Βελστιστοποίηση ενεργειακών συστημάτων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την ενεργειακή ανάλυση και βελτιστοποίηση ενεργειακού συστήματος. Η μοντελοποίηση που προτείνει η παρούσα εργασία δίνει τη δυνατότητα να πραγματοποιείται βελτιστοποίηση μιας ποικιλίας ενεργειακών συστημάτων καθώς το μαθηματικό μοντέλο της βελτιστοποίησης προσαρμόζεται αυτόματα στο εκάστοτε ενεργειακό σύστημα. Για τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας και των τεχνικών χαρακτηριστικών των εξαρτημάτων ενός ενεργειακού συστήματος εγείρεται η ανάγκη να αναπτυχθεί ένα μοντέλο του συστήματος. Το μοντέλο αυτό αποκτάται εάν ενωθούν, με τρόπο που εξασφαλίζει τη θερμοδυναμική λογική, τα μοντέλα των στοιχείων που αποτελούν το ενεργειακό σύστημα. Η μοντελοποίηση αυτή βασίζεται στη θεωρία γράφων, η οποία έχει αναπτυχθεί στη γλώσσα προγραμματισμού C++[GrekasDN, PhDThesis]. Η γλώσσα προγραμματισμού C++ αποτελεί την καλύτερη επιλογή για την ανάπτυξη αλγορίθμων που διαχειρίζονται γράφους. Επιπρόσθετα η γλώσσα αυτή επιτρέπει τη χρήση αντικειμενοστραφούς προγραμματισμού που είναι απαραίτητος για τη μοντελοποίηση που έχει επιλεγεί να πραγματοποιηθεί. Ο αντικειμενοστραφής προγραμματισμός δίνει τη δυνατότητα να δημιουργηθεί αυτόματα το μοντέλο όλου του ενεργειακού συστήματος με τη χρήση μοντέλων εξαρτημάτων από μια βιβλιοθήκη εξαρτημάτων και πληροφορία για την τοπολογία του συστήματος (δηλαδή τα στοιχεία που αποτελούν το σύστημα και τον τρόπο που συνδέονται). Στα κεφάλαια που ακολουθούν παρουσιάζεται η αυτοματοποίηση της διαδικασίας δημιουργίας αυτού του μοντέλου, καθώς επίσης και η αποθήκευση της δομής του σε βάση δεδομένων στον υπολογιστή. Επίσης αναπτύσσεται το μαθηματικό μοντέλο, το οποίο υπολογίζει μέσω ενός διανύσματος ανεξάρτητων μεταβλητών τους περιορισμούς και την αντικειμενική συνάρτηση του προβλήματος βελτιστοποίησης. Για τον σκοπό αυτόν έχουν επιλεγεί να βελτιστοποιηθούν δύο ενεργειακά συστήματα ως παραδείγματα εφαρμογής της μεθόδου.