Distribuovaný způsob řešení pro Economic Dispatch Problem v energetických sítích se začleněním obnovitelných zdrojů

Ing. Karel KUBÍČEK

Disertační práce

Distributed solution for Economic Dispatch Problem in power energetic networks with

Abstract:

This Dissertation thesis focusses on solving the Economic Dispatch Problem using a decentralised gradient algorithm in the field of energy networks. Economic Dispatch is a generation allocation problem and is defined as the process of calculating the generation of the generating units so that the system load is supplied entirely and most economically. The constraints are satisfied with the aim that the resulting price per unit of energy is minimal. This work is based on the already known decentralised algorithm, further expanding its possibilities and incorporating mathematical models for solar and wind power plants as well as battery systems. The entire decentralised algorithm is subsequently supplemented with several uncertainties at once. Specifically, it is a variable time delay, noisy gradient calculation, representation of Drop-off packets, and line losses. In the thesis, the convergence of both versions of the algorithms to the optimal value was proven and verified. In addition, the work provides a comprehensive view of the issue of energy networks with regard to their decomposition as well as the issue of multi-agent systems in the field of graph theory and finding consensus. The work is supplemented by a number of examples regarding various scenarios that may occur in the energy network.

Abstract:

Tato disertační práce se zaměřuje na řešení Economic Dispatch Problem pomocí decentralizovaného gradientního algoritmu v oblasti energetických sítí. Economic Dispatch Problem je definován jako proces výpočtu výroby aktivních generátorů tak, aby zatížení systému bylo zcela pokryto a výsledná cena za jednotku elektrické energie byla minimální. To zároveň při splnění všech omezení plynoucích z povahy energetické sítě, ale i omezeních jednotlivých generátorů. Tato práce je založena na již známém decentralizovaném algoritmu, kdy dále rozšiřuje jeho možnosti a začleňuje do něj matematické modely pro solární a větrné elektrárny ale i bateriové systémy. Celý decentralizovaný algoritmus je následně doplněn o několik nejistot najednou. Konkrétně se jedná o proměnné časové zpoždění, zašuměný výpočet gradientu, reprezentaci Drop-off paketů a ztrát na vedení. V práci byla dokázána a ověřena konvergence obou verzí algoritmů k optimální hodnotě. Kromětoho práce poskytuje ucelený pohled na problematiku energetických sítí s ohledem na jejich dekompozici i problematiku multiagentních systémů v oblasti teorie grafů a nalezení konsenzu. Práce je doplněna řadou příkladů týkajících se různých scénářů, které mohou v energetické síti nastat.

Keywords

Centralizovaný, Decentralizovaný, Distribuovaný přístup, Economic Dispatch Problem, Energetická síť, Energetika, Grafová teorie, Multiagentní přístup, Optimalizace, Smart grid

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 15. 1. 2025

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Prof. Ing. Miloš Schlegel, CSc.

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Fakulta aplikovaných věd

Doktorský studijní program / obor:
Kybernetika / Kybernetika