استفاده از الگوریتم جست‌وجوی ابرکروی به‌منظور برنامه‌ریزی تولید همزمان انرژی الکتریکی و حرارتی با در نظر گرفتن مدل پیک بار و اثر دریچه‌های بخار

باقری, سجاد; جهان تاش, رضا; قره پتیان, گئورگ

doi:10.22052/11.3.6

استفاده از الگوریتم جست‌وجوی ابرکروی به‌منظور برنامه‌ریزی تولید همزمان انرژی الکتریکی و حرارتی با در نظر گرفتن مدل پیک بار و اثر دریچه‌های بخار

نویسندگان

سجاد باقری ¹

رضا جهان تاش ¹

گئورگ قره پتیان ²

¹ دانشکده فنی و مهندسی،دانشگاه آزاد اسلامی اراک

² دانشکده مهندسی برق،دانشگاه صنعتی امیرکبیر

10.22052/11.3.6

چکیده

تولید همزمان انرژی الکتریکی و حرارتی، یک روش صرفه‌جویی انرژی است که در آن، برق و حرارت به‌طور همزمان تولید می‌شوند. از ویژگی‌های مهم واحدهای حرارتی و الکتریکی، وجود یک وابستگی متقابل بین مقدار تولید برق و حرارت است که بر پیچیدگی مسئله می‌افزاید و می‌توان توسط روش‌های بهینه‌سازی قدرتمند مسئله را حل کرد. در این مقاله، برنامه‌ریزی و بهینه‌سازی تولید همزمان برق و حرارت شامل تأمین توان الکتریکی و حرارتی مورد نیاز شبکه انجام خواهد شد. این هدف با دو رویکرد کلی شامل اثر باز شدن دریچه‌های بخار و بررسی این اثر به‌همراه مدل نمودن پیک بار با حضور ذخیره‌سازهای انرژی از نوع باتری که از نوآوری‌های اصلی تحقیق به شمار می‌رود، صورت گرفته است. این مقاله استفاده از الگوریتم‌های جست‌وجوی ابرکروی و بهینه‌سازی ازدحام ذرات به‌منظور بهینه‌سازی و حل مسئلۀ پخش اقتصادی بارهای الکتریکی و حرارتی در واحدهای بزرگ و مقایسه و اعتبارسنجی نتایج را پیشنهاد می‌دهد. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که می‌توان از روش‌های پیشنهادی به‌عنوان روش مطمئن برای حل مسئلۀ پخش بار اقتصادی بارهای الکتریکی و حرارتی با لحاظ نمودن قیود مختلف استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

تولید همزمان برق و حرارت

اثر باز شدن دریچه‌های بخار

مدل‌سازی پیک بار

سیستم‌های ذخیره‌‌ساز انرژی

باتری

الگوریتم جست‌وجوی ابرکروی

[1] Vatanpour, M., Yazdankhah, A. S. and Nazari, Y., "Combined Heat and Power Economic Dispatch Considering Valve Point Effect and Prohibited Zones by BFPSO", Energy Engineering & Management, 6, No. 3, pp. 2-13, 2016.
[2] Nguyen, T. T., Vo, D. N. and Dinh, B. H., "Cuckoo Search Algorithm for Combined Heat and Power Economic Dispatch", International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 81, pp. 204-214, 2016.
[3] Afzalan, E. and Joorabian, M., "Application of Dynamic Adaptive Bacterial Foraging Algorithm for Optimum Economic Dispatch with Valve-Point Effects and Wind Power", Intelligent Systems in Electrical Engineering, Vol. 3, No. 4, pp. 1-14, 2013
[4] Meng, A., Mei, P., Yin, H., Peng, X. and Guo, Z., "Crisscross Optimization Algorithm for Solving Combined Heat and Power Economic Dispatch Problem", Energy Conversion and Management, Vol. 105, pp. 1303-1317, 2015.
[5] HUANG, Z., GAO, Z., QI, L. and Duan, H., "A Heterogeneous Evolving Cuckoo Search Algorithm for Solving Large-scale Combined Heat and Power Economic Dispatch Problems", IEEE Access, Vol. 7, 111287–111301, 2019.
[6] SUNDARAM, A., "Combined Heat and Power Economic Emission Dispatch Using Hybrid NSGA II-MOPSO Algorithm Incorporating an Effective Constraint Handling Mechanism", IEEE Access, Vol. 8, 13748-13768, 2020.
[7] Moradi-Dalvand, M., Nazari-Heris, M., Mohammadi-ivatloo, B., Galavani, S. and Rabiee, A., "A Two-Stage Mathematical Programming Approach for the Solution of Combined Heat and Power Economic Dispatch", IEEE Systems Journal, Vol. 14, No. 2, 2873–2881, 2020.
[8] Sharifi, H. and Sadegh, M. O., "Economic Dispatch of Power and Heat Considering the Environmental Pollutants and Operational Constraints of Power Plants with the Multi-objective Harmony Search Algorithm (MOHS)", Energy Engineering & Management, 9, No. 1, pp. 14-25, 2019.
[9] Choi, W. B. and Song, H., "Mixed Integer Linear Programming-Based Peak Shaving Algorithm Considering Multiple Energy Storage Systems", International Journal of Applied Engineering Research, Vol. 11, No. 13, pp. 7986-7988, 2016.
Sanjari, M. J., Karami, H., Yatim, A. H. and Gharehpetian, G. B., "Application of Hyper-Spherical Search Algorithm for Optimal Energy Resources Dispatch in Residential Microgrids", Applied Soft Computing, Vol. 37, pp. 15–23, 2015.
Karami, H., Sanjari, M. J. and Gharehpetian, G. B., "Hyper-Spherical Search (HSS) Algorithm: a Novel Meta-Heuristic Algorithm to Optimize Nonlinear Functions", Neural Computing and Applications, Vol. 25, No. 6, pp. 1455–1465, 2014.
Heris, N., Babaei, A. F. and Ivatloo, B. M., "A Novel Hybrid Harmony Search and a Particle Swarm Optimization Method for Solving Combined Heat and Power Economic Dispatch", Smart Grid Conference (SGC), IEEE, Tehran, Iran, 20-21 Dec. 2017.
Takada, K. and Ikegami, T., "Long Term Planning Method for a CHP System using Particle Swarm Optimization Algorithm and Mixed Integer Linear Programming", International Conference on Smart Energy Systems and Technologies (SEST), IEEE, Sevilla, Spain, 10-12 Sept. 2018.
Wei, F., Li, Y., Sui, Q., Lin, X., Chen, L., Chen, Z. and Li, Z., "A Novel Thermal Energy Storage System in Smart Building Based on Phase Change Material", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 10 , No. 3, pp. 2846-2857, 2019.
Yang, L., Zhang, X. and Gao, P., "Research on Heat and Electricity Coordinated Dispatch Model for Better Integration of Wind Power Based on Electric Boiler with Thermal Storage", IET Generation, Transmission & Distribution, Vol. 12, No. 15, pp. 3736-3743, 2018.