Μοντελοποίηση και ανάλυση αυτόνομων υβριδικών ενεργειακών συστημάτων με Ασαφή Γνωστικά Δίκτυα (ΑΓΔ)
Η παρούσα Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία πραγματεύεται το θέμα της μοντελοποίησης και ανάλυσης ενός αυτόνομου υβριδικού ενεργειακού συστήματος με την μέθοδο των Ασαφών Γνωστικών Δικτύων. Στη σημερινή εποχή της οικονομικής κρίσης και των περιβαλλοντικών προβλημάτων, οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2017
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/10340 |
| id |
nemertes-10889-10340 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Υβριδικά ενεργειακά συστήματα Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Ασαφή γνωστικά δίκτυα Hybrid renewable energy systems Renewable energy sources Fuzzy cognitive maps 621.042 |
| spellingShingle |
Υβριδικά ενεργειακά συστήματα Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Ασαφή γνωστικά δίκτυα Hybrid renewable energy systems Renewable energy sources Fuzzy cognitive maps 621.042 Μεταξάς, Αλέξανδρος Μοντελοποίηση και ανάλυση αυτόνομων υβριδικών ενεργειακών συστημάτων με Ασαφή Γνωστικά Δίκτυα (ΑΓΔ) |
| description |
Η παρούσα Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία πραγματεύεται το θέμα της μοντελοποίησης και ανάλυσης ενός αυτόνομου υβριδικού ενεργειακού συστήματος με την μέθοδο των Ασαφών Γνωστικών Δικτύων.
Στη σημερινή εποχή της οικονομικής κρίσης και των περιβαλλοντικών προβλημάτων, οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) καλούνται να παίξουν πρωταγωνιστικό ρόλο στην καθημερινότητα του ανθρώπου. Ένας τρόπος εκμετάλλευσής τους είναι μέσω των Υβριδικών Ενεργειακών Συστημάτων (ΥΕΣ), με σκοπό την κάλυψη των απαιτούμενων ηλεκτρικών φορτίων σε τοπικό επίπεδο. Το θέμα αυτό αποτελεί και το κύριο αντικείμενο της συγκεκριμένης εργασίας. Όμως, για την μοντελοποίηση του συστήματος που καλείται να εξεταστεί, χρησιμοποιείται ένας σχετικά νέος τρόπος: τα Ασαφή Γνωστικά Δίκτυα (ΑΓΔ). Μέσω αυτών, παρέχεται η δυνατότητα διαμόρφωσης και ελέγχου πολυσύνθετων συστημάτων χωρίς τη χρήση ακριβών μαθηματικών κανόνων και σχέσεων, αλλά μόνο με βάση την ανθρώπινη εμπειρία και γνώση. Μάλιστα, στην παρούσα εργασία χρησιμοποιούνται και κάποιες σημαντικές βελτιώσεις στην προϋπάρχουσα θεωρία των ΑΓΔ, για πρώτη φορά πάνω σε ένα αντίστοιχο σύστημα.
Αναλυτικά, η δομή αυτής της Διπλωματικής Εργασίας έχει ως εξής:
Στο 1ο κεφάλαιο, αφού γίνει μία σύντομη αναφορά στο ενεργειακό πρόβλημα, εισάγεται η έννοια των ΥΕΣ και των σημαντικότερων χαρακτηριστικών τους. Στη συνέχεια, αναλύονται οι σημαντικότερες ΑΠΕ, δηλαδή η ηλιακή, η αιολική, η υδραυλική, η ενέργεια βιομάζας, η γεωθερμία και οι κυψέλες καυσίμου. Παρουσιάζονται οι δυνατοί τρόποι εκμετάλλευσης κάθε μίας από αυτές, καθώς και τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά τους.
Στο 2ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα ΑΓΔ. Αρχικά, δίνεται μία γενική περιγραφή τους και του μαθηματικού μοντέλου που χρησιμοποιείται, ενώ στη συνέχεια περιγράφεται αναλυτικά ο τρόπος δημιουργίας και ανάπτυξής τους. Έπειτα, γίνεται μία σύντομη αναφορά στους αλγόριθμους εκμάθησης των ΑΓΔ. Τέλος, παρουσιάζονται κάποια σημαντικά προβλήματα στην προϋπάρχουσα θεωρία των ΑΓΔ και προτείνονται διάφοροι τρόποι επίλυσής τους.
Στο 3ο κεφάλαιο παρουσιάζεται το μοντέλο του συστήματος που πρόκειται να εξεταστεί. Αναλυτικά, καθορίζονται οι μεταβλητές του μοντέλου του ΑΓΔ και κατηγοριοποιούνται σε μεταβλητές εισόδου και εξόδου. Έπειτα, περιγράφεται επακριβώς η διαδικασία εύρεσης του πίνακα βαρών του ΑΓΔ και αναλύονται κάποια συμπεράσματα που εξάγονται από αυτόν. Τέλος, το πλήρες ΑΓΔ του συστήματος απεικονίζεται και σχηματικά.
Στο 4ο κεφάλαιο εκτελείται η διαδικασία της προσομοίωσης. Αρχικά, παρουσιάζεται εν συντομία το λογισμικό στο οποίο αυτή θα πραγματοποιηθεί, το MATLAB, ενώ στη συνέχεια αναπτύσσεται και επεξηγείται ο κώδικας της προσομοίωσης. Έπειτα, εκτελούνται οι προσομοιώσεις, συγκρίνοντας διάφορα αποτελέσματα μεταξύ τους. Συγκεκριμένα, συγκρίνονται αποτελέσματα παρόμοιων συστημάτων σε διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές, αποτελέσματα για το ίδιο σύστημα σε διαφορετικές ώρες λειτουργίας, αποτελέσματα συστημάτων με διαφορετικές διαστάσεις, καθώς και αποτελέσματα για διαφορετικές τιμές του εγκατεστημένου ηλεκτρικού φορτίου.
Τέλος, παρατίθενται κάποια γενικά συμπεράσματα που εξήχθησαν από την παρούσα Διπλωματική Εργασία και προτείνονται οι δυνατότητες και προοπτικές συνέχισής της. |
| author2 |
Γρουμπός, Πέτρος |
| author_facet |
Γρουμπός, Πέτρος Μεταξάς, Αλέξανδρος |
| format |
Thesis |
| author |
Μεταξάς, Αλέξανδρος |
| author_sort |
Μεταξάς, Αλέξανδρος |
| title |
Μοντελοποίηση και ανάλυση αυτόνομων υβριδικών ενεργειακών συστημάτων με Ασαφή Γνωστικά Δίκτυα (ΑΓΔ) |
| title_short |
Μοντελοποίηση και ανάλυση αυτόνομων υβριδικών ενεργειακών συστημάτων με Ασαφή Γνωστικά Δίκτυα (ΑΓΔ) |
| title_full |
Μοντελοποίηση και ανάλυση αυτόνομων υβριδικών ενεργειακών συστημάτων με Ασαφή Γνωστικά Δίκτυα (ΑΓΔ) |
| title_fullStr |
Μοντελοποίηση και ανάλυση αυτόνομων υβριδικών ενεργειακών συστημάτων με Ασαφή Γνωστικά Δίκτυα (ΑΓΔ) |
| title_full_unstemmed |
Μοντελοποίηση και ανάλυση αυτόνομων υβριδικών ενεργειακών συστημάτων με Ασαφή Γνωστικά Δίκτυα (ΑΓΔ) |
| title_sort |
μοντελοποίηση και ανάλυση αυτόνομων υβριδικών ενεργειακών συστημάτων με ασαφή γνωστικά δίκτυα (αγδ) |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/10340 |
| work_keys_str_mv |
AT metaxasalexandros montelopoiēsēkaianalysēautonomōnybridikōnenergeiakōnsystēmatōnmeasaphēgnōstikadiktyaagd |
| _version_ |
1771297285210112000 |
| spelling |
nemertes-10889-103402022-09-05T20:29:00Z Μοντελοποίηση και ανάλυση αυτόνομων υβριδικών ενεργειακών συστημάτων με Ασαφή Γνωστικά Δίκτυα (ΑΓΔ) Μεταξάς, Αλέξανδρος Γρουμπός, Πέτρος Βοβός, Νικόλαος Αλεξανδρίδης, Αντώνιος Metaxas, Alexandros Υβριδικά ενεργειακά συστήματα Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Ασαφή γνωστικά δίκτυα Hybrid renewable energy systems Renewable energy sources Fuzzy cognitive maps 621.042 Η παρούσα Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία πραγματεύεται το θέμα της μοντελοποίησης και ανάλυσης ενός αυτόνομου υβριδικού ενεργειακού συστήματος με την μέθοδο των Ασαφών Γνωστικών Δικτύων. Στη σημερινή εποχή της οικονομικής κρίσης και των περιβαλλοντικών προβλημάτων, οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) καλούνται να παίξουν πρωταγωνιστικό ρόλο στην καθημερινότητα του ανθρώπου. Ένας τρόπος εκμετάλλευσής τους είναι μέσω των Υβριδικών Ενεργειακών Συστημάτων (ΥΕΣ), με σκοπό την κάλυψη των απαιτούμενων ηλεκτρικών φορτίων σε τοπικό επίπεδο. Το θέμα αυτό αποτελεί και το κύριο αντικείμενο της συγκεκριμένης εργασίας. Όμως, για την μοντελοποίηση του συστήματος που καλείται να εξεταστεί, χρησιμοποιείται ένας σχετικά νέος τρόπος: τα Ασαφή Γνωστικά Δίκτυα (ΑΓΔ). Μέσω αυτών, παρέχεται η δυνατότητα διαμόρφωσης και ελέγχου πολυσύνθετων συστημάτων χωρίς τη χρήση ακριβών μαθηματικών κανόνων και σχέσεων, αλλά μόνο με βάση την ανθρώπινη εμπειρία και γνώση. Μάλιστα, στην παρούσα εργασία χρησιμοποιούνται και κάποιες σημαντικές βελτιώσεις στην προϋπάρχουσα θεωρία των ΑΓΔ, για πρώτη φορά πάνω σε ένα αντίστοιχο σύστημα. Αναλυτικά, η δομή αυτής της Διπλωματικής Εργασίας έχει ως εξής: Στο 1ο κεφάλαιο, αφού γίνει μία σύντομη αναφορά στο ενεργειακό πρόβλημα, εισάγεται η έννοια των ΥΕΣ και των σημαντικότερων χαρακτηριστικών τους. Στη συνέχεια, αναλύονται οι σημαντικότερες ΑΠΕ, δηλαδή η ηλιακή, η αιολική, η υδραυλική, η ενέργεια βιομάζας, η γεωθερμία και οι κυψέλες καυσίμου. Παρουσιάζονται οι δυνατοί τρόποι εκμετάλλευσης κάθε μίας από αυτές, καθώς και τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά τους. Στο 2ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα ΑΓΔ. Αρχικά, δίνεται μία γενική περιγραφή τους και του μαθηματικού μοντέλου που χρησιμοποιείται, ενώ στη συνέχεια περιγράφεται αναλυτικά ο τρόπος δημιουργίας και ανάπτυξής τους. Έπειτα, γίνεται μία σύντομη αναφορά στους αλγόριθμους εκμάθησης των ΑΓΔ. Τέλος, παρουσιάζονται κάποια σημαντικά προβλήματα στην προϋπάρχουσα θεωρία των ΑΓΔ και προτείνονται διάφοροι τρόποι επίλυσής τους. Στο 3ο κεφάλαιο παρουσιάζεται το μοντέλο του συστήματος που πρόκειται να εξεταστεί. Αναλυτικά, καθορίζονται οι μεταβλητές του μοντέλου του ΑΓΔ και κατηγοριοποιούνται σε μεταβλητές εισόδου και εξόδου. Έπειτα, περιγράφεται επακριβώς η διαδικασία εύρεσης του πίνακα βαρών του ΑΓΔ και αναλύονται κάποια συμπεράσματα που εξάγονται από αυτόν. Τέλος, το πλήρες ΑΓΔ του συστήματος απεικονίζεται και σχηματικά. Στο 4ο κεφάλαιο εκτελείται η διαδικασία της προσομοίωσης. Αρχικά, παρουσιάζεται εν συντομία το λογισμικό στο οποίο αυτή θα πραγματοποιηθεί, το MATLAB, ενώ στη συνέχεια αναπτύσσεται και επεξηγείται ο κώδικας της προσομοίωσης. Έπειτα, εκτελούνται οι προσομοιώσεις, συγκρίνοντας διάφορα αποτελέσματα μεταξύ τους. Συγκεκριμένα, συγκρίνονται αποτελέσματα παρόμοιων συστημάτων σε διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές, αποτελέσματα για το ίδιο σύστημα σε διαφορετικές ώρες λειτουργίας, αποτελέσματα συστημάτων με διαφορετικές διαστάσεις, καθώς και αποτελέσματα για διαφορετικές τιμές του εγκατεστημένου ηλεκτρικού φορτίου. Τέλος, παρατίθενται κάποια γενικά συμπεράσματα που εξήχθησαν από την παρούσα Διπλωματική Εργασία και προτείνονται οι δυνατότητες και προοπτικές συνέχισής της. This Master’s thesis deals with the topic of modeling and analysis of an autonomous hybrid renewable energy system using the method of fuzzy cognitive maps. On the present era, the world is plagued by both the financial crisis and many environmental problems. As a result of that, Renewable Energy Sources (RES) are called to play a very important role in people’s everyday life. One way of exploiting them is by using them in Hybrid Renewable Energy Systems (HRES) in order to cover the required electric loads locally. This topic is the main subject of the present thesis. However, for the modeling of the system which is going to be examined, a relatively new way is used; Fuzzy Cognitive Maps (FCMs). By using them, we are able to configure and control complex systems without the use of strict mathematical rules. Instead, we are based on the human experience and knowledge. Moreover, on this thesis some very important improvements on the preexisting theory of FCMs are used, for the first time on such a system. Analytically, the structure of the present thesis is as follows: On the 1st chapter, after a brief review of the energy problem, the concept of HRES is introduced. Subsequently, we analyze the most important renewable energy sources, such as solar energy, wind power, hydropower, biomass, geothermal energy and fuel cells. The ways of their possible exploitation are presented, as well as each one’s main advantages and disadvantages. On the 2nd chapter, FCMs are presented. Firstly, a general description of them and their mathematical model is given, while subsequently we describe the ways of their creation and development. Later, there is a brief review of the learning algorithms of FCMs. Finally, some important existing problems on the theory of FCMs are presented and some possible solutions are suggested. On the 3rd chapter, the model of the tested system is presented. Analytically, we define the variables of the model and we categorize them into input variables and output variables. Then, the finding process of the weights table of the FCM is precisely described and some useful conclusions are deduced. Finally, the full FCM of our system is schematically portrayed. On the 4th chapter, the simulation process is executed. At first, we briefly present the software that the simulation is going to run at; MATLAB, while subsequently we develop and explain the simulation code. Then, we run all the different simulations examined. Specifically, we compare results from similar systems installed in different locations, results for the same system while it functions during daytime or nighttime, results from systems with different dimensions of their subsystems, as well as results for different values of the installed electric load. Finally, we summarize the general conclusions deduced from this thesis and we suggest possible aspects of continuing research on the subject. 2017-06-02T06:08:20Z 2017-06-02T06:08:20Z 2017-02-15 Thesis http://hdl.handle.net/10889/10340 gr 0 application/pdf |
