19386

۱۹۳۸۶

طراحي و بهره برداري همزمان سيستم مخازن برقابي با استفاده از الگوريتم اتوماتاي سلولي

كارشناسي ارشد

مهندسي آب و سازه هاي هيدروليكي

۱۳۹۴

۱۳۹۷/۳/۳۰

دكتر محمد هادي افشار

عمران

چكيده در ساالهاي اخير الگوريتم اتوماتاي سالولي به عنوان يك روش قدرتمند براي ح مساا بهينهساازي در مديريت مناب آب و به ويشه در مسا بهرهبرداري از مخازن مطرح شده است. در اين مطالعهب از قابليتهاي الگوريتم اتوماتاي سلولي براي طراحي و بهرهبرداري همزمان برمبناي اعتمادپذيري در سيستم مخازن برقابي با هدا بيشينه كردن انرژي مطمئن سيستم استفاده شده است. مساله طراحي و بهرهبرداري همزمان داراي دو دسته متغير تيميم طراحي و بهرهبرداري است. متغيرهاي تيميم طراحي ميتواند ظرفيت نيب سيستمب حجم مخزن و قطر تون آب بر نيروگاه در نظر گرفته شوند. متغير تيميم بهرهبرداري ميتواند حجم ذخيره مخزن در انتهاي هر دوره و يا ميزان رها سازي در هر دوره در نظر گرفته شود. در اين مطالعه ظرفيت نيب سايساتم به عنوان متغير تياميم طراحي و حجم ذخيره مخزن به عنوان متغير تيميم بهرهبرداري انتخاب شده است. براي ح مسائله طراحي به منظور تعيين ظرفيت نيب بهينهب از يك فرآيند تكراري استفاده شده است كه در آن با شاروع از يك مطدار فرضاي براي ظرفيت نيابب مسئله بهرهبرداري ح شده و اعتمادپذيري تامين انرژي مطمئن سايساتم به دسات آمده اسات. اگر مطدار اعتمادپذيري به دسات آمده از مطدار اعتمادپذيري مطلوب بيشاتر شاده باشادب ظرفيت نيب افزايش پيدا كرده و در ير اين صورب ظرفيت نيب كاهش پيدا كرده است. اين فرآيند تا رسيدن به سطح اعتمادپذيري مطلوب ادامه پيدا كرده است. در اين تصطي مسئله بهرهبرداري به وسيله روش اتوماتاي سلولي-شبيهسازي تبريد ح شده است. همچنين براي ارزيابي عملكرد روش اتوماتاي سالولي-شابيهساازي تبريد ب روش تركيبي ديگري به نام اتوماتاي سلولي-جستجوي ممنوعه توسعه داده شده است. به منظور بررسي كارايي روش پيشنهادي در جداسازي مسئله طراحي و بهره برداريب يك مسائله ساه مخزنه به نام سايستم مخازن برقابي خرسان ح شده است و نتايج به دست آمده از آنب با تصطيطاب پيشين كه توس افطلي و همكاران [53 [انجام شدهب مطايسه شده است. نتايج نشان داد كه فرآيند تكراري تعيين ظرفيت نياب با اساتفاده از روشهاي اتوماتاي سالولي-شبيهسازي تبريد و اتوماتاي سلولي- جستجوي ممنوعه نسبت به بهترين مدل ارا ه شده توس افطلي و همكاران [53 [به ترتيب 1604 و 6024 درصاد در تعيين ظرفيت نيب سيستم در سطح اعتمادپذيري يكسان بهبود ايجاد كرده است. ع وه بر اينب نتايج به دست آمده نسبت به روش رونديابي متوالي جريان بر مبناي اعتمادپذيري كه در ايران روشي متداول براي طراحي مخاازن برقابي متوالي اساااتب به ترتيب 1501 و 1406 درصاااد در تعيين ظرفيت نياااب در اعتمادپذيري يكسان بهبود ايجاد كرده است. به منظور بررسي بهينگي تراز حداق موجود در سيستم مخازن برقابي خرساانب براي ترازهاي حداق بهرهبرداري مختلفي كه توس افطلي و همكاران [53 [در نظر گرفته شدهب فرآيند طراحي و بهرهبرداري همزمان انجام شده است. نتايج نشان داد كه تراز حداق بهرهبرداري بهينه سيستم در ترازي به اندازه 16 متر پايين تر از تراز كنوني قرار دارد. واژههاي كليدي: اتوماتاي سلوليب بهينهسازيب سيستمهاي چند مخزنه برقابي

1397/07/01

Optimal design and operation of multi-reservoir hydropower systems using Cellular Automata

9/23/2018 12:00:00 AM

Abstract: In recent years, Cellular Automata (CA) has emerged as a powerful tool for solving optimization problems in water resources engineering and in particular reservoir operation problems. In this study, capabilities of the CA based methods for reservoir operation are used for reliability-based optimal design and operation of multi-reservoir hydropower systems with the objective of maximizing the total energy production. Installed capacities are used as the decision variables of the design phase determined in an iterative manner while the reservoir storage at the beginning and the end of the periods are used as the operation decision variables determined by the CA. The process starts with an arbitrary initial installed capacity for each reservoir determined using the average annual inflow over sufficiently long operation periods. The system is optimally operated using CA-SA and CA-TS models to simultaneously maximize the total energy under user-specified reliability of the system. The system installed capacities are then increased/decreased depending on whether the obtained system reliability is greater/less than the desired reliability. This process is iterated until the reliability of the system is equal to the desired reliability. The proposed method is used to optimally design the three-reservoir Khersan hydropower system in Iran and the results are presented and compared with those of the existing methods in the literature. The results show that the proposed method can be efficiently and effectively used for the optimal design and operation of real-world multireservoir hydropower systems. Keywords: Cellular Automata, Multi-reservoir, Optimization