Методическое обеспечение двухуровневой многокритериальной оптимизации и выбора состава оборудования гибридных энергокомплексов

Состояние вопроса. Применение гибридных энергокомплексов на базе дизельных электростанций с дополнением их генерирующими установками на основе возобновляемых источников энергии является эффективным направлением повышения эффективности и надежности электроснабжения децентрализованных потребителей. Создание гибридных энергокомплексов сопряжено с необходимостью решения оптимизационной задачи, в рамках которой требуется определить рациональный состав оборудования и его установленные мощности в условиях многокритериальности.

Материалы и методы. В целях многокритериальной оптимизации состава оборудования гибридных энергокомплексов использован двухуровневый подход. На верхнем уровне проведено формирование множества Парето-оптимальных альтернатив – конфигураций гибридных энергокомплексов, на нижнем уровне – почасовое моделирование процесса функционирования гибридных энергокомплексов для детальной оценки каждой конфигурации по критериям. Наиболее предпочтительное решение из полученного множества Парето-оптимальных альтернатив определено методом многокритериального выбора. Методическое обеспечение двухуровневого подхода в связи с многообразием алгоритмов и методов неоднозначно. В ранее выполненном исследовании показана эффективность алгоритма NSGA-II для верхнего уровня.

Результаты. Для моделирования функционирования гибридных энергокомплексов на нижнем уровне проведено сравнение имитационного моделирования и линейной оптимизации, также проведено сравнение подходов к оценке весов критериев для многокритериального метода TOPSIS, используемого для выбора лучшей альтернативы из Парето-оптимального множества. Обосновывается целесообразность применения имитационного моделирования на нижнем уровне двухуровневого подхода. Осуществлен анализ методов энтропии, CRITIC и прямого назначения весов лицом, принимающим решение. Выполнен анализ результатов многокритериальной оценки с использованием объективных и субъективных методов назначения весов критериев. Проведено исследование решений, получаемых на основе предложенного подхода, на примере выбора состава оборудования в изолированном энергорайоне «Новиково» Сахалинской области. Анализ чувствительности многокритериальных оценок по методу TOPSIS подтвердил устойчивость решений к малым изменениям структуры предпочтений лица, принимающего решения.

Выводы. При многокритериальной оптимизации и выборе состава оборудования гибридного энергокомплекса большое значение имеет определение методов как для формирования множества Парето с использованием двухуровневого подхода, так и для окончательного выбора альтернативы из этого множества. Для гибридных энергокомплексов с аккумуляторами, солнечными панелями, ветроэнергетическими установками и дизель-генераторами использование имитационного моделирования предпочтительнее линейного программирования. Для назначения весов могут привлекаться объективные методы, такие как CRITIC и метод энтропии, однако они не могут полностью заменить субъективные методы назначения весов, которые отражают предпочтения лица, принимающего решения.