Εφαρμογή της τεχνολογίας Blockchain για την επίλυση του προβλήματος Οικονομικής Κατανομής Φορτίου

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική επιλύεται το πρόβλημα Οικονομικής Κατανομής Φορτίου με κατανεμημένο-αποκεντρωμένο τρόπο. Το πρόβλημα Οικονομικής Κατανομής Φορτίου είναι ένα από τα πιο σημαντικά προβλήματα βελτιστοποίησης στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας (ΣΗΕ), όπου στόχος είναι να ελαχιστοποιηθεί το συνολικό κόστος παραγωγής των γεννητριών ενός συστήματος αλλά παράλληλα να ικανοποιεί-ται η ζήτηση του φορτίου και να μην παραβιάζονται κάποιοι περιορισμοί σχετικοί με τη λειτουργία των γεννητριών και με το σύστημα μεταφοράς. Γενικά έχουν προταθεί πολλοί τρόποι επίλυσης του συγκεκριμένου προβλήματος, όπως η μέθοδος πολλαπ-λασιαστών Lagrange καθώς και η μέθοδος ADMM. Στη εν λόγω εργασία προτείνεται η επίλυση του προβλήματος Οικονομικής Κατανομής Φορτίου με τη μέθοδο ADMM, με τη διαφορά ότι ένα βήμα της (ο κεντρικός υπολογισμός) θα εκτελείται μέσω ενός “έξυπνου συμβολαίου” (smart contract) στο Βlockchain, κάνοντας τον συνολικό αλ-γόριθμο κατανεμημένο. Μέσω του προτεινόμενου αλγορίθμου, οι κόμβοι του δικτύου (γεννήτριες) είναι μέλη ενός Ethereum Blockchain, στο οποίο έχει αναπτυχθεί (deployed) ένα πρωτόκολλο σύμφωνα με το οποίο συλλέγονται οι λύσεις του προβλήματος βελτιστοποίησης που λύνουν τοπικά οι κόμβοι λαμβάνοντας υπόψη τα τοπικά όρια παραγωγής τους και στη συνέχεια υπολογίζεται η ανανέωση της καθολικής (global) μεταβλητής κάθε γεν-νήτριας, λύνοντας το πρόβλημα βελτιστοποίησης με τον περιορισμό να καλύπτεται η ζήτηση φορτίου του συστήματος. Ο κώδικας εκτελείται ταυτόχρονα σε κάθε κόμβο του δικτύου και τα αποτελέσματα είναι κοινά για όλους. Τέλος παρατίθενται διάφορα σενάρια εκτέλεσης του παραπάνω αλγορίθμου ώστε να προκύψουν συμπεράσματα. Κάθε φορά τα αποτελέσματα συγκρίνονται με τα αποτε-λέσματα του αντίστοιχου κεντρικού αλγορίθμου που επιλύει το πρόβλημα Οικονομι-κής Κατανομής Φορτίου με την ΑDMM. Επίσης οι κόμβοι προκείμενου να μπορούν να στέλνουν δεδομένα στο Blockchain πληρώνουν το καύσιμο του Ethereum, το gas, και έτσι λοιπόν εξετάζεται και η οικονομική τους επιβάρυνση σε κάθε εκτέλεση του αλγορίθμου.