تحت عنوان
 
مدیریت انرژی خوشه‌ایِ بارهای متصل‌به‌همِ پاسخگو به قیمت با رویکرد کارایی و برابری
 
 
 
در تاریخ 19/3/1394 توسط کمیته تخصصی زیر مورد مطالعه و تصویب نهایی قرار گرفت.

  • استاد راهنما                    دکتر محمد‌امین لطیفی
  • استاد مشاور                    دکتر غلامرضا یوسفی
  • استاد داور دکتر رحمت‌ا… هوشمند
  • استاد داور دکتر احمدرضا تابش

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
فهرست مطالب
     عنوان                                                                                                                                                                         صفحه
فهرست مطالب.. هشت
فهرست اشکال.. ده
فهرست جداول.. یازده
لیست نمادها.. سیزده
چکیده.. 1
 
فصل اول: مقدمه
1-1……………………………………………………………………………………………………….. پیشگفتار.. 2
1-2……………………………………………… توابع رفاه اجتماعی و مدیریت انرژی.. 4
1-3……………………………… مروری بر ساختارهای مدیریت انرژی الکتریکی.. 6
1-3-1………………………………………………………. ساختار مدیریت انرژی متمرکز.. 7
1-3-2……………………………………………….. ساختار مدیریت انرژی غیرمتمرکز.. 7
1-3-3………………………………………………………. ساختار مدیریت انرژی ترکیبی.. 8
1-4……………………………………………………………. اهداف و نوآوری­های پایان­نامه.. 9
1-5…………………………………………………………………. مروری بر ساختار پایان­نامه.. 11
 
فصل دوم: مدیریت انرژی خوشه­ای از بارهای پاسخگو به قیمت بر اساس بازی همکارانه
2-1……………………………………….. پیشگفتار 13
2-2………………………………………… مدلسازی 14
2-2-1………………………………….. فروض مسأله 14
2-2-2……………………………………. فرمول‌بندی 15
2-2-3……………. نقد مسأله کلاسیک مدیریت انرژی ترکیبی 19
2-2-4 مدلسازی مسأله مدیریت انرژی ترکیبی بر اساس بازی همکارانه 20
2-3……………………………………… نتایج عددی 21
2-3-1…………………… ترکیب اول: خوشه‌ای از دو بار 23
2-3-2…………………… ترکیب دوم: خوشه‌ای از سه بار 29
2-3-3………………….. ترکیب سوم: خوشه‌ای از هفت بار 34
2-4……………………………… جمع‌بندی و نتیجه‌گیری 39
 
فصل سوم: مدلسازی مسأله انتخاب نقطه تعادل به کمک بهینهسازی دوسطحی
3-1……………………………………………………………………………………………………….. پیشگفتار.. 41
3-2 مدلسازی انتخاب نقطه تعادل در مسأله مدیریت انرژی ترکیبی به‌صورت یک مسأله بهینه‌سازی.. 42
 
 
3-3………………………………… تبدیل مسأله انتخاب نقطه تعادل به MPCC.. 44
3-4…………………………………………. بهره گیری از روش خطی‌سازی FM در MPCC.. 50
3-5… تبدیل مسأله انتخاب نقطه تعادل مدیریت انرژی به MPPDC.. 53
3-6………………… بهره گیری از روش گسترش باینری در خطی‌سازی MPPDC.. 55
3-7………………………………………………………………………….. جمع‌بندی و نتیجه‌گیری.. 59
 
فصل چهارم: معرفی معیارهای برابری تخصیص در انتخاب نقطه تعادل و نتایج عددی
4-1……………………………………… پیشگفتار 60
4-2…………………………….. توابع هدف پیشنهادی 61
4-2-1…………………… تابع هدف حداقل فاصله (MD) 61
4-2-2…………………. تابع هدف حداقل نسبت‌ها (MND) 62
4-2-3………. تابع هدف حداقل­سازی تفاضل نسبت‌ها (MDND) 62
4-3……………………………………. نتایج عددی 63
4-4………………………………… مسائل محاسباتی 65
4-4-1…………………. ترکیب اول: خوشه‌ای از دو بار 65
4-4-2…………………. ترکیب دوم: خوشه‌ای از سه بار 69
4-4-3………………… ترکیب سوم: خوشه‌ای از هفت بار 73
4-5……………………… جبران کاهش کارایی در شبکه 77
4-5-1…………………….. روش جبران نسبت‌های مساوی 78
4-5-2…………………………………. نتایج عددی 79
4-6……………………………. جمع‌بندی و نتیجه‌گیری 81
 
فصل پنجم: نتیجهگیری و پیشنهادات
5-1……………………………. جمع‌بندی و نتیجه‌گیری 83
5-2…………………………………….. پیشنهادات 88
 
پیوست الف: مسأله بهینه­سازی چندهدفه.. 89
پیوست ب: مسائل بهینه‌سازی چندسطحی.. 92
پیوست ج: شرایط بهینگی KKT.. 103
پیوست د: دوگان مسأله بهینه­سازی.. 105
مراجع.. 107
 
 
فهرست اشکال
 
شکل ‏1‑1 ساختار مدیریت انرژی ترکیبی……………………………………………………… 9
شکل ‏2‑1 پله‌های پیشنهادی بار i برای مصرف انرژی در ساعت t…………. 16
شکل ‏2‑2 محاسبه انرژی مصرفی بار i در فاصله ساعت t1 تا t2 با بهره گیری از قانون ذوزنقه‌ای………………………………………………………………………………………………………….. 17
شکل ‏2‑3 مثالی از یک شبکه محلی با شین‌های داخلی 3،2 و 5 و شین‌های متصل به شبکه اصلی 1 و 4……………………………………………………………………………………………………… 18
شکل ‏2‑4 شبکه 5 شینه پیشنهادی………………………………………………………………… 22
شکل ‏2‑5 شبکه 5 شینه با خوشه‌ای از دو بار………………………………………… 23
شکل ‏2‑6 درصد کاهش مازاد بارها و مازاد کل در سناریوهای الف-2 تا الف-4 نسبت به IP در شبکه با خوشه‌ای از دو بار……………………………………………………… 25
شکل ‏2‑7 جبهه پارتو در سناریوهای الف-2 تا الف-4 در شبکه با خوشه‌ای از دو بار…………………………………………………………………………………………………………………………… 27
شکل ‏2‑8 مقایسه جبهه پارتو در سناریوهای الف-4 و ب-1 در شبکه با خوشه‌ای از دو بار…………………………………………………………………………………………………………………….. 28
شکل ‏2‑9 مقایسه جبهه پارتو در سناریوهای الف-4 و ب-2 در شبکه با خوشه‌ای از دو بار…………………………………………………………………………………………………………………….. 28
شکل ‏2‑10 مقایسه جبهه پارتو در سناریوهای الف-4 و ب-3 در شبکه با خوشه‌ای از دو بار…………………………………………………………………………………………………………………….. 29
شکل ‏2‑11 شبکه 5 شینه با خوشه‌ای از سه بار………………………………………. 29
شکل ‏2‑12 درصد کاهش مازاد بارها و مازاد کل در سناریوهای الف-2 تا الف-4 نسبت به IP در شبکه با خوشه‌ای از سه بار……………………………………………………… 32
شکل ‏2‑13 جبهه پارتو در سناریو الف-4 در شبکه با خوشه‌ای از سه بار      33
شکل ‏2‑14 شبکه 5 شینه با خوشه‌ای از هفت بار…………………………………….. 34
شکل ‏2‑15 مقایسه درصد کاهش مازاد بارهای 1 تا 4 و 6 تا 7 در سناریوهای الف-4 و ب-1 نسبت به IP در شبکه با خوشه‌ای از هفت بار……………………………. 37
شکل ‏2‑16 مقایسه درصد کاهش مازاد بارهای 1 تا 6 در سناریوهای الف-4 و ب-2 نسبت به IP در شبکه با خوشه‌ای از          هفت بار………………………………. 38
شکل ‏2‑17 مقایسه درصد کاهش مازاد بارهای 1 تا 6 در سناریوهای الف-4 و ب-3 نسبت به IP در شبکه با خوشه­ای از         هفت بار………………………………… 38
شکل ‏4‑1 جبهه پارتو سناریو الف-4 و نقاط تعادل روش‌های مختلف در شبکه با خوشه‌ای از دو بار……………………………………………………………………………………………………….. 68
شکل الف-1: جبهه پارتو مثالی از دو بازیگر فرضی…………………………… 91
شکل ‏ب‑1 ساختار OPcOP با n مسأله بهینه‌سازی مقیدکننده…………………… 94
شکل ‏ب‑2 ساختار MPCC با n مسأله بهینه‌سازی سطح پایین……………………. 96
شکل ‏ب‑3 ساختار OPcLP با n مسأله بهینه‌سازی خطی سطح پایین…………… 99
شکل ‏ب‑4 ساختار MPPDC با n مسأله بهینه‌سازی خطی سطح پایین…….. 101
 
 
 
 
 
فهرست جداول
 
 
جدول ‏2‑1 قیمتهای ساعتی انرژی (برحسب $/MWh)…………………………………… 22
جدول ‏2‑2 اطلاعات شبکه 5 شینه………………………………………………………………….. 23
جدول ‏2‑3 مشخصات فنی بارها در شبکه با خوشه‌ای از دو بار…………… 24
جدول ‏2‑4 حداقل سطح بار ساعتی برای بارها در شبکه با خوشه‌ای از دو بار        24
جدول ‏2‑5 اطلاعات تابع مطلوبیت در شبکه با خوشه‌ای از دو بار…….. 24
جدول ‏2‑6 مقادیر منفی مازاد بارها در شبکه با خوشه‌ای از دو بار در طول 24 ساعت (برحسب $)………………………………………………………………………………………………………… 25
جدول ‏2‑7 مقایسه درصد کاهش مازاد در سناریوهای الف-4 و ب-1 تا ب-3 نسبت به IP در شبکه با خوشه‌ای از دو بار…………………………………………………………………. 26
جدول ‏2‑8 مشخصات فنی بارها در شبکه با خوشه‌ای از سه بار…………… 30
جدول ‏2‑9 حداقل سطح بار ساعتی برای بارها در شبکه با خوشه‌ای از سه بار        30
جدول ‏2‑10 اطلاعات تابع مطلوبیت در شبکه با خوشه‌ای از سه بار….. 31
جدول ‏2‑11 مقادیر منفی مازاد بارها در شبکه با خوشه‌ای از سه بار در طول 24 ساعت (برحسب $)……………………………………………………………………………………………… 31
جدول ‏2‑12 مقایسه درصد کاهش مازاد در سناریوهای الف-4 و ب-1 تا ب-3 نسبت به IP در شبکه با خوشه‌ای از سه بار…………………………………………………………………. 33
جدول ‏2‑13 مشخصات فنی بارها در شبکه با خوشه‌ای از هفت بار………. 34
جدول ‏2‑14 حداقل سطح بار ساعتی برای بارها در شبکه با خوشه‌ای از هفت بار   35
جدول ‏2‑15 اطلاعات تابع مطلوبیت در شبکه با خوشه‌ای از هفت بار… 35
جدول ‏2‑16 مقادیر منفی مازاد بارها در شبکه با خوشه‌ای از هفت بار در طول 24 ساعت (برحسب $)……………………………………………………………………………………………… 36
جدول ‏2‑17 درصد کاهش مازاد در سناریوهای الف-2 تا الف-4 نسبت به IP در شبکه با خوشه‌ای از هفت بار………………………………………………………………………………………. 36
جدول ‏2‑18 اطلاعات جبهه پارتو در نقاط ضریب وزنی واحد برای هر بار در سناریو الف-4 در شبکه با خوشه‌ای از هفت بار………………………………………………….. 39
جدول ‏4‑1 مقادیر منفی مازاد بارها و مازاد کل در روش‌های مختلف در شبکه با خوشه‌ای از دو بار در طول 24 ساعت       (برحسب $)………………………… 66
جدول ‏4‑2 مقادیر ضرایب وزنی بارهای شبکه در روش‌های مختلف در شبکه با خوشه‌ای از دو بار……………………………………………………………………………………………………………… 66
جدول ‏4‑3 مقادیر SRP بارها و مازاد کل نسبت به IP و مقادیر معیارهای SSP و MSSP در شبکه با خوشه‌ای از دو بار…………………………………………………………………. 66
جدول ‏4‑4 مقایسه SRP بار 1 نسبت به IP در سناریوهای الف-4 و ب-1 در روش‌های مختلف در شبکه با خوشه‌ای از دو بار…………………………………………………………………. 69
جدول ‏4‑5 مقادیر منفی مازاد بارها و مازاد کل در روش‌های مختلف در شبکه با خوشه‌ای از سه بار در طول 24 ساعت     (برحسب $)……………………….. 70
جدول ‏4‑6 مقادیر ضرایب وزنی بارهای شبکه در روش‌های مختلف در شبکه با خوشه‌ای از سه بار……………………………………………………………………………………………………………… 70
جدول ‏4‑7 مقادیر SRP بارها و مازاد کل نسبت به IP و مقادیر معیارهای SSP و MSSP در شبکه با خوشه‌ای از سه بار…………………………………………………………………. 70
جدول ‏4‑8 مقایسه SRP بار 2 و 3 در سناریوهای الف-4 و ب-1 در روش‌های مختلف در شبکه با خوشه‌ای از سه بار……………………………………………………………………….. 72
 
 
جدول ‏4‑9 مقادیر منفی مازاد بارها و مازاد کل در روش‌های مختلف در شبکه با خوشه‌ای از هفت بار در طول 24 ساعت (برحسب $)………………………………….. 73
جدول ‏4‑10 مقادیر ضرایب وزنی بارهای شبکه در روش‌های مختلف در شبکه با خوشه‌ای از هفت بار……………………………………………………………………………………………………… 73
جدول ‏4‑11 مقادیر SRP بارها و مازاد کل نسبت به IP و مقادیر معیارهای SSP و MSSP در شبکه با خوشه‌ای از هفت بار……………………………………………………………….. 74
جدول ‏4‑12 مقادیر SSP، MSSP و کارایی، پس از حذف بار 1 از ترکیب خوشه‌ای از هفت بار…………………………………………………………………………………………………………………….. 75
جدول ‏4‑13 مقایسه SRP بار 1 تا 4 و 6 تا 7 در سناریوهای الف-4 و ب-1 نسبت به IP در روش‌های مختلف در شبکه با خوشه‌ای از هفت بار………………………… 76
جدول ‏4‑14 مقادیر جبرانسازی شده مازاد بارها و مازاد کل در روش‌های مختلف در شبکه با خوشه‌ای از دو بار (برحسب $)…………………………………………………… 79
جدول ‏4‑15 مقادیر جبران‌سازی شده SRP بارها و مازاد کل نسبت به IP در روش‌های مختلف در شبکه با خوشه‌ای از دو بار…………………………………………………….. 79
جدول ‏4‑16 مقادیر جبران‌سازی شده مازاد بارها و مازاد کل در روش‌های مختلف در شبکه با خوشه‌ای از سه بار (برحسب $)…………………………………………………… 80
جدول ‏4‑17 مقادیر جبران‌سازی شده SRP بارها و مازاد کل نسبت به IP در روش‌های مختلف در شبکه با خوشه‌ای از سه بار…………………………………………………….. 80
جدول ‏4‑18 مقادیر جبران‌سازی شده مازاد بارها و مازاد کل در روش‌های مختلف در شبکه با خوشه‌ای از هفت بار (برحسب $)………………………………………………… 80
جدول ‏4‑19 مقادیر جبران‌سازی شده SRP بارها و مازاد کل نسبت به IP در روش‌های مختلف در شبکه با خوشه‌ای از هفت بار………………………………………………….. 81
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
لیست نمادها
 
اندیس­ها:

  اندیس نمایش باس
  اندیس نمایش بار
  اندیس نمایش پله انرژی
  اندیس نمایش خط
  اندیس نمایش ساعت

پارامترها:

  مطلوبیت بار i در پله j و در ساعت t برحسب دلار بر مگاوات ساعت
  حداقل و حداکثر توان مورد تقاضای بار i در ساعت t برحسب مگاوات
  تفاضل حداقل انرژی مورد نیاز بار i در طول دوره تصمیم‌گیری از حداکثر مقدار آن برحسب مگاوات ساعت
  حداقل انرژی مورد نیاز بار i در طول دوره تصمیم‌گیری برحسب مگاوات ساعت
  عنصر سطر b و ستون i از ماتریس تلاقی بارها و باس‌های شبکه (برابر 1 می باشد اگر بار i به باس b متصل باشد و اگر این طور نباشد برابر با صفر می باشد)
  عنصر سطر b و ستون l از ماتریس تلاقی خطوط و باس‌های شبکه (برابر 1 می باشد اگر خط l از باس b خارج گردد، برابر 1- می باشد اگر خط l به باس b وارد گردد و در غیر این دو صورت برابر با صفر می باشد)
  حداکثر توان قابل تحویل از باس b متصل به شبکه اصلی برحسب مگاوات
  حداکثر توان قابل عبور از خط l برحسب مگاوات
  قیمت انرژی الکتریکی در ساعت t برحسب دلار بر مگاوات ساعت
  شیب تغییرات کاهشی و افزایشی بار i برحسب مگاوات بر ساعت
  حداقل مقدار منفی مجموع شیب تغییرات بار i و حداکثر مقدار شیب تغییرات کاهشی برحسب مگاوات بر ساعت
  حداقل مقدار تفاضل شیب تغییرات بار i از حداکثر مقدار شیب تغییرات افزایشی برحسب مگاوات بر ساعت
  راکتانس خط l برحسب اهم
  حداکثر انرژی درخواستی ممکن بار i در پله j در ساعت t برحسب مگاوات
  حداکثر مقدار ضریب لاگرانژ قید حداقل/ حداکثر زاویه ولتاژ باس b در ساعت t برحسب دلار بر رادیان

 

  حداکثر مقدار ضریب لاگرانژ قید حداقل/حداکثر انرژی مصرفی بار i در پله j و درساعت t برحسب دلار بر مگاوات ساعت
  حداکثر مقدار ضریب لاگرانژ قید حداقل انرژی مورد نیاز برحسب دلار بر مگاوات ساعت
  حداکثر مقدار ضریب لاگرانژ قید حداقل/حداکثر توان مورد تقاضای بار i در ساعت t برحسب دلار بر مگاوات
  حداکثر مقدار ضریب لاگرانژ قید حداقل/ حداکثر توان قابل تحویل از باس b متصل به شبکه اصلی در ساعت t برحسب دلار بر مگاوات
  حداکثر مقدار ضریب لاگرانژ قید حداقل/ حداکثر توان عبوری از خط l در ساعت t برحسب دلار بر مگاوات
  حداکثر مقدار ضریب لاگرانژ قید حداقل/حداکثر نرخ تغییرات مجاز افزایشی و کاهشی بار i در ساعت t برحسب دلار بر مگاوات

متغیرها:

  متغیر باینری کمکی برای خطی‌سازی قید حداقل/حداکثر زاویه ولتاژ باس b در ساعت t
  متغیر باینری کمکی برای خطی‌سازی قید حداقل/حداکثر انرژی مصرفی بار i در پله j و در   ساعت t
  متغیر باینری کمکی برای خطی‌سازی قید حداقل انرژی مورد نیاز
  متغیر باینری کمکی برای خطی‌سازی قید حداقل/حداکثر توان مورد تقاضای بار i در ساعت t
  متغیر باینری کمکی برای خطی‌سازی قید حداقل/حداکثر توان قابل تحویل از باس b متصل به شبکه اصلی در ساعت t
  متغیر باینری کمکی برای خطی‌سازی قید حداقل/حداکثر توان عبوری از خط l در ساعت t
  متغیر باینری کمکی برای خطی‌سازی قید حداقل/حداکثر نرخ تغییرات مجاز افزایشی و کاهشی بار i در ساعت t
  توان بار i در ابتدای ساعت t برحسب مگاوات
  انرژی بار i در ساعت t برحسب مگاوات ساعت
  تابع هدف بهینه‌سازی بار i
  تابع مطلوبیت بار i در ساعت t برحسب دلار
  توان تحویلی به شبکه محلی در ابتدای ساعت t در باس b متصل به شبکه اصلی برحسب مگاوات
  توان عبوری از خط l در ابتدای ساعت t برحسب مگاوات
  ضریب وزنی تابع هدف بهینه‌سازی بار i
  انرژی بار i در پله j و در ساعت t برحسب مگاوات ساعت
  زاویه ولتاژ باس b درابتدای ساعت t برحسب رادیان

 

  ضریب لاگرانژ قید زاویه باس مرجع b در ساعت t برحسب دلار بر رادیان
 
  ضریب لاگرانژ قید تعادل توان در باس تولید b در ساعت t برحسب دلار بر مگاوات
  ضریب لاگرانژ قید توان عبوری از خط l در ساعت t برحسب دلار بر مگاوات
 
  ضریب لاگرانژ قید تعادل توان در باس غیر تولید b در ساعت t برحسب دلار بر مگاوات
  ضریب لاگرانژ قید مجموع انرژی مصرفی بار i در ساعت t برحسب دلار بر مگاوات ساعت
  ضریب لاگرانژ قید محاسبه انرژی مصرفی با بهره گیری از قانون ذوزنقه­ای برحسب دلار بر مگاوات ساعت
  ضریب لاگرانژ قید تابع مطلوبیت بار i در ساعت t بدون واحد
  ضریب لاگرانژ قید حداقل/ حداکثر زاویه ولتاژ باس b در ساعت t برحسب دلار بر رادیان
 
  ضریب لاگرانژ قید حداقل/حداکثر انرژی مصرفی بار i در پله j و درساعت t برحسب دلار بر مگاوات ساعت
  ضریب لاگرانژ قید حداقل انرژی مورد نیاز برحسب دلار بر مگاوات ساعت
  ضریب لاگرانژ قید حداقل/ حداکثر توان مورد تقاضای بار i در ساعت t برحسب دلار بر مگاوات
  ضریب لاگرانژ قید حداقل/ حداکثر توان قابل تحویل از باس b متصل به شبکه اصلی در ساعت t برحسب دلار بر مگاوات
  ضریب لاگرانژ قید حداقل/ حداکثر توان عبوری از خط l در ساعت t برحسب دلار بر مگاوات
 
  ضریب لاگرانژ قید حداقل/حداکثر نرخ تغییرات مجاز افزایشی و کاهشی بار i در ساعت t برحسب دلار بر مگاوات
این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد رشته برق : کنترل و هدایت موشکهای خارج از جو

مجموعه‌ها:

  مجموعه باس‌های شبکه محلی
  مجموعه خطوط شبکه محلی
  مجموعه باس‌های متصل به شبکه اصلی
 

مخفف­ها:

Cluster of Interconnected Price-Responsive Demands CIPRD
Compensated MDND C-MDND
Compensated MND C-MND
Fortuny-Amat & McCarl FM
Get Compensation GC
Karush-Kuhn-Tucker KKT
Minimum Distance MD
Minimum Difference Normalized Distance MDND

 

Minimum Normalized Distance MND
Mathematical Program with Complementarity Constraints MPCC
Mathematical Program with Primal and Dual Constraints MPPDC
Mutual Summation of Surplus Percentages MSSP
Non-Linear Programming NLP
Optimization Problems Constrained by Linear Problems OPcLP
Optimization Problems Constrained by other Optimization Problems OPcOP
Pay Fines PF
Surplus Reduction Percentage SRP
Summation of Surplus Percentages SSP

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
چکیده
ازجمله اصول اساسی در هر سیستم مدیریت انرژی، برقراری کارایی و برابری در تخصیص منابع می باشد. در روش کلاسیک تخصیص منابع، با حداکثر‌کردن مجموع مازاد مشترکین به برقراری حداکثر کارایی ممکن پرداخته می گردد. این روش از منظر برابری دارای ابهام می‌باشد. در این پایان‌نامه، هدف ارائه رویکردی می باشد که بتوان از طریق آن به تخصیصی از منابع دست پیدا نمود که ضمن حصول حداکثر کارایی ممکن، به برقراری برابری نیز منجر گردد. بر این اساس، تخصیص انرژی مصرفی برای خوشه‌ای از بارهای پاسخگو به قیمت (گروهی از بارهای مصرفی که در یک ناحیه جغرافیایی به کمک یک شبکه الکتریکی محلی به یکدیگر و به شبکه اصلی متصل شده‌اند) در یک سیستم مدیریت انرژی متمرکز تحت مطالعه قرار می‌گیرد. در کنار هم قرار گرفتن اعضای یک خوشه و مدیریت انرژی متمرکز آن‌ها زمانی مطلوب خواهد بود که منفعت حاصله از کنار هم بودن برای اعضای خوشه، بیش از عملکرد مستقل آن‌ها از یکدیگر باشد. پس مسأله مدیریت انرژی خوشه، ذاتاً یک بازی همکارانه می باشد. پس در این پایان­نامه، مسأله مدیریت خوشه به‌صورت یک بازی همکارانه مدل می­گردد. نقاط تعادل بازی همکارانه از طریق یک مسأله بهینه‌سازی چندهدفه مقید به قیود بارها و قیود شبکه الکتریکی محلی به دست می­آید. پاسخ حاصل از حل این مسأله بهینه‌سازی جبهه پارتویی خواهد بود که هر نقطه از این جبهه نمایش‌دهنده یک نقطه تعادل از بازی همکارانه می باشد. در ادامه، با تعریف سه معیار حداقل فاصله (MD)، حداقل مجموع نسبت‌ها (MND) و حداقل مجموع تفاضل نسبت‌ها (MDND)، به انتخاب نقطه تعادل با هدف دستیابی به تخصیص برابر پرداخته می گردد. برای این مقصود، مسأله به‌صورت یک مسأله بهینه­سازی دوسطحی مدل می­گردد که در سطح اول مسأله بهینه­سازی انتخاب نقطه تعادل و در سطح دوم مسأله بهینه­سازی چندهدفه دستیابی به کل نقاط تعادل ممکن انجام می­گردد. بر این اساس، تخصیص انرژی مصرفی به بارها توسط سیستم مدیریت انرژی متمرکز به‌صورت کارا و برابر ممکن خواهد بود. مدل ارائه شده بر روی یک شبکه نمونه پیاده‌سازی شده و نتایج به­دست آمده گویای مزیت‌های مدل ارائه شده برای مدیریت انرژی متمرکز خوشه‌ای از بارهای پاسخگو به قیمت می‌باشد.
کلمات کلیدی: 1- مدیریت انرژی 2- برابری در تخصیص 3- بازی همکارانه 4- بهینه­سازی چندهدفه 5- بهینه­سازی دوسطحی
 

1-     فصل اول: مقدمه

 

1-1    پیشگفتار

افزایش جمعیت و صنعتی­شدن جوامع بشری، منجر به افزایش روز افزون تقاضای انرژی در جهان شده می باشد. رشد تقاضای انرژی در بخش‌های مختلف صنعتی، کشاورزی و خانگی، اجتناب­ناپذیری تولید بیشتر را سبب شده می باشد. تولید انرژی بیشتر منجر به افزایش هزینه‌ها (ازجمله سرمایه‌گذاری و تعمیر و نگهداری) شده می باشد. ازآنجاکه در دهه‌های گذشته، بخش عمده انرژی مورد نیاز از منابع سوخت فسیلی تأمین شده می باشد، پاسخ به افزایش تقاضای انرژی، منجر به بروز معضلات زیست­محیطی شده که نگرانی‌های عمده را در کشورهای مختلف ایجاد کرده می باشد [1]. مدیریت انرژی به‌عنوان راهبردی که از طریق مصرف صحیح انرژی می‌تواند به حل هر دو مشکل (تأمین انرژی و کاهش آلودگی‌های زیست­محیطی) کمک کند مطرح شده می باشد [2].
اگرچه مفهوم مدیریت انرژی از سالیان دور مورد توجه نهاد‌ها و جوامع بشری بوده می باشد، لکن در دهه اخیر و در پی افزایش در نظر داشتن تغییرات اقلیمی ‌‌و فناوری پاک، اهمیت مدیریت انرژی افزایش یافته می باشد. تاکنون برای واژه مدیریت انرژی تعریف‌های گوناگونی ارائه شده می باشد. بر مبنای تعریف ارائه شده در [3]، به بهره گیری عادلانه[1] و مؤثر[2] از انرژی به‌مقصود «حداکثر­کردن سود (حداقل­کردن هزینه‌ها) و بهبود جایگاه‌ رقابتی[3]»، مدیریت انرژی گفته می گردد. تعریف جامع دیگری نیز در [4] ارائه شده می باشد. بر این اساس، به راهبرد «تنظیم و بهینه­سازی انرژی با بهره گیری از سیستم‌ها و روندها به‌مقصود کاهش انرژی مورد نیاز به ازای هر واحد تولید، به‌نحوی که کل هزینه‌ این سیستم‌ها (شامل هزینه­های مستقیم تولید به‌علاوه هزینه ایجاد تغییر در سیستم­ها و روندها) ثابت مانده و یا کاهش یابد»، مدیریت انرژی اطلاق می گردد.
مدیریت انرژی در دو بازه زمانی کوتاه‌مدت و بلندمدت قابل طرح می باشد. در بازه زمانی کوتاه‌مدت، مدیریت انرژی به بهینه‌سازی مصرف انرژی تأسیسات موجود می‌پردازد، اما در بلندمدت موضوع جایگزینی تجهیزات و سرمایه‌گذاری‌های جدید نیز می‌تواند جزء تصمیمات قابل اخذ در نظر گرفته گردد [5]. تعیین زمان و کمیت مصرف انرژی برای هر یک از مصرف‌کننده‌ها به‌قسمی ‌می باشد که هدف مدیریت انرژی (به‌گونه مثال، افزایش سود) محقق گردد [6]. از لوازم مدیریت انرژی، اطلاع بارها از قیمت‌های تأمین انرژی الکتریکی و تجهیز آن‌ها به ابرازهای تصمیم­گیری بهینه می باشد. با در نظر داشتن حرکت قیمت‌گذاری انرژی الکتریکی به سمت قیمت‌های لحظه­ای، این اطلاع از قیمت‌ها بایستی به‌صورت لحظه‌ای امکان‌پذیر باشد. اطلاع بارها از قیمت‌های لحظه­ای با توسعه فناوری‌های زیرمجموعه شبکه هوشمند[4] ایجاد خواهد گردید [7].
ازجمله چالش‌های اساسی در حوزه مدیریت انرژی، رعایت برابری[5] و کارایی[6] در تخصیص[7] انرژی مصرفی به مصرف‌کنندگان می باشد. در واقع همان‌گونه که در تعریف مدیریت انرژی اظهار گردید، برابری و کارایی از اصول اساسی در هر راهبرد مدیریت انرژی­ می باشد. به‌مقصود روشن­تر شدن مفهوم این دو اصل لازم می باشد تا در آغاز به تعریف هر یک از آن‌ها به تبیین زیر بپردازیم.
کارایی: بهره گیری حداکثری یک جامعه از منابع موجود را کارایی ‌می‌نامند. به‌عبارت‌دیگر، اگر تخصیص منابع[8] در بین اعضای یک جامعه سود یا مازاد[9] کل جامعه را حداکثر کند، تخصیص انجام ­گرفته را کارا گویند. به‌عنوان مثال اگر کل منافع اقتصادی جامعه را یک سیب در نظر بگیریم، هدف از کارایی حداکثر­کردن اندازه ممکن این سیب می باشد [8]!
 
برابری: توزیع عادلانه منافع حاصل از منابع جامعه در میان اعضای آن جامعه را برابری گویند [8]. به‌عبارت‌دیگر تخصیصی عادلانه و برابر می باشد که در آن هیچ عضوی از جامعه سود یا مازاد دیگری را بر سود یا مازاد خود ترجیح ندهد [9]. پس هدف از برابری تقسیم عادلانه سیب در بین اعضای جامعه می باشد!
با در نظر داشتن اینکه اعضای یک جامعه در ازای منابع یکسان به سود یا مازاد غیریکسانی ‌می‌رسند (به­لحاظ ویژگی‌ها و مشخصات متفاوت اعضای جامعه)، کوشش برای حصول برابری، منجر به کاهش کارایی در آن جامعه خواهد گردید. پس رسیدن به یک تخصیص عادلانه و برابر، مستلزم پرداخت هزینه (کاهش سود یا مازاد کل جامعه) خواهد بود. با در نظر داشتن این مسأله، رسیدن توأم به هریک از دو اصل کارایی و برابری به‌صورت مطلق در یک تخصیص امکان­پذیر نبوده و برقراری مصالحه[10] بین آن‌ها ضروری می باشد. به‌عبارت‌دیگر، تقسیم سیب به قطعات عادلانه و برابر منجر به کوچک شدن اندازه سیب خواهد گردید! [8 و10]
در این پایان­نامه قصد داریم تا با در نظر داشتن چالش فوق، به نقد روش کلاسیک تخصیص منابع و مطالعه در نظر داشتن اصل برابری در این روش بپردازیم و سپس به‌مقصود اعمال اصل برابری، راه­حل‌هایی را با رعایت کارایی پیشنهاد   خواهیم نمود[11].
در ادامه این فصل، در آغاز، به معرفی انواع توابع اصلی رفاه اجتماعی و تحلیل آن از منظر کارایی و برابری پرداخته و سپس به معرفی رویکردهای موجود در حوزه مدیریت انرژی و پژوهش‌های انجام­گرفته خواهیم پرداخت. در ادامه، اهداف و نوآوری‌های پایان­نامه ذکر گردیده و در انتها مروری بر فصل‌های پایان­نامه خواهیم داشت.

1-2    توابع رفاه اجتماعی و مدیریت انرژی

از منظر علم اقتصاد، هرگاه تخصیص منابع بین اعضای یک جامعه مطرح می گردد (که مدیریت انرژی را نیز شامل می گردد)، بحث رفاه اجتماعی نیز مطرح می باشد. پس، پرداختن به مبحث مدیریت انرژی بدون در نظر داشتن مبحث رفاه اجتماعی و نگاه‌های متفاوت به آن که از فلسفه متفاوت اقتصاد‌دانان به برابری و کارایی نشأت می‌گیرد، ممکن نخواهد بود. تابع رفاه اجتماعی، ضابطه یا روشی می باشد که به‌وسیله آن ‌می‌توان ترجیحات تمام اعضای جامعه را در قالب یک ترجیح اجتماعی جمع و یا به عبارت بهتر ترکیب نمود. یعنی اگر بدانیم که تمام اعضا چگونه تخصیص‌های متفاوت را رتبه­بندی ‌می‌کنند، ‌می‌توانیم با بهره گیری از این تابع، این اطلاعات را برای رتبه­بندی اجتماعی تخصیص‌های متفاوت بهره گیری کنیم [11]. مکاتب اقتصادی مختلف از توابع متفاوتی به‌مقصود تعریف تابع رفاه اجتماعی بهره گیری کرده­اند. این مکاتب اقتصادی به مطلوبیت‌گرایان[12] کلاسیک، تساوی‌گرایان[13] و رالزین[14] قابل تقسیم‌بندی هستند که در ادامه به تبیین آن‌ها پرداخته شده می باشد [9].

  • مطلوبیت­گرایان کلاسیک

در این مکتب، تابع رفاه اجتماعی برابر با حاصل­جمع توابع مطلوبیت اعضای جامعه ‌می‌باشد که به‌صورت زیر نمایش داده می گردد [9].

‏1–1  

در ارتباط ‏1–1، تابع رفاه اجتماعی می باشد و برابر با تابع مطلوبیت عضو ام جامعه از یک تخصیص مانند می‌باشد و تعداد افراد جامعه می باشد. شکل کلی­تر این تابع، تابع رفاه جمع­وزنی مطلوبیت‌ها می باشد که در آن وزن‌ها اعدادی هستند که نشان ‌می‌دهند تا چه اندازه مطلوبیت هر فردی در رفاه اجتماعی کلی مهم می باشد. این تابع به صورت زیر نمایش داده می گردد [9].

‏1–2  

در ارتباط ‏1–2، برابر با ضریب وزنی عضو ام جامعه از یک تخصیص مانند می‌باشد. این تابع با عنوان تابع رفاه بنت‌هامیت[15] یا مطلوبیت­گرایان کلاسیک شناخته می گردد. این رویکرد، تفاوتی بین انتقال رفاه از عضو ضعیف به قوی و برعکس قائل نیست و مادا‌می‌که مجموع مطلوبیت اعضای جامعه افزایش یابد، هر نوع توزیع درآمد/ثروتی قابل قبول ‌می‌باشد. در این دیدگاه، در صورتی که کاهش منابع تخصیص­­یافته به عضو ضعیف و تخصیص آن به عضو قوی باعث افزایش مطلوبیت عضو قوی گردد، به شکلی که کاهش مطلوبیت عضو ضعیف را جبران کند، این انتقال مطلوبیت می‌تواند انجام گردد؛ زیرا در این رویکرد مجموع مطلوبیت مورد اهمیت بوده و در اثر این انتقال، چنانچه افزایش مطلوبیت نزد عضو قوی به اندازه­ای باشد که کاهش آن را نزد عضو ضعیف خنثی کند، مجموع مطلوبیت جامعه افزایش می‌یابد. پس این تابع رفاه اجتماعی صرفاً به دنبال افزایش کارایی در جامعه بوده و اهمیتی به برابری نمی‌دهد.

  • تساوی­گرایان

مطابق با این دیدگاه، مطلوبیت کل جامعه به‌صورت مساوی بین اعضای جامعه تقسیم می گردد. در این رویکرد، بخشی از مطلوبیت حاصله توسط عضو قوی، به عضو ضعیف داده می گردد، به‌نحوی که مطلوبیت کل اعضا با یکدیگر مساوی گردد. در یک جامعه با اعضای غیریکسان (ویژگی‌ها و مشخصات مختلف)، بهره گیری از این تخصیص ‌می‌تواند کلیه اعضای جامعه را از افزایش در مطلوبیتشان بی‌میل کند و در اثر آن، کارایی جامعه کاهش خواهد پیدا نمود [9].

  • رالزین

تابع رفاه اجتماعی در این مکتب، تابع رفاه اجتماعی مینی­ماکس[16] یا رالزین می باشد که در زیر نشان داده شده می باشد.

‏1–3  

این تابع رفاه، اظهار­کننده آن می باشد که رفاه اجتماعی یک تخصیص، فقط به رفاه فردِ دارای حداقلِ مطلوبیت بستگی دارد و معتقد می باشد که مطلوبیت کل جامعه فقط در صورتی افزایش ‌می‌یابد که مطلوبیت فردِ (افرادِ) دارای حداقلِ مطلوبیت افزایش یابد [9]. تخصیص ناشی از این تابع رفاه اجتماعی ‌می‌تواند منجر به کاهش مطلوبیت اعضای قوی در جامعه شده و در نتیجه کارایی نیز کاهش یابد.
[1] Fairness
[2] Efficient
[3] Competitive position
[4] Smart grid
[5] Equity
[6] Efficiency
[7] Allocation
[8] Resource allocation
[9] Surplus
[10] Trade-off
[11] خاطر نشان می گردد که مفهوم عدالت و برابری دارای تعاریف گسترده­ای مرتبط با عرصه فلسفه سیاسی[11] می باشد [8] و مقصود ما از برابری و عدالت صرفاً معنای عمو‌می ‌آن از منظر مراجع اصلی علم اقتصاد می باشد.
[12] Utilitarianism
[13] Egalitarianism
[14] Rawlsian
[15] Benthamite
[16] Minimax
***ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود می باشد***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

تعداد صفحه :167

قیمت : 14700 تومان

***

—-

دسته‌ها: مهندسی برق