I n d o n e s i a n  J o u r n a l  o E l e c tr i c a l  E n g i n e e r i n g   a n d  C o m p u te r  S c i e n c e   V ol .  8,   N o.   1,  O c t ob er  20 17 ,  pp 1 29   1 3 6   D O I :  10. 115 91/ i j eec s . v 8 .i 1 . pp 1 2 9 - 1 3 6           1 29       R ec ei v ed   J une  24 ,  20 1 7 ;  R ev i s ed  A ug us t   25 ,   20 1 7 ; A c c ept ed  S e pt e mber   11 ,  201 7   A n t   Li o n O pti mi z e r  for  S ol v i ng  U ni C o mmi tme nt  P r obl e m i n S ma r t G r i d  S y s te m       I z n i  N a d h i r a h   S a m o n * 1 Z u h ai l a M at  Y asi n 2 Z u h ai n a Z aka r i a 3   F ac u l t y  of  E l ec t r i c a l  E ng i ne er i ng,   U ni v er s i t i  T ek no l ogi  M A R A     S hah A l am ,   404 50,  M al ay s i a   *C or r es po ndi ng a ut hor s e - ma il :   i z ni n adh i r ah9 2@ gm ai l . c o m 1 ,  z uhai l a m y 74@ g m ai l . c om 2 z uhai na@ g m a i l . c om 3       A b st r act     T hi s  pa per   pr op os e d t h i n t egr at i on  of   s ol ar  e ner g y  r e s our c es  i n t o t he  c on v e nt i o n al  u ni t   c om m i t m ent .  T h e gr ow i ng  c o nc er n  abo ut  t h e de pl e t i on  of   f os s i l  f uel s  i nc r e as e d t h e   aw ar ene s s   on  t h e   i m por t an c e of  r e new ab l e en er gy  r e s our c e s ,  as   an al t er n at i v e ener gy  r e s our c e s  i n u ni t  c om m i t m en t   oper at i on.  H ow e v er ,  t he pr es en t  r enew a bl e e ner g y   r e s our c es  ar e   i nt er m i t t ed d ue  t o unpr e di c t ed   phot o v ol t ai c  o ut pu t .  T her ef or e,  A nt   Li o n O pt i m i z er  ( A LO )  i s  p r opos ed  t s ol v e  un i t   c om m i t m ent  pr o bl em   i n   s m ar t  gr i d  s y s t em  w i t h c ons i d er at i o n of   unc er t ai nt i e s  . A LO  i s  i n s pi r ed b y  t h e hun t i n g app l i anc of  an t  l i on s   i na t ur a l   s ur r ou ndi n gs .   A   1 0 - uni t   s y s t em   w i t t h c on s t r ai n t s ,   s uc a s   p ow er   b al a nc e,   s p i nni ng  r e s er v e,   gener a t i o n l i m i t ,  m i ni m um  up  and dow n t i m e c on s t r ai nt s   ar e c on s i der ed  t o pr o v e t he e f f e c t i v ene s s   of  t h pr opo s ed m et hod.   T he  per f or m anc e of  pr op os ed a l gor i t hm   ar e c om par ed w i t h t he p er f or m anc of  D y nam i c   P r ogr am m i ng ( D P ) .  T he  r e s ul t s   s how   t h at  t he  i n t egr a t i o n o f  s o l ar   ener gy  r es our c es  i n  u ni t   c om m i t m ent   s c h edul i ng  c a n i m pr o v e t he t o t al  op er at i ng  c os t  s i gn i f i c ant l y .       Ke y w o rd s U ni t  C om m i t m ent ,   D y nam i c  P r ogr am m i ng,  A nt  L i on O pt i m i z er ,  S m ar t  G r i d          C o p y r i g h t   ©   2 01 7   I n s t i t u t e  o f  A d v a n c e d  E n g i n eer i n g   an d  S ci en ce .  A l l  r i g h t s r es er ved .       1 .  I n tr o d u c ti o n   S m ar t   gr i i s   a e l ec t r i c a l   po w er   or ga ni z at i o t h at   ge ner at es   i nt el l i gen t   d ec i s i o n s   abo ut   t he s t at e of  t he e l ec t r i c a l   po w er  s y s t em  t o pr es er v a s t abl e en v i r onm ent .  S m ar t  gr i d c a n be   def i ned  as  t he   i n t egr a t i o n of  num er ous  enabl i ng  po w er  s y s t em  aut om at i c ,  pr ot ec t i o n,   c o m m uni c at i on  an d t ec h n ol o g y  c o nt r o l  t h at  t o l er at e  r eal - t i m e c onnec t i o n be t w een  end - us er s   and e ner g y  s our c es ,  t o e n hanc e ut i l i z at i on  ef f i c i enc y  i n dec i s i on - m ak i ng,  bas e d on r es our c a cce s s i bi l i t y   and  ec o nom i c s   [ 1] .   O ne  of   t he  goal s   of   s m ar t   gr i i s   t us di s t r i b ut ed  gen er at i on   i ns t ea d of  bu l k  pow er  ge ne r at i ng  un i t s .     D ue t o ex p o ne nt i al   i nc r eas e i n  po pul at i on,  ec on om i c  gr ow t h a nd r i s e  i n i ndus t r i al   s ec t or   t he g ener a t i o n c apac i t y  n eeds  t be  i nc r eas ed  [ 2] .   T he depl et i on of  f os s i l  f uel s   bec om es   gl o bal   c l i m at i s s ue .   W i t i nc r eas i ng   c onc er ov er   t h c han ge  of   gl o bal   c l i m at e,   pol i c y   m ak er s   ar e nha nc i n t he  a pp l i c at i on  of   r ene w abl ener g y   r e s our c es   as   a   m eans   of   m e et i n em i s s i on  r educ t i o n g oa l s .  T he al ar m i ng r at e  at   w hi c h  gl oba l  e ne r g y  r es er v es  ar dep l et i n ar e t he   w or l d’ s   m a j or   c onc er at   ec ono m i c ,   env i r onm ent al ,   i ndus t r i al ,   and  c om m uni t y   l e v el s   [ 3] T hi s   c ondi t i o has   m ot i v at e t h pr ac t i c and  i m pr ov em ent   of   al t er nat i v e ,   s us t ai nab l and   c l ean  ener g y   r es our c es .   S ol ar   ener g y   i s   c ont i n uous   a nd  c ons i der e d   as   one  of   t he  m os t   f av or a bl r e ne w a bl r es our c es  of  bul k  pow er   gener at i on.  I n 20 14,  l ar ge  c apac i t y  of  P V  p o w er  g ener at i o n w as   i ns t a l l e i n G er m an y  ( 3 8. 2 4 G W ) ,  C hi na ( 28. 0 5) ,  I t al y   ( 18 . 31  G W ) ,  J apan ( 23. 3 G W ) ,  U . S . A .   ( 18. 28 G W ) ,  and S pai n ( 5. 39 G W )   [ 4] .  P V  po w er  gen er at i o n has  pr es ent ed s i g ni f i c ant  ec onom i c   and en v i r onm ent al  i n t er es t s  t o t he publ i c  s oc i al  a w ar enes s ,  s uc h as   m i n i m i z in g  e m is s io n s  o f   CO 2 .  P V  po w er  i s  r e ac hi ng  hi g her  a nd h i g her  p enet r at i on l ev el   i t he s m ar t  gr i d s y s t em   [ 5] .   U ni t  c om m i t m ent  ( U C )  pl a y s   a s i g ni f i c ant   el em ent  i n s c hedu l i n g op er at i on  of  po w er   s y s t em .   O ne  of   t he  m a j or   c onc er ns   of   pow er   s y s t em   p l an ner   i s   t he  pr ob l em   o f   opt i m u m   c os t   o f   gener at i on  [ 6] .   U C   pr ob l em  r e f er s  t o t he  op t i m i z at i o i s s ue  i det er m i ni n g t h e s t ar t - up   and s hut - d o w n t i m e of  gener at i ng u ni t s ,  i n or der  t m i ni m i z e t he  w hol e pr od u c t i on c os t  and   s us t ai t h s y s t em   c ons t r ai ns   [ 7] .   U C   c ons i s t s   of   t w l i nk ed - opt i m i z at i o dec i s i on   m ade,   w h i c h   i s  U C  i t s el f  and ec onom i c  di s pat c h ( E D ) .  U C  det er m i nes  t he s t at us  of  gener at i ng u ni t s ,  O N / O F F   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :   25 02 - 4 752                    I J E EC S   V o l.  8 N o.  1,  O c t o ber  20 17  :   12 9     136   130   ov er  t h e hor i z o nt a l  per i od  of  t he s c hedul i ng t i m e.  T o f i nd t he opt i m al  am ount  of  gener at ed   po w er  of  t h e c om m i t t ed un i t s ,  E D   i s  i m pl em ent ed  [ 8] .   U C  m a y   be c h ar ac t er i z e d a s  t he d et er m i nat i on  of   uni t s  t hat   es s ent i al  t be c om m i t t ed  i n   or der   t f ul f i l l   l oad  d em and.   U C   s c hedul i ng  i s   i m por t ant   t f ul f i l l   l oad  d em and  i c os t   ef f i c i ent   m et hod.  I t   i s  i m pos s i bl e  f or  s upp l y i ng  p o w er  t o w ar ds   e nd - us er   w i t h out   an y   d i s t ur b anc es ,   d ue  t o   t he  c o nt i nuo us   a nd  i n c r eas i ng   of   l oad   dem and  f r om   da y   t da y ,   an a l s t he   de pl et i o i s s ue  of   t he f os s i l  f uel s .  E v e n t ho ugh no w ad a y s ,  t h er e i s  e noug h s t r es s  l ai d on t he  app l i c at i on of   r ene w a bl e en er g y ,  i t  s e em s  l i k e i t  i s  not   he l pf ul  i n f ac i ng  po w er   def i c i t .  T he i nc r eas i ng  l o a dem and and u npr ed i c t ab l e  r ene w a bl e r es o ur c es  bec om es  a gr eat  c hal l e nge f o r  t he oper a t i o n   s c hedul e t o s at i s f y   t he  l o ad  dem and at  t h e m os t  c os t  ef f i c i ent  m anner .  I or der  t m eet  t he l oa d   dem and and  a v o i po w er  w as t ag e,  t he o pt i m al  g e ner at i on  of  el ec t r i c i t y  m us t  be  opt i m i z ed   ef f ec t i v el y   [ 9] .   D et er m i nat i o of   t he   opt i m al  u ni t  c om m i t m ent  s c hedul i n w i t t he  i nt egr at i on  of  s m ar t   gr i s y s t em   w i l l   r equ i r uni que  t ec hn i qu e.   I t hi s   p aper ,   w ar c ons i der i ng  t he  us of   s ol a r   gener at i on a s  p ar t  of  s m ar t  gr i el em ent  i n t h e un i t  c om m i t m ent  s y s t em .  A nt  l i o n opt i m i z er  i s   us ed  s o l v t he   un i t   c om m i t m ent   pr obl em   i s   s m ar t   gr i d   s y s t em .   T he  r es ul t s   ar c om par ed  w i t c onv e nt i ona l  m et hod  of  D y nam i c  P r ogr am m i ng i n t er m s  of  c os t  s av i ng a nd c om put at i o na l  t im e .       2.   P r o b l e m  F o r m u l a ti o n   2. 1.   O b j e c ti v e  F u n c ti o n   T he  m ai obj ec t i v e   on   s ol v i n uni t   c om m i t m ent   p r obl em   i s   t o   m i ni m i z t h t ot al   oper at i n c os t ,   T O C .   T O C   c ons i s t s   of   f uel   c os t ,   s t ar t - up  c os t ,   and  s h ut   do w c o s t .   H o w e v er ,   i n   m o s t  of  t he c as es ,  s hut  d o w n c os t  i s   us ua l l y   i gn or ed,   as s u m ed t be  z er o.  T he e quat i on  of  T O C   i s  i l l us t r at ed  as  be l o w :     )] 1 ( ) ( [ 1 , 1 , , 1 = = + = t i i N i t i i t i T i U ST P FC U T OC       ( 1)     2. 2.  F u el  co st   F uel   c os t   r ef er s   t t he  r un ni n c os t   of   gener at i ng  uni t .   I t   r epr es ent s   t h f unc t i o n   po w er   out p ut  of  eac par t i c ul ar   ge ner at i ng  un i t .  T he eq uat i o i s  s ho w as  be l o w :     i t i i t i i i P P FC γ β α + + = , 2 ,             ( 2)     2. 3.  S t ar t - u p  c o s t   St a r t - up  c os t ,      c ons i s t s  of  hot  s t ar t - u p c os t ,     and c o s t  s t ar t - up,      c os t  ar c al c ul a t ed  bas ed  on  eq uat i on b el o w :        =   ;      ,  +  ,        ;      ,  > + ,             ( 3)     2. 4.   P o w er  B al an ce C o n st r ai n t   I or d er   t det er m i ne  t he  o pt i m al   un i t   c om m i t m ent ,   t h po w er   i t h s y s t em   need  t be   bal anc ed  as  s ho w n i n eq ua t i on  ( 4) :     t de m and N i t i t i P U P , 1 , , =               ( 4)     2. 5.  S y st em   R e ser v e C ap aci t y   T he  ov er a l l   un i t   c om m i t m ent   op er at i on   has   t pr es er v c er t ai n   m egaw at t   c a pa c i t y   as   s pi nn i ng r es er v e f or  a r el i a bl e p er f or m anc e.  I n t hi s  pa per ,   t he s p i nn i ng r es er v e i s  s et  t o be 10%   of  t ot al   l o ad d em and at  t he  c or r es pondi ng  hour .     t t de m and t i N i t i R P U P + = , , 1 , m ax           ( 5)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E EC S     IS S N 2 502 - 4 752     A nt   Li o n O pt i m i z er  f or   S o l v i ng U n i t  C om mi t men t  P r o bl em i n. . .   ( I z n i  N adh i r ah  S a m o n)   131   2. 6.  G en er at i o n  L i m i t   E ac h ge ner at or  m us t  op er at w i t hi n i t s  ge ner at i o n l i m i t .  I t  i s  i l l us t r at ed a s  t he   equa t i o n b el o w :     t t de m and t i N i t i R P U P + = , , 1 , m ax           ( 6)     2 . 7 .  M i n i m u m  u p / d o w n   ti m e  c o n s tr a i n t   Mi n i m u m  up/ dow n t i m e c ons t r ai nt s  r ef er s  t o t he per i od  of  gener at i ng un i t  m us t  be  on/ of f   bef or i t   c an  be  s hut   do w n   or   be  br ought   o nl i ne .   Mi n i m u m   up  t i m i s   t he  s hor t es t   per i od  f or   gener at or   w or k i ng f r om   z er o o ut pu t  t o n on - z er out put  an d f r om  non - z er o  out put  t z er out put .   Mi n i m u m  dow t i m i s   t he  s hor t es t  per i od  f or   a gen e r at or   go i ng   f r o m   non - z er o out p ut   t o z er o   out p ut  an d f r o m  z er o out put  t non - z er out p ut .  T he eq uat i ons  f or  m i ni m u m  up t i m e and   m i n im u m  dow n  t i m e ar e s h o w i n e qua t i o n ( 7)  a nd ( 8)   r es pec t i v el y .     i on t i M UT T ,                 ( 7)     M DT T o ff t i ,                 ( 8)       3.   A L O  A l g o r i th m   I 201 5,   S e y e da l i   M i r j al i l i   h as   i nt r oduc ed  ne w   u ni qu nat ur a l g or i t hm   k now as   A nt   Li o n O pt i m i z er  ( A LO )   [ 1 0] .  T he al gor i t hm  i m i t at es  t h e hu nt i ng  be ha v i or  of  an t l i ons  i n n at ur a l   s ur r oundi ngs .   T her e   ar f i v m ai s t ag es   of   t h a l g or i t hm   w hi c h   i nc l u de  r and om   w al k   of   ant s ,   c ons t r uc t i ng   t r aps ,   en t r apm ent   of   ant s   i n   t r aps   bu i l t   b y   ant l i ons ,   c a t c hi n ant s ,   an r e - s et u t he   t r aps .  A nt l i ons  be l o ng t o t he M y r m el eo nt i da e f a m i l y   and t h e N e ur opt er a ( net - w i ng ed i ns ec t ) .   T he ant l i o ns  l i f e c y c l i nc l u des  t w o m aj or  l ev el s   of  l ar v ae  and  ad ul t s .  T he y   ar hu nt i n i n  l ar v a and  un der go i n g r epr oduc t i on a t  t he  adu l t  s t age .   A a nt l i on  l ar v a e d i gs   a c o ne - s hape bot t om  i s and  b y   m ov i n al on c i r c ul ar   pa t h.   A f t er   t ha t ,   i t   w i l l   us i t s   m as s i v j a w s   t t h r ow   t he  s a nds   out .   A f t er w ar ds ,  t he y  h i d es   at  t h e b ot t om  of  t he c o ne  w hi l w ai t i ng  f or  t he  i ns ec t s  t o be  t r ap ped .   W h en a pr e y   i n c au ght ,  i t   w i l l  be pu l l ed an d c ons um ed.  A f t er  t hat ,  t he a nt l i ons  t hr o w  t h e r em ai ns   out s i d t h e p i t  a nd  upgr a de  t he  pi t  f or  t h e nex t   hun t .     3 . 1 .  R a n d o m  w a l k  o f a n ts   R and om  w al k  i s  s el ec t e d f or  dem ons t r at i ng m ov em ent  of  ant s ,  des c r i be d as  f ol l o w s :     X ( t )  = [ 0,  c um s u m ( 2r ( t 1) - 1 ),  c u m s u m  (2 r(t 2 ) - 1 ) c u m s u m  (2 r(t n ) - 1) ]     ( 9)     C um s u m   c o m put es  t he c u m ul at i v e  s um ,  n r ef er s  t m ax i m u m  i t er at i on ,   w h i l e t   i n di c at e s   t he p has of  r andom  w a l k ,  and r ( t )  i s  a  s t oc has t i c  f unc t i on  def i n i t as  ( 10) :     ( ) = 1 ,     > 0 . 5 0 ,     0 . 5               ( 10)     T he pos i t i on  of  eac h an t  i s   s av i n t he f or m  of   m at r i x  as  s how n i n ( 11)        = 1 1 1 2 1 2 1 2 2 2 2             ( 11)     D ur i n g o pt i m i z at i o n,  m at r i x     w i l l  s av e t he  l oc a t i o of  al l  a nt s  ( v ar i a bl es  of  a l l   r es ul t s ) .  R a ndom  w al k  of  ant s  ar e  be i n g n or m al i z e d  t o k eep  t hem  m ov i ng  w i t hi n  t he  s ear c h   s pac e us i n g t h e f ol l o w i ng  e quat i on :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :   25 02 - 4 752                    I J E EC S   V o l.  8 N o.  1,  O c t o ber  20 17  :   12 9     136   132     = ( ) × ( ) ( ) +               ( 12)     3 . 1 .  T r a p p i n g  i n  a n tl i o n s   p i t   T he f ol l o w i ng  equ at i ons  ar e  us ed t o r epr es e nt  m at hem at i c a l l y  m odel  of  an t l i on s  pi t s .     t t j t i c An tlio n c + =               ( 13)     t t j t i b An tlio n b + =               ( 14)     3 . 2 .  B u i l d i n g  tr a p   A nt l i o n’ s   hun t i n g c ap ab i l i t y  i s  d em ons t r at ed b y  r o ul e t t w hee l  o per at or  f or  c ho os i ng   ant l i o ns  bas ed  on t he i r  f i t n es s  dur i ng  opt i m i z at i on.  T hi s  appl i a nc e pr o v i des  gr e at   pr oba bi l i t i es  t o   t he f i t t er   ant l i o ns  f or  c at c hi n g pr e y s .     3 .3 . S lid i n g  a n ts  to w a r d  a n tl i o n s     A nt l i o ns  ar e c apa bl e t o c ons t r uc t  t r aps  pr opor t i o nat e t o t he i r  f i t nes s  and a nt s  ar es s ent i a l   t m ov r a nd om l y .   O nc e   t h a nt   i s   i t he  t r ap,   ant l i o ns   w i l l   t hr o w   s a nd s   out w ar ds   t he   c ent er   of   t he  t r ap.   T hi s   c on di t i on  w i l l   s l i des   do w t he  s t uc k   ant   i t he  t r ap.   E quat i on   15  a nd  1 6   s ho w s  t he r a di us  of  r ando m  w al k s  of  ant s :     ) / ( I c c t t =                 ( 15)     ) / ( I d d t t =                 ( 16)     3 . 4 .  C a tc h i n g  p r e y  a n d   r e - b u i l d i n g  th e  p i t   Las t   p has e of   hunt  i s  w hen  ant  ar r i v es   t he   bo t t om   of  t he ho l e  an d c au ght   i n  t he  an t l i on’ s   j aw .   A nt l i ons  pu l l s  t h e an t  i ns i d e t h e s and a nd e at s  i t s  bod y .  C at c hi ng pr e y   i s  as s u m ed t o   happ en  i f  ant s   bec om e f i t t er  ( go es  i ns i de  s an d)  t h an  i t s  c or r es pon di ng  ant l i on.   A nt l i on  i s   nec es s ar y  t o m oder ni z e i t s   l oc at i o n t o t he n e w es t  l oc at i on of  t he hu nt e d ant  t o i m pr ov e i t s  abi l i t y   of  c at c hi ng  ne w   pr e y .  I t   i s  r epr es ent ed  b y   t he f ol l o w i n g  equ at i on:       =   if   ( ) > ( )         ( 17)     3 .5 . E lit is m   T he  bes t   ant l i o ac hi ev ed  i s   k ept   as   el i t e,   t he  f i t t es t   a nt l i on  i eac i t er at i on.   T he  f i t t es t   ant l i o n s hou l be c om pet e nt  t af f ec t  t he m ov em ent s   of  al l   ant s  d ur i n g i t er at i ons .  E v er y  r a ndom   w al k s  of  ant s  ar ou nd  c hos en a nt l i o b y   t he  r o ul et t w hee l   and  t h e e l i t e i ns t ant l y  i s   r epr es ent e d i n e qua t i o n ( 18 ) :     2 t E t A t i R R A nt + =               ( 18)       4 .   A n t L i o n  O p ti m i z e r  ( A L O ) fo r  U n i t C o m m i tm e n t P r o b l e m  (U C P )   T he ov er a l l  a l g or i t hm  of   A LO  f or  s ol v i ng  U C  pr o bl em  i s  s how n i n F i gur e 1 .  I n t he   i ni t i a l i z a t i o n pr oc es s ,  a s e t  of  pos s i b l e s c he dul i n uni t  t he  am ount  of  ge ner at i o n p o w er   i s   gener at ed r a ndom l y  bas e d  on pr i or i t y   l i s t .  T he t ot a l  oper at i n g c os t  i s  s et  t o be  t he obj ec t i v e   f unc t i on of  A LO  bas e d o n E quat i on  ( 1) .  T he s t at us  of  g ener at i n g un i t  m us t  c o m pl y   al l  t he  s y s t em   c ons t r ai n t s  s uc h t hat   po w er  bal anc e c o ns t r ai n t ,  s y s t em  r es er v e r equi r em ent ,  g ener at i n g l i m i t   c ons t r ai nt ,   and m i ni m u m  u p and m i ni m u m  dow n c on s t r ai nt .  T he s t opp i ng c r i t er i on of  A LO  i s   bas ed  on  t he  di f f er enc v a l ue  bet w ee m i ni m u m   and  m ax i m u m   f i t nes s   w h i c i s   s et   t o   b l es s   t han 10 - 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E EC S     IS S N 2 502 - 4 752     A nt   Li o n O pt i m i z er  f or   S o l v i ng U n i t  C om mi t men t  P r o bl em i n. . .   ( I z n i  N adh i r ah  S a m o n)   133       F i gur e 1.  A nt  l i on opt i m i z er  appr o ac t o w ar ds   un i t   c om m i t m ent   pr obl em       4. 1.  R esu l t an d  D i s cu ssi o n   I t h i s   pap er ,   1 0 - gen er at or   po w er   s y s t em   i s   appl i ed   t i n v es t i ga t t h pr o duc t i v i t y   of   t he r ec om m ended appr o ac h.  T he l oad dem and i n 2 4 - hour s  per i od a nd  par am et er s  o f   10 - ge ner at i ng  un i t s  ar e s h o w n ar e t ak en f r o m   [ 8] .                   No   No   Y es   Y es   No   Y es   No   Y es   No   S T AR T   S e t  u p  in it ia l s ta t e   H ou r   =  1   G e n e r a t e  f i r s t  p o p u l a t i o n  a n d  a n t l i o n s  r a n d o m l y   S a tis f y  c o n s tr a i n ts ?   C a l c u l at e t h e f i t n es s  o f  ea c h  s t a t e r ep r es en t ed   b y  a n t s  a n d a n t l i on s   p o s i t i o n   S et   u p  n e w  e l it e  ( b e s t a n tl io n )   I n itia te  r o u l e tte  w h e e l  s e l e c tio n   U p d a te  t h e  p o s itio n s  o f  a n ts   C a l c u l at e n ew  f i t n es s  o f  an t s  p o s i t i o n   A n t  f it te r  th a n  e l it e ?   C o m b i n e   p o p u l a t i o n s  o f  a n t s  a n d   a n t l i on s   F in d   th e  c h e a p e s t  tr a n s it io n  s ta t e   S a v e t h e b es t  t r a n s i tio n  s ta t e  f o r   c u r r e n t  h o u r   C on v e r g e ?   H o u r   =  2 4 ?   E ND   H o u r   =  h o u r  +  1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :   25 02 - 4 752                    I J E EC S   V o l.  8 N o.  1,  O c t o ber  20 17  :   12 9     136   134   T abl 1.  G e ner at or s  s c hed ul i ng  and  di s p at c h b y   us i ng  ant   l i on o pt i m i z er   i n s m ar t  gr i d s y s t em   H our   (h )   U1   U2   U3   U4   U5   U6   U7   U8   U9   U1 0   1   455   245   0   0   0   0   0   0   0   0   2   455   295   0   0   0   0   0   0   0   0   3   455   370   0   0   25   0   0   0   0   0   4   455   455   0   0   40   0   0   0   0   0   5   455   390   0   130   25   0   0   0   0   0   6   455   360   130   130   25   0   0   0   0   0   7   455   409. 9872   129. 9998   129. 923   25   0   0   0   0   0   8   455   442. 5401   130   129. 9999   25   0   0   0   0   0   9   455   455   130   130   78. 55   20   0   0   0   0   10   455   455   130   130   138. 407   20. 58296   25   10   0   0   11   455   455   130   130   162   34. 94   25   10. 00855   10   0   12   455   455   130   130   162   77. 07   25   10   10   10   13   455   455   130   130   138. 22   20   25   10   0   0   14   455   455   130   130   78. 38553   20. 02448   0   0   0   0   15   455   450. 3006   130   129. 9995   25   0   0   0   0   0   16   455   297. 08   130   130   25   0   0   0   0   0   17   455   26 0. 0008   129. 9992   129. 9999   25   0   0   0   0   0   18   455   360   130   130   25   0   0   0   0   0   19   455   455   130   130   30   0   0   0   0   0   20   455   455   130   130   162   33   25   10   0   0   21   455   455   130   130   84. 99999   20. 00001   25   0   0   0   22   455   455   0   0   145   20   25   0   0   0   23   455   425   0   0   0   20   0   0   0   0   24   455   345   0   0   0   0   0   0   0   0       T he s pi nni ng r es er v p ow er  i s   as s u m ed t o be 10%   of  t he c apac i t y   l oa d dem and at  eac s c hedul i ng  per i od.   A l s o ,   t h ef f ec t i v enes s   of   t he  pr o p os ed  t ec h ni q ue  w er a l s app l i e t uni t   c o m m i t m ent  s c hedu l i n i n   s m ar t  gr i d s y s t em .  T he  nu m ber  of  ant  l i ons   i s   s et  t o  b e 1 00,   w i t h t he  m a x i m u m   i t er at i on   of   10 00 .   T he  l o w er   and   u pper   bou ndar y   ar e   s et   t m i ni m u m   and   m ax i m u m   po w er  g en er at i on f or  eac gener at or .  I n t h i s  c as e,  t h num ber  of  v ar i ab l es  ar e s et  t o b e 10 .           F i gur 2.  H our l y  t ot a l  c om m i t t ed c apac i t y   w i t h out  s m ar t  gr i d  an w i t h s m ar t  gr i d.       F i gur 2 s ho w s   t he  c om m i t t ed c a pac i t y  of  po w er   g en er at i o i s   s m ar t   gr i s y s t e m   and   w i t h out  s m ar t  gr i d s y s t em .  S ol ar  i ns o l at i on r ec or ds   ar e t ak en f r o m  N R E L’ s  S ol ar  R a di a t i o R es ear c h L abor a t or y   [ 3] ,  G ol d en,   C O ,  f or  t he s o l ar  f ar m   m odel  i n t he s m ar t  gr i s y s t em .  B as ed  on t h e f i gur e,  t he  s ol ar  i r r ad i at i on  i s  a v a i l a bl e f r om  hour  070 0 un t i l  14 00.         T abl e 2.  C om par i s on be t w e en a nt  l i o n op t i m i z er  a nd  d y nam i c  pr og r am m i ng t ec hni que   T ec hni que   U C  S y st e m   T O ( $ )   A LO   C onv ent i onal   563807. 2155   S m a rt  G ri d   98. 5%  un c er t ai n t i es   557758. 4018   100%  unc er t ai nt i e s   557224. 633   101. 5%  un c er t ai n t i es   557572. 8969   DP   C onv ent i onal   564915. 0000   S m a rt  G ri d   98. 5%  un c er t ai n t i es   5583 06. 0000   100%  unc er t ai nt i e s   558201. 0000   101. 5%  un c er t ai n t i es   558097. 0000   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E EC S     IS S N 2 502 - 4 752     A nt   Li o n O pt i m i z er  f or   S o l v i ng U n i t  C om mi t men t  P r o bl em i n. . .   ( I z n i  N adh i r ah  S a m o n)   135   B as ed  f r o m  t he r es u l t s  s h o w i n  T abl e  7,   t he  s i m ul at i o i nd i c at es  t ha t  t h pr opos ed   m et hod  ar a bl e   t f i n t h opt i m al   s ol ut i o w i t bet t er   per f or m anc i t er m s   o f   c os t   r educ i n oper at i n g c os t  and c om put at i o n t i m e.  B ot h of  D P  an d  A LO  t ec hn i qu e ar e ap pl i e d i n M A T LA B   R 201 5b  on  an I nt e l ® C or e™  i 5 - 42 10U   C P U  at   2. 4 G H z  a nd  4G B  R A M  per s ona l  c om put er .     F or  t he c on v e nt i ona l  U C ,  t he c os t  s av i n g per f or m e d b y   A LO  t ec hn i qu e i s  1 107. 784 5$/ d a y   c o m par ed t han D P  t ec hn i que.  T he c o m put at i on t i m e of  A LO  t ec hni q ue i s  ab out  4 m i nut es ,   w hi c i s  f as t er  t han  D P   t ec hni que,  17 m i nut es .     A f t er  i m pl e m ent i n g s m ar t  g r i d s y s t em ,  w e c an s e e t ha t  t her e i s  m uc m or e c os t  s av i ng.   I t   s ho w s   t hat   t h pe net r at i on  of   s o l ar   ener g y   as   an  al t er nat i v s our c of   ener g y   c oul s a v u p   t ot a l   op er at i ng c os t   i un i t   c o m m i t m ent   s y s t em .   T he U C   w i t h s m ar t   gr i el em ent  i n t hi s   pap er   c ons i s t  of  pe net r at i o n of  s ol ar  po w er  ge ner at i o n.   A f t er  i m pl e m ent i ng s m ar t  gr i d s y s t em ,  t he c os t   s av i ng   ac hi ev ed  f r o m   D P   t ec hni que  i s   $4 321 . 03 67  f or   100%   unc er t a i nt i es .   T he  c os t   s av i ng  f or   A LO  t ec h ni que  w i t h t he  p enet r at i o n of  s ol ar  e ner g y   i s  $65 82. 5 52 5,   w h i c h i s  gr eat er  t han t he   c os t  s av i n g per f or m ed b y  D P  t ec hn i qu e.  T he c om put at i on t i m e of  A LO  t ec hni q ue i n s m ar t  gr i d i s   abou t   m i nut es ,   w h i l t he   c o m put at i on  t i m of   D P   t e c hni q ue  i s   a bout   19  m i nut es .   H enc e,   w c an s ee t hat  t he  pr opos e m et hod has  be t t er  c on v er g enc e a nd s up er i or  c om put a t i on  t i m e.         5 .  C o n c l u s i o n   I t h i s   pap er ,   s ol ar   e ner g y   r es our c es   ar i nt egr at ed  i n t c on v e nt i ona l   un i t   c om m i t m ent ,   as  t he ar t er n at i v e s our c es  i n po w er  s y s t em  oper at i on.   A LO  t ec hn i q ue ar e pr opos e d t o s ol v e u ni t   c o m m i t m ent  pr obl em s  i bot h c on v e nt i ona l  U C  and  s m ar t  gr i d s y s t em .   T he  A LO  t ec hn i qu e   i nd i c at es  s i gn i f i c ant   t i m e a nd t o t a l  o per at i n g c os t   i m pr ov em ent ,  m ak i ng i t  as  a  po w er f ul  a nd   r el i a bl t ec h ni que   i n   s ol v i n un i t   c om m i t m ent   pr ob l em .   T he  r es ul t s   s ho w   t h at   t h e   i nt egr at i on   of   s ol ar  ener g y  r es our c es  i n  uni t  c om m i t m ent  s c hedul i ng c an i m pr ov e t he t ot al   oper at i n g c os t   s ig n if ic a n t l y.       N om enc l at ur e     S t at us  of  gener at i ng u ni t  i   a t  t i m e t  ( O N / O F F )     F uel  c os t   of  gener a t i n g u ni t  i     P o w er   gen er at e d b y  g ener at i n g u ni t   i  a t  t i m e t     C oef f i c i ent s  of  gen er at i ng  u ni t   o ff t i T ,   C ont i nu ous  of f - t i m e dur at i o n   i M DT   Mi n i m u m  dow n  t i m e of  uni t   i   i co l d T ,   C ol d  s t ar t  ho ur s  of  uni t  i   t de m and P ,   Load  dem and at  t i m e t   t R   S pi nn i ng  r es er v e  at  t i m e t   min i P   Mi n i m u m  gener at i ng c a pac i t y  of  un i t   i   m ax i P   Max i m u m  gener at i ng c a pa c i t y   of  uni t   i   on t i T ,   C ont i nu ous  O N  t i m e of  gener at i n g u ni t   i   at  t i m e t   o ff t i T ,   C ont i nu ous  O F F  t i m e of  ge ner at i ng  un i t  i  at  t i m e t   A NT M   Mat r i x  of  pos i t i on of  eac h  a nt   j i A ,   V al ue  of  j t h v ar i ab l e ( d i m ens i on)  of  i t h  ant   n   N um ber  of  ant s   d   N um ber  of  v ar i ab l es   t c   Mi n i m u m  of  al l  v ar i ab l es  a t   t t h i t er at i on   t i U , i FC t i P , i i i γ β α , , Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :   25 02 - 4 752                    I J E EC S   V o l.  8 N o.  1,  O c t o ber  20 17  :   12 9     136   136   i d   Max i m u m  r ando m  w al k  of  i t h v ar i ab l e   t i c   Mi n i m u m  of  i t h v ar i abl e at  t t h i t er at i on   t i b   Max i m u m  of  i t h v ar i ab l e a t  t t h i t er at i on   t d   Max i m u m  of  al l  v ar i ab l es   at  t t h i t er at i on   t j An tlio n   P os i t i on  of  s el ec t e d j t h a nt l i on at  t t i t er a t i o n   I   R at i o   t   C ur r ent  i t er at i o n   t i A nt   P os i t i on  of  i t ant  f or  t t h i t er at i o n   t A R   R and om  w al k  ar oun d an t l i o n s el ec t ed b y  r o ul et t w he e l  at  t t i t er at i o n   t E R   R and om  w al k  ar oun d t h e e l i t ant l i o n at  t t i t er at i on       A c k now l edg em ent s   T he aut hor s  w o ul d l i k e t o t hank  t he R es ear c h Ma na gem ent  I ns t i t ut e ( R MI ) ,  U n i v er s i t i   T e k nol ogi  M A R A ,  M al a y s i a an d t he  Mi ni s t r y   of  H i gh er  E d uc at i on  ( MO H E ) ,  Ma l a y s i a t hr oug r es ear c h gr ant  60 0 - R MI / F R G S  5/ 3  ( 142 / 20 15)  f or  t he f i nanc i al  s u ppor t   t o t hi s  r es e ar c h.       R ef er en ce s   [1   R eed G F ,  S t a nc h i na  W E .  S m a r t  gr i edu c at i on m od el s  f or  m oder el e c t r i c  pow er  s y s t em  e ngi ne er i n c ur r i c ul um .  P ow er  and E n er gy  S oc i et y  G ener a l  M eet i ng.  P r o v i denc e ,  U S A .  20 10;   1 - 5.   [2   C houdh ar y  N K ,   M ohant y  S R ,  S i ngh R K .  P ow er   M anagem e nt  i n M i c r ogr i d:  A na l y s i s  i n G r i d   C onnec t ed  an I s l a nde M od of   O per at i on .   I nt er n at i o nal   J our n al   of   A ppl i ed  P ow er   E n gi neer i ng 2017;  6( 3) :  163 - 173.   [3   S aber   A Y,   V enay agam oor t hy   G K .   Re s our c S c hed ul i ng  U nder   U nc er t ai n t y   i S m ar t   G r i w i t R enew abl es  and  P l ug - i n V e hi c l es I E E E   S y s t em s  J our nal .   20 12 ;   6 (1 ):   1 03 - 10 9.   [4   W a n  C ,  Z h ao J ,  S ong Y .   P hot ov ol t ai c   and S ol ar  P ow er  F or e c as t i ng  f or  S m ar t  G r i d E ner gy   M anagem ent .   C S E E  J ou r nal  o f  P ow er  an E ner gy  S y s t em s 2015;  1( 4) :   38 - 46 .   [5   S te ffe l   S J C a r o s e l l i   P R D i n k e l   A M I nt egr at i n S ol ar   G en er at i o on  t h E l e c t r i c   D i s t r i b ut i on  G r i d I EEE T ra n s a c t i o n s  o n  Sm a rt   G ri d .  201 2;  3 ( 2) :  8 78 - 88 6.   [6   A j eni k ok o G A ,  O l abo de O E .   O pt i m a l  P ow er  F l ow  w i t h R eac t i v e P ow er  C o m pe ns at i on  f o r  C os t  a n d   Los s  M i ni m i z at i o n on N i ger i an  P ow er  G r i d S y s t em .   I n done s i an J o ur na l  of  E l ec t r i c a l  E ng i n eer i ng  an d   In fo r m a ti c s .  201 7;  5( 3) :  2 36 - 2 47.   [7   X i ong  W ,   L i   M .   A I m pr ov e P ar t i c l S w ar m   O pt i m i z at i on  A l gor i t hm   f or   U n i t   C om m i t m en t .   I n t el l ig e nt   C om put at i o n T ec hn ol o gy  and  A ut om at i o n I nt er nat i on al  C on f er enc e.  H un an,  C h i na.  200 8;  4 :   21 - 2 5.   [8   Logen t hi r an D ,  S r i ni v as a T .   P ar t i c l e S w ar m  O pt i m i z at i on f or  U n i t  C om m i t m ent  P r o bl em .   11 th   I nt er n at i o nal   C onf er en c e   on  P r oba bi l i s t i c   M et hod s   A ppl i e t P ow er   S y s t e m s   ( P M A P S ) .   S i ngap or e.   642 - 647   [9   S ar av anan   B,   V a s u dev an   ER ,   K ot har i   D P .   U n i t   C om m i t m en t   P r obl e m   S ol u t i o us i ng  I nv as i v W e ed   O pt i m i z at i on A l gor i t h m .   I nt er n at i on al   J our nal   of  E l e c t r i c a l  P o w er  &  E ner g y  S y s t em s 20 14;  55:   21 - 28.   [ 10]     M i r j al i l i  S .  T he A n t  Li on O pt i m i z er .   A d v a nc es  in   E ng i neer i ng S of t w ar e 2015 ;  83 :  80 - 98 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.