DOKTORSKI RAD

 

Minea Skok, Evolucijski algoritam za dinamičko planiranje razdjelnih mreža, doktorski rad, Sveučilište u Zagrebu, Fakultet elektrotehnike i računarstva, Zavod za visoki napon i energetiku, Zagreb, Hrvatska, veljača 2005. godine.

 

Kratki sadržaj: 

U doktorskoj disertaciji prikazuje se nova metoda temeljena na evolucijskim algoritmima s ciljem dinamičkog planiranja razdjelnih mreža više prostorno zatvorenih struktura za neizvjesnu budućnost. Temeljem rezultata planiranja donose se robusne odluke o optimalnim veličinama i lokacijama novih transformatorskih stanica VN/SN, veličini novih transformatora u postojećim transformatorskim stanicama VN/SN, te trasama novih vodova. Korišteni operatori evolucijskog algoritma omogućavaju strukturiranje kompletnog područja razrade u zadanu strukturu s minimalnim investicijskim, pogonskim i troškovima neisporučene električne energije jedinstvenim optimizacijskim postupkom. U model problema uključena je postojeća mreža, neizvjesnost ulaznih podataka i parametara, distribuirana proizvodnja, proračun padova napona u normalnim i izvanrednim pogonskim prilikama, proračun gubitaka snage i energije, provjera termičkih granica vodova i transformatora te pokazatelja neraspoloživosti opskrbe u razdjelnoj mreži. Postupak se temelji na nizu varijantnih rješenja predloženih od strane računala te naknadno vrednovanih od strane planera, a može se primijeniti za srednjoročna i dugoročna planiranja razdjelnih mreža.

Doktorska je disertacija podijeljena u osam poglavlja.

U uvodnom dijelu rada objašnjena je uloga i važnost planiranja srednjenaponskih razdjelnih mreža urbanih područja. Kraćim opisom osnovnih svojstava problema naglašeni su ciljevi i znanstveni doprinos doktorske disertacije.

U prvom poglavlju, nakon definicije pojmova korištenih u radu, dana je i definicija planiranja srednjenaponskih razdjelnih mreža te podjela planiranja na funkcionalne grupe. Detaljno su opisane značajke i važnost srednjoročnog i dugoročnog planiranja izgradnje i pojačanja razdjelnih mreža u urbanim sredinama, kao i ostale značajke problema poput neizvjesnosti podataka i kriterija za vrednovanje planova.

Drugo poglavlje daje detaljan pregled reprezentativnih radova i komercijalnih programskih paketa koji se bave problemom planiranja razdjelnih mreža. Podjela metoda provedena je na temelju korištenog modela problema i optimizacijskih tehnika vodeći računa o korištenim pojednostavljenjima (linearizaciji funkcije cilja), uvažavanju vremenske komponente (statički, pseudo-dinamički i dinamički postupci), strukturi razdjelne mreže, modelu geografskog područja i modelu neizvjesnih podataka.

Treće poglavlja započinje opisom značajki liberalizacije elektroenergetskog sektora. Težište je na opisu tijeka prilagodbi navedenim procesima u Republici Hrvatskoj odnosno razmatranju nadležnosti i obveza distribucijskog društva i operatora distribucijskog sustava u tržišnim uvjetima. Slijedi definicija novih utjecajnih veličina u postupcima planiranja uslijed reregulacije prirodnih monopola s posebnim osvrtom na, u svijetu korištene, modele reguliranja naknada u distribucijskoj djelatnosti. Posljednja je točka u potpunosti posvećena distribuiranoj proizvodnji – korištenim tehnologijama za distribuiranu proizvodnju i njihov utjecaj na prilike u razdjelnoj mreži. Na kraju poglavlja dan je i pregled postojećih radova koji se bave problemom planiranja razdjelnih mreža s distribuiranim izvorima.

U četvrtom poglavlju prikazana su dva modela neizvjesnih podataka – neizraziti skupovi i vjerojatnosni modeli. U prvoj točci, koja se bavi neizrazitim skupovima, definirane su operacije s neizrazitim brojevima (neizrazita aritmetika). Osim toga opisana je i u radu korištena uporaba neizrazitih brojeva za modeliranje neizvjesne potražnje u čvorištima opterećenja i proizvodnje u distribuiranim izvorima, neizvjesnih očekivanih vrijednosti parametra za proračun raspoloživosti opskrbe i neizvjesnih cijena. U idućoj točci opisani su vjerojatnosni modeli. Detaljno je opisan takozvani hibrid vjerojatnosnog i neizrazitog modela koji se koristi za modeliranje pokazatelja i podataka korištenih u proračunima neraspoloživosti opskrbe u razdjelnim mrežama. Slijedi opis i klasifikacija raspoloživih pristupa za rangiranje neizrazitih brojeva poradi usporedbe varijantnih rješenja u optimizacijskom postupku (evolucijskim algoritmima). Poglavlje završava formalizacijom koncepta robusnosti i headginga investicija u postupku planiranja razdjelne mreže za neizvjesnu budućnost.

Peto poglavlje posvećeno je fizikalnim karakteristikama razdjelnih mreža. Nakon što su kratko opisane osnovne strukture razdjelnih mreža, razmatraju se karakteristike takozvanih „čistih“ prostorno zatvorenih struktura koje su u ovom radu cilj kojem struktura razdjelne mreže teži u horizontnoj godini razdoblja planiranja. Slijedi opis metode za proračun tokova snaga s neizrazitim opterećenjima i proizvodnjom u distribuiranim izvorima. Jedna od točaka petog poglavlja posebno se bavi metodama za određivanje optimalne pogonske strukture prostorno zatvorenih razdjelnih mreža. Detaljno je i opisan približni algoritam temeljen na heurističkim pravilima i tehnici zamjene veza korišten u disertaciji. Posljednja točka, nakon uvodne definicije pokazatelja neraspoloživosti, daje detaljniji opis pristupa koji se u svijetu koriste za vrednovanje neraspoloživosti opskrbe. Poglavlje završava pregledom metoda za proračun pokazatelja neraspoloživosti, a detaljno su opisana i dva približna algoritma koji se koriste u disertaciji – jedan namijenjen proračunima u „čistim“ prostorno zatvorenim razdjelnim mrežama, drugi općenitiji i namijenjen proračunima u prostorno zatvorenim razdjelnim mrežama koje nisu „čiste“ prstenaste ili povezne strukture.

Šesto poglavlje započinje s pregledom osnovnih pojmova biološke evolucije i genetike. Nakon kraćeg opisa svojstava i osnovnih koraka evolucijskih algoritama slijedi opis korištenih predodžbi rješenja, operatora selekcije, križanja i mutacije korištenih u glavnom i sporednom evolucijskom algoritmu. Opisani su i postupci izgradnje početne populacije, procjene valjanosti te kažnjavanja nelegalnih rješenja. Posljednja točka poglavlja daje opis karakteristika umjetnih imuno-sustava i evolucijskog algoritma s ugrađenim imuno-operatorom za statičko planiranje razdjelnih mreža „čistih“ prostorno zatvorenih struktura.

Nakon kraćeg opisa tijeka postupka optimiranja realnih razdjelnih mreža, u sedmom je poglavlju provjerena primjenjivost i uspješnost evolucijskog algoritma u rješavanju dva realna problema optimiranja složene strukture razdjelne mreže užeg centra grada Zagreba.

U posljednjem poglavlju dana su zaključna razmatranja.

Ključne riječi:

elektroenergetski sustav, razdjelne mreže, prstenasta struktura mreže, povezna struktura mreže, stuktura mreže s protustanicom, struktura mreže s međustanicom, planiranje, dinamički model, neizvjesnost, neizraziti skupovi, evolucijski algoritam