Birim yüklenme probleminin üç farklı yöntem kullanılarak karşılaştırmalı çözümlenmesi

Bu çalışmada, güç sistemi optimizasyonunda önemli bir konu olan birim yüklenme problemi, dinamik programlama, gevşetilmiş Lagrange ve benzetimli tavlama yöntemi kullanılarak çözülmüştür. Dinamik programlama yöntemi, minimum maliyeti sağlayan bir zamanlamayı araştırmadan önce tüm kısıtlamaları dikkate alan işlem adımlarında üretilmiş karara bağlı olası birim yüklenme zamanlamalarını değerlendirir. Gevşetilmiş Lagrange yöntemi, matematiksel optimizasyon temelinde çözüm sunan bir yöntemdir. Benzetimli tavlama yöntemi ise, katı bir maddenin yüksek bir sıcaklığa kadar ısıtılması ve sonra yavaş yavaş soğutularak ortam sıcaklığına adım adım düşürülmesi esasına dayanan ve optimizasyon problemleri için iyi çözümler veren bir yöntemdir. MATLAB® kullanılarak yapılan simülasyonlarda üç farklı çözüm yöntemi için birimlerin çalışma durumları ve toplam maliyet değerleri bulunmuştur. Sonuçlar tablolar halinde verilmiş ve kullanılan yöntemler karşılaştırılmıştır. Birim yüklenme problemi için Türkiye’de Kütahya bölgesinde bulunan dört birimli Tunçbilek termik santrali ele alınmıştır. Bu çalışmada kullanılan veriler, TEİAŞ (Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi) ve EÜAŞ (Elektrik Üretim Anonim Şirketi) ’tan alınmıştır.

Comparative solution of unit commitment problem using three different methods

In this paper, unit commitment problem which is an important subject in power system optimization, is solved by using dynamic programming, Lagrange relaxation, and simulated annealing methods. Dynamic programming method evaluates possible unit commitment schedules associated with decision made in the proceeding step by considering all constraints before searching for a schedule that yields the minimum cost. Lagrangian relaxation method, which is based on mathematical optimization, presents a solution for unit commitment problem. Simulated annealing is a method which refers to the process of heating up a solid to a high temperature followed by slow cooling achieved by decreasing the temperature of the environment in steps and gives feasible solutions for optimization problems. In the simulations made by using MATLAB®, the operation conditions and total costs of the units are found by using three different solving methods. The solutions are given in the tables and methods used are compared. Four-unit in Tuncbilek thermal plant which is in Kutahya region, Turkey, are used as an example for the unit commitment problem. The data used in this paper is taken from (TEPC) Turkish Electric Power Company and (EGC) Electricity Generation Company.

PDF

___

1. Application Survey Paper, Electrical Generation UC Planning © LINDO Systems, 2003.
2. James A. Momoh, Electric Power System Applications of Optimization, M. Dekker, New York, A.B.D, 405–408, 2001.
3. Snyder W. L., Powell H. D., Rayburn J. C., “Dynamic-programming approach to unit commitment”, IEEE Transactions on Power Systems, Cilt 2, No 2, 339-348,1987.
4. Ouyang Z., Shahidehpour S. M., “An intelligent dynamic-programming for unit commitment application”, IEEE Transactions on Power Systems, Cilt 6, No 3, 1203 – 1209, 1991.
5. Nayak R., Sharma J.D., “Hybrid neural network and simulated annealing approach to the unit commitment problem”, Computers and Electrical Engineering, Cilt 26, No 6, 461-477, 2000.
6. Zhuang F., Galiana F.D., “Unit Commitment by Simulated Annealig”, IEEE Transactions on Power Systems, Cilt 5, No 1, 311-318, 1990.
7. Mantawy A. H., Abdel-Magid L, Shokri S, “A Simulated Annealing Algorithm for Unit Commitment”, IEEE Transactions on Power Systems, Cilt 13, No 1, 197-204, 1998.
8. Viana A, Sousaz J.P., Matow M., “Simulated Annealing for the unit commitment problem”, IEEE Porto Power Tech Conference, Portugal, 10th -13th September2001.
9. Juste K.A., Tanaka E., Haegawa J., “An evolutionary programming solution to the unit commitment problem”, IEEE Transactions on Power Systems., Cilt 14, No 4,1452-1459, 1999.
10. Senjyu T, Yamashiro H, Shimabukuro K, Uezato K, “A unit commitment problem by using genetic algorithm based on characteristic classification”, Proc. IEEE Power Eng. Soc. Trans. Distr. Conference, Cilt 1, 58-63, 2002.
11. Chuan P.C., Chih W.L., Chun., C.L., “Unit commitment by Lagrangian relaxation and genetic algorithms”, IEEE Transactions on Power System, Cilt 15, No 2, 707-714, 2000.
12. Huang K.Y., Yang H.T., Yang C.L., “A new thermal unit commitment approach using constraint logic programming”, IEEE Transactions on Power System, Cilt 13, No 3, 936-945, 1998.
13. Vermin S, Imhof K, Mukherjee S, “Implementation of Lagrangian relaxation based unit commitment problem”, Cilt 4, No 4, 1373-1380, IEEE Transactions on Power System, 1989.
14. Zhuang F., Galiana F. D., “Towards a more rigorous and practical unit commitment by Lagrange relaxation”, IEEE Transactions on Power System, Cilt. 3, No 2, 763-773, 1988.
15. Ongsakul W., N. Petcharaks, “Unit commitment by enhanced adaptive Lagrangian relaxation”, IEEE Transactions on Power System, Cilt 19, No 1, 620- 628, 2004.
16. El-Saadawi, Tantawi A., Tawfik E., “A Fuzzy Optimisation-Based Approach to Large Scale Thermal Unit Commitment”, Electric Power Systems Research, Elsevier, Cilt 72, No 3, 245- 252, 2004.
17. Dowd, P A., “Application of Dynamic and Stochastic Programming to Optimize Cut-off Grades and Production Rates” Transactions of the Institute of Mining andMetallury, Cilt 85, A22–31, 1976.
18. Wood A. J., Wollenberg B. F., Power Generation, Operation, and Control, 2nd ed. New York: Wiley, 1996.
19. Metropolis, N., Rosenbluth A., Rosenbluth M., Teller A., “Equation of state calculations by fast computing machines”, Journal of Chemical Physics, Cilt 21, 1087–1092, 1953.
20. Santraller Enformasyon ve Değerlendirme Müdürlüğü Teaş Faaliyet Raporları, Ankara 2001.
21. Santraller Enformasyon ve Değerlendirme Müdürlüğü, 2002 Yıllık Faaliyet Raporu, Termik Santraller ve Maden Sahaları Daire Başkanlığı, Ankara, 2002.
22. Eren, Z. ve Aktaş, K., 2003 Puant (Yaz) yük şartlarında yük akışı, üç faz ve faz toprak kısa devre etüdü, TEİAŞ Yük Tevzi Dairesi Başkanlığı, Etüd ve Raporlama Müdürlüğü, Ankara, 2004.