A new metaheuristic method to solve the dynamic economic and emission dispatch problem while accounting for valve point effects

• Autorzy: Dahmani Kaouthar Ialia , Naama Bakhta , Abrouche Amel , Bouzeboudja Hamid , Brahimi Aboubkr

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.06.06

Warianty tytułu

PL

Nowa metaheurystyczna metoda rozwiązywania dynamicznego problemu ekonomicznego i emisji przy uwzględnieniu efektu punktu zaworowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Thermal power plants, vital for the production of electrical energy, pose challenges due to the emission of harmful gases, contributing to environmental pollution and global warming. To address these issues while ensuring cost-effective operation, the Dynamic Economic Emission Dispatch (DEED) was formulated. This paper addresses Dynamic Economic Emission Dispatch (DEED) problems incorporating varying real transmission losses and considering valve point effects, which make DEED a non-smooth and more complex optimization problem that requires an effective optimization method. The method proposed in this article is new metaheuristic method, inspired by the lifestyle of African vultures. The algorithm is called the African Vultures Optimization Algorithm (AVOA), it is first tested on 36 standard reference functions. (AVOA) was applied to standard 10, and 15 unit test systems to meet 24-hour load demands. Comparison of the obtained results with other research shows that the proposed method outperforms other methodologies in terms of reduction in fuel cost, emissions, and transmission losses.

PL

Elektrownie cieplne, niezbędne do produkcji energii elektrycznej, stwarzają wyzwania ze względu na emisję szkodliwych gazów, przyczyniających się do zanieczyszczenia środowiska i globalnego ocieplenia. Aby rozwiązać te problemy, zapewniając jednocześnie opłacalną eksploatację, opracowano Dynamiczny Ekonomiczny Wysyłanie Emisji (DEED). W artykule omówiono problemy dynamicznego ekonomicznego wysyłania emisji (DEED), uwzględniając zmieniające się rzeczywiste straty w przekładni i uwzględniając efekty punktu zaworowego, które sprawiają, że DEED nie jest gładkim i bardziej złożonym problemem optymalizacyjnym, wymagającym skutecznej metody optymalizacji. Metoda zaproponowana w tym artykule jest nową metodą metaheurystyczną, inspirowaną stylem życia sępów afrykańskich. Algorytm nazywa się algorytmem optymalizacji sępów afrykańskich (AVOA) i jest najpierw testowany na 36 standardowych funkcjach odniesienia. (AVOA) zastosowano w standardowych 10 i 15 systemach testów jednostkowych, aby sprostać wymaganiom obciążenia 24-godzinnego. Porównanie uzyskanych wyników z innymi badaniami pokazuje, że proponowana metoda przewyższa inne metodyki pod względem redukcji kosztów paliwa, emisji i strat przesyłowych.

Słowa kluczowe

EN

dynamic economic emission dispatch; meta heuristic method; valve point effect; african vultures optimization algorithm

PL

dynamiczne ekonomiczne wysyłanie emisji; metoda metaheurystyczna; efekt punktów zaworowych; algorytm optymalizacji sępów afrykańskich

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 6
• Strony: 31--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dahmani Kaouthar Ialia

• Faculty of Electrical Engineering, Laboratory of sustainable development of electrical energy (LDDEE), University of Science and Technology, Mohamed Boudiaf B.P 1505 El M’naouar Oran Algeria

• https://orcid.org/0000-0002-1252-7008

autor

Naama Bakhta

• Faculty of Electrical Engineering, Laboratory of sustainable development of electrical energy (LDDEE), University of Science and Technology, Mohamed Boudiaf B.P 1505 El M’naouar Oran Algeria

• https://orcid.org/0000-0002-4663-0791

autor

Abrouche Amel

• Faculty of Electrical Engineering, Laboratory of sustainable development of electrical energy (LDDEE), University of Science and Technology, Mohamed Boudiaf B.P 1505 El M’naouar Oran Algeria

• https://orcid.org/0000-0002-5144-4053

autor

Bouzeboudja Hamid

• Faculty of Electrical Engineering, Laboratory of sustainable development of electrical energy (LDDEE), University of Science and Technology, Mohamed Boudiaf B.P 1505 El M’naouar Oran Algeria

• https://orcid.org/0000-0002-3474-1013

autor

Brahimi Aboubkr

• Faculty of Electrical Engineering, Laboratory Of Electrical Engineering Of Constantine (LEEC), Université des Frères Mentouri Constantine 1, Constantine, 25000, Algeria

• https://orcid.org/0000-0001-8337-9025

Bibliografia

• [1] Abdelhakem-Koridak, L., et al. "Optimisation du dispatching électrique et de l’émission des gaz par les algorithmes génétiques." Acta Electrotehnica 49 (2008): 194-199.
• [2] Li, Xueping, Jian Xu, and Zhigang Lu. "Differential evolution algorithm based on state transition of specific individuals for economic dispatch problems with valve point effects." Journal of Electrical Engineering & Technology (2021): 1-14.
• [3] Zhang, Yong, et al. "Hybrid bare-bones PSO for dynamic economic dispatch with valve-point effects." Applied Soft Computing 18 (2014): 248-260.
• [4] Razali, N. S., et al. "Embedded immune-evolutionary programming for Economic Dispatch of generators with prohibited operating zones." (2018)..
• [5] Vahidi, Mehdi, et al. "Evolutionary-base finite element model updating and damage detection using modal testing results." Structural Engineering and Mechanics, An Int'l Journal 70.3 (2019): 339-350.
• [6] Liu, Zhi-Feng, et al. "Dynamic economic emission dispatch considering renewable energy generation: A novel multi objective optimization approach." Energy 235 (2021): 121407.
• [7] Li, L.-L.; Liu, Z.-F.; Tseng, M.-L.; Zheng, S.-J.; Lim, M.K. Improved tunicate swarm algorithm: Solving the dynamic economic emission dispatch problems. Appl. Soft Comput. 2021, 108, 107504.
• [8] Zou, Yuwei, et al. "Solving dynamic economic and emission dispatch in power system integrated electric vehicle and wind turbine using multi-objective virus colony search algorithm." Sustainable Cities and Society 67 (2021): 102722.
• [9] Li, Xueping, Jian Xu, and Zhigang Lu. "Differential evolution algorithm based on state transition of specific individuals for economic dispatch problems with valve point effects." Journal of Electrical Engineering & Technology (2021): 1-14.
• [9] Qiao, Baihao, Jing Liu, and Xingxing Hao. "A multi-objective differential evolution algorithm and a constraint handling mechanism based on variables proportion for dynamic economic emission dispatch problems." Applied Soft Computing 108 (2021): 107419.
• [10] Yang,W.; Peng, Z.; Yang, Z.; Guo, Y.; Chen, X. An enhanced exploratory whale optimization algorithm for dynamic economic dispatch. Energy Rep. 2021, 7, 7015–7029.
• [11] Xia, Aiming, Xuedong Wu, and Yingjie Bai. "A new multi objective hybrid optimization algorithm for wind-thermal dynamic economic emission power dispatch." International Transactions on Electrical Energy Systems 31.8 (2021): e12966.
• [12] Hassan, Mohamed H., et al. "Development and application of slime mould algorithm for optimal economic emission dispatch." Expert Systems with Applications 182 (2021): 115205.
• [13] Larouci, Benyekhlef, et al. "Investigation on New Metaheuristic Algorithms for Solving Dynamic Combined Economic Environmental Dispatch Problems." Sustainability 14.9 (2022): 5554.
• [14] Qian, Shuqu, Huihong Wu, and Guofeng Xu. "Animproved particle swarm optimization with clone selection principle for dynamic economic emission dispatch." Soft Computing 24.20 (2020): 15249-15271.
• [15] Ghazi, Ghazi A., et al. "African vulture optimization algorithm based PI controllers for performance enhancement of hybrid renewable-energy systems." Sustainability 14.13 (2022): 8172.
• [16] Mason, Karl, Jim Duggan, and Enda Howley. "Multi objective dynamic economic emission dispatch using particle swarm optimisation variants." Neurocomputing 270 (2017): 188-197.
• [17] Elaiw, A. M., X. Xia, and A. M. Shehata. "Hybrid DE-SQP and hybrid PSO-SQP methods for solving dynamic economic emission dispatch problem with valve-point effects." Electric Power Systems Research 103 (2013): 192-200.
• [18] Elaiw, A. M., X. Xia, and A. M. Shehata. "Hybrid DE-SQP and hybrid PSO-SQP methods for solving dynamic economic emission dispatch problem with valve-point effects." Electric Power Systems Research 103 (2013): 192-200.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).