ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΡΑΦΙΚΗΣ ΔΙΕΠΑΦΗΣ ΧΡΗΣΤΗ ΓΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ ΡΟΥΜΠΙΕΣ ΑΕΜ 4942

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΡΑΦΙΚΗΣ ΔΙΕΠΑΦΗΣ ΧΡΗΣΤΗ ΓΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ ΡΟΥΜΠΙΕΣ ΑΕΜ 4942 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΜΠΑΚΙΡΤΖΗΣ ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΙΟΥΛΙΟΣ 2006

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΟΡΤΙΟΥ 1.1 Εισαγωγή Η επίλυση του προβλήµατος της οικονομικής κατανομής φορτίου. 7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΕΝΤΑΞΗ ΜΟΝΑΔΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ 2.1 Εισαγωγή Περιορισµοί στην Ένταξη Μονάδων Επίλυση του προβλήματος της Ένταξης Μονάδων...17 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΩΝ 3.1 Ορισμός του προβλήματος της οικονομικής κατανομής φορτίου Οδηγίες για την εκτέλεση του προγράμματος της οικονομικής κατανομής φορτίου Αποτελέσματα απο την οικονομική κατανομή φορτίου Μηνύματα λανθασμένης εισαγωγής δεδομένων Ορισμός του προβλήματος της ένταξης μονάδων Οδηγίες για την εκτέλεση του προγράμματος της ένταξης μονάδων παραγωγής Αποτελέσματα απο την ένταξη μονάδων παραγωγής Μηνύματα λανθασμένης εισαγωγής δεδομένων Παρατηρήσεις...33 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΓΡΑΦΙΚΗΣ ΙΕΠΑΦΗΣ 4.1 Οικονομική κατανομή φορτίου

3 4.1.1 Σύστημα πέντε θερμικών μονάδων (διαφορετικός αριθμός μονάδων σε λειτουργία )...34 Παράδειγμα 1 Παράδειγμα 2 Παράδειγμα Σύστημα πέντε θερμικών μονάδων ( μικρή μεταβολή συνολικού ωριαίου κόστους)...40 Παράδειγμα 4 Παράδειγμα Σύστημα πέντε θερμικών μονάδων (ανέφικτη λύση)...44 Παράδειγμα Σύστημα δέκα θερμικών μονάδων (διαφορετικός αριθμός μονάδων σε λειτουργία)...46 Παράδειγμα 7 Παράδειγμα Ένταξη μονάδων παραγωγής Ένταξη πέντε θερμικών μονάδων παραγωγής με πλήρη απαρίθμηση...50 Παράδειγμα Ένταξη πέντε θερμικών μονάδων παραγωγής με λειτουργία υδραντλητικής μονάδας και πλήρη απαρίθμηση...52 Παράδειγμα Ένταξη πέντε θερμικών μονάδων παραγωγής με λίστα προτεραιότητας...54 Παράδειγμα 11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΩΔΙΚΑ 5.1 Εισαγωγή Τι είναι το XXL Ανάπτυξη XXL με XXL

4 5. 4 Κώδικας που δημιουργείται αυτόματα Άνοιγμα των dll της fotran Προσθήκη των βασικών συναρτήσεων Περιγραφή συναρτήσεων...74 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΟΡΤΙΟΥ 1.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Δύο ή περισσότερες μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας συνεργάζονται για να ικανοποιήσουν την ηλεκτρική ζήτηση μιας περιοχής. Κάθε μονάδα δίνει ένα μέρος της συνολικής ζήτησης που πρέπει να καλυφθεί, έτσι ώστε το άθροισμα των ισχύων εξόδου των μονάδων να ισούται με το συνολικό φορτίο, και εδώ γεννιέται το ερώτημα ποιό είναι το κριτήριο για την επιλογή της ισχύος εξόδου μιας μονάδας. Η οικονομική λειτουργία του συστήματος είναι αυτή που καθορίζει τις εξόδους των μονάδων και έχει μια βέλτιστη λύση η οποία επιτυγχάνεται με την οικονομική κατανομή φορτίου. Με τον όρο οικονομική κατανομή φορτίου εννοούμε το πρόβλημα του προσδιορισμού της βέλτιστης ισχύος εξόδου των εν λειτουργία θερµικών µονάδων, έτσι ώστε να καλυφθεί η ζήτηση των καταναλωτών (σε µια συγκεκριµένη χρονική στιγµή της λειτουργίας του συστήµατος) µε το ελάχιστο συνολικό κόστος λειτουργίας των µονάδων του συστήµατος. Το κόστος λειτουργίας των θερµικών µονάδων περιγράφεται από τις καµπύλες ωριαίου κόστους ( /h - MW ) που είναι δεδοµένες ενώ οι υδροηλεκτρικές μονάδες δεν αντιμετωπίζονται στα πλαίσια της οικονομικής κατανομής φορτίου, αφού το νερό δεν έχει κόστος. 5

6 Τα σύγχρονα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας έχουν ποικίλες διασυνδέσεις με τα γειτονικά συστήματα και είναι στη γενική περίπτωση υδροθερμικά. Το πρόβλημα της οικονομικής κατανομής του φορτίου σ ένα διασυνδεμενο υδροθερμικό σύστημα περιγράφεται στη συνέχεια. Σε μια δοσμένη χρονική στιγμή της λειτουργίας ενός συστήματος με Ν θερμικές μονάδες σε λειτουργία είναι γνωστά α) Η συνολική ζήτηση φορτίου από τους καταναλωτές, P. D β) Η συνολική παραγωγή των υδροηλεκτρικών σταθµών, P. H γ) Οι συνολικές ανταλλαγές ισχύος µε τα γειτονικά δίκτυα, P INT (P INT >0, για εξαγωγή ισχύος). Η Οικονοµική Κατανοµή υπολογίζει ποια είναι η βέλτιστη έξοδος των µονάδων έτσι ώστε να ελαχιστοποιείται το συνολικό κόστος λειτουργίας του συστήµατος. Η απαραίτητη συνθήκη για την ελαχιστοποίηση του συνολικού κόστους λειτουργίας είναι, όλες οι θερµικές µονάδες λειτουργίας του συστήµατος πρέπει να λειτουργούν µε το ίδιο διαφορικό κόστος λειτουργίας ( /kwh ) ίσο µε τον πολλαπλασιαστή LaGrange. Ο πολλαπλασιαστής LaGrange λ δίνει την αύξηση του βέλτιστου ωριαίου κόστους λειτουργίας του συστήµατος, σε /h όταν το φορτίο του συστήµατος αυξάνεται κατά ένα kw. 6

7 1.2 Η ΕΠΙΛΥΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ ΦΟΡΤΙΟΥ Το πρόβλημα της οικονομικής κατανομής φορτίου μπορεί να διατυπωθεί και να επιλυθεί ως πρόβλημα βελτιστοποίησης το οποίο έχει μαθηματική έκφραση. Τα F1,F2,FN είναι οι συναρτήσεις που εκφράζουν το ωριαίο κόστος λειτουργίας των μονάδων ενώ η εξίσωση (3) δηλώνει πως η έξοδος κάθε μονάδας βρίσκεται ανάμεσα σε κάποια λειτουργικά όρια. Η επίλυση του προβλήματος της οικονομικής κατανομής φορτίου γίνεται με τη χρήση Η/Υ σύμφωνα με τη μέθοδο επαναλήψεων λ. Ο αλγόριθμος επίλυσης φαίνεται σε σxήμα που ακολουθεί. Έχοντας δεδομένο το λ ο υπολογισμός των ισχύων εξόδου Pi γίνεται απο την επίλυση της εξίσωσης 7

8 Τα διαφορικά κόστη των μονάδων αποθηκεύονται στον Η/Υ είτε ως συντελεστές γνωστών πολυωνυμικών σηναρτήσεων είτε σημείο προς σημείο υπό μορφή τμηματικά γραμμικών ή τμηματικά σταθερών συναρτήσεων. Για την ικανοποίηση των λειτουργικών ορίων των μονάδων, αν από την επίλυση της εξίσωσης (4) προκύψει (5) τότε τίθεται: Οι επαναλήψεις σταµατούν όταν η εξίσωση (7) διατήρησης ισχύος ικανοποιείται µέσα στα όρια κάποιας ανοχής ε (π.χ. ε=0,1 MW) και σαυτήν την περίπτωση εκτυπώνονται τα αποτελέσµατα. Εφόσον δεν ικανοποιείται η εξίσωση διατήρησης ισχύος στο σύστημα, επιλέγεται νέα τιµή για το λ και οι επαναλήψεις συνεχίζονται µέχρι να συγκλίνει ο αλγόριθµος ή µέχρι να εκτελεσθεί ένας µεγάλος αριθµός επαναλήψεων χωρίς να επιτευχθεί σύγκλιση. Η επιλογή της νέας τιμής του λ γίνεται κατά την πρώτη επανάληψη (κ=1) µε αύξηση ή µείωση κατά ένα ποσοστό (π.χ.10%), ανάλογα με το αν το άθροισμα των ισχύων εξόδου είναι μικρότερο ή μεγαλύτερο απο τη ζήτηση. Κατά τις επόµενες επαναλήψεις (κ=2, ) χρησιµοποιείται η µέθοδος των προβολών, που προέρχεται µε 8

9 προσέγγιση της παραγώγου από την επαναληπτική µέθοδο επίλυσης µη γραµµικών εξισώσεων Newton-Raphson : Η µέθοδος των επαναλήψεων λ έχει μια ενδιαφέρουσα οικονομική ερμηνεία. Ας θεωρήσουμε ότι η τιµή της kwh λ, του συστήµατος καθορίζεται κεντρικά από το Κέντρο Κατανοµής Φορτίου που λειτουργεί ως Κεντρικός ιαχειριστής του συστήµατος. Επίσης θεωρούµε ότι κάθε σταθµός παραγωγής έχει ένα ιευθυντή που φροντίζει να λειτουργεί το σταθµό έτσι ώστε να µεγιστοποιήσει τα κέρδη (έσοδα-κόστος) του σταθµού, δηλαδή την ποσότητα : (9) Η λύση του προβλήµατος µεγιστοποίησης της επιτυγχάνεται όταν (10) δηλαδή όταν εξισώνεται το διαφορικό κόστος λειτουργίας του σταθµού µε την τιµή της kwh που προσφέρει ο Κεντρικός ιαχειριστής. Είναι γνωστό ότι το διαφορικό κόστος παραγωγής θεωρείται αύξουσα συνάρτηση της ισχύος εξόδου του σταθμού. Άρα 9

10 αύξηση της τιµής της kwh από τον Κεντρικό ιαχειριστή παροτρύνει τους διευθυντές των σταθµών να αυξήσουν την παραγωγή τους, ενώ µείωση της τιµής της kwh οδηγεί σε µείωση της παραγωγής των σταθµών. Έτσι ο κεντρικός διαχειριστής ελέγχοντας την τιμή της kwh μπορεί να ελέγξει το επίπεδο παραγωγής του συστήματος: Αν υπάρχει ανεπάρκεια παραγωγής ο Κεντρικός ιαχειριστής αυξάνει την τιµή της kwh ενώ όταν υπάρχει περίσσεια παραγωγής ο Κεντρικός ιαχειριστής µειώνει την τιµή της kwh µέχρι να επιτευχθεί µια τιµή ισορροπίας της αγοράς κατά την οποία η συνολική παραγωγή ισούται µε τη ζήτηση. Το σηµείο οικονοµικής λειτουργίας των µονάδων, αποτέλεσµα της οικονοµικής κατανοµής φορτίου ονοµάζεται βασικό σηµείο. Είναι γνωστό ότι το φορτίο του συστήµατος µεταβάλλεται συνεχώς, γι αυτό και η παραγωγή των µονάδων πρέπει να µεταβάλλεται κι αυτή συνεχώς. Οι οικονοµικοί συντελεστές συµµετοχής δίνουν το ποσοστό της µεταβολής του φορτίου που πρέπει να καλύψει κάθε µονάδα ώστε να συνεχίσει το σύστηµα να λειτουργεί οικονοµικά: δηλαδή όλες οι αυστηρά εντός ορίων µονάδες να λειτουργούν µε το ίδιο διαφορικό κόστος. Η σχέση που δίνει τους συντελεστές συµµετοχής είναι η εξής: (11) 10

11 Προφανώς οι µονάδες που λειτουργούν στο ελάχιστο ή το µέγιστο όριο λειτουργίας δε συµµετέχουν, στην κάλυψη µικρών µεταβολών του φορτίου. Θα συµµετέχουν µόνο οι µονάδες που λειτουργούν οριακά στο όριο ως εξής: Αν µια µονάδα λειτουργεί οριακά στο κάτω όριο µε F θα συµµετάσχει σε αύξηση φορτίου. Αντίστοιχα, αν µια µονάδα λειτουργεί στο άνω όριο µε F θα συµµετάσχει σε µείωση του φορτίου. Στο άθροισµα του παρονοµαστή της (11) περιλαµβάνονται µόνο οι µονάδες που συµµετέχουν στην κάλυψη της αλλαγής του φορτίου. Η µεταβολή στο διαφορικό κόστος λειτουργίας Το βασικό σημείο λειτουργίας των μονάδων και οι συντελεστές συμμετοχής των μονάδων στην κάλυψη των αλλαγών του φορτίου στέλνονται κάθε πέντε λεπτά περίπου απο το πρόγραμμα οικονομικής κατανομής φορτίου στο πρόγραμμα αυτομάτου έλεγχου παραγωγής που ρυθμίζει τη συχνότητα και τις ανταλλαγές του συστήματος. 11

12 12

13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΕΝΤΑΞΗ ΜΟΝΑ ΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ 2.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ηλεκτρική ζήτηση των καταναλωτών µεταβάλλεται κατά τη διάρκεια της ηµέρας ακολουθώντας τον κύκλο της ανθρώπινης δραστηριότητας. Θα µπορούσαν να ενταχθούν αρκετές µονάδες στο δίκτυο ώστε να ικανοποιείται το µέγιστο φορτίο και να λειτουργούν όλη τη µέρα ακόµα κι όταν το φορτίο είναι χαµηλό. Αυτό όµως θα ήταν αντιοικονοµικό. Γι αυτό και στο συγκεκριµένο πρόβληµα ζητείται το πρόγραµµα ένταξης των θερµικών µονάδων έτσι ώστε να ελαχιστοποιείται το συνολικό κόστος λειτουργίας του συστήµατος κατά τη χρονική περίοδο t όντας γνωστή η πρόβλεψη φορτίου για την ίδια περίοδο t. Ένταξη µιας Μονάδας είναι ο συγχρονισµός της και η σύνδεσή της µε το δίκτυο έτσι ώστε να µπορεί να δώσει ισχύ στο σύστηµα. Η επίλυση του προβλήµατος της Ένταξης Μονάδων Παραγωγής υπολογίζει το πότε και ποιες θερµικές µονάδες θα λειτουργήσουν το επόµενο εικοσιτετράωρο. Για µια δοσµένη χρονική περίοδο T ωρών της λειτουργίας ενός συστήματος µε Ν διαθέσιµες µονάδες παραγωγής είναι γνωστά : α)η πρόβλεψη φορτίου, {P (t), t=1..t} D β)το πρόγραµµα παραγωγής των υδροηλεκτρικών σταθµών, { P H (t), t=1..t}. 13

14 γ)το πρόγραµµα ανταλλαγών ισχύος µε τα γειτονικά δίκτυα, { P INT (t), t=1..t} εδοµένες είναι επίσης οι καµπύλες κόστους, F (P ), των µονάδων. i i Η Ένταξης Μονάδων Παραγωγής είναι το βέλτιστο πρόγραµµα ένταξης των θερµικών µονάδων έτσι ώστε να ελαχιστοποιείται το συνολικό κόστος κατα τη χρονική περίοδο t=1..t. (13) (14) SU : Κόστος εκκίνησης της µονάδας i. i Ως υποπροιόν της ένταξη μονάδων υπολογίζεται και µία πρόβλεψη της βέλτιστης ωριαίας εξόδου των θερµικών µονάδων [P (t), i=1,...n, i t=1,..t]. Συνήθως η διάρκεια της χρονικής περιόδου προγραµµατισµού είναι Τ=24 ώρες, δηλαδή η ένταξη μονάδων γιατην επόμενη μέρα. Ενώ στην πραγματικότητα η ένταξη θερμικών μονάδων σε ένα μικτό υδροθερμικό, διασυνδεμένο σύστημα δεν μπορεί να διαχωριστεί απο τον προγραμματισμό παραγωγής των υδροηλεκτρικών σταθµών και τις οικονοµικές ανταλλαγές, εδώ θα εξετάσουµε την ένταξη των θερµικών µονάδων ανεξάρτητα από τη λειτουργία των υδροηλεκτρικών σταθµών και τις οικονοµικές 14

15 ανταλλαγές και αυτή η θεώρηση ισχύει για καθαρά θερµικά συστήµατα. 2.2 ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΣΤΗΝ ΕΝΤΑΞΗ ΜΟΝΑ ΩΝ ΣΤΡΕΦΟΜΕΝΗ ΕΦΕ ΡΕΙΑ Η Στρεφόµενη Εφεδρεία (SPINning ReServe) του συστήµατος σε µια χρονική στιγµή υπολογίζεται αν αφαιρέσουµε από τη συνολική διαθέσιµη ισχύ των συγχρονισµένων στο δίκτυο στρεφόµενων µονάδων το φορτίο (και τις απώλειες µεταφοράς) που εξυπηρετείται αυτή τη στιγµή. Πρέπει πάντα να υπάρχει αρκετή στρεφόμενη εφεδρεία στο σύστημα ώστε η απώλεια μιας μονάδας να μην προκαλέσει μεγάλη πτώση στη συχνότητα. Αν πάθει βλάβη µια µονάδα θα πρέπει να υπάρχει αρκετή εφεδρεία στις υπόλοιπες µονάδες που λειτουργούν ώστε να µπορέσουν αυτές να αναπληρώσουν τη χαµένη παραγωγή σε σύντοµο χρονικό διάστηµα. Συνήθως απαιτείται για τη στρεφόµενη εφεδρεία να είναι µεγαλύτερη από κάποιο ποσοστό (π.χ. 10%) της προβλεπόµενης αιχµής φορτίου ή να είναι αρκετή για να καλύψει την απώλεια της µεγαλύτερης µονάδας του δικτύου. Συγκεκριµένα πρέπει να ισχύει: όπου : (15) spinrs(%) : ποσοστό της στρεφόµενης εφεδρείας 15

16 Pmax : η µέγιστη ενεργός ισχύς εξόδου µονάδας ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΜΟΝΑ ΩΝ Λόγω περιορισμού των μηχανικών και θερμικών καταπονήσεων επιτρέπονται αργές μόνο αλλαγές ισχύος στους ΑΗΣ. Επίσης οι ΑΗΣ χρειάζονται τεχνικό προσωπικό για τη λειτουργία τους, ιδίως κατα το συγχρονισμό ή τη διακοπή της λειτουργίας των μονάδων τους. Γι αυτό πρέπει να ικανοποιούνται περιορισμοί όπως: Ελάχιστος Χρόνος Λειτουργίας (Μinimum Up Time): Από τη στιγµή που εντάσσεται µια µονάδα πρέπει να περάσει ορισµένος χρόνος πριν αποσυνδεθεί η µονάδα από το δίκτυο. Ελάχιστος Χρόνος Κράτησης (Μinimum Down Time): Από τη στιγµή που θα αποσυνδεθεί µια µονάδα πρέπει να περάσει ορισµένος χρόνος πριν ανασυνδεθεί η µονάδα στο δίκτυο. Περιορισµοί Προσωπικού (Crew Constraints): Αν σε ένα εργοστάσιο υπάρχουν δυο ή περισσότερες µονάδες δεν µπορούν να συνδεθούν συγχρόνως στο δίκτυο λόγω περιορισµένου προσωπικού. Κατά την εκκίνηση µιας ατµοηλεκτρικής µονάδας για το συγχρονισµό της µονάδας µε το δίκτυο πρέπει να δαπανηθεί κάποια ενέργεια, χωρίς να παραχθεί ηλεκτρική ενέργεια από τη µονάδα, και ονομάζεται κόστος εκκίνησης (start up cost). Το κόστος εκκίνησης είναι συνάρτηση του προηγούµενου χρόνου κράτησης της µονάδας και αυξάνεται όσο αυξάνεται ο χρόνος προηγούµενης κράτησης µέχρι να πάρει µια ανώτατη τιµή κορεσµού, 16

17 που είναι το κόστος ψυχρής εκκίνησης. Αντίστοιχα, κατά τη διαδικασία κράτησης μιας ατμοηλεκτρικής μονάδας χρειάζεται να δαπανηθεί ενέργεια για τη σταδιακή µείωση της εξόδου της και την αποφυγή απότοµων θερµοκρασιακών µεταβολών οπότε έχουμε και το ανάλογο κόστος κράτησης της μονάδας ( shut down cost). Οι µεταβολές ισχύος εξόδου µιας ατµοηλεκτρικής µονάδας θα πρέπει να ικανοποιούν την ταχύτητα απόκρισης (σε MW/min) της µονάδας που είναι της τάξεως του 2% της ονοµαστικής ισχύος της µονάδας ανά λεπτό. Άλλοι περιορισμοί οι οποιοι αναφέρονται αναφορικά είναι οι περιορισμοί καυσίμου και η υποχρεωτική λειτουργία μονάδων (must run). 2.3 ΕΠΙΛΥΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΕΝΤΑΞΗΣ ΜΟΝΑ ΩΝ Ο απλούστερος τρόπος ένταξης µονάδων είναι η ένταξη τους µε σειρά προτεραιότητας. Γίνεται µία κατάταξη των µονάδων κατά αύξουσα σειρά του ειδικού κόστους λειτουργίας στη µέγιστη έξοδο. Η ένταξη των µονάδων γίνεται σύµφωνα µε τη θέση τους στη σειρά προτεραιότητας. Πρώτες εντάσσονται οι µονάδες µε χαµηλό ειδικό κόστος λειτουργίας, δηλαδή οι οικονοµικές µονάδες βάσης, και τελευταίες οι µονάδες αιχµής που έχουν υψηλό ειδικό κόστος λειτουργίας. Ένας άλλος τρόπος ένταξης των μονάδων είναι η ένταξη τους με πλήρη απαρίθµηση όλων των 2 Ν -1 δυνατών συνδυασμών των μονάδων. 17

18 Η ένταξη των μονάδων με σειρά προτεραιότητας είναι πιο αντιοικονομική απο την πλήρη απαρίθμηση αλλά είναι μια απλή διαδικασία ένταξης που χρησιμοποιείται απο πολλές εταιρίες. Ένας αλγόριθμος βασισμένος στη σειρά ένταξης των μονάδων είναι ο ακόλουθος : Kάθε ώρα που µειώνεται το φορτίο να εξεταστεί αν θέτοντας την επόµενη στη σειρά µονάδα εκτός λειτουργίας θα µείνει αρκετή παραγωγή για να καλύψει το φορτίο και την απαίτηση σε στρεφόµενη εφεδρεία. Αν όχι, να συνεχιστεί η λειτουργία ως έχει, διαφορετικά πήγαινε στο επόµενο βήµα. Να προσδιοριστεί ο αριθµός των ωρών Η, µετά την πάροδο των οποίων, η υποψήφια να τεθεί εκτός λειτουργίας µονάδα, χρειάζεται να ενταχθεί ξανά στο δίκτυο. Αν ο Η είναι µικρότερος από τον ελάχιστο χρόνο κράτησης της µονάδας (min hold time) διατήρησε την τωρινή ένταξη. Αν όχι, συνέχισε στο επόµενο βήµα. Να υπολογιστούν δύο κόστη: Το πρώτο είναι το κόστος λειτουργίας των Η επόµενων ωρών µε την υποψήφια µονάδα σε λειτουργία (on cost). Το δεύτερο είναι το κόστος λειτουργίας των Η επόµενων ωρών µε τη µονάδα εκτός λειτουργίας συν το κόστος εκκίνησης της µονάδας (off cost & start cost). Αν θέτοντας τη µονάδα εκτός λειτουργίας επιτυγχάνεται αρκετή οικονοµία, τότε η µονάδα θα πρέπει να κρατηθεί. ιαφορετικά την αφήνουµε σε λειτουργία. Αν η υποψήφια µονάδα τεθεί τελικά εκτός λειτουργίας, επαναλαµβάνεται η όλη διαδικασία για την επόµενη στη σειρά µονάδα κ.ο.κ. 18

19 19

20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΩΝ 3.1 ΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ ΦΟΡΤΙΟΥ Σε µια δεδοµένη χρονική στιγµή της λειτουργίας ενός συστήµατος µε Ν θερµικές µονάδες σε λειτουργία και µε γνωστή τη συνολική ζήτηση φορτίου από τους καταναλωτές, ζητείται η βέλτιστη έξοδος των θερµικών µονάδων έτσι ώστε να ελαχιστοποιείται το συνολικό κόστος λειτουργίας του συστήµατος. Η επίλυση του προβλήµατος Οικονοµικής Κατανοµής Φορτίου στο πρόγραµµα ECDISP γίνεται µε τη µέθοδο επαναλήψεων λάµδα. 3.2 ΟΔΗΓΙΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ ΦΟΡΤΙΟΥ Για την εισαγωγή των δεδοµένων της άσκησης και την λήψη των αποτελέσµατων της Οικονοµικής Κατανοµής σύµφωνα µε το πρόγραµµα ECDISP ακολουθούμε τα παρακάτω βήµατα: 1. Αρχικά ανοίγουμε το αρχείο economic_dispatch.xls. 2. Ο πίνακας που περιέχεται στο φύλλο1 (sheet1) του αρχείου αυτού αποτελείται από 11 στήλες. 20

21 3. Στην πρώτη στήλη (Α) συµπληρώνουμε τον αύξοντα αριθµό Α/Α της κάθε µονάδας(1,2,3..) και στη δεύτερη (Β) το όνοµά της κάθε μονάδας (Καρδιά, Πτολεµαΐδα, ). (Οι µονάδες δεν πρέπει να υπερβαίνουν τις 20) 4. Συµπληρώνουμε τα πεδία μέγιστη ενεργός ισχύς εξόδου ΡΜΑΧ, ελάχιστη ενεργός ισχύς εξόδου ΡΜΙΝ, κόστος καυσίμου FCOST, συντελεστές κατανάλωσης θερμότητας, κατάσταση λειτουργίας STATUS και τέλος την ζήτηση φορτίου σύµφωνα µε τα δεδοµένα της άσκησης. Παρακάτω αναλύονται τα πεδία που προαναφέρθηκαν. Το ΡΜΑΧ είναι η μέγιστη ενεργός ισχύς εξόδου µονάδας σε ΜW, το ΡΜΙΝ είναι η ελάχιστη ενεργός ισχύς εξόδου µονάδας σε ΜW και προφανώς πρέπει να ισχύει ΡΜΑΧ>ΡΜΙΝ, το FCOST είναι το κόστος καυσίµου σε / GJ, οι συντελεστές κατανάλωσης θερµότητας είναι τα A, B, και C θεωρώντας ότι η ωριαία κατανάλωση θερµότητας είναι μια τετραγωνική συνάρτηση της ισχύος εξόδου των µονάδων δηλαδή Η [GJ/h]= Α + Β P + C P 2 όπου το A είναι σε [GJ/h], το Β σε [GJ/MWh], το C σε [GJ/MW 2 h], και το πεδίο κατάσταση λειτουργίας STATUS είναι 1 όταν η µονάδα είναι σε λειτουργία και 0 όταν η µονάδα είναι εκτός λειτουργίας. 5. Αν οι στήλες της ενεργού ισχύς εξόδου, του ωριαίου κόστους λειτουργίας και των κελιών του συνολικού κόστους λειτουργίας και διαφορικού κόστους λειτουργίας, είναι συµπληρωµένες από 21

22 προηγούµενη χρήση του αρχείου πρέπει να καθαριστούν πρωτού προχωρήσουμε. Εικόνα 1 : Φύλλο δεδομένων εισόδου 6. Τα δεδομένα εισόδου έχουν συμπληρωθεί και αποτελούν το αρχείο εισόδου στο πρόβληµα της Οικονοµικής Κατανοµής του Φορτίου. 7. Απο το μενού πηγαίνουμε στο Power Add in και επιλέγουμε Economic dispatch για την εκτέλεση του προγράμματος. 22

23 Όταν το φορτίο του συστήµατος (Ζήτηση Φορτίου) είναι µικρότερο από τη συνολική ελάχιστη ενεργό ισχύ εξόδου (ΡΜΙΝ) ή µεγαλύτερο από τη συνολική µέγιστη ενεργό ισχύ εξόδου (ΡΜΑΧ) των µονάδων που λειτουργούν εµφανίζεται το µήνυµα «Solution Infeasible (Ανέφικτη Λύση)» : Σ αυτή την περίπτωση πατώ το ΟΚ και µεταβάλλουμε ανάλογα την κατάσταση λειτουργίας των µονάδων ή τη µεταβλητή Ζήτηση Φορτίου. Σε κάθε άλλη περίπτωση που η συνολική ελάχιστη ενεργός ισχύς εξόδου (ΡΜΙΝ) και η συνολική µέγιστη ενεργό ισχύς εξόδου (ΡΜΑΧ) ικανοποιούν το φορτίο του συστήµατος (Ζήτηση Φορτίου) και ο αλγόριθµος συγκλίνει εµφανίζεται το µήνυµα «Economic Dispatch Completed (Η Οικονοµική Κατανοµή ολοκληρώθηκε)» : 23

24 3.3 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΟΡΤΙΟΥ Τώρα στο ίδιο φύλλο1 (sheet1) του αρχείου µπορούμε να δούμε εκτός από τα δεδοµένα εισόδου που έχουμε ήδη εισάγει και τα αποτελέσµατα που προέκυψαν από την Οικονοµική Κατανοµή. Για κάθε µονάδα προκύπτει η Ενεργός Ισχύς Εξόδου (σε MW) και το Ωριαίο Κόστος Λειτουργίας (σε /h) ενώ για το σύστηµα των µονάδων προκύπτει το Συνολικό Κόστος Λειτουργίας (σε /h) και το Συνολικό ιαφορικό Κόστος Λειτουργίας (σε /kwh) τα οποία φαίνονται στην παρακάτω εικόνα. Εικόνα 2 : Φύλλο δεδομένων εξόδου 24

25 Αν θέλουμε να συνεχίσουμε την άσκηση και να εισάγουμε νέα δεδοµένα για την Κατάσταση Λειτουργίας και τη Ζήτηση Φορτίου πρέπει να καθαριστούν τα κελιά πρωτού προχωρήσουμε ενώ το ίδιο κάνουμε αν θέλουμε να µεταβάλλουμε κάποια επιπλέον δεδοµένα. 3.4 ΜΗΝΥΜΑΤΑ ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ Αν υπάρξει κάποια λανθασµένη εισαγωγή δεδοµένου, εµφανίζεται αντίστοιχο µήνυµα και το κελί στο οποίο υπάρχει το σφάλµα µένει επιλεγµένο. Παρακάτω παρατίθενται τα µηνύµατα που εµφανίζονται σε περίπτωση λάθους εισαγωγής δεδοµένων: 25

26 3.5 ΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΕΝΤΑΞΗΣ ΜΟΝΑΔΩΝ Σε µια δεδοµένη χρονική περίοδο της λειτουργίας ενός συστήµατος µε Ν διαθέσιµες µονάδες παραγωγής είναι γνωστά: α) Η πρόβλεψη φορτίου β) Το πρόγραµµα παραγωγής των υδροηλεκτρικών σταθµών γ) Το πρόγραµµα ανταλλαγών ισχύος µε τα γειτονικά δίκτυα Είναι επίσης δεδοµένες οι καµπύλες κόστους των µονάδων. Ζητείται να βρεθεί το βέλτιστο πρόγραµµα ένταξης των θερµικών µονάδων ώστε να ελαχιστοποιηθεί το συνολικό κόστος λειτουργίας του συστήµατος κατά τη χρονική περίοδο που εξετάζεται. Παράλληλα µε την Ένταξη των Μονάδων, υπολογίζεται και µια πρόβλεψη της βέλτιστης ωριαίας εξόδου των θερµικών µονάδων. 3.6 ΟΔΗΓΙΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΕΝΤΑΞΗΣ ΜΟΝΑ ΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Για την εισαγωγή των δεδοµένων της άσκησης και την λήψη των αποτελέσµατων της Ένταξης Μονάδων σύµφωνα µε το πρόγραµµα UNCOM ακολουθούμε τα παρακάτω βήµατα: 1. Αρχικά ανοίγουμε το αρχείο unit_commitment.xls. 2. Ο πίνακας που περιέχεται στο φύλλο1 (sheet1) του αρχείου αυτού αποτελείται από 13 στήλες και υπάρχει και ένας επιπλέον πίνακας για την πρόβλεψη του ωριαίου φορτίου για τη χρονική περίοδο προγραµµατισµού, συνήθως 24 ώρες. 26

27 3. Στην πρώτη στήλη (Α) του πρώτου πίνακα συµπληρώνουμε τον αύξοντα αριθµό Α/Α της κάθε µονάδας(1,2,3..) και στη δεύτερη (Β) το όνοµά της κάθε μονάδας (Καρδιά, Πτολεµαΐδα, ). (Οι µονάδες δεν πρέπει να υπερβαίνουν τις 12) 4. Συμπληρώνουμε στον πρώτο πίνακα τα πεδία μέγιστη ισχύς εξόδου, ελάχιστη ισχύς εξόδου, συντελεστές συνάρτησης κόστους, ελάχιστος χρόνος λειτουργίας και αποσύνδεσης, κόστος θερμής και ψυχρής εκκίνησης, αρχική κατάσταση ωρών συνεχούς λειτουργίας. Παρακάτω αναλύονται τα πεδία που προαναφέρθηκαν. Το ΡΜΑΧ είναι η μέγιστη ενεργός ισχύς εξόδου µονάδας σε ΜW, το ΡΜΙΝ είναι η ελάχιστη ενεργός ισχύς εξόδου µονάδας σε ΜW και προφανώς πρέπει να ισχύει ΡΜΑΧ>ΡΜΙΝ), οι συντελεστές συνάρτησης κόστους είναι τα A, B, και C θεωρώντας ότι το ωριαίο κόστος κατανάλωσης είναι τετραγωνική συνάρτηση της ισχύος εξόδου των µονάδων : F [ / h]= a + b P + c P 2 όπου το Α είναι σε [ /h], το Β σε [ /MWh], το C σε [ /MW 2 h], ο Ελάχιστος Χρόνος Λειτουργίας Μονάδας σε h, ο Ελάχιστος Χρόνος Αποσύνδεσης Μονάδας σε h, το Kόστος Θερµής Εκκίνησης Μονάδας σε, το Kόστος Ψυχρής Εκκίνησης Μονάδας σε, ο Χρόνος Ψυχρής Εκκίνησης Μονάδας σε h και η Αρχική Kατάσταση Mονάδας σε h δηλαδή ώρες συνεχούς λειτουργίας της µονάδας µέχρι την ώρα που γίνεται ο προγραµµατισµός ένταξης για την εξεταζόµενη περίοδο. Οι ώρες συνεχούς διακοπής συµβολίζονται µε αρνητικούς αριθµούς. 27

28 Σημειώνεται ότι αν ο χρόνος παύσης λειτουργίας της µονάδας πριν τη νέα της εκκίνηση είναι µεγαλύτερος από αυτήν την τιµή, χρησιµοποιείται το Kόστος Ψυχρής Εκκίνησης Μονάδας, διαφορετικά χρησιµοποιείται το Kόστος Θερµής Εκκίνησης Μονάδας. 5. Στη συνέχεια συμπληρώνουμε έναν δεύτερο πίνακα που περιέχει την ωριαία πρόβλεψη του φορτίου. Για κάθε ώρα εισάγουμε µία εγγραφή µε ένα πεδίο που περιέχει το φορτίο, σε MW που πρέπει να καλυφθεί από την παραγωγή των µονάδων του συστήµατος. 6. Ένα ακόµη πεδίο που συμπληρώνουμε είναι της Στρεφόµενης Εφεδρείας που παριστάνει την απαίτηση σε στρεφόµενη εφεδρεία ως ποσοστό του φορτίου για κάθε ώρα του χρονικού ορίζοντα προγραµµατισµού. 7. Επειδή στο πρόγραµµα η επίλυση του προβλήµατος ένταξης µονάδων γίνεται µε δυναµικό προγραµµατισµό (Εµπρός υναµικός Προγραµµατισµός) και µε Πλήρη απαρίθµηση όλων των δυνατών συνδυασµών των µονάδων ή Κατάταξη των µονάδων κατά προτεραιότητα, µε βάση την αύξουσα σειρά του ειδικού κόστους λειτουργίας τους στη µέγιστη έξοδο πρέπει να καθορίσουμε τα flags. Επιλέγουμε «Πλήρης Απαρίθµηση» βάζοντας 1 στο αντίστοιχο κελί για την επίλυση του προβλήµατος µε πλήρη απαρίθµηση όλων των δυνατών συνδυασµών των µονάδων και επιλέγουμε «Με Λίστα 28

29 Προτεραιότητας» βάζοντας 1 στο αντίστοιχο κελί για την επίλυση του προβλήµατος µε λίστα προτεραιότητας. 8. Αν τα κελιά που αντιστοιχούν στο κόστος καυσίμου και στο συνολικό κόστος είναι συµπληρωµένα από προηγούµενη χρήση του αρχείου πρέπει να καθαριστούν πρωτού προχωρήσουμε. Εικόνα 3 : Φύλλο δεδομένων εισόδου 9. Τα δεδομένα εισόδου έχουν συμπληρωθεί και αποτελούν το αρχείο εισόδου στο πρόβληµα της Ένταξης Μονάδων. 10. Απο το μενού πηγαίνουμε στο Power Add in και επιλέγουμε Unit Commitment για την εκτέλεση του προγράμματος. 29

30 3.7 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΝΤΑΞΗ ΜΟΝΑ ΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Τώρα στο ίδιο φύλλο 1(sheet 1) του αρχείου µπορούμε να δούμε εκτός από τα δεδοµένα εισόδου που έχουμε ήδη εισάγει και τα αποτελέσµατα που προέκυψαν από την Ένταξη μονάδων παραγωγής. Εικόνα 4 : Φύλλο δεδομένων εξόδου Για κάθε µονάδα του συστήµατος προκύπτει µία γραµµή µε την ωριαία έξοδο της µονάδας, σε MW, για κάθε ώρα του χρονικού ορίζοντα προγραµµατισµού, το Κόστος Καυσίµου (σε ), που είναι το συνολικό κόστος λειτουργίας καυσίµου όπως προκύπτει από τις καµπύλες κόστους των µονάδων, για όλη την περίοδο 30

31 προγραµµατισµού και τέλος το Συνολικό Κόστος (σε ), που είναι το συνολικό κόστος παραγωγής που συµπεριλαµβάνει εκτός από το κόστος λειτουργίας και το κόστος εκκίνησης των µονάδων για όλη την περίοδο προγραµµατισµού τα οποία φαίνονται στην παρακάτω εικόνα. Αν θέλουμε να συνεχίσουμε την άσκηση και να εισάγουμε νέα δεδοµένα για την τις μονάδες πρέπει να καθαριστούν τα κελιά πρωτού προχωρήσουμε και να εισάγουμε τα νέα δεδοµένα. 3.8 ΜΗΝΥΜΑΤΑ ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ Αν υπάρξει κάποια λανθασµένη εισαγωγή δεδοµένου, εµφανίζεται αντίστοιχο µήνυµα και το κελί στο οποίο υπάρχει το σφάλµα µένει επιλεγµένο. Παρακάτω παρατίθενται τα µηνύµατα που εµφανίζονται σε περίπτωση λάθους εισαγωγής δεδοµένων: 31

32 32

33 3.9 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Όταν θέλουμε να διαγράψουμε το περιεχόµενο ενός κελιού απαγορεύεται να πατήσουμε το πλήκτρο Space γιατί το XXL νομίζει ότι εισάγουμε δεδομένα. Όταν συµπληρώνουμε τον πίνακα δεδοµένων εισόδου ΕΝ πρέπει να αφήνουμε ενδιάµεσες κενές σειρές. 33

34 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΓΡΑΦΙΚΗΣ ΔΙΕΠΑΦΗΣ 4.1 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΟΡΤΙΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΕΝΤΕ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ (διαφορετικός αριθμός μονάδων σε λειτουργία) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1 Για κάλυψη φορτίου P L = 270 MW όταν εντάσσονται όλες οι μονάδες του συστήματος Εικόνα 1: Φύλλο δεδομένων εισόδου 34

35 Εικόνα 2: Φύλλο αποτελεσμάτων 35

36 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2 Για κάλυψη φορτίου P L = 270 MW όταν εντάσσεται μια μονάδα του συστήματος Εικόνα 3: Φύλλο δεδομένων εισόδου 36

37 Εικόνα 4: Φύλλο αποτελεσμάτων 37

38 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3 Για κάλυψη φορτίου P L = 270 MW όταν εντάσσονται τρεις μονάδες του συστήματος Εικόνα 5: Φύλλο δεδομένων εισόδου 38

39 Εικόνα 6: Φύλλο αποτελεσμάτων Συμπέρασμα: Στην περίπτωση όπου εντάσσονται όλες οι μονάδες του συστήματος το συνολικό κόστος λειτουργίας είναι μεγαλύτερο απ ότι στις άλλες δύο περιπτώσεις γιατί αναγκάζουμε όλες τις μονάδες να λειτουργήσουν ακόμη και τις ακριβές (έστω και στο κατώτερο όριο λειτουργίας τους). Από την άλλη, το διαφορικό κόστος λειτουργίας μειώνεται γιατί οι φθηνότερες μονάδες δε λειτουργούν στο ανώτερο όριο λειτουργίας τους κι έτσι έχουν τη δυνατότητα να δώσουν περισσότερη φθηνή ισχύ στο δίκτυο. 39

40 4.1.2 ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΕΝΤΕ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ (μικρή μεταβολή συνολικού ωριαίου κόστους) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4 Για κάλυψη φορτίου P L = 410 MW όταν εντάσσονται όλες οι μονάδες του συστήματος Εικόνα 7: Φύλλο δεδομένων εισόδου 40

41 Εικόνα 8: Φύλλο αποτελεσμάτων 41

42 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 5 Για κάλυψη φορτίου P L = 411 MW όταν εντάσσονται όλες οι μονάδες του συστήματος Εικόνα 9: Φύλλο δεδομένων εισόδου 42

43 Εικόνα 10: Φύλλο αποτελεσμάτων Συμπέρασμα: Το διαφορικό κόστος λειτουργίας λ δίνει την αύξηση του βέλτιστου ωριαίου κόστους λειτουργίας του συστήματος σε /h όταν το φορτίο του συστήματος αυξάνεται κατά 1 MW. Αυτό είναι προφανές και από τα δυο παραπάνω παραδείγματα όπου η διαφορά φορτίου είναι 1 MW και η διαφορά του συνολικού κόστους λειτουργίας των δυο περιπτώσεων ισούται με το διαφορικό τους κόστος. 43

44 4.1.3 ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΕΝΤΕ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ (ανέφικτη λύση) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 6 Για κάλυψη φορτίου P L = 670 MW όταν εντάσσονται όλες οι μονάδες του συστήματος Εικόνα 11: Φύλλο δεδομένων εισόδου 44

45 Εικόνα 12: Φύλλο αποτελεσμάτων Συμπέρασμα: Σ αυτήν την περίπτωση το φορτίο του συστήματος (Ζήτηση Φορτίου, P L =670 MW) είναι μεγαλύτερο από τη συνολική μέγιστη ενεργό ισχύ εξόδου των μονάδων που λειτουργούν και γι αυτό εμφανίζεται το μήνυμα <<Solution Infeasible>>. 45

46 4.1.4 ΣΥΣΤΗΜΑ ΔΕΚΑ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ (διαφορετικός αριθμός μοινάδων σε λειτουργία) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 7 Για κάλυψη φορτίου P L = 400 MW όταν εντάσσονται τρες από τις μονάδες του συστήματος Εικόνα 13: Φύλλο δεδομένων εισόδου 46

47 Εικόνα 14: Φύλλο αποτελεσμάτων 47

48 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 8 Για κάλυψη φορτίου P L = 1750 MW όταν εντάσσονται όλες οι μονάδες του συστήματος Εικόνα 15: Φύλλο δεδομένων εισόδου 48

49 Εικόνα 16: Φύλλο αποτελεσμάτων 49

50 4.2 ΕΝΤΑΞΗ ΜΟΝΑΔΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΕΝΤΕ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ ΜΕ ΠΛΗΡΗ ΑΠΑΡΙΘΜΗΣΗ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 9 Εικόνα 17: Φύλλο δεδομένων εισόδου 50

51 Εικόνα 18: Φύλλο αποτελεσμάτων 51

52 4.2.2 ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΕΝΤΕ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ ΜΕ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΥΔΡΑΝΤΛΗΤΙΚΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΚΑΙ ΠΛΗΡΗ ΑΠΑΡΙΘΜΗΣΗ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 10 Εικόνα 19: Φύλλο δεδομένων εισόδου 52

53 Εικόνα 20: Φύλλο αποτελεσμάτων 53

54 4.2.3 ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΕΝΤΕ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ ΜΕ ΛΙΣΤΑ ΠΡΟΤΕΡΑΙΟΤΗΤΑΣ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 11 Εικόνα 21: Φύλλο δεδομένων εισόδου 54

55 Εικόνα 22: Φύλλο αποτελεσμάτων Συµπέρασµα: Η µέθοδος της πλήρους απαρίθµησης είναι πιο ακριβής και πιο σωστή µέθοδος από τη µέθοδο µε λίστα προτεραιότητας αλλά είναι πολύ πιο πολύπλοκη λόγω πολλών περισσότερων εργασιών. Στη µέθοδο µε λίστα γίνεται η παραδοχή ότι δουλεύουν πιο οικονοµικά οι µονάδες όταν δουλεύουν στο max. Στη συγκεκριµένη περίπτωση τα αποτελέσµατα µε τις δυο µεθόδους δε διαφέρουν πολύ και το συνολικό κόστος είναι περίπου το ίδιο. Σε άλλες περιπτώσεις υπάρχει απόκλιση στα αποτελέσµατα των δυο µεθόδων,η οποία είναι πολύ µικρή και γι αυτό η µέθοδος µε λίστα προτεραιότητας είναι αποδεκτή µέθοδος και δίνει αποτελέσµατα πολύ κοντά στα πραγµατικά. 55

56 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΩΔΙΚΑ 5. 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στα πλαίσια της εργασίας εκτελούνται δυο τύποι ασκήσεων Ανάλυσης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας, η Οικονομική Κατανομή Φορτίου και η Ένταξη Μονάδων Παραγωγής. Για τις δύο αυτές ασκήσεις έχουν υλοποιηθεί δυο συναρτήσεις αντίστοιχα, γραμμένες σε γλώσσα προγραμματισμού Fortran. Στη συνέχεια οι συναρτήσεις ενσωματώθηκαν σε δυο βιβλιοθήκες ώστε να είναι προσβάσιμες από άλλες γλώσσες προγραμματισμού ή εφαρμογές. Σκοπός της εργασίας είναι να δημιουργηθεί μια διασύνδεση ανάμεσα σε δεδομένα τα οποία υπάρχουν σε φύλλα εργασίας του Excel και στις συναρτήσεις, οι οποίες εκτελούν τις ζητούμενες ασκήσεις. Για το σκοπό αυτό αναπτύχθηκε ένα XLL, στο οποίο θα γίνει αναφορά παρακάτω, το οποίο διαβάζει τα δεδομένα από το Excel, τα εκτυπώνει σε αρχεία στην μορφή που χρειάζεται η εκάστοτε συνάρτηση της Fortran, στη συνέχεια εκτελεί τη ζητούμενη συνάρτηση, διαβάζει τα αποτελέσματα από τα αρχεία εξόδου της συνάρτησης και τέλος, τα τοποθετεί στο φύλλο εργασίας ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΟ XLL Ένα XLL είναι ένα πρόσθετο-συμπληρωματικό πρόγραμμα (add-in) το οποίο προσθέτει προσαρμοσμένες εντολές ή

57 προσαρμοσμένες δυνατότητες στο Excel. Ένα add-in είναι απλά μια πηγή κώδικα που προστίθεται σε μια εφαρμογή για να βελτιώσει την λειτουργία της. Ουσιαστικά το XLL είναι ένα dll το οποίο εξάγει ένα σύνολο συναρτήσεων για να βοηθήσει το Excel να φορτώσει και να διαχειριστεί το add-in απευθείας. Αυτές οι συναρτήσεις πρέπει με την σειρά τους να μπορούν να έχουν πρόσβαση στην λειτουργία του Excel, και αφού έχουν καταχωρηθεί μπορεί κανείς να έχει πρόσβαση σε αυτές, είτε μέσα από το φύλλο εργασίας, αν πρόκειται για απλές συναρτήσεις, είτε από το μενού και τις γραμμές εντολών. Το Excel παρέχεται με πολλά add-ins, που μπορούν να εγκατασταθούν ανάλογα με τις προτιμήσεις και τις ανάγκες του χρήστη. Τα add-in μπορεί να είναι δυο ειδών: μεταγλωττισμένα macros ή το αποτέλεσμα που εξάγει συμβολομεταφραστής κώδικα. Για να γραφτούν macros χρησιμοποιείται η γλώσσα Visual Basic for Applications (VBA), και το περιβάλλον Visual Basic Editor, που είναι και ο μεταφραστής. Όταν τρέξει το macro, τότε ο μεταφραστής διαβάζει κάθε γραμμή μια-μια, ελέγχει ταυτόχρονα για σφάλματα και στην συνέχεια εκτελεί τις εντολές. Παρόλο που η VBA κάνει ορισμένες διεργασίες εκ των προτέρων, είναι μια αργή διαδικασία. Με αυτή την προσέγγιση δεν χρειάζονται επιπλέον εργαλεία για να γραφτεί κώδικας και να κατασκευαστεί ένα add-in. Ο δεύτερος τρόπος να δημιουργηθεί ένα add-in, είναι χρησιμοποιώντας μια γλώσσα προγραμματισμού και οποιονδήποτε συμβολομεταφραστή (compiler) που υποστηρίζει την δημιουργία dll (Dynamic Link Library) και εξάγει το αποτέλεσμα στο Excel. Το κόστος σε αυτή την περίπτωση είναι η γνώση μιας επιπλέον γλώσσας προγραμματισμού και ενός περιβάλλοντος 57

58 προγραμματισμού (IDE). Επιπλέον χρειάζεται να γνωρίζει κανείς καλά το περιβάλλον του Excel. Στην περίπτωση αυτής της διπλωματικής χρησιμοποιήθηκε η γλώσσα προγραμματισμού C++ και το περιβάλλον Microsoft Visual Studio 6. Η Microsoft παρέχει δωρεάν το Excel SDK (Software Development Kit), ένα εργαλείο το οποίο είναι απαραίτητο στην κατασκευή add-in σε γλώσσα C++. Η ανάπτυξη add-in με τη χρήση του Excel SDK παρουσιάζει αρκετά σημαντικά προβλήματα, τα κυριότερα από τα οποία παρατίθενται παρακάτω: Το στήσιμο της βιβλιοθήκης Για να ξεκινήσει κανείς την ανάπτυξη ενός XLL, χρειάζεται να κάνει πολλές διεργασίες εκ των προτέρων. Χρειάζεται να καθοριστούν συναρτήσεις, οι λεγόμενες «call-back», που περνούν δεδομένα τα οποία δεν έχουν κανονική μορφοποίηση στο Excel, χρειάζεται να καταχωρηθούν οι συναρτήσεις την κατάλληλη χρονική στιγμή, ώστε να μην υπάρξουν προβλήματα και πρέπει επίσης να οριστεί συνάρτηση που να χειρίζεται το άδειασμα της μνήμης. Διαχείριση της μνήμης Για να οργανωθεί η διαχείριση της μνήμης σε ένα XLL, χρειάζεται να υποστηρίζονται τρεις διαφορετικοί μηχανισμοί, μνήμη που έχει κρατηθεί από το Excel κατά την διάρκεια κλήσεων που έγιναν στο Excel από το XLL, για την απελευθέρωση της οποίας ο προγραμματιστής είναι υπεύθυνος, μνήμη που κρατείται από τον προγραμματιστή και επιστρέφεται στο Excel ως αποτέλεσμα μιας συνάρτησης, μνήμη που κρατείται από τον προγραμματιστή και πρέπει να απελευθερωθεί από τον ίδιο. 58

59 Και οι τρεις μηχανισμοί πρέπει να χρησιμοποιούνται σωστά και να μην συγχέονται. Αυτός ο περιορισμός είναι πολύπλοκος και συχνά επικίνδυνος, που συχνά οδηγεί σε αστάθεια και σφάλματα του λογισμικού. Το SDK δεν προτείνει καμία στρατηγική ικανή ώστε να ξεπερνιέται αυτό το πρόβλημα, οπότε ο κώδικας αναγκαστικά γίνεται πιο πολύπλοκος και πιο επιρρεπής να προκαλέσει λάθη, αν το θέμα της μνήμης δεν αντιμετωπιστεί προσεκτικά. Ασυμβατότητα με την γλώσσα προγραμματισμού Το SDK έχει γραφτεί σε γλώσσα C και μόνο για γλώσσα C, χωρίς υποστήριξη για C++. Αυτό σημαίνει ότι το στυλ του κώδικα της C++ επηρεάζεται άσχημα, ώστε να γίνεται λιγότερο καλαίσθητο και δυσκολότερο να διαβαστεί. Δομές δεδομένων του Excel Οι δομές δεδομένων που χρησιμοποιούνται για να περνούν δεδομένα από το Excel στα XLLs και αντίστροφα είναι πολύπλοκες στη χρήση και ανεπαρκώς τεκμηριωμένες. Η χρήση τους κάνει την ανάπτυξη πιο αργή και το διάβασμα του κώδικα πιο δύσκολο. Για τους λόγους που προαναφέρθηκαν, προτιμήθηκε για την ανάπτυξη του κώδικα, το εργαλείο XLL Plus, της εταιρίας Planatech, το οποίο είναι ένα σετ εργαλείων που χρησιμεύει στους προγραμματιστές σε γλώσσα C++ στην κατασκευή add-in για το Excel. Ορισμένα από τα χαρακτηριστικά του είναι ότι παρέχει μια μεγάλη βιβλιοθήκη από κλάσεις, που δίνουν την δυνατότητα να γραφτούν ισχυρές και ασφαλείς συναρτήσεις. Προσφέρει επίσης εκτενή βοήθεια και πολλά παραδείγματα στα οποία παρουσιάζονται οι δυνατότητές του. 59

60 5. 3 ΑΝΑΠΤΥΞΗ XLL ΜΕ ΤΟ XLL+ Πριν ξεκινήσουμε να γράφουμε κώδικα για Excel add-ins, χρειαζόμαστε ένα project στο Microsoft Visual Studio 6, το οποίο θα περιέχει όλα τα αρχεία και το απαραίτητο πλαίσιο κώδικα για ένα addin. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον οδηγό XLL+ AppWizard για να δημιουργήσουμε ένα project που θα περιέχει όλα τα απαραίτητα αρχεία και θα είναι έτοιμο να το κάνουμε build και να το τρέξουμε. Έστω ότι το project θέλουμε να το ονομάσουμε Power_XLL. Επιλέγουμε στο Visual Studio το File New, ώστε να εμφανιστεί το παράθυρο για νέο project. Από τα διαφορετικά είδη project που μας δίνονται, επιλέγουμε το XLL+ AppWizard, όπως στο Σχήμα 1, και δίνουμε όνομα Power_XLL για το project. Σχήμα 1. Παράθυρο για νέο project στο Visual Studio. 60

61 Στο βήμα 1 (Σχήμα 2) του οδηγού δίνουμε το όνομα που θέλουμε να εμφανίζεται στο Excel, για την βιβλιοθήκη μας, π.χ. «Power Add-in», το οποίο μπορούμε ανά πάσα στιγμή να αλλάξουμε. Σχήμα 2. Βήμα 1 του XLL+ AppWizard. Στο τελευταίο βήμα του οδηγού (Σχήμα 3), επιλέγουμε να προστεθεί ένα μενού, έτσι ώστε να δημιουργηθεί αυτόματα ο κώδικας για το μενού και να είναι ευκολότερο να προχωρήσουμε. Επίσης θέλουμε να δημιουργηθούν τα σχόλια στα αρχεία, ώστε να είναι ευκολότερη η κατανόηση του κώδικα που θα προστεθεί. 61

62 Σχήμα 3. Βήμα 2 του XLL+ AppWizard. Το project είναι έτοιμο και όλα τα αρχεία κώδικα (source files) περιέχουν χρήσιμα σχόλια που είναι συμβατά με τις υπόλοιπες δυνατότητες του XLL+. Οι συναρτήσεις που χρειάζονται από το Excel προστίθενται αυτόματα από τον οδηγό. Αν κάνουμε build στο project, θα αναγνωριστεί αμέσως από το Excel ως add-in, οπότε μπορούμε να ξεκινήσουμε την ανάπτυξη του add-in. 62

63 5.4 ΚΩΔΙΚΑΣ ΠΟΥ ΔΗΜΙΟΥΡΦΕΙΤΑΙ ΑΥΤΟΜΑΤΑ Το XLL+ δημιουργεί αυτόματα ορισμένα αρχεία στο project, όπως φαίνεται στο Σχήμα 4, προσθέτοντας κώδικα, έτσι ώστε αν γίνει build το project, το αποτέλεσμα θα είναι ένα XLL, το οποίο όμως δεν θα κάνει τίποτα. Source files είναι τα αρχεία που περιέχουν τον κώδικα για το XLL. Header files είναι αρχεία που περιέχουν πρότυπα συναρτήσεων και τους πιο συχνά χρησιμοποιούμενους τύπους δεδομένων και μεταβλητών. Σχήμα 5. Αρχεία του Project. Η εντολή #include υποχρεώνει το μεταγλωττιστή να συμπεριλάβει στη μεταγλώττιση του project και το περιεχόμενο των header αρχείων. Το αρχείο readme.txt περιέχει οδηγίες για το πώς θα γίνει build, οι οποίες είναι χρήσιμες σε περίπτωση που προκύψουν προβλήματα. Παρακάτω αναλύεται το περιεχόμενο των πιο σημαντικών αρχείων. 63

64 Power_XLL.def ; Power_XLL.def : Declares the module parameters for the XLL. LIBRARY "POWER_XLL" DESCRIPTION 'POWER_XLL Excel Add-in Dynamic Link Library' EXPORTS ; Excel call-backs xlautofree xlautoopen xlautoclose xlautoadd xlautoremove xladdinmanagerinfo Σύμφωνα με τα σχόλια που προστίθενται αυτόματα, στο αρχείο αυτό δηλώνονται οι συναρτήσεις οι οποίες εξάγονται στο Excel. Αν θέλαμε να εξάγουμε συναρτήσεις οι οποίες δεν θα καλούνται από μενού, αλλά από κάποιο κελί, τότε θα έπρεπε να αναφερθούν στο αρχείο αυτό. 64

65 Power_XLL.h // Power_XLL.h : main header file for the POWER_XLL XLL Εδώ αρχικά δηλώνεται ότι θα συμπεριληφθούν οι κλάσεις του XLL+ με την εντολή #include <xllplus.h>, το οποίο και εμφανίζεται στα αρχεία του project, αλλά και οι απαραίτητες κλάσεις για την προσθήκη μενού στο Excel, με την εντολή #include <xlmenu.h>. Στη συνέχεια δηλώνεται η κλάση CPower_XLLApp η οποία περιέχει τις βασικές συναρτήσεις που εξάγονται στο Excel: ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CPower_XLLApp // See Power_XLL.cpp for the implementation of this class class CPower_XLLApp : public CXllApp{ public: CPower_XLLApp(); // Names public: static LPCSTR m_pszdefname; // Menu CXlMenu m_menu; // Overrides virtual BOOL OnXllOpenEx(); virtual void OnXllClose(); // ClassWizard generated virtual function overrides //{{AFX_VIRTUAL(CPower_XLLApp) 65

66 public: virtual int ExitInstance(); virtual BOOL InitInstance(); //}}AFX_VIRTUAL #ifdef XLL_LIB_MFC //{{AFX_MSG(CPower_XLLApp) // NOTE - the ClassWizard will add and remove member functions here. // DO NOT EDIT what you see in these blocks of generated code! //}}AFX_MSG DECLARE_MESSAGE_MAP() #endif }; DLL. Power_XLL.cpp // Power_XLL.cpp : Defines the initialization routines for the Αυτό είναι το αρχείο που περιέχει τις συναρτήσεις που χρειάζονται για το XLL, αλλά και στο οποίο θα προστεθούν οι συναρτήσεις για την Οικονομική Κατανομή Φορτίου και την Ένταξη Μονάδων Παραγωγής. Ορισμένα μπλοκ κώδικα που έχουν δημιουργηθεί αυτόματα δεν πρέπει να αλλαχθούν, οπότε δεν μας απασχολούν και ιδιαίτερα. 66

67 Οι συναρτήσεις που δημιουργούνται αυτόματα και είναι αυτές που αναφέρονται στο αρχείο Power_XLL.def, είναι οι εξής: BOOL CPower_XLLApp::InitInstance() Η συνάρτηση δημιουργεί την βασική κλάση που δημιουργήθηκε από τον οδηγό, και ορίζει το όνομα που επιλέχθηκε για το XLL. BOOL CPower_XLLApp::OnXllOpenEx() Εδώ προστίθενται οι εντολές που θέλουμε να εκτελεστούν στο άνοιγμα του Excel. Οι μοναδικές εντολές που δημιουργούνται αυτόματα είναι αυτές που χρησιμεύουν για να προστεθεί το μενού, όπως επιλέχθηκε στον οδηγό (Σχήμα 3). void CPower_XLLApp::OnXllClose() Αυτή είναι η συνάρτηση που εκτελείται μόλις κλείνει το Excel, και εδώ τοποθετείται αρχικά η εντολή που καταστρέφει το μενού. Είναι η κατάλληλη συνάρτηση να προστεθούν όσες εντολές ελευθερώνουν την μνήμη, ώστε όταν κλείσει το Excel, να μην υπάρχει δεσμευμένη μνήμη και προκαλούνται προβλήματα. 67

68 5.5 ΑΝΟΙΓΜΑ ΤΩΝ dll ΤΗΣ FORTRAN Εδώ χρειάζεται να αναφερθεί ότι το XLL για να αναγνωριστεί σωστά από το Excel, πρέπει να τοποθετηθεί στον φάκελο: C:\Documents and Settings\USERNAME\Application Data\Microsoft\AddIns, όπου USERNAME είναι το όνομα χρήστη στον υπολογιστή. Για τη σωστή λειτουργία του XLL, τα αρχεία ECDISP_DLL.dll και UNCOM_DLL.dll πρέπει να τοποθετηθούν στον ίδιο φάκελο. Η πρώτη ενέργεια που εκτελείται από το XLL, όταν ανοίγει το Excel, είναι να φορτώσει τα δυο dll. Επομένως στην συνάρτηση OnXllOpenEx προστίθεται κώδικας, ο οποίος χρησιμεύει για να διαβαστούν τα δυο αρχεία. char acusername[100]; char ecdisppath[512],uncompath[512],libpath[512]; DWORD nusername = sizeof(acusername); if (GetUserName(acUserName, &nusername)){ sprintf( globalpath, "C:\\Documents and Settings\\"); strcat( globalpath, acusername); strcat( globalpath, "\\My Documents\\"); sprintf( libpath, "C:\\Documents and Settings\\"); strcat( libpath, acusername); strcat( libpath, "\\Application Data\\Microsoft\\AddIns\\"); strcpy( ecdisppath, libpath); strcpy( uncompath, libpath); strcat( ecdisppath, "ECDISP_DLL.dll"); 68

69 } strcat( uncompath, "UNCOM_DLL.dll"); Αρχικά διαβάζεται το όνομα του χρήστη και δημιουργούνται τρία διαφορετικά strings, για την τοποθεσία του αρχείου ECDISP_DLL.dll, του αρχείου UNCOM_DLL.dll και τον φάκελο My Documents του χρήστη. Το τελευταίο χρειάζεται, επειδή τα dll της fortran διαβάζουν αρχεία εισόδου και δημιουργούν αρχεία εξόδου σε εκείνο το φάκελο. Οι παραπάνω εντολές αποθηκεύουν τη διαδρομή για τα dll στα strings ecdisppath και uncompath αντίστοιχα, ενώ τη διαδρομή για τον φάκελο My Documents στο string globalpath. HMODULE FotranDLL1=LoadLibrary(ecdisppath); HMODULE FotranDLL2=LoadLibrary(uncompath); if(!fotrandll1){ MessageBox(CXllApp::XlHwnd(), "Could not find ECDISP_DLL.dll\nThe file must be in the folder: C:\\Documents and Settings\\USERNAME\\Application Data\\Microsoft\\AddIns\\", "Error", 0); return FALSE; } if(!fotrandll2){ MessageBox(CXllApp::XlHwnd(), "Could not find UNCOM_DLL.dll\nThe file must be in the folder: C:\\Documents and Settings\\USERNAME\\Application Data\\Microsoft\\AddIns\\", "Error", 0); 69

70 return FALSE; } ecdisp_dll = (ECDISP_DLL_PROC) GetProcAddress(FotranDLL1,"ECDISP_DLL"); uncom_dll = (UNCOM_DLL_PROC) GetProcAddress(FotranDLL2,"UNCOM_DLL"); Επόμενο βήμα είναι να φορτωθούν τα δυο dll. Επειδή η γλώσσα στην οποία είναι γραμμένα τα dll είναι άλλη από την C++, τότε πρέπει αναγκαστικά να φορτωθούν πριν κληθεί μια συνάρτησή τους και δεν μπορούν να ενσωματωθούν στο XLL. Οπότε χρησιμοποιώντας ένα ζευγάρι συναρτήσεων LoadLibrary, GetProcAddress φορτώνονται τα dll και εξάγεται η διεύθυνση για την κάθε συνάρτηση που περιέχεται στο dll. Μετά την εκτέλεση των παραπάνω εντολών, οι συναρτήσεις που περιέχονται στα dll θα είναι διαθέσιμες με τα ονόματα ecdisp_dll και uncom_dll αντίστοιχα. 70

71 5.6 ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΤΩΝ ΒΑΣΙΚΩΝ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ Επόμενο βήμα στην ανάπτυξη του add-in είναι να προστεθούν οι δυο συναρτήσεις που θα υλοποιούν την Οικονομική Κατανομή Φορτίου και την Ένταξη Μονάδων Παραγωγής αντίστοιχα. Χρησιμοποιείται το εργαλείο-οδηγός Function Wizard, που λειτουργεί σαν διεπαφή ανάμεσα στον κώδικα και στο Excel. Το Excel χρειάζεται να του δίνονται πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο για τις add-in συναρτήσεις, συμπεριλαμβανομένου του τύπου που επιστρέφουν, τα ονόματα και τις περιγραφές των ορισμάτων τους. Ο Function Wizard δημιουργεί μπλοκ δεδομένων που χρησιμοποιούνται από το XLL για να δίνουν όλες τις απαραίτητες πληροφορίες στο Excel. Δίνουμε λοιπόν το όνομα της συνάρτησης, έστω ότι θέλουμε την συνάρτηση για την Οικονομική Κατανομή, όπως στο Σχήμα 4. Σχήμα 4. Οδηγός για την δημιουργία συνάρτησης. 71

72 Στον οδηγό πρέπει να καθοριστεί το όνομα της συνάρτησης, το οποίο σε αυτή την περίπτωση είναι Economic_Dispatch, ο τύπος που επιστρέφει η συνάρτηση, συγκεκριμένα η συνάρτηση επιστρέφει κλάση τύπου CXLOper, μια κλάση η οποία περιβάλλει την δομή XLOPER του Excel SDK και χρησιμοποιείται για να επιστρέφονται δεδομένα στο Excel. Επιλέγουμε επίσης να είναι η συνάρτηση τύπου Macro function, ώστε να μπορεί να κληθεί από μενού, οπότε και θα πρέπει να μην έχει ορίσματα. Πατώντας OK, ο οδηγός προσθέτει αυτομάτως κώδικα στο αρχείο μας, όπως ακριβώς περιγράφηκε: // Function: Economic_Dispatch // Purpose: Οικονομική Κατανομή //{{XLP_SRC(Economic_Dispatch) // NOTE - the Function Wizard will add and remove mapping code here. // DO NOT EDIT what you see in these blocks of generated code! IMPLEMENT_XLLFN2(Economic_Dispatch, "R", "Economic_Dispatch", "", "Engineering", "Οικονομική Κατανομή", "", "", 2) extern "C" declspec( dllexport ) LPXLOPER Economic_Dispatch(){ CXlOper xloresult; //}}XLP_SRC // TODO - Set the value of xloresult return xloresult.ret(); } 72

73 Το πρώτο πράγμα που παρατηρούμε είναι τα σχόλια που περιβάλλουν τον κώδικα που παράγεται: //{{XLP_SRC(NORMSDIST2) // NOTE - the FunctionWizard will add and remove mapping code here. // DO NOT EDIT what you see in these blocks of generated code!... //}}XLP_SRC Ο κώδικας που βρίσκεται ανάμεσα στα σχόλια αυτά ανήκει στον Function Wizard, και οτιδήποτε βρίσκεται εδώ είναι πιθανόν να αλλαχθεί αν χρησιμοποιηθεί ο Function Wizard ξανά για να αλλαχθεί η συνάρτηση κατά κάποιο τρόπο. Χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή οποιεσδήποτε αλλαγές κάνουμε να τοποθετηθούν έξω από τα όρια αυτά. Το macro IMPLEMENT_XLLFN2(...) περιέχει όλες τις πληροφορίες που εισάχθηκαν στον Function Wizard. Καθώς θα τρέχει το Excel, η βιβλιοθήκη του XLL+ θα περάσει όλα αυτά τα δεδομένα στο Excel, ώστε να καταχωρηθεί η συνάρτηση αυτή και να δηλωθούν στο Excel τα ορίσματά της. Οπότε έχουμε τον πλήρη σκελετό της συνάρτησης και μπορούμε να προσθέσουμε κώδικα που να εκτελεί τις εντολές που θέλουμε. 73

74 5. 7 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ Economic_Dispatch Όπως αναφέρθηκε πιο πριν, είναι η συνάρτηση που εκτελεί την Οικονομική Κατανομή Φορτίου. Τα βήματα που ακολουθούνται κατά την εκτέλεση της συνάρτησης είναι τα εξής: Αναζητείται μέσα στο φύλλο εργασίας το κελί που περιέχει την τιμή «Α/Α» (στα ελληνικά) και αποθηκεύεται η σειρά στην οποία βρίσκεται σε μια μεταβλητή. Από την επόμενη σειρά αρχίζουν να τοποθετούνται τα δεδομένα για τον κάθε σταθμό, όπως φαίνεται και στον Πίνακα 1. Όνομα Α/Α Μονάδας PMAX[MW] PMIN [MW] FCOST [ /GJ] 1 Μεγαλόπολη ,46 2 Καρδιά ,46 Πίνακας 1. Απόσπασμα από το φύλλο εργασίας της Οικονομικής Κατανομής Διαβάζονται τα δεδομένα από το φύλλο εργασίας χρησιμοποιώντας την συνάρτηση ReadStationsDataFromExcelECDISP. Αναζητείται το κελί που περιέχει την τιμή «Ζήτηση Φορτίου [MW]» και διαβάζεται η τιμή που περιέχει το διπλανό κελί. Ζήτηση Φορτίου [MW]

75 Αν δεν υπάρχει τιμή στο κελί, τότε εμφανίζεται μήνυμα λάθους και ζητείται να εισαχθεί τιμή. Εκτυπώνονται τα δεδομένα για τους σταθμούς στο αρχείο ECDISP.INP στην μορφή που χρειάζεται η συνάρτηση του dll της Fortran. Ακολουθούν ορισμένοι έλεγχοι που πρέπει να γίνουν στα δεδομένα εισόδου, ώστε να τρέξει σωστά η συνάρτηση της Fortran. Αρχικά ελέγχεται αν όλοι οι αριθμοί που εισάχθηκαν είναι μη αρνητικοί καλώντας την συνάρτηση CheckNonNegativeNumbersECDISP. Έπειτα ελέγχεται αν ισχύει PMAX>PMIN για κάθε σταθμό με την συνάρτηση CheckPmaxLargerPminECDISP. Ο τελευταίος έλεγχος που γίνεται είναι να είναι η λύση εφικτή, δηλαδή το φορτίο του συστήματος (Ζήτηση Φορτίου) να είναι μεγαλύτερο από τη συνολική ελάχιστη ενεργό ισχύ εξόδου (ΡΜΙΝ) και μικρότερο από τη συνολική μέγιστη ενεργό ισχύ εξόδου (ΡΜΑΧ) των μονάδων που λειτουργούν, χρησιμοποιώντας την συνάρτηση CheckFeasibilityECDISP. Καλείται η συνάρτηση ecdisp_dll, δηλαδή αυτή που περιέχεται στο πρώτο dll, και παράγονται τα αρχεία ECDISP.OUT και ECDISP2.OUT. Επειδή η λύση θα είναι εφικτή, το δεύτερο αρχείο θα είναι κενό, οπότε δεν μας ενδιαφέρει. Διαβάζονται τα δεδομένα από το αρχείο ECDISP.OUT και εισάγονται στο φύλλο του Excel. Τέλος, εφόσον όλες οι διαδικασίες έχουν εκτελεστεί επιτυχώς εμφανίζεται μήνυμα ότι η Οικονομική Κατανομή Φορτίου έχει ολοκληρωθεί. Σε κάθε άλλη περίπτωση που υπάρχει σφάλμα, εμφανίζεται μήνυμα με το σφάλμα και χρειάζεται να 75

76 επανεισαχθούν τιμές στο φύλλο ώστε να μπορεί να τρέξει σωστά η συνάρτηση. Unit_Commitment Η συνάρτηση αυτή εκτελεί την Ένταξη Μονάδων Παραγωγής και ακολουθεί μια διαδικασία παρόμοια με την προηγούμενη: Αναζητείται μέσα στο φύλλο εργασίας το κελί που περιέχει την τιμή «Α/Α» (στα ελληνικά) με την ίδια λογική που ακολουθήθηκε στην προηγούμενη συνάρτηση. Αναζητείται το κελί που περιέχει την τιμή «Πλήρης Απαρίθμηση» και διαβάζεται η τιμή που βρίσκεται μετά από δυο στήλες, όπως φαίνεται στον Πίνακα 2. E F G Πλήρης Απαρίθμηση 1 Με Λίστα Προτεραιότητας 0 Πίνακας 2. Απόσπασμα από το φύλλο της Ένταξη Μονάδων Παραγωγής. Σε περίπτωση που τα δυο κελιά της στήλης G περιέχουν την ίδια τιμή, εμφανίζεται μήνυμα λάθους και πρέπει να εισαχθούν διαφορετικές τιμές, όπως στον Πίνακα 2. Διαβάζονται τα δεδομένα για τους σταθμούς από το φύλλο εργασίας χρησιμοποιώντας την συνάρτηση ReadStationsDataFromExcelUNCOM. Αναζητείται το κελί που περιέχει την τιμή «Ώρα / Φορτίο» και διαβάζονται τα φορτία που αντιστοιχούν σε κάθε ώρα, καθώς και η 76