Generic multidimensional economic environmental operation of power systems using equilibrium optimization algorithm

doi:10.1038/s41598-025-00696-x

Generic multidimensional economic environmental operation of power systems using equilibrium optimization algorithm

2025-05-16

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OA

AI

Ragab A. El‐Sehiemy *

DOI：10.1038/s41598-025-00696-x

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经济排放负荷调度（EELD）问题是电力系统运营商面临的主要挑战之一，这是由于互联电力系统的复杂性和目标函数（OFs）的非线性特征。因此，EELD问题因其具有重要的目标而引起了电力系统领域的广泛关注。因此，本文提出平衡优化算法（EOA）以通过最小化总燃料成本和排放量来解决电力系统中的EELD问题，同时考虑系统和运行约束。目标函数在考虑和不考虑阀门点效应（VPE）和输电系统损耗的情况下进行优化。考虑了旨在同时优化这些目标的多目标函数。在所提出的EOA中，代理是粒子和浓度，分别表示解和位置。所提出的EOA通过多个案例研究，在具有10、20、40和80个发电单元的不同规模的典型测试系统上进行了评估和测试。所提出的EOA获得的数值结果与其他优化技术（如灰狼优化、粒子群优化（PSO）、差分进化算法以及文献中的其他优化技术）进行了比较。为了展示所提出算法在解决大型电力系统目标函数时的可靠性，包括考虑和不考虑不同的实际约束（如VPE、爬坡率限制（RRL）和发电单元的禁止运行区（POZs）），所提出的EOA在140单元测试系统上进行了评估和测试。此外，所提出的多目标EOA（MOEOA）成功获得了帕累托最优前沿，以找到所考虑目标函数之间的最佳折衷解。此外，还进行了统计分析和EOA与其他优化技术解决EELD问题的Wilcoxon符号秩检验。从数值结果来看，不考虑VPE时，采用所提出的EOA获得的总燃料成本比PSO的结果降低了0.1414%、0.1295%、0.6864%和5.8441%，对于10、20、40和80个单元，最大节省分别为150 $/hr、78 $/hr、820 $/hr和14,730 $/hr。考虑VPE时的总燃料成本比基准情况降低了0.0753%、0.2536%、2.8891%和3.6186%，对于10、20、40和80个单元，最大节省分别为80 $/hr、158 $/hr、3610 $/hr和9230 $/hr。总排放量对于10、40和80个单元分别比基准情况降低了1.7483%、12.8673%和7.5948%。对于140单元测试系统，不考虑和考虑VPE、RRL和POZs时的总燃料成本比PSO的结果降低了6.4203%和7.2394%，最大节省分别为107,200 $/hr和126,400 $/hr。总排放量比基准情况降低了2.5688%。比较研究表明，EOA在解决EELD问题时具有更高的准确性和效率，尤其随着系统规模的增加，其在电力系统的经济/环保运行中表现出优越性。

Keyword:

Economic emission load dispatch

Emission

Equilibrium optimization algorithm

Generation cost function

Valve-points effects

Generic multidimensional economic environmental operation of power systems using equilibrium optimization algorithm

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