23323

بهينه سازي سبد انرژي با استفاده از مدل توسعه يافته ماركوويتز در شرايط عدم قطعيت

كارشناسي ارشد

مهندسي صنايع - بهينه سازي سيستم ها

97-99

1399/11/12

دكتر عمران محمدي

دكتر ميرسامان پيشوايي

مهندسي صنايع

امروزه انرژي بخش حياتي از زندگي بشيريت محسوب ميشود و با توجه به مصرف بيرويه انرژي، نياز مبرم به مديريت موثر انرژي احساس ميشود. اگر چه مدل ماركوويتز ابزاري مناسب براي بهينه سازي سبد سهام در حوزه مالي ميباشد، با ورود اين مبحث به حوزه انرژي، مبحث بهينهسازي سبد انرژي ابزاري كاربردي است كه با توجه به ظرفيتها و محدوديتهاي كشور و در نظر گرفتن سنجههاي ريسك، به سياست گذاران حوزه انرژي اطلاعات مفيدي براي تصميمگيري ارائه ميدهد. در اين تحقيق، كشور ايران با منابع سرشار انرژيهاي فسيلي و تجديد پذير مورد مطالعه قرار گرفتهاست. مهمترين دغدغه ها و اهدافي كه سياست گذاران انرژي به دنبال آن هستند تا تصميمگيري مناسبي براي مديريت انرژي داشتهباشند، افزايش بازدهي توليد انرژي و كنترل هزينه هاي مربوط به آن و كاهش ميزان انتشار گاز دي اكسيد كربن ميباشد. به همين دليل، در اين مدل پيشنهادي علاوه بر به كارگيري مدل ماركوويتز، به منظور تشكيل سبد بهينه انرژي، به مباحث پايداري در ابعاد اقتصادي و زيست محيطي نيز پرداخته ميشود. در دنياي واقعي، با توجه به وابستگي زياد سرمايه گذاري، تامين و توزيع انرژي به شرايط غير قطعي، مديريت انرژي براي پيشبيني، تصميمگيري و برنامهريزي با شرايط دشواري رو به رو ميباشد، لذا در اين تحقيق براي جبران اين شرايط، از مبحث عدم قطعيت براي مقابله با شرايط غير قطعي و بررسي همه جانبه و تصميمگيري بهتر براي مديريت انرژي استفاده شدهاست. همچنين ما براي بهينهسازي توابع چند هدفه از مدل برنامهريزي آرماني چند جملهاي استفاده كردهايم. نتايج اين تحقيق به گونهاي است سبد بهينه انرژي، در شرايط عدم قطعيتِ پارامتر ميزان بازدهي توليد از تكنولوژيها و با در نظر گرفتن محدوديتهاي موجود در استفاده از تكنولوژيهاي تجديدپذير به دست ميآيدكه ظرفيت تكنولوژيهاي تجديدپذير بادي و هستهاي در افق 1404 از كل توان توليد برق ايران به ترتيب 3.7% و 16.7% تخمين زده شده است. سپس متناسب با اولويت بندي توابع هدف و وزن دهي در سناريوهاي مختلف، روند تغييرات سبد بهينه انرژي مورد بررسي قرار گرفتهاست. نتايج حائز اهميت اين تحقيق به اين صورت است كه در هر سناريو و اولويت بندي، مدل پيشنهادي اين تحقيق از تمام ظرفيت موجود در تكنولوژيهاي تجديدپذير (بادي 3.7% و هسته اي 16.7%) استفاده كردهاست. اين نتيجه، نشان دهنده ارزشمند بودن و به صرفه بودن توسعه تكنولوژيهاي تجديدپذير در كشور ايران ميباشد و تاييد كننده علت سرمايهگذاريهاي كلان كشورهاي پيشرفته در اين حوزه ميباشد. درصد استفاده از تكنولوژيهاي فسيلي متناسب با اولويتها و وزن دهيها در هر تابع هدف به صورت منطقي تغيير ميكند.

1400/01/21

Optimization of the energy portfolio using developed Markowitz model under uncertainty

2/1/2022 12:00:00 AM

Nowadays, energy is a vital part of human life and due to the excessive consumption of energy, there is an urgent need for effective energy management. Although the Markowitz model is a suitable tool for optimizing the portfolio in the financial field, with the entry of this topic into the energy field, the energy portfolio optimization model becomes a practical tool that provides useful information for energy policymakers by considering the capacities and limitations in the country along with considering the risk management and help them in decision making. In this paper, Iran with the rich sources of fossil and renewable energies is considered as a case study. The most indispensable concerns and goals that energy policymakers pursue to make appropriate decisions for energy management are to increase energy efficiency and control costs, and to reduce carbon dioxide emissions. As a consequence, in this proposed model in addition to applying the Markowitz model, in order to form an optimal energy portfolio, sustainability issues in economic and environmental dimensions are also addressed. In the real world, due to the high dependence of investment, supply and distribution of energy on uncertain conditions, energy management for forecasting, decision making and planning is facing difficult conditions, so in this study to compensate for these conditions, the issue of uncertainty has been used to deal with uncertain conditions and comprehensive checking and better decision making for energy management. We have also used the polynomial goal programming model to optimize multi-objective functions. The results of this research are such that the optimal energy portfolio is obtained in the conditions of uncertainty parameter of production efficiency of technologies and considering the existing limitations in the use of renewable technologies which the capacity of wind and nuclear technologies in the horizon of 2025 of the total power generation capacity of Iran is estimated at 3.7% and 16.7%, respectively. Then, in accordance with the prioritization of target functions and weighting in different scenarios, the trend of changes in the optimal energy portfolio is evaluted. The important results of this research are that in each scenario and prioritization, the proposed model of this research has used all the available capacity in renewable technologies (wind 3.7% and nuclear 16.7%). This result shows the value and cost-effectiveness of the development of renewable technologies in Iran and confirms the reason for the large investments of developed countries in this field. The percentage of fossil technologies used varies logically according to the priorities and weights in each objective function.

بهينه سازي سبد انرژي , مديريت انرژي , عدم قطعيت , مديريت ريسك

Energy Portfolio Optimization , Energy Management , Uncertainty , Risk Management