|
|
Aplikace optimalizačních metod na problémy výroby elektřiny
Šumbera, Jiří ; Dlouhý, Martin (vedoucí práce) ; Pelikán, Jan (oponent) ; Hančlová, Jana (oponent)
Tato práce se zabývá aplikací optimalizačních metod založených na lineárním a celočíselném programování na různé problémy vyskytující se v energetice při výrobě elektřiny. Cílem této práce je ověřit aplikovatelnost těchto optimalizačních metod na formulování a následné vyřešení různých optimalizačních úloh vznikajících při výrobě elektřiny, a tím i zjistit výhody a nevýhody těchto metod. Úvodní kapitoly popisují hlavní charakteristiky energetických trhů, včetně historického kontextu a hlavní regulace. Fundamentální vlastnosti trhů s elekřinou jsou popsány jak z pohledu skutečného provozu tak z hlediska modelování. Dále jsou popsány výhody optimalizačních metod a modelování obecně, s důrazem na přípustnost a optimalitu řešení a dále na výhody citlivostních analýz, které lze v reálném provozu jen obtížně uskutečnit. V hlavní části disertace jsou optimilizační metody aplikovány na tři případové studie, z nichž každá se zabývá konkrétním problémem vznikajícím při výrobě elektřiny. První úloha řeší maximalizaci zisku paroplynové elektrárny na Slovensku na denním trhu s elektřinou. V úloha obsahuje jak technická, tak i komerční omezení. Druhá úloha se zabývá reprezentací dvourozměrné produkční funkce, která se primárně vyskytuje u vodních elektráren s velkou variací výšky hladiny. Je prezentováno několik aproximačních metod původní funkce založených na lokální linearizaci. Tyto aproximační metody jsou dale srovnány dle jejich teoretické i praktické výpočetní náročnosti. Ve třetí úloze jsou namodelovány ceny na německém denim trhu v roce 2011. Na rozdíl od dvou přechozích úloh neobsahuje problém optimalizační úlohu jediného výrobce, ale modeluje významnou cast celého trhu. I z tohoto důvodu tvoří úlohu obecná technická omezení elektráren, jejichž parametry byly odhadnuty. Kombinací informace o celkkové dostupnosti spolu s odhadnutou účinností umožňuje sestavit relevantní nákladovou křivku pro každý den roku. V několika scénářích je testován dopad odhadnutých vstupích parametrů. Volba zkoumaných problémů vychází z motivace pokrýt množinu úloh vznikajících při výrobě elektřiny z celé řady kritérií. Tři vybrané úlohy pokrývají široké spektrum od rozhodnutí jednotlivé elektrárny až po modelování celého trhu s elektřinou. V úlohách jsou prezentovány různé formulace produkční funkce od lineárního vztahu až po dvourozměrnou závislost. Zatímco každá případová studie dává odpověď na konkrétní otázku, všechny případy ukazují, jak snadno lze úlohy vznikající při výrobě elektřiny řešit pomocí optimalizačních metod založených na lineárním a celočíselném programování. Toho je dosaženo především díky schopnosti daných metod aproximovat i nelineární vztahy a omezení nad nekonvexními množinami a nalézat globální řešení v přípustných časech. Neméně významná je i snadná možnost provádět scénářové analýzy a citlivosti, jak je ukázáno v jednotlivých řešených úlohách.
|
host ::
RSS.