Combined heat and power dispatch with renewable energy sources using a new metaheuristic algorithm

Abstract

يعد القلق بشأن انبعاثات الغازات الملوثة من أكثر المشكلات تحديًا في أنظمة الطاقة الكهربائية والتي تفرض ضغوطًا مفرطة على مختلف المشاركين في أسواق الكهرباء. إن الدافع نحو دمج مصادر الطاقة المتجددة وتطبيق الحرارة والطاقة المشتركة في محطات الطاقة الحرارية التي يتم تطبيقها من قبل مشغلي النظام له العديد من المزايا ، مثل تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. يقترح هذا العمل نموذجًا كهربائيًا متعدد الأهداف لدمج التوليد الحراري مع مراعاة توزيع الحرارة والطاقة. تشمل الوظائف الموضوعية للإطار متعدد الأهداف المقترح التقليل المتزامن للتكلفة والانبعاثات بالإضافة إلى تعظيم توليد الحرارة. تم تطوير خوارزمية تحسين الكشف عن مجريات الأمور المستوحاة من الفيزياء ، تحسين البحث الذري (ASO) ، لمعالجة مجموعة متنوعة من مشاكل التحسين. يقوم ASO رياضيًا بنمذجة ومحاكاة الحركة الذرية في الطبيعة ، حيث تتفاعل الذرات من خلال قوى التفاعل التي تسببها إمكانات ليونارد جونز وتحد من القوى بواسطة إمكانات طول الرابطة. الخوارزمية المقترحة بسيطة وسهلة التنفيذ. يتم اختبار ASO على مجموعة من الوظائف القياسية للتحقق من صحتها ، من الناحيتين النوعية والكمية ، ثم يتم تطبيقها بنجاح على مشكلة تقدير المعلمات الهيدروجيولوجية. توضح النتائج أن ASO يتفوق على بعض الخوارزميات الكلاسيكية والناشئة حديثًا في الأدبيات وهو حل واعد لمشاكل الهندسة في العالم الحقيقي

Concern about emissions of polluting gases is one of the most challenging problems in electric power systems which put excessive pressure on the various participants in the electricity markets. Prompting towards incorporation of renewable energy sources and application of combined heat and energy in thermal power plants that are applied by system operators has many advantages, such as reducing greenhouse gas emissions. This work proposes a multi-objective electrical model for The Combined Heat and Power Economic dispatch(CHPED) and Combined Heat and Power Economic Emission Dispatch(CHPEED) Combined Economic-Emission Dispatch (CEED) with integration of renewable energy source RES. The objective functions of the proposed multi-objective framework include simultaneous minimization of cost and emissions as well as maximization of heat generation. This problems are solved by using a physics-inspired Metaheuristic optimization algorithm, Atomic Search Optimization (ASO), was developed to address a variety of optimization problems. ASO mathematically models and simulates atomic motion in nature, in which atoms interact through interaction forces caused by the Leonard-Jones potential and limiting forces by bond length potentials.The constrains considered in this work is limited to power & head balance constraints, minimum & maximum limits of electrical generators, CHP units and heat generator units. However, this proposed ASO can be extended to solve CHPEED problem in the presence of renewable energy sources, for cost benefit analysis with related constraints.

Les unités de production combinée de chaleur et d'électricité (CHP) sont populaires en raison de leur capacité à produire simultanément de l'énergie électrique et thermique, à fournir des avantages économiques et à réduire les émissions environnementales. La présente recherche est étudié et modélisé le problème de dispatching économique combiné de chaleur et d'électricité (CHPED) et le dispatching économique combiné de chaleur et d'électricité (CHPEED) Le dispatching économique combiné d'émissions (CEED) avec intégration des ressources des énergies renouvelable (Photovoltaïque etéolienne) été construit et illustré. Un algorithmed'optimisationméta-heuristiqueinspiré de la physique « Atomic SearchOptimization » (ASO), a étédéveloppé pour résoudre le problème CHPEED. L'ASO modélise et simulemathématiquement le mouvementatomique dans la nature. On peut constater que l'ASO proposé surpasse mieux pour fournir une bonne qualité de solution de compromis et s'avère être une meilleure méthode d'optimisation pour résoudre le problème des contraintes dures. Cette étude se limite à résoudre le problème multi-objectif de distribution économique des émissions de chaleur et d'électricité (CHPEED) avec l'intégration de RES et ASO consistant en des générateurs thermiques, des unités de cogénération et des unités de chaleur avec des contraintes limitées. Les contraintes considérées dans ce travail se limitent aux contraintes d'équilibre de puissance et de tête, aux limites minimales et maximales des générateurs électriques, des unités de cogénération et des unités de génération de chaleur. Cependant, cet ASO proposé peut être étendu pour résoudre le problème CHPEED en présence de sources d'énergie renouvelables, pour une analyse coûts-avantages avec les contraintes associées.