This paper proposes a new solution method for the unit commitment problem of hydro generation units for power systems in which there is prevalence of hydroelectric participation. Attention is focused on hydro power plants composed of distinct groups of generating units, each of which exhibiting different performance characteristics. Considering the forecasted load curves provided by short term operation planning studies, an optimization problem is formulated to determine how many and which generating units should be dispatched in each hour and at which power plant so as to meet load, operational and energy target constraints. The latter are established by medium term operation planning studies. The objective function to be minimized comprises distinct components related to loss of efficiency in the use of water resources, as well as unit startup and shutdown costs. The difficulties posed by the discontinuous nature of the loss of performance function, which actually comprises a collection of distinct curves, are dealt with by aggregating them into a continuous surface obtained via best fitting methods. This artifice allows the application of efficient mixed integer programming algorithms to solve the hydro unit commitment problem, and is seen as a contribution of this paper. The performance of such optimization model is assessed via its application to real power plants of the Brazilian interconnected power system. The results show that the proposed operation policy promotes the optimum use of water resources, leading to the minimum depletion of reservoirs as compared to all other unit combinations

چکیده

این مقاله یک روش جدید برای حل مسئله در مدار قرار گرفتن واحد های تولیدی برق آبی برای سیستم های قدرت است که در آن مشارکت واحد برق آبی رواج دارد. توجه شود که بر نیروگاه های آبی متشکل از گروه های مجزا از واحدهای تولید، که هر کدام ویژگی های عملکردی مختلفی دارند تمرکز شده است. با توجه به منحنی های بار پیش بینی شده، مطالعات برنامه ریزی بهره برداری کوتاه مدت ارائه شده است، یک مسئله بهینه سازی فرموله شده است تا تعیین شود که چه مقدار و کدام واحد باید در هر ساعت تولید داشته باشد و کدام نیروگاه باید بار را، با در نظر گرفتن محدودیت های بهره برداری و هدف انرژی مورد نظر، تامین کند. سپس مطالعات برنامه ریزی بهره برداری میان مدت انجام شده است. تابع هدف، اجزای متمایز مربوط به تلفات بهره وری در استفاده از منابع آب، و همچنین هزینه های راه اندازی و خاموشی واحدها را به حداقل می رساند. مشکلات مطرح شده توسط ماهیت ناپیوسته تلفات تابع عملکرد، که در واقع شامل مجموعه ای از منحنی های مجزا است، با جمع آنها از طریق بهترین روش های fitting، یک سطح پیوسته، به دست آمده است. این ترفند اجازه می دهد تا استفاده از الگوریتم های برنامه نویسی عدد صحیح مختلط، برای حل مسئله در مدار قرار گرفتن واحد های تولیدی برق آبی، کارآمد باشد و به عنوان یک بخش از این مقاله بررسی می شود. عملکرد چنین مدل بهینه سازی از طریق کاربرد آن در نیروگاه های واقعی سیستم قدرت برزیل ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد که سیاست بهره برداری پیشنهادی استفاده بهینه از منابع آب را ارتقا می دهد، که منجر به حداقل تخلیه مخازن نسبت به تمام واحدهای ترکیبی دیگر می شود.

1-مقدمه

درمدار قرار گرفتن واحد(UC)  یک تابع کلیدی در برنامه ریزی بهره برداری های کوتاه مدت سیستم قدرت است که هدفش تعیین اینکه کدام واحدهای تولیدی برای تولید مقرون به صرفه ترین واحد هستند، به منظور تامین تقاضای پیش بینی شده و رزرو چرخان مورد نیاز درطول افق زمانی اعم از یک روز تا یک هفته، می باشد. محدودیت های فنی و عوامل اقتصادی مانند حداقل زمان روشن و خاموش بودن (minimum up and down times)، هزینه های راه اندازی و خاموشی واحدها، و غیره، باید در حل درنظر گرفته شوند، ارائهUC  واحدهای حرارتی یکی از پیچیده ترین مسائل در سیستم قدرت است[1]. هنگامی کهUC ، برنامه تولید برای یک افق زمانی داده شده را تعیین می کند، پخش بار اقتصادی (Economic Dispatch) قادر است واحدهای تولیدی در دسترس را به منظور محاسبه سطوح تولید برای هر نقطه از منحنی تقاضا مربوط به افق را ثابت فرض کند...