Μέσω αυτής γίνεται διόρθωση του οριακού κόστους ώστε τελικά το σύστημα να καταλήξει με μηδενική διαφορά ισχύος μεταξύ παραγωγής και κατανάλωσης. Με αυτό τον τρόπο είναι δυνατή και η δυναμική προσαρμογή των μονάδων σε τυχούσες αλλαγές του φορτίου. Η ανάπτυξη των αλγορίθμων καθώς και η προσομοίωσή τους έγινε σε περιβάλλον MATLAB. Για την υλοποίηση των παραπάνω αλγορίθμων, αρχικά, μελετήθηκαν 2 προσεγγίσεις. Στην πρώτη, αμελήθηκαν οι απώλειες μεταφοράς των γραμμών του συστήματος, ενώ στη δεύτερη εισήχθησαν και αυτές στο πρόβλημα και συγκρίθηκαν τα αντίστοιχα αποτελέσματα. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκαν προσομοιώσεις διαφόρων δικτύων και περιπτώσεων ώστε να γίνει πλήρης μελέτη της συμπεριφοράς των αλγορίθμων. Εκτιμήθηκε η αποδοτικότητα και η αποτελεσματικότητα τους και έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν με τα αντίστοιχα της κλασικής επίλυσης. Μελετήθηκαν, ακόμα, η ταχύτητα σύγκλισης των αλγορίθμων σε διαφορετικές τοπολογίες ή τρόπους διασύνδεσης των μονάδων καθώς και η πολυπλοκότητα τους, η οποία εκφράζει την επίδραση των αριθμών των κόμβων στον απαιτούμενο αριθμό επαναλήψεων για τη σύγκλιση του αλγορίθμου. Ακόμα, πραγματοποιήθηκαν προσομοιώσεις σε ρεαλιστικά δίκτυα μεταφοράς με τη χρήση του πακέτου MATPOWER, καταλήγοντας σε συμπεράσματα για την αποδοτικότητα του κάθε αλγορίθμου. Τέλος, ο αποδοτικότερος αλγόριθμος εφαρμόστηκε σε μία ημερήσια καμπύλη φορτίου, για να μελετηθεί η δυνατότητα προσαρμογής της παραγωγής των μονάδων στις αλλαγές του φορτίου κατά τη διάρκεια μίας ημέρας για την κάλυψη της ωριαίας ζήτησης. Ακόμα, μελετήθηκε πώς επηρεάζεται η λύση αυτού του προβλήματος όταν λαμβάνεται υπόψη ο ρυθμός με τον οποίο κάθε μονάδα δύναται να αυξήσει ή να μειώσει την παραγωγή της σε μία μονάδα χρόνου.
dc.languageGreek
dc.subjectοικονομική κατανομή φορτίου
dc.subjectαποκεντρωμένος έλεγχος
dc.subjectκατανεμημένοι αλγόριθμοι
dc.subjectευφυή δίκτυα
dc.subjectδιεσπαρμένη παραγωγή
dc.subjectανανεώσιμες πηγές ενέργειας
dc.subjectσυστήματα πολλαπλών πρακτόρων
dc.subjectμοντέλο συναίνεσης
dc.subjectσυντελεστές lagrange
dc.subjectοριακό κόστος
dc.titleΑνάπτυξη Κατανεμημένων Αλγορίθμων Για Κατανεμημένη Οικονομική Κατανομή Φορτίου
dc.typeDiploma Thesis
dc.description.pages132
dc.contributor.supervisorΧατζηαργυρίου Νικόλαος
dc.departmentΤομέας Ηλεκτρικής Ισχύος
dc.organizationΕΜΠ, Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών
dc.contactΡούμελης 5Α Χαλάνδρι <olgakagiali@hotmail.com; 03108741>
Appears in Collections:Διπλωματικές Εργασίες - Theses

Files in This Item:
File SizeFormat 
DT2016-0249.pdf1.89 MBAdobe PDFView/Open


Items in Artemis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.