AZTUProgrammes

Subject · Energy engineering

Elektroenergetika sistemlərində optimallaşdırmaSyllabus

MS-05046 creditsAutumn semesterElective

Syllabus

The subject's official programme: general information, outcomes, topic plan, reading list and assessment.

General information

Subject code
MS-0504
Credits
6
Student workload
180
Semester
Autumn semester
Academic year
—
Subject type
Elective
Form of education
Full-time
Language of instruction
Azerbaijani
In-class hours
a)30 saat mühazirə b)15 saat məşğələ
Out-of-class hours
a)60 saat sərbəst iş b)75 saat məsləhət

Teaching methods

  • lecture
  • seminar
  • presentations
  • teamwork
  • interactive discussion

Course learning outcomes (CLO)

  1. CLO 1: Ftn1: optimallaşdırma məsələlərinin ümumi qoyuluşunu, təsnifatını və elektroenergetika sistemlərində tətbiq sahələrini izah edir;

  2. CLO 2: Ftn2: qabarıq çoxluqlar və funksiyalar, qradiyent, hesse matrisi və optimallıq şərtlərini optimallaşdırma məsələlərinin təhlilində tətbiq edir;

  3. CLO 3: Ftn3: xətti proqramlaşdırma məsələlərini simpleks üsulu ilə həll edir, dual məsələni qurur və həssaslıq təhlili aparır;

  4. CLO 4: Ftn4: şərtsiz və şərti qeyri-xətti optimallaşdırma (qradiyent, nyuton, laqranj, kkt, cərimə və baryer funksiyaları) və dinamik proqramlaşdırma üsullarını müqayisə edərək məsələyə uyğun üsulu seçir;

  5. CLO 5: Ftn5: aktiv gücün iqtisadi paylanması məsələsini generator hədlərini və şəbəkə itkilərini nəzərə almaqla modelləşdirir və həll edir;

  6. CLO 6: Ftn6: aqreqatların qoşulması və hidrotermik rejimlərin optimallaşdırılması məsələlərinin riyazi modellərini qurur və nəticələri qiymətləndirir;

  7. CLO 7: Ftn7: AC və DC optimal güc axını məsələlərini qoyur, həllin nəticələrini və düyün qiymətlərini təhlil edir;

  8. CLO 8: Ftn8: reaktiv güc və gərginliyin optimallaşdırılması, kompensasiya qurğularının yerləşdirilməsi və paylayıcı şəbəkənin optimal konfiqurasiyası məsələlərini həll edir

  9. CLO 9: Ftn9: evristik və metaevristik üsulları, stoxastik və möhkəm optimallaşdırmanı bərpa olunan mənbələr və enerji yığıcıları olan sistemlərin rejim məsələlərinə tətbiq edir.

Topic plan

  1. 1.
    Optimallaşdırma məsələlərinin ümumi qoyuluşu və ees-də tətbiqiLecture

    Məqsəd funksiyası, qərar dəyişənləri və məhdudiyyətlər anlayışları, optimallaşdırma məsələlərinin təsnifatı və elektroenergetika sistemlərində həll olunan əsas optimallaşdırma məsələləri öyrənilir.

  2. 2.
    Optimallaşdırmanın riyazi əsaslarıLecture

    Qabarıq çoxluqlar və funksiyalar, qradiyent vektoru və hesse matrisi, lokal və qlobal ekstremum anlayışları, birinci və ikinci tərtib optimallıq şərtləri nəzərdən keçirilir.

  3. 3.
    Xətti proqramlaşdırma: simpleks üsulu və dualluqLecture

    Xətti proqramlaşdırma məsələsinin kanonik forması, simpleks cədvəli, dual məsələnin qurulması, kölgə qiymətləri və həssaslıq təhlilinin EES məsələlərində mənası araşdırılır.

  4. 4.
    Şərtsiz qeyri-xətti optimallaşdırma üsullarıLecture

    Qradiyent üsulu, ən sürətli enmə, nyuton və kvazi-nyuton üsulları, addım seçimi qaydaları və üsulların yaxınlaşma sürəti müqayisə edilir.

  5. 5.
    Şərti optimallaşdırma: laqranj üsulu və KKT şərtləriLecture

    Bərabərlik və bərabərsizlik tipli məhdudiyyətlər şəraitində laqranj vuruqları üsulu, karuş–kun–takker (kkt) şərtləri, cərimə və baryer funksiyaları, daxili nöqtələr üsulunun əsasları öyrənilir.

  6. 6.
    Dinamik proqramlaşdırmaLecture

    Optimallıq prinsipi, bellman tənliyi, çoxaddımlı qərar qəbulu prosesləri və dinamik proqramlaşdırmanın ees-in rejim və planlaşdırma məsələlərinə tətbiqi nəzərdən keçirilir.

  7. 7.
    Aktiv gücün iqtisadi paylanmasıLecture

    Elektrik stansiyalarının yanacaq xərc xarakteristikaları, nisbi artım xərclərinin bərabərliyi prinsipi, generatorların aktiv güc hədlərinin nəzərə alınması və paylanmanın hesablanma qaydaları öyrənilir.

  8. 8.
    Şəbəkə itkilərini nəzərə almaqla iqtisadi paylanmaLecture

    Şəbəkə itkilərinin b-əmsalları ilə ifadəsi, itkilərin cərimə əmsalları, koordinasiya tənlikləri və iterativ həll alqoritmi araşdırılır.

  9. 9.
    Aqreqatların qoşulması məsələsi (unit commitment)Lecture

    Aqreqatların qoşulması məsələsinin qarışıq tam ədədli modeli, minimal işləmə və dayanma müddəti, aqreqatın yükləmə sürəti (ramp) və fırlanan ehtiyat məhdudiyyətləri nəzərdən keçirilir.

  10. 10.
    Hidrotermik rejimlərin optimallaşdırılmasıLecture

    Su balansı tənliyi, su anbarının idarə olunması, suyun şərti qiyməti və hidro-termik koordinasiya prinsipləri, hidravliki və istilik elektrik stansiyaları arasında yükün paylanması öyrənilir.

  11. 11.
    Optimal güc axını (opf) məsələsiLecture

    Ac və DC optimal güc axını məsələlərinin qoyuluşu, gərginlik, şaxə yüklənməsi və generasiya məhdudiyyətləri, həll üsulları və düyün qiymətlərinin (lmp) alınması araşdırılır.

  12. 12.
    Reaktiv gücün və gərginliyin optimallaşdırılmasıLecture

    Reaktiv güc mənbələri, transformatorun gərginlik tənzimləmə pilləsi, kompensasiya qurğularının yerləşdirilməsi və gərginlik səviyyələrinin optimallaşdırılması məsələləri nəzərdən keçirilir.

  13. 13.
    Şəbəkənin optimal konfiqurasiyası və itkilərin azaldılmasıLecture

    Paylayıcı şəbəkələrdə konfiqurasiyanın dəyişdirilməsi (reconfiguration), seksiyalaşdırma açarlarının vəziyyətinin seçilməsi, paylanmış generasiyanın itkilərə təsiri araşdırılır.

  14. 14.
    Evristik və metaevristik üsullarLecture

    Genetik alqoritm, hissəciklər sürüsü üsulu (pso), diferensial təkamül, hibrid üsullar və onların ees-in optimallaşdırma məsələlərində tətbiqi öyrənilir.

  15. 15.
    Qeyri-müəyyənlik şəraitində optimallaşdırma və müasir meyillərLecture

    Bərpa olunan enerji mənbələri və enerji yığıcılarının rejimə təsiri, stoxastik və möhkəm optimallaşdırma yanaşmaları, elektrik enerjisi bazar mexanizmləri nəzərdən keçirilir.

  16. 16.
    Optimallaşdırma məsələlərinin qoyuluşu və riyazi modelin qurulmasıSeminar

    Ees-in sadə rejim məsələləri əsasında məqsəd funksiyası, qərar dəyişənləri və məhdudiyyətlərin müəyyənləşdirilməsi, qabarıqlığın və optimallıq şərtlərinin yoxlanılması hesablama məsələləri ilə araşdırılır.

  17. 17.
    Xətti proqramlaşdırma: simpleks üsulu, dual məsələ və həssaslıq təhliliSeminar

    Enerji resurslarının bölüşdürülməsi və xərclərin minimallaşdırılması məsələləri simpleks cədvəli ilə həll edilir, dual məsələ qurulur və kölgə qiymətləri hesablanır.

  18. 18.
    Şərtsiz və şərti qeyri-xətti optimallaşdırma üsullarının tətbiqiSeminar

    Qradiyent, ən sürətli enmə və nyuton üsulları ilə iterasiya hesabları aparılır, laqranj vuruqları üsulu və KKT şərtləri sadə məsələlər üzərində tətbiq edilir.

  19. 19.
    Dinamik proqramlaşdırma və aktiv gücün iqtisadi paylanmasıSeminar

    Bellman tənliyi əsasında çoxaddımlı məsələlər həll edilir, nisbi artım xərcləri bərabərliyi ilə aqreqatlar arasında yükün paylanması generator hədləri nəzərə alınmaqla hesablanır.

  20. 20.
    Şəbəkə itkilərini nəzərə almaqla iqtisadi paylanmaSeminar

    B-əmsalları əsasında itkilərin hesablanması, cərimə əmsallarının təyini və koordinasiya tənlikləri ilə iterativ hesablamalar aparılır.

  21. 21.
    Aqreqatların qoşulması və hidrotermik rejimin hesabıSeminar

    Bir neçə aqreqatlı sistem üçün qoşulma cədvəli minimal işləmə və dayanma müddəti məhdudiyyətləri ilə tərtib edilir, su balansı nəzərə alınmaqla hidrotermik rejim hesablanır.

  22. 22.
    Dc optimal güc axını və düyün qiymətlərinin hesablanmasıSeminar

    Kiçik sxem üçün DC OPF modeli qurulur, şaxə axınları məhdudiyyətləri nəzərə alınır və düyün qiymətləri müəyyənləşdirilir.

  23. 23.
    Reaktiv güc, gərginlik və şəbəkə konfiqurasiyasının optimallaşdırılmasıSeminar

    Kompensasiya qurğularının gücü və yerləşdirilməsi, transformator pilləsi seçimi, paylayıcı şəbəkədə açarların vəziyyətinin dəyişdirilməsi ilə itkilərin azaldılması hesablama nümunələri üzrə araşdırılır.

  24. 24.
    Optimallaşdırma məsələlərinin təsnifatı və ees-də tətbiq sahələriIndependent work

    Xətti, qeyri-xətti, tam ədədli, dinamik və çoxməqsədli optimallaşdırma məsələləri, onların ees-in layihələndirilməsi, planlaşdırılması və istismarı məsələlərində tətbiqi araşdırılır.

  25. 25.
    Qabarıq analiz elementləri və optimallıq şərtləriIndependent work

    Qabarıq çoxluqlar və funksiyalar, qradiyent və hesse matrisi, birinci və ikinci tərtib optimallıq şərtlərinin sadə məsələlər üzərində tətbiqi öyrənilir.

  26. 26.
    Dual məsələ, kölgə qiymətləri və həssaslıq təhliliIndependent work

    Dual məsələnin iqtisadi mənası, kölgə qiymətlərinin ees-də marjinal xərc kimi şərhi və parametrlərin dəyişməsinə həssaslıq araşdırılır.

  27. 27.
    Kvazi-nyuton üsulları və addım seçimiIndependent work

    Nyuton üsulunun çatışmazlıqları, kvazi-nyuton üsullarının (bfgs və s.) iş prinsipi və addım uzunluğunun seçilməsi qaydaları nəzərdən keçirilir.

  28. 28.
    Cərimə və baryer funksiyaları, daxili nöqtələr üsuluIndependent work

    Məhdudiyyətli məsələlərin cərimə və baryer funksiyaları ilə şərtsiz məsələyə gətirilməsi və daxili nöqtələr üsulunun ideyası araşdırılır.

  29. 29.
    Hidrotermik koordinasiya və suyun şərti qiymətiIndependent work

    Su anbarlı hes-lərin rejiminin planlaşdırılması, suyun şərti qiymətinin (qiymət əmsalının) müəyyən edilməsi və onun i̇es-lərlə koordinasiyaya təsiri öyrənilir.

  30. 30.
    Ac optimal güc axını məsələsinin həll üsullarıIndependent work

    Ac OPF məsələsinin qeyri-qabarıqlığı, əsas həll üsulları (qradiyent, nyuton, daxili nöqtələr) və xətti yaxınlaşma ilə DC OPF modelinə keçid araşdırılır.

  31. 31.
    Reaktiv güc mənbələri və kompensasiya qurğularının yerləşdirilməsiIndependent work

    Sinxron generatorlar, kondensator batareyaları, statik kompensatorlar və transformator pilləsi kimi reaktiv güc vasitələrinin optimal yerləşdirilməsi və tənzimlənməsi öyrənilir.

  32. 32.
    Bərpa olunan mənbələr, enerji yığıcıları, stoxastik və möhkəm optimallaşdırma, bazar mexanizmləriIndependent work

    Külək və günəş stansiyalarının qeyri-müəyyənliyi, enerji yığıcılarının rejimdə rolu, ssenari əsaslı stoxastik və möhkəm optimallaşdırma yanaşmaları, elektrik enerjisi bazarında qiymətin formalaşması nəzərdən keçirilir.

Reading list

  1. 1. a.j.wood, b.f.wollenberg, g.b.sheblé, power generation, operation, and control, 3rd edition, john wiley & sons, 2013
  2. 2. j.zhu, optimization of power system operation, 2nd edition, IEEE press / john wiley & sons, 2015;
  3. 3. a.j.conejo, l.baringo, power system operations, springer, 2018;
  4. 4. d.s.kirschen, g.strbac, fundamentals of power system economics, 2nd edition, john wiley & sons, 2018;
  5. 5. s.boyd, l.vandenberghe, convex optimization, cambridge university press, 2004;
  6. 6. m.s.bazaraa, h.d.sherali, c.m.shetty, nonlinear programming: theory and algorithms, 3rd edition, john wiley & sons, 2006;
  7. 7. s.frank, s.rebennack, an introduction to optimal power flow: theory, formulation, and examples, IIE transactions, 48(12), 2016, pp. 1172–1197.

Assessment

FormDescriptionScoreRelated CLO
Cari qiymətləndirməCari qiymətləndirmə - fənn üzrə tələbənin semestr müddətində fəaliyyətinin qiymətləndirilməsi olmaqla, mühazirə və məşğələ (laboratoriya) dərs materiallarının mənimsənilmə səviyyəsini qiymətləndirilir.30 balFTN 1-5
DavamiyyətTələbə fənn üzrə dərslərin 25%-dən çoxunda iştirak etmədiyi halda imtahana buraxılmır.10 bal-
Tələbənin sərbəst işiTələbəyə fənn üzrə semestr ərzində 1 sərbəst işin (zəruri hallarda sərbəst işlərin sayı artırıla bilər) yerinə yetirilməsi tapşırığı verilir.10 balFTN--
İmtahanİmtahan şifahi, yazılı, yazılı-elektron, test üsulu ilə keçirilir50 balFTN 1-5