17998

17998

بهره برداري بهينه از سيستم‌هاي برق‌آبي چندمخزنه با استفاده از روش اتوماتاي سلولي تو در تو

كارشناسي ارشد

مهندسي مديريت منابع آب

خرداد 1396

دكتر محمدهادي افشار

عمران

مسائل بهره‌برداري بهينه‌ي تامين آب و بهره‌برداري بهينه‌ي برق‌آبي از مخازن آب به عنوان يكي از مسائل مهم در مهندسي آب به شمار مي‌آيند و حل بهينه‌ي اين مسائل از جهت يافتن بيشترين بازده و سوددهي اهميت ويژه‌اي دارد. بهره‌برداري بهينه از اين نوع سيستم‌ها به دليل مقياس بزرگ و غيرمحدب و غير‌خطي بودن اين مسائل، همواره با چالش‌هايي روبه‌رو بوده است. بنابراين، يافتن روش بهره‌برداري بهينه از مخازن در اين فرايند، اهميت ويژه‌اي دارد. روش‌هاي متفاوتي در اين زمينه استفاده شده است. بهينه‌سازي‌هاي تامين آب و برق‌آبي انجام شده به روش الگوريتم اتوماتاي سلولي در مدل افشار و شهيدي(2009)، نشان مي‌دهند كه اين روش، روشي سريع بوده و نتايج قابل مقايسه‌اي با روش‌هاي مدرن مي‌دهد. در اين تحقيق به منظور تعميم اين روش به مسائل بهره‌برداري برق‌آبي از سيستم‌هاي چندمخزنه، از يك رويكرد تركيبي با استفاده از الگوريتم‌ اتوماتاي سلولي تو در تو (Nested CA) بهره‌گيري شده است. در اين الگوريتم اتوماتاي سلولي تو در تو يا همان اتوماتاي سلولي-اتوماتاي سلولي، در مرحله‌ي اول، با استفاده از الگوريتم اتوماتاي سلولي، ابتدا و انتهاي هر بازه‌ي زماني، مانند مدل افشار و شهيدي(2009)، به عنوان سلول انتخاب مي‌شود. از اين‌رو ميزان حجم ذخيره‌ي مخزن در ابتدا و انتهاي هر بازه‌ي زماني به عنوان حالت سلول در نظر گرفته مي‌شود. يعني اگر ابتداي گام زماني به عنوان سلول در نظر گرفته شود، حجم مخزن در ابتداي گام زماني، حالت سلول، خواهد بود؛ كه اين فرايند منتج به ايجاد T+1 سلول مي‌شود؛ كه T تعداد كل بازه‌هاي زماني است. با مشخص شدن سلول‌ها، طبيعي است كه دو سلول موجود در دو طرف هر سلول، بجز سلول‌هاي مرزي كه هر يك تنها يك سلول در اطراف خود دارند، به عنوان همسايگي در نظر گرفته شوند. با مشخص كردن سلول و حالت سلول و با توجه به خاصيت محلي اتوماتاي سلولي، قانون انتقال محلي را بدست مي‌آوريم. براي بدست آوردن قانون انتقال محلي، با انتخاب يك سلول تصادفي و ثابت درنظر گرفتن حالت ساير سلول‌ها، تغييري در حالت‌سلولِ (حجم مخزن) سلول انتخاب شده درنظر مي‌گيريم. مقادير حالت سلول براي تمامي گام‌هاي زماني بجز گام‌هاي زماني همسايگي سلول مورد نظر، ثابت درنظر گرفته مي‌شود. قانون انتقال محلي، فرايند پيداكردن مقدار به روزشده‌ي حالت‌سلول (حجم مخازن مربوط به ابتدا و انتهاي گام زماني) سلول موردنظر مي‌باشد؛ به طوري كه تابع هدف تعريف شده در سطح سلول بيشينه شود؛ كه خود يك زيرمسئله‌ي بهينه‌سازي غيرخطي با تعداد متغير تصميم به اندازه‌ي تعداد مخازن موجود در هر گام زماني است. براي حل اين زيرمسئله‌، مجددا از الگوريتم اتوماتاي سلولي استفاده مي‌كنيم؛ كه سلول‌هاي اين الگوريتم اتوماتاي سلولي، هر يك از مخازن در ابتدا و انتهاي گام زماني است و حالت سلول نيز حجم مخزن مي‌باشد. در اين حالت همسايگي هر سلول، مخزن‌هاي متصل به مخزن مورد نظر مي‌باشد. با اعمال قانون انتقال محلي روي هر سلول، مقدار به‌روزشده‌ي حالت سلول بدست مي‌آيد. با تكرار فرايند بالا تا همگرايي، مقدار حجم مخازن سيستم بگونه‌اي بدست مي‌آيد كه مقدار انرژي توليدي كل سيستم بيشينه گردد. براي ارزيابي قابليت‌هاي روش مورد نظر، از دو سيستم 4 و 10 مخزنه در تحقيق افشار (2013) استفاده مي‌شود. نتايج حاصل از اين مقايسه نشان داد كه تحقيق افشار (2013) نتايج بهتري نسبت به روش CACA به ما ‌مي‌دهد ولي نتايج بدست آمده از روشCACAGA ، نسبت به نتايج افشار (2013) بهتر است.

1396/08/09

10/31/2017 12:00:00 AM