Published August 7, 2022 | Version v1
Publication Metadata-only

Application of the Levenberg-Marquardt Algorithm in Solving the Economic Emission Dispatch Problem Integrating Renewable Energy

Creators

  • 1. Tunis El Manar University
  • 2. Tunis University
  • 3. Réseau pour la Transition Énergétique
  • 4. Université Paris Cité
  • 5. Paris 8 University

Description

The Economic Emission Dispatch (EED) is a multi-objective optimization problem that seeks to find the optimal balance between the reduction of the generation costs and the pollutant emissions of power thermal plants while respecting power balance and several operational restrictions. This balance could be carried out by proper scheduling power generation of the committed units to fulfill the power demands considering emissions. This paper presents a novel application of the conventional Levenberg-Marquardt Algorithm (LMA) optimization approach to solve the EED problem with the integration of renewable energy. Wind and solar energy were chosen to be injected into the system's power balance constraint. The combined EED objective function with Valve Point Effects (VPE) consideration was modeled using price penalty and weight factors. This study showed the effectiveness of the chosen optimization technique and the influence of injecting renewable energy along with traditional power resources on reducing total cost and pollutant emissions. The proposed method was applied to the IEEE 9-bus test system and tested in Matlab.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يعد إرسال الانبعاثات الاقتصادية (EED) مشكلة تحسين متعددة الأهداف تسعى إلى إيجاد التوازن الأمثل بين خفض تكاليف التوليد والانبعاثات الملوثة لمحطات الطاقة الحرارية مع احترام توازن الطاقة والعديد من القيود التشغيلية. يمكن تنفيذ هذا التوازن من خلال جدولة توليد الطاقة المناسبة للوحدات الملتزمة لتلبية متطلبات الطاقة مع مراعاة الانبعاثات. تقدم هذه الورقة تطبيقًا جديدًا لنهج تحسين خوارزمية ليفنبرغ- ماركوارت التقليدية (LMA) لحل مشكلة EED مع تكامل الطاقة المتجددة. تم اختيار طاقة الرياح والطاقة الشمسية لحقنها في قيود توازن الطاقة في النظام. تمت نمذجة وظيفة هدف EED مجتمعة مع اعتبار تأثيرات نقطة الصمام (VPE) باستخدام عقوبة السعر وعوامل الوزن. أظهرت هذه الدراسة فعالية تقنية التحسين المختارة وتأثير حقن الطاقة المتجددة جنبًا إلى جنب مع موارد الطاقة التقليدية على تقليل التكلفة الإجمالية وانبعاثات الملوثات. تم تطبيق الطريقة المقترحة على نظام اختبار IEEE 9 - bus واختبارها في مختبر ماتلاب.

Translated Description (French)

L'Economic Emission Dispatch (EED) est un problème d'optimisation multi-objectif qui cherche à trouver l'équilibre optimal entre la réduction des coûts de production et les émissions polluantes des centrales thermiques de puissance tout en respectant le bilan énergétique et plusieurs restrictions opérationnelles. Cet équilibre pourrait être réalisé en planifiant correctement la production d'énergie des unités engagées pour répondre aux demandes d'énergie compte tenu des émissions. Cet article présente une nouvelle application de l'approche conventionnelle d'optimisation de l'algorithme de Levenberg-Marquardt (LMA) pour résoudre le problème de la Dee avec l'intégration des énergies renouvelables. L'énergie éolienne et solaire a été choisie pour être injectée dans la contrainte d'équilibre de puissance du système. La fonction d'objectif EED combinée avec la prise en compte des effets de point de valve (VPE) a été modélisée en utilisant la pénalité de prix et les facteurs de poids. Cette étude a montré l'efficacité de la technique d'optimisation choisie et l'influence de l'injection d'énergie renouvelable ainsi que des ressources énergétiques traditionnelles sur la réduction du coût total et des émissions polluantes. La méthode proposée a été appliquée au système de test IEEE à 9 bus et testée dans Matlab.

Translated Description (Spanish)

El Despacho Económico de Emisiones (EED) es un problema de optimización multiobjetivo que busca encontrar el equilibrio óptimo entre la reducción de los costes de generación y las emisiones contaminantes de las centrales térmicas de potencia respetando el equilibrio de potencia y varias restricciones operativas. Este balance podría llevarse a cabo programando adecuadamente la generación de energía de las unidades comprometidas para cumplir con las demandas de energía considerando las emisiones. Este artículo presenta una aplicación novedosa del enfoque convencional de optimización del algoritmo de Levenberg-Marquardt (LMA) para resolver el problema de EED con la integración de energía renovable. Se eligió la energía eólica y solar para ser inyectada en la restricción de equilibrio de potencia del sistema. La función objetivo de EED combinada con la consideración de los efectos de punto de válvula (VPE) se modeló utilizando factores de penalización de precio y peso. Este estudio mostró la efectividad de la técnica de optimización elegida y la influencia de la inyección de energía renovable junto con los recursos de energía tradicionales en la reducción del costo total y las emisiones contaminantes. El método propuesto se aplicó al sistema de prueba IEEE 9-bus y se probó en Matlab.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تطبيق خوارزمية Levenberg - Marquardt في حل مشكلة إرسال الانبعاثات الاقتصادية التي تدمج الطاقة المتجددة
Translated title (French)
Application de l'algorithme de Levenberg-Marquardt à la résolution du problème de répartition des émissions économiques Intégration de l'énergie renouvelable
Translated title (Spanish)
Aplicación del Algoritmo de Levenberg-Marquardt en la Resolución del Problema del Despacho de Emisiones Económicas Integrando las Energías Renovables

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4290564817
DOI
10.48084/etasr.5002

Is supplement to
https://openalex.org/W1987195640 (Other)
https://openalex.org/W3105940990 (Other)
https://openalex.org/W2038738901 (Other)
https://openalex.org/W2090062471 (Other)
https://openalex.org/W2575437435 (Other)
https://openalex.org/W4390060995 (Other)
https://openalex.org/W2529652795 (Other)
https://openalex.org/W2313432431 (Other)
https://openalex.org/W2515997272 (Other)
https://openalex.org/W2989744314 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Tunisia

References

  • https://openalex.org/W1544968869
  • https://openalex.org/W1966554507
  • https://openalex.org/W1977423968
  • https://openalex.org/W2002684817
  • https://openalex.org/W2013796150
  • https://openalex.org/W2087070363
  • https://openalex.org/W2091642889
  • https://openalex.org/W2102612248
  • https://openalex.org/W2141010530
  • https://openalex.org/W2256578114
  • https://openalex.org/W2483921763
  • https://openalex.org/W2782784340
  • https://openalex.org/W2811278923
  • https://openalex.org/W2898069375
  • https://openalex.org/W2921702454
  • https://openalex.org/W2929865550
  • https://openalex.org/W2947732524
  • https://openalex.org/W2980114881
  • https://openalex.org/W3207618436