Βελτιστος Βραχυπροθεσμος Προγραμματισμος Παραγωγης Ηλεκτρικης Ενεργειας Με Τη Μεθοδο Προσομοιωμενης Ανοπτησης

Abstract

Στην παρούσα διατριβή εξετάζεται το πρόβλημα του βέλτιστου βραχυπρόθεσμου προγραμματισμού παραγωγής, στόχος του οποίου είναι ο καθορισμός του βέλτιστου προγράμματος ένταξης των υδροηλεκτρικών και θερμικών μονάδων ενός συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και της ενεργού παραγωγής κάθε μονάδας για κάθε ώρα της εξεταζόμενης περιόδου προγραμματισμού, ώστε να ελαχιστοποιηθεί το συνολικό λειτουργικό κόστος του συστήματος. Η αντιμετώπιση του εν λόγω προβλήματος βασίζεται στη διάσπασή του σε δύο ανεξάρτητα προβλήματα, ένα υδροηλεκτρικό και ένα θερμικό, τα οποία επιλύονται διαδοχικά.Η επίλυση του θερμικού προβλήματος (προγραμματισμός ένταξης των θερμικών μονάδων και οικονομική κατανομή φορτίου) στηρίζεται στη χρήση μιας νέας μεθόδου προσομοιωμένης ανόπτησης, η οποία καθιστά δυνατή την ενσωμάτωση όλων των περιορισμών του θερμικού συστήματος παραγωγής. Η μέθοδος περιλαμβάνει τρεις πρωτότυπους μηχανισμούς για την παραγωγή εφικτών υποψήφιων λύσεων, καθώς και συστηματικές διαδικασίες για τη ρύθμιση των παραμέτρων ελέγχου. Η σύγκλιση της μεθόδου προσομοιωμένης ανόπτησης επιταχύνεται από τη χρήση μιας μεθόδου τοπικής βελτιστοποίησης, η οποία εφαρμόζεται σε κάθε επίπεδο θερμοκρασίας. Παράλληλα, γίνεται χρήση μιας δυναμικής μεθόδου οικονομικής κατανομής φορτίου για την αντιμετώπιση των περιορισμών ανάληψης/απόρριψης φορτίου των θερμικών μονάδων. Η μέθοδος συνίσταται στη διαδοχική επίλυση του προβλήματος της οικονομικής κατανομής φορτίου για κάθε ώρα της εξεταζόμενης περιόδου, τροποποιώντας κατάλληλα τα όρια παραγωγής των μονάδων.Επίσης, παρουσιάζεται μια νέα μέθοδος για την ενσωμάτωση περιορισμών αξιοπιστίας στο πρόβλημα του βέλτιστου προγραμματισμού παραγωγής. Η προτεινόμενη μέθοδος στηρίζεται στους δείκτες πιθανότητας απώλειας φορτίου και αναμενόμενης μη εξυπηρετούμενης ενέργειας και παρέχει ένα συστηματικό πλαίσιο για τον καθορισμό της απαιτούμενης στρεφόμενης εφεδρείας σε κάθε ώρα της περιόδου, λαμβάνοντας υπόψη τη διαθεσιμότητα των θερμικών μονάδων και την αβεβαιότητα της πρόβλεψης των ωριαίων φορτίων.Επιπρόσθετα, μελετάται η επίδραση των περιορισμών εκπομπών ρύπων στην επίλυση του προβλήματος του βέλτιστου προγραμματισμού παραγωγής, κάνοντας χρήση δύο πρωτότυπων μεθόδων. Η πρώτη μέθοδος αφορά στους περιορισμούς εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και στηρίζεται στη λογική του Ευρωπαϊκού Προγράμματος Εμπορίας Δικαιωμάτων Εκπομπών Ρύπων. Η δεύτερη μέθοδος χρησιμοποιείται για την ενσωμάτωση των περιορισμών που αναφέρονται στους λοιπούς αέριους ρύπους, οι οποίοι δεν εντάσσονται στο Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα Εμπορίας Δικαιωμάτων Εκπομπών Ρύπων, και συνίσταται στην προσθήκη ενός όρου ποινής στην αντικειμενική συνάρτηση του προβλήματος.Η επίλυση του υδροηλεκτρικού προβλήματος (προγραμματισμός λειτουργίας των υδροηλεκτρικών σταθμών) στηρίζεται στη χρήση μιας βελτιωμένης μεθόδου αποκοπής αιχμών, η οποία καθιστά δυνατή την ενσωμάτωση όλων των πολύπλοκων περιορισμών του υδροηλεκτρικού συστήματος παραγωγής. Η προτεινόμενη μέθοδος συμβάλλει στην ορθολογική χρήση της διαθέσιμης υδροηλεκτρικής ενέργειας, μειώνοντας σε μεγάλο βαθμό τις συνολικές υπολογιστικές απαιτήσεις.Η συνδυαστική χρήση των μεθόδων αποκοπής αιχμών και προσομοιωμένης ανόπτησης, μέσω ενός ενιαίου λογισμικού πακέτου, συντελεί στην επίλυση του συνολικού προβλήματος της βραχυπρόθεσμης υδροθερμικής συνεργασίας. Η αποτελεσματικότητα του προγράμματος αποδεικνύεται από την εξέταση διαφόρων εφαρμογών σε ρεαλιστικά συστήματα παραγωγής.