Integer Programming for Optimal Design of Energy Storage Systems in Microgrids

מיקרוגרואידים הם מערכות אנרגיה מקומיות שיכולות לפעול באופן עצמאי או בשילוב עם רשת החשמל העיקרית.הם חיוניים לשיפור חוסן האנרגיה, שילוב מקורות אנרגיה מתחדשת, וקידוד שימוש באנרגיה ברמת ההפצה.עיצוב מערכות אלה דורש ביעילות כלים מתמטיים מתוחכמים.בין אלה, ניסוחים integer מתייצבים כאמצעי חזק להשגת החלטות דיסקרטיות - כגון כמה יחידות אחסון להתקין או אילו טכנולוגיות - בעת בחירת כיוונים מתמטיים אופטימליים של תכנון (כגון יישומי מיקרו-S) של שיטות עיבוד יישומים (תוכנות עיבוד) של שיטות עיבוד יישומים (תוכנות עיבוד) של שיטות עיבוד יישומים (תוכנות עיבוד) ופעולות עיבוד) של שיטות עיבוד יישומים (תוכנות עיבוד) של שיטות עיבוד יישומים (תוכנות עיבוד יישומים אופטימתאים של שיטות עיבוד יישומים (תוכנות עיבוד) של שיטות עיבוד) של שיטות עיבוד) של שיטות עיבוד) של שיטות עיבוד יישומים (תוכנות עיבוד יישומים אופטימתאים) של שיטות עיבוד) של שיטות עיבוד יישומים (תוכנות עיבוד) של שיטות עיבוד יישומים (תוכנות עיבוד) של שיטות עיבוד) ופעולות עיבוד יישומים (תוכנות עיבוד יישומים (תוכנות עיבוד יישומים (תוכנות עיבוד יישומים (תוכנות עיבוד יישומים יעילות של שיטות עיבוד יישומים, כגון שיטות עיבוד יישומים, כגון שיטות עיבוד) של שיטות עיבוד) של שיטות עיבוד יישומים (תוכנות עיבוד) של שיטות עיבוד) של שיטות עיבוד יישומים יעילות של שיטות עיבוד

המונחים: Integer Programming

תכנות Integer (IP) הוא ענף של אופטימיזציה מתמטית שבו כמה או כל משתנה החלטות מוגבלים לקחת רק ערכים integer.בניגוד לתכנות ליניארית, אשר עוסקת רק עם משתנים רצופים, תכנות integer מתאים באופן אידיאלי לבעיות הכרוכות בחירות דיסקרטיות - לדוגמה, מספר מודולי סוללות להתקין, או ההחלטה בינארית לכלול או לא לכלול טכנולוגיה מסוימת כאשר הן integers מופיעות מודלים אובייקטיביים (LP) הוא מודל אובייקטיבי מעורבב).

למה Integers Matter in Energy Storage

יחידות אחסון אנרגיה - בין אם סוללות, גלגלות או מערכות מימן - הם בדרך כלל מודולרי. מעצב לא יכול להתקין 2.7 ערכות סוללה; הם חייבים להחליט על מספר אינטגרטיבי של יחידות זהות או לבחור גדלים דיסקרטיים מקטלוג של היצרן. בדומה, ההחלטה להשקיע ב- 2.7 חבילות סוללה מסוימת או אופטימיזציה סטנדרטית (למשל, זרימה של סוללות לעומת ליתיום) היא חד-תחומית בתוך תכנות מינימליים, כמו גם מגבלות סטנדרטיות, כגון מגבלות סטנדרטיות, כגון לוגיות, כגון קידודים, מניפולציות פונקציונליות, או לוגיות רבות.

The Role of Active-Integer Linear Programming

MILP היא הצורה הנפוצה ביותר של תכנות integer עבור עיצוב microgrid.ה ליניאריות של האובייקט והמגבלות, בשילוב עם הגבלות integer, מאפשר לפתירים כמו גורובי, CPLEX, חלופות קוד פתוח למצוא פתרונות אופטימליים בעולם לבעיות של גודל מתון.מודלים MILP יכולים לשלב אלפי מגבלות ומשתנים, מה שהופך אותם מתאימים לתכנון מיקרו-grid ריאליניסטי.

עיצוב מערכת אחסון אנרגיה

בעת תכנון ESS עבור מיקרוגריד, מהנדסים חייבים לקבוע את הגודל האופטימלי (קיבולת אנרגיה), דירוג חשמל, סוג טכנולוגיה, מספר יחידות, ולפעמים מיקום פיזי בתוך הרשת.המטרה היא בדרך כלל למזער את העלות הכוללת (capital בתוספת תפעולי) תוך הבטחת אספקת חשמל אמינה כדי לענות על הביקוש משתנה, במיוחד בהתחשב בקביעת ההתערבות של הדור המתחדש.

  • (ב) [ה]המחירים התפעוליים והמבצעיים [ה]: רכש, התקנה, תחזוקה ועלויות החלפת לכל יחידת אחסון.
  • (FLT:0) חידוש של אנרגיה פנויה:1) - פרופילי פלט סולארי ורוח, מיוצגים לעתים קרובות באמצעות מספר סדרות זמן או תרחישים.
  • (ב) (ב) ,0) דרישות לוטוד (FLT:1) – שעה או מדי שעה, דפוסים של צריכת חשמל, אשר עשויים להיות ⁇ סטיים או סטוצ'יסטיים.
  • (ב) ,0) מגבלות של ההרחבה: 0Grid LimitsFLT:1 - מגבלות על החלפת חשמל עם הרשת הראשית, יכולת שינוי, מתח או מגבלות תרמיות.
  • (ב) ,0) מגבלות תפעוליות (FLT:1) - יעילות, עומק השחרור, הטעינה / ניתוק גבולות ודינמיקה של תשלום המדינה.

האופטימיזציה שואפת לזהות את השילוב של יחידות אחסון (למשל, שתי יחידות 200 קילו-יון ליתיום יון וסוללה אחת 100 קילוואט) כי איזון הטוב ביותר עלות, אמינות וכדאיות טכנית.ללא תכנות integer, פתרון מתמשך עשוי להתקשר 2.3 יחידות של סוג מסוים, אשר אינו ריאלי; סיבוב יכול להוביל לתכנון תת-אופטימי או בלתי-סביר.

דוגמה: הקמת בנק סוללות לבית חולים Microgrid

נחשב למיקרוגרידי של מתקן קריטי שחייב לספק אספקה בלתי ניתנת לעצירה.מודל MILP יכול לכלול משתנים בינאריים עבור ההתקנה של כל סוג סוללה (למשל IveFLT:0i מיושמת 1= 1 אם הטכנולוגיה שנבחרה) ומשתנהידודי Integer עבור מספר המודולים (NFage:2iLTF3) המטרה יכולה להיות מצמצם את עלויות ה- 24 שעות ביממה.

ניסוח בעיית האופטימיזציה

ניסוח מודל תכנות integer עבור עיצוב ESS עוקב אחר גישה מובנית: משתנים החלטות, תפקוד אובייקטיבי ומגבלות.We מתאר ניסוח MILP טיפוסי להלן.

החלטות משתנות

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ויקרא י"ד): "ה' (ב') ויקרא: ויקרא י"ד): "וַיְּהִיא נָאֶת עַמְתָּבְהִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִי עַמְתִיתִי" (ב) אִתָּבְתִּיִדְתָּבְתִּיִדְתָּבְתָּבְתָּבְתָּבְתָּבְתּבְתּבְתּבְתּבְתּבְתִּיִדּבְתּבְתּבְתּבְתּבְתּבְתָּבְתּבְבְבְתּבְתּבְתָּבְתּבְתּבְהִבְתּבְתָּבְּבְָּבְּבְתָּבְּבְָּבְָּבְָּבְָּבְּבְ
  • (ב) ,0) ,(ה) ,(ה) ,(ה) ,(ה) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

תפקוד אובייקטיבי

המטרה הנפוצה ביותר היא למזער את העלות הכוללת של הרשת הנוכחית (NPC) על פני האופק התכנון (למשל, 20 שנה).

(ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

Constraints

ניתן לחלק מגבלות טיפוסיות כמו:

  • (FLT:0) Power BalanceveFLT:1: הביקוש = חידושים + ייבוא רשת + ייבוא + ייבוא â ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ויקרא י"ד): "ה' (ב"ד): "ה' ויקרא י"ד: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ויקרא י"ד: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ויקרא י"ד: "ה': ויקרא י"ד: ויקרא י"ד: ויקרא י"ד: ויקרא י"ד:
  • (ב) ויקרא י"ד: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

התחזוקה האחרונה היא ניסוח "M גדול" נפוץ אופטימיזציה לאכיפת ספירת Integer הופכת אפס כאשר המשתנה בינארי הוא אפס.ערך של M חייב להיות גדול יותר מכל מספר אפשרי של יחידות.

עקבו אחרי Unquity

במציאות, דור מתחדשים ודרישות העומס אינם בטוחים.לכתובת זו, תכנות אינטגרטיבי (SIP) יכול לכלול תרחישים מרובים עם התחייבויות קשורות.המטרה הופכת את העלות הצפויה, ומגבלות חייבות להיות מרוצים כל תרחיש (או פעולות recourse מותרות) שתי שלבים סטכימות של שלבים הוא נפוץ: החלטות שלב ראשון (מספר וסוגים של יחידות) מתקבלות "כאן ועכשיו" לפני שפעולות תכנות מיקרו-שלבים חזקים).

היתרונות של שימוש Integer Programming

תכנות Integer מציע יתרונות קונקרטיים על שיטות היסטריות או רציף רק עבור עיצוב microgrid ESS:

  • (FLT:0) מפיק פתרונות מדויקים ומעשיים של FLT:1) - הטבע האינטגרטיבי מבטיח כי העיצוב הסופי מתאים למוצרים הזמינים בפועל, הימנעות מיחידות שבריריות שאי אפשר לרכוש.
  • (FLT:0)Handles מורכב, רב-ביקורתי קבלת החלטות אנדריה 1:1 - המטרה יכולה לשלב מטרות סותרות (עלות לעומת אמינות) באמצעות סכומי משקל או שיטות epsilon-constraint, הניב גבולות Pareto לניתוח סחר-off.
  • (FLT:0) ניתוח תרחיש ובדיקת רגישות בדיקה לאחור (FLT:1) - ברגע שמודל נבנה, מהנדסים יכולים בקלות לשנות פרמטרים קלט (למשל, עלות סוללות, שיעורי הנחה או תמריצים מדיניות) ושיקום, תמיכה בתכנון חזק תחת אי ודאות.
  • (FLT:0) supports Sustainable and Cost-efficient system DevelopmentsFLT) 1 - על ידי מודל מפורש של פליטות, צמצום מתחדש, או תלות ברשת, תכנות integer יכול לעזור לעצב microgrids שמתאימים למטרות קיימות תוך שמירה על יציבות כלכלית.
  • (FLT:0) מספק ערבויות תיאורטיות של אופטימליותFIRLT:1) - בניגוד לשיטות הירריסטיות (למשל אלגוריתמים גנטיים), מפצילים MILP יכולים להוכיח את האופטימליות העולמית (עם סובלנות), מתן אמון מקבלי ההחלטות כי אין פתרון טוב יותר קיים בתוך המגבלות המוגדרות.

אתגרים ומגבלות

למרות כוחו, תכנות integer מציג כמה אתגרים שיש לטפל בהם בפועל.

מורכבות

תכנות Integer הוא NP-Hard בכלל.כפי שמספר משתנים integer גדל (במיוחד משתנים בינאריים עבור אפשרויות טכנולוגיה ומגבלות זמן), זמן פתרון יכול להתפוצץ.עבור מיקרוגר עם 8760 שעות של צעדים ועשרות יחידות אחסון מועמדים, ה-MILP וכתוצאה מכך עשוי להכיל מיליוני מגבלות ומשתנים.

דרישות נתונים

נתוני קלט מדויקים - עומס פרופילים, סדרת זמן של דור מתחדשים, מבני מכס, עקומות - חיוני.בפרויקטים רבים בעולם האמיתי, נתונים כאלה אינם שלמים או לא בטוחים. נתונים של קלט נמוך יכולים להפוך פתרון אופטימלי מתמטי לא אמין בפועל ניתוח רגישות S יכול לעזור, אבל זה מגביר את הנטל.

מודלים

רוב דגמי תכנות integer מניחים לינאריות ו convexity, אשר עשויים לא להחזיק תופעות כגון הזדקנות סוללות לא לינארית או היווצרות מחיר שוק. pwise לינארית approximations או MINLP יכול לשמש, אבל הם להגדיל המורכבות.בנוסף, תכנות integer לעתים קרובות מתעלם דינמיקות לטווח קצר (ב-sub- Minutes) שיכול להשפיע על חיי סוללה, הדורשות סימולציות נפרדות לאחר מכן.

אינטגרציה עם שליטה בזמן אמת

העיצוב האופטימלי המתקבל מתכנות אינסטלגרס הוא החלטה תכנון.זה חייב להיות משולב עם מערכת ניהול אנרגיה בזמן אמת (EMS) אשר מטפל פעולות דקות-ברגע-ברגע, בעוד העיצוב עשוי להיות אופטימלי בציפייה, תנאי התפעול בפועל עשויים להידרדר, המוביל לביצוע תת-אופטימי אלא אם כן EMS מותאם גם עבור העיצוב.

מגמות מחקר ודרכים לעתיד

התפקיד של תכנות integer בעיצוב microgrid ESS מתפתח במהירות, מונע על ידי התקדמות באלגוריתמים, חומרה, ומעבר אנרגיה.

מודלים היברידיים עם Machine Learning

למידת מכונה (ML) משמשת יותר ויותר למגבלות מורכבות משוערות (למשל, השפלה סוללות) או כדי ליצור בדיקות תאימות מהירות בתוך פותרי תכנות integer.לדוגמה, רשת עצבית יכולה לחזות את חיי מחזור כתפקוד של תבניות הפעלה, ואת התוספת הלינינית שלו ניתן להטמיע לתוך ניסוח MILP.conversely, תכנות integer יכול לשמש כדי לפרש ו חיזוי ML זה כדי לשמור על גמישות יותר.

המונחים: Parallel Computing

(הרחבה) בעיות תכנון מיקרוגרידיות מתעמתות לעתים קרובות באמצעות בנדרס דהקום, הרפיה Lagrangian, או שינוי שיטת כיוון של מכפילים (ADMM) טכניקות אלה לשבור את הבעיה לתוך תת-בעיות קטנות יותר (למשל, לחסום זמן או לתרחיש) ו לתאם באמצעות בעיה אדניונית.

Multi-Energy ו- Multi-Vector Systems

מיקרו-צמחים עתידיים יכילו לא רק חשמל אלא גם חום, מימן וגז טבעי.מודלים לתכנות של Integer יצטרכו להתמודד עם וקטורים אנרגיה משותפים עם טכנולוגיות המרה (אלקטרוניות, תאי דלק, משאבות חום) טבע הדיסקרטי של מחויבות יחידה ובחירת טכנולוגיה עושה IP עוד יותר מרכזי בעיצוב אופטימלי של "מרכזי אנרגיה חכמים" משתמש MILP כדי לתאם סוגים רבים של אנרגיה אחרת.

אופטימיזציה ופרטיות

בקהילה מיקרוגרריד, מספר רב של פרוזמונים עשויים להחזיק יחידות אחסון ורוצים לשתף אותם. תכנות Integer יכול להיות מיושם אופנה מבוזרת באמצעות אלגוריתמים ADMM או קונצנזוס, שבו כל סוכן פותר מידע מקומי MILP וחילופי מידע מוגבל.זה שומר על פרטיות תוך השגת עיצוב כמעט עולמי קרוב לאופטימי. Distributed IP עבור מיקרופורמי הוא שדה מתפתח, עם פוטנציאל ביישומים פוטנציאליים במסחר אנרגיה ותחנות וירטואליות.

קוד פתוח: Solver Advances

מפיצים כמו גורבי ו-CPLEX נשארים תקן הזהב עבור MILP, אך חלופות קוד פתוח כגון HiGHS, SCIP ו- CBC סוגרות את הפער.עבור בעיות מיקרוגרידיות רבות בגודל מתון, פותרים אלה כבר קיימא. כמו תמיכה קהילתית בקוד פתוח גדל, תכנות integer יהיה נגיש לקהל רחב יותר של מהנדסים ומתכננים.

המלצות מעשיות למהנדסים

עבור מהנדסים אשר הטמיעו תכנות integer עבור עיצוב ESS, כמה שיטות הטובות ביותר יכול לשפר את התוצאות:

  • (FLT:0)Start with aפשט מודל FLT:1 - התחל עם מספר קטן של תקופות זמן ייצוגיות (למשל, 12 ימים טיפוסיים) ואפשרויות אחסון מועטות.
  • (ב) [ה]:0] הפחתה בתרחישת הפחתת ה-FLT:1 – כאשר מדובר בדור מתחדש לא ברור, החל מקבץ או רגע מתאים לצמצום מאות תרחישים לשורה אחת שלוכדת את יכולת ההחלמה העיקרית.
  • (ב) [15] , [17] , [17] , [17] , [17] , [17] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0)Post-מעבד פתרונות integer SolutionsFLT:1) - להפעיל סימולציה של משלוח סימולציה באמצעות עיצוב integer אופטימלי כדי לאמת כי מגבלות תפעוליות מסופקות בהחלטה זמנית.
  • (ב) [ה]ב"ה']: "בעבור בעיות עם הרבה צעדים או תרחישים, ליישם אופק מתגלגל או רצף זמני כדי לחלק את מלוא שנות ה-MILP לכדי חסימות.

מסקנה

תכנות Integer מספק מסגרת קפדנית לעיצוב אופטימלי של מערכות אחסון אנרגיה במיקרואורגניזמים. על ידי שילוב האופי דיסקרטי של יחידות אחסון והחלטות בינאריות של בחירת טכנולוגיה, מודלים אלה מניבים פתרונות ישירות מיזון, אמינות, וקיימות. בעוד אתגרים חישוביים הקשורים לנתונים נמשכים, התקדמות מתמשכת באלגוריתמים, פתרונות קוד פתוח, וטכניקות היברידיות של MLIP מרחיבות את מה שיכול להיות אופטימיזציה של מערכות אנרגיה חכמות יותר, כמו גם עבור מחזורי אנרגיה מבוזרים, כמו גם כן, כמו גם שיטות הפעלה.