Due to the increasing deterioration of environmental problem, multi-objective Economic Emission Dispatch (EED) problem has become one of the active research areas in recent years. Meanwhile, the renewable energy such as wind energy is an important approach to reduce pollution emissions, as well as the dependence on fossil fuels. In this paper, a newly developed optimization technique, called Multi-Objective Evolutionary Algorithm based on Decomposition (MOEA/D), has been applied to optimize the cost and emission of wind–thermal power system. MOEA/D provides a simple but efficient framework which decomposes a Multi-objective Optimization Problem (MOP) into a number of scalar optimization subproblems and optimizes them simultaneously. The stochastic nature of wind power is modeled by Weibull probability distribution function and the uncertainty of wind power is considered as system constraints with stochastic variables. To validate the effectiveness of the MOEA/D method, it is first applied to solve the traditional EED problem of standard IEEE 30-bus 6-generator system as the benchmark. Then, the effect of wind power penetration on cost and emission is analyzed by MOEA/D in a 6-generator system and a 40-generator system with wind farms based on the proposed EED model. A comparative analysis with other similar optimization methods reveals that the MOEA/D method is able to generate better performance in terms of both solution quality and computational efficiency

چکیده

بدلیل وخامت فزایندۀ مسائل محیطی، مسئلۀ انتشار چندمنظوره اقتصادی (EED)، به یکی از عرصه های پژوهشی فعال در سالهای اخیر بدل شده است. درضمن، انرژی تجدیدپذیر ازقبیل انرژی باد،یکی از رویکردهای مهم در کاهش انتشار آلودگی ونیز وابستگی به سوخت های فسیلی می باشد. دراین مقاله، یک تکنیک بهینه سازیِ نوظهور، به نام الگوریتم فرگشتیِ چندمنظوره براساس تجزیه، (MOEA/A) جهت بهینه سازی هزینه و انتشار سیستم قدرتِ باد-گرمایی بکار برده شده است. MOEA/D چارچوبی ساده ولی کارآمد فراهم می آورد که مسئلۀ بهینه سازی چندمنظوره (MOP) را به تعدادی زیرمسئله های بهینه سازی اسکالر تجزیه می کند و آنها را بطور همزمان بهینه سازی می کند. ماهیت تصادفیِ توان بادی توسط تابع توزیع احتمال ویلبول مدل سازی می شود و عدم قطعیت در توان بادی بعنوان قیدهای سیستم با متغیرهای تصادفی درنظر گرفته می شود. جهت تایید اثریخشیِ روش MOEA/D، نخست برای حل مسئلۀ EED ی سنتیِ سیستم 6 مولدِ دارای 30 باس استاندارد بعنوان معیاری برای آزمایش بکار برده می شود. سپس، تاثیر نفوذ توان بادی برروی هزینه و انتشار توسط MOEA/D در یک سیستم 6 مولد و یک سیستم 40 مولدِ دارای نیروگاههای بادی براساس مدل پیشنهادی EED مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. تحلیل تطبیقی با دیگر روش های بهینه سازی مشابه بیان می دارد که روش MOEA/D قادر به حصول عملکردی بهتر برحسب کیفیت حل و نیز ثمربخشیِ محاسباتی است.

1-مقدمه

انتشار مقرون بصرفه (اقتصادیِ) متداول (ED) به دنبال تخصیص خروجی فعال انرژی از مولدهای موجودِ مختلف برای کمینه کردن هزینۀ عملیاتی کل، و درعین حال برآوردن تمام قیدهای تعادل و عدم تعادل در سیستم قدرت است. امروزه، اکثر نیروگاههای جهان، هنوز الکتریسیته را با سوخت های فسیلی تجدیرناپذیری همچون، نفت و گاز تولید می کنند تا ژنراتورهای الکتریکی را فعال نگه دارند. هرچند، این نوع سوخت ها گسیل های اتمسفری همچون سولفوراکسید (SOX)، اکسیدهای نیتروژن (NOX)، و گازهای گلخانه ایِ اکسیدکربن (CO₂) تولید می کنند. این انتشارات اتمسفری، بعنوان یکی از دلایل عمدۀ آلودگی هوا بشما می آید...