پایان نامه با واژه های کلیدی قابلیت اطمینان، عدم قطعیت، زمان بندی

دانلود پایان نامه ارشد

، تعمیرات مربوط به هر بخش می‌تواند به صورت جداگانه نیز صورت پذیرد. از این میان، تعمیرات مربوط به شبکه‌ی انتقال از اهمّیت ویژه‌ای برخوردار است و می‌توان تعمیرات کوتاه‌مدّت، میان‌مدّت و بلندمدّت را برای این بخش از سیستم انجام داد.
درخصوص تحقیقات بسیاری که در زمینه‌ی تعمیرات مربوط به واحدهای تولید صورت گرفته است می‌توان به مقالهی پایهای کُنِجو [7] اشاره کرد که با ارائه‌ی یک روند تکراری43 سعی در ارائه‌ی برنامه‌ای دارد که در یک محیط تجدیدساختار شده، واحدهای تولید بتوانند در یک روند رفت و برگشتی، برنامه‌ی زمان‌بندی خود را به گونه‌ای تنظیم کنند که هم سود خود را بیشینه کنند و هم قیود قابلیت اطمینان سیستم با نظارت ISO برقرار بمانند. در ادامه، جزئیات مدلسازی انجام شده در [7] شرح داده خواهد شد تا بتوان با قیود اصلی موجود برای تعمیر واحدهای تولید آشنا شد.
این مقاله [7] یک روند تکراری را ارائه می‌دهد که طی آن مصالحه‌ای بین اپراتور سیستم و تولیدکننده‌ها صورت
می‌گیرد که هم قابلیت اطمینان سیستم در یک حد قابل قبول بماند و هم مورد قبول تولیدکنندگان باشد. در این مقاله، یک بازار برق مبتنی بر حوضچه در نظر گرفته شده است امّا با این حال روش ارائه شده، برای بازار‌های با مبادلات دوجانبه نیز قابل پیاده سازی است. چارچوب زمانی در نظر گرفته شده، یک سال را به چند هفته تقسیم می‌کند که در هر هفته شش زیر بازه برای بار درنظر گرفته شده است که ترتیب آن به صورت زیر می‌باشد: پیک روز‌ کاری هفته، شانه‌ی بار روزهای کاری44، دره‌ی روز کاری هفته، پیک آخر هفته، شانه‌ی آخر هفته و دره‌ی آخر هفته. برای سادگی، هیچ عدم قطعیتی در نظر گرفته نشده است؛ یعنی بار و قیمت پیش‌بینی شده دقیق فرض شده است و نرخ خروج اجباری واحد‌ها نیز صفر در نظر گرفته شده است. اساس عملکرد روند ارائه شده شامل سه مرحله است:
ISO یک مسأله‌ی زمان‌بندی تعمیرات را انجام می‌دهد که طی آن همه‌ی واحد‌ها، مستقل از اینکه هر واحد مربوط به کدام تولیدکننده است، در نظر گرفته می‌شوند و هدف ISO بیشینه کردن قابلیت اطمینان سیستم در طی هفته‌های سال است. بار هر هفته به صورت یک دیماند با شش بلوک مدل شده است. فرض بر این است که بار و قیمت به صورت دقیق پیش‌بینی شده‌اند. نتیجه‌ی این مرحله، یک زمان‌بندی تعمیرات با حداکثر قابلیت اطمینان سیستم می‌باشد(MR-MS) 45. باید دقت شود که نقش ISO حصول اطمینان از امنیت سیستم است. لذا باید با برنامه‌هایی که امنیت سیستم را حفظ می‌کند موافقت کند. حداکثر کردن قابلیت اطمینان سیستم از دید ISO تنها برای دست‌یابی به یک نقطه‌ی کار مناسب برای مذاکرات می‌باشد. به هر حال هر پیشنهاد دیگری که مورد توافقISO و سایر شرکت‌کنندگان بازار باشد و بتواند امنیت سیستم را تضمین کند می‌تواند به عنوان یک نقطه‌ی شروع مناسب در نظر گرفته شود.
هر تولیدکننده به طور مستقل یک مسأله‌ی بهینه‌سازی را با هدف بیشینه کردن سود خود حل می‌کند و به یک برنامه‌ی زمان‌بندی برای واحد‌های خود می‌رسد. دقت شود که همه‌ی تولیدکنندگان، قیمت‌پذیر فرض شده‌اند. پیش‌بینی قیمت تسویه‌ی بازار نیز معلوم فرض شده است. هزینه‌های هر واحد تولید شامل هزینه‌های راه‌اندازی و هزینه‌ی تولید می‌باشد. خروجی این مرحله، یک برنامه‌ی زمان‌بندی تعمیرات برای همه‌ی تولیدکنندگان است که سود آن‌ها را بیشینه می‌کند(MP-MS) 46.
در این مرحله، ISO برنامه‌های MR-MS و MP-MS را مقایسه می‌کند. اگر از نظر قابلیت اطمینان سیستم، نتایج حاصل شده به قدر کافی مشابه باشند، تولیدکنندگان به نتیجه‌ی نهایی می‌رسند. در غیر این صورت، ISO روند تشویقی/جریمه‌ای هفتگی را اجرا می‌کند تا تولیدکنندگان تشویق شوند تا برنامه‌ی زمان‌بندی واحد‌های خود را به گونه‌ای تغییر دهند که برنامه‌ی MP-MS از منظر قابلیت اطمینان شبکه به برنامه‌ی
MR-MS نزدیک شود.
برای اندازه‌گیری درجه‌ی امنیت سیستم در طول هفته‌های سال، شاخص قابلیت اطمینان زیر برای دوره‌ی t و
زیربازه‌ی s تعریف شده است.

در این رابطه:
: حدّاکثر ظرفیت تولید واحد j ام مربوط به تولیدکننده‌ی I (MW)،
: متغیّر تعمیرات مربوط به واحد j ام مربوط به تولیدکننده‌ی I،
PD(t,s): تقاضای توان در دوره‌ی t و زیربازه‌ی s،
I: مجموعه‌ی شامل تمام تولیدکنندگان و
Gi: مجموعه واحدهای متعلّق به تولیدکننده‌ی i می‌باشد.
این شاخص حاصل تقسیم رزرو موجود بر رزرو خالص است. در این مدل، مسأله‌ی ISO به صورتی که در ادامه آورده شده است بیان میشود که در آن، تابع هدف ISO به صورت زیر در نظر گرفته شده است:

که در آن، T و N به ترتیب بیانگر تعداد دوره‌های زمانی و تعداد زیربازه‌ها هستند. این تابع هدف، در واقع میانگین شاخص‌های تعریف شده در رابطه‌ی ‏(2-1) است. قیودی که ISO برای مسأله‌ی خود در نظر می‌گیرد شامل هشت مورد می‌شود که به ترتیب در زیر آورده شده‌اند:
حداقل رزرو خالص برای تمام دوره‌ها و زیر دوره‌ها

که در آن:

در این رابطه، a عددی ثابت بین صفر و یک است.
دوره‌ی خروج تعمیراتی:
این قید اطمینان می‌دهد که هر واحد به تعداد روز‌های لازم به تعمیرات رفته است.

در این رابطه Dij مدّت زمانی (تعداد دوره‌های زمانی) است که برای تعمیرات واحد تولید jام مربوط به
تولیدکننده‌ی i لازم است.
قید پیوستگی تعمیرات:

حداکثر تعداد واحد‌هایی که می‌توانند همزمان به تعمیرات روند:

در این رابطه، Ni(t) حدّاکثر تعداد واحدهای مربوط به تولیدکننده‌ی i هستند که می‌توانند به طور همزمان به تعمیرات بروند.
اولویت تعمیرات:

در این رابطه، مجموعه‌ای است شامل جفت‌واحدهای مربوط به تولیدکننده‌ی i که تعمیرات آن‌ها نسبت به یکدیگر اولویت دارند. این قید الزام می‌کند که واحد j1 زودتر از واحد j2 (که هردو مربوط به یک تولیدکننده هستند) به تعمیرات برود.
ممنوعیت تعمیرات همزمان واحدهای خاص:

در این رابطه، مجموعه‌ای است شامل جفت‌واحدهای مربوط به تولیدکننده‌ی i که تعمیرات آن‌ها نباید همزمان صورت گیرد. این قید الزام می‌کند که دو واحد مشخص که مربوط به یک تولیدکننده هستند، همزمان به تعمیرات نروند.

قیود فاصله بین دو تعمیر پیاپی:

در این دو رابطه:
: تعداد دوره‌های زمانی است که باید بین پایان تعمیرات واحد j1 و شروع تعمیرات واحد j2 (که هر دو متعلّق به تولیدکننده‌ی i هستند) وجود داشته باشد،
: ثابتی است برابر با ،
: ثابتی است برابر با و
: مجموعه‌ای است شامل جفت‌واحدهای مربوط به تولیدکننده‌ی i که تعمیرات آن‌ها باید با یک فاصله‌ی زمانی از هم صورت گیرد.
باید دقّت شود که. این قیود الزام می‌کنند که بین برنامه‌ی تعمیرات دو واحد مربوط به یک تولیدکننده، یک حداقل فاصله‌ی زمانی وجود داشته باشد.
هم پوشانی در تعمیرات:

در این رابطهمجموعه‌ای است شامل جفت‌واحدهای مربوط به تولیدکننده‌ی i که تعمیرات آن‌ها باید الزاماً هم‌پوشانی داشته باشد.این قیود ایجاب می‌کنند که برنامه‌ی تعمیرات دو واحد مربوط به یک تولیدکننده، به یک میزان مشخص هم پوشانی داشته باشند.
پس از بیان مسأله‌ی ISO که زمان‌بندی تعمیرات واحدهای تولید را مستقل از مالکیت واحدها انجام می‌دهد، باید مسأله‌ی مربوط به هر تولیدکننده اجرا شود. همان‌طور که پیش‌تر نیز گفته شد، هر تولیدکننده به دنبال بیشینه کردن سود خود می‌باشد و بنابراین تابع هدف مسأله‌ی هر تولیدکننده به صورت زیر تعریف میشود:

که در آن:
: قیمت انرژی پیش‌بینی شده برای زیربازه‌ی s مربوط به دوره‌ی t ( )،
: توان تولیدی واحد j مربوط به تولیدکننده‌ی i در زیربازه‌ی s مربوط به دوره‌ی t (MW)،
: هزینه‌ی تولید واحد j مربوط به تولیدکننده‌ی i ( )،
: مدّت‌زمان زیربازه‌ی s مربوط به دوره‌ی t (برحسب تعداد ساعت)،
: هزینه‌ی ثابت واحد j مربوط به تولیدکننده‌ی i ( )،
: متغیّر مربوط به وضعیت روشن/خاموش بودن واحد j مربوط به تولیدکننده‌ی i در زیربازه‌ی s مربوط به دوره‌ی t (اگر یک باشد به معنی روشن بودن این واحد است و اگر صفر باشد به معنی خاموش بودن آن)
: هزینه‌ی راه‌اندازی واحد j مربوط به تولیدکننده‌ی i ($) و
: هزینه‌ی تعمیرات واحد j مربوط به تولیدکننده‌ی i ( ) می‌باشد.
در این تابع هدف، هزینه‌های تولید، هزینه‌های ثابت، هزینه‌ی راه‌اندازی و هزینه‌ی تعمیرات از درآمد حاصل از فروش برق کم می‌شود. مجموعه‌ی قیودی که برای هر تولیدکننده وجود دارد شامل موارد زیر است:
منطق راه‌اندازی نیروگاه:
این قیود منطق تغییر وضعیت را به اجرا در می‌آورند. قید ‏(2-15) تغییر وضعیت رخ داده بین آخرین زیربازه از یک دوره را با اولین زیربازه از دوره‌ی بعد درنظر می‌گیرد. قید ‏(2-16) تغییر پیاپی بین دو زیربازه‌ی مربوط به یک دوره را در نظر می‌گیرد.

در این روابط، متغیّر مربوط به وضعیت راه‌اندازی واحد j مربوط به تولیدکننده‌ی i در زیربازه‌ی s مربوط به دوره‌ی t است و در صورتی که این واحد در ابتدای زیربازه‌ی s مربوط به دوره‌ی t راه‌اندازی شده باشد، این متغّر مقدار یک را داراست و در غیر این صورت مقدار آن صفر است.
تعمیرات و وضعیت درمدار بودن47:
این قید بیان می‌دارد که وقتی یک واحد تحت تعمیرات است نمی‌تواند درمدار باشد.

ظرفیت و حداقل خروجی:

در این رابطه، حدّاقل ظرفیت تولید واحد j ام مربوط به تولیدکننده‌ی i (MW) است. وقتی که واحدی خاموش است، توان تولیدی آن باید صفر باشد و وقتی که روشن است، توان تولیدی آن باید از یک مقدار کمینه، بیشتر، و از یک مقدار بیشینه، کمتر باشد.
قیود تعمیرات: قیود ‏(2-5)-‏(2-13) هستند که این بار برای یک تولیدکننده‌ بیان می‌شوند.
در مدل ارائه شده در [7] ، پس از این که ISO و تولیدکنندگان به طور مستقل به برنامه‌ریزی واحدها پرداختند، باید برنامه‌های تنظیم شده توسّط تمام تولیدکنندگان با برنامه‌ی تنظیم شده توسّط ISO هماهنگ شود. این روند را روند هماهنگ‌سازی می‌گویند. این روند امکان دستیابی به یک برنامه‌ی تعمیرات تولید را فراهم می‌کند که هم معیار حداکثر سود تولیدکننده را برآورده میسازد و هم سطح امنیت کافی را برای سیستم در هر هفته از سال فراهم می‌کند. این روند به صورت زیر است:
ISO مسأله‌ی ‏(2-2)-‏(2-13) را حل می‌کند و به حلّ MR-MS می‌رسد.
هر تولیدکننده به طور مستقل مسأله‌ی زمان بندی تعمیرات خود را حل می‌کند و به حلّ MP-MS می‌رسد.
در این مرحله، ISO جواب‌های بدست آمده را مقایسه می‌کند؛ اگر به قدر کافی یکسان بودند، تولیدکننده‌ها به برنامه‌ی مورد نظر دست می‌یابند؛ در غیر این صورت باید به مرحله‌ی چهارم رفت.
اجرای روند تشویقی/جریمه‌ای: ISO تشویق و جریمه را برای هر دوره و زیر بازه، به طور یکسان برای همه‌ی تولیدکنندگان مشخص می‌کند و با این کار، تولیدکنندگان را تشویق می‌کند که برنامه‌ی تعمیرات خود را به گونه‌ای تغییر دهند که از منظر قابلیت اطمینان شبکه، MP-MS به MR-MS نزدیک شود. میزان تشویق و جریمه به صورتی که در ادامه آورده شده است، محاسبه میشود؛
با حفظ علامت، مقدار تفاضل مربعات بین شاخص قابلیت اطمینان برای هردو برنامه‌ی زمان‌بندی، در دوره‌ی t و زیربازه‌ی s به صورت زیر محاسبه می‌شود:

که در این رابطه:
: تفاضل مربّعات مربوط به اندیس‌های قابلیت اطمینان MP-MS و MR-MS در زیربازه‌ی s مربوط به دوره‌ی t در تکرار ،
: اندیس قابلیت اطمینان MP-MS در زیربازه‌ی s مربوط به دوره‌ی t در تکرار و
: اندیس قابلیت اطمینان MR-MS در زیربازه‌ی s مربوط به دوره‌ی t می‌باشد.
مقدار نرمالیزه شده‌ی فاکتور جریمه به صورت زیر محاسبه می‌شود:

هر تولیدکننده مسأله‌ی خود را حل می‌کند و این بار تشویق/جریمه را در تابع هدف خود در نظر می‌گیرد و تابع هدف جدید به صورت زیر خواهد شد:

که در این رابطه، عدد ثابتی بر حسب است که ISO در تکرار بکار می‌برد و مقدار مربوط به تشویق و/یا جریمه است که ISO در

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با واژه های کلیدی قابلیت اطمینان، مدل‌سازی، پایداری گذرا Next Entries پایان نامه با واژه های کلیدی قابلیت اطمینان، رفاه اجتماعی، میزان بارگذاری