TELKOM NIKA , Vol. 11, No. 12, Decem ber 20 13, pp.  7044 ~70 5 1   e-ISSN: 2087 -278X           7044      Re cei v ed  Jun e  29, 2013; Revi sed Aug u st  8, 2013; Accepted Augu st  20, 2013   Multiple Objective Optimizations for Energy  Management System u nder Uncertainties      Mian Xing 1 , Ling  Ji* 2 , Baiting Xu 3    1 School of Co mputer, Mathe m atical a nd Ph ysic al Sc i ence s , North Chin a Electric Po w e r Univers i t y   Beiji ng, 10 22 0 6 , Chin a,   Ph ./F a x : +0 10 -5 19 63 3 45  2 School of Eco nomics a nd Ma nag ement, Nor t h Chin a Electri c  Po w e r Un iver sit y   Beiji ng, 10 22 0 6 , Chin a, Ph./Fax: + 0 1 0 -51 9 6 367 5   3 Electric Po w e r  Researc h  Insitute, Guang don g Electric Po w e r Grid Corp or ation   Guangz ho u 51 000 0, Guang d ong, Ch in a   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : xin g mi an1 @ 126.com 1 , hdj ili ng@ 126.com * 2 , xub a itin g0 401 @12 6 .com 3       A b st r a ct  Rece ntly, micr o-grid   g a ins  more and  more  concer ns, bec ause  it is  flexi b le  and  e n viro n m e n tal l fri e n d l y . Op tim i z a ti on  o f  the  d i strib u t ed   g e n e r a t o r o p e r a t i o n  in   m i cro - g r i d  i s   a  co mp l i c a t e d  and  chall e n g in g tas k , a multi o b jec t ive opti m al  mo del w a d e si gn ed to cut  off the op erati on co st, improv e th e   econ o m ic be n e fits and red u c e the emissi on. How e ver,  the rando mn ess of the renew abl e en er gy  gen eratio and  loa d   de ma nd  mak e s th e d e c i sion  pr oc ess  muc h   mor e  co mp licat ed. C h a n ce c onstrai ne d   progr a m min g  (CCP) w a s e m ploy ed to d eal  w i th these unc ertainti es. Besi des, the satisf action  degr ee  of   the d e cisi on w a s take n i n to c onsi derati o n  to  coor din a te  th e  conflicts  a m o n g  differ ent targ ets. T h roug h th w e ighted satisf action d egre e  and co ordi nate  degre e , t he multi-o b jectiv e pr ogra m mi ng ca n be transfor m ed   into sin g l e -ob j ective pro g ra mmi ng. T o  ga in  the so luti on o f  the opti m i z a t i on pro b l e m, genetic a l g o rith w a s utili z e d t o  search for the  opti m al strate gy. T o   verify the val i d i ty of the pr opos ed  mo de l, an e n e r gy   m a nagem e nt system  of micro-grid with five types  distributed gener ators was  taken as the case study.   T he results in di cate the effe cti v eness of the p r opos ed  meth o d   Ke y w ords :  mi cro-grid, e nerg y  man a g e m en t, uncertainty,  chance co nstrain ed pro g ra mmi ng, multip l e   obj ective         Copy right  ©  2013 Un ive r sita s Ah mad  Dah l an . All rig h t s r ese rved .       1. Introduc tion    Due to  the la ck of the tradi tional en ergy  re sou r ce, the  up-trend  of e nergy  pri c a nd the   publi c  con c e r ning  on  so cial e n viron m ent, the e l ectri c  p o wer system  faces  signifi can t   transfo rmatio n from the convention a l h i era r chical  structure to the  innovativ e flat stru cture. I n   the former, concentrate d large p o wer stations  (li k e therm a l po we r, hydroel ectric and n u cl e a power) are t he main  forms. And the  total numb e r  of the s e la rge p o wer  st ations i s   sm all,  therefo r e, ele c tri c ity power is eve n tuall y  tr ansporte d  to the en use r  tho ugh  long-dista n ce   transmissio n netwo rk a nd large - a r ea di stribution net wo rk . While mic r o-grid is  the typic a l form of   the  latter, wh ich mainly co nsi s of  di stri buted  gen era t ors, i n cl udin g  wi nd tu rbin e (WT ) , ph ot o   voltaic (PV),  diesel  engi ne (DE), mi cro tu rbi nes (MT)  and f uel cell (F C) [1]. The future   developm ent  of distributi on ene rgy gains mo re  a nd more  co nce r n, incl ud ing the relati ve   techn o logy of  micro-grid, t he forecastin g of  the  re ne wabl e en ergy, t he problem s of di stri bute d   gene ration  conne cting  ele c tri c  g r id, the  evaluatio n of  the mi cro-gri d  op eratio n a nd  so  on. T h e   operator and   manag er would  utili ze prop er  ene rg y manage me nt tools to  coordi nate th distrib u ted en ergy,  tra n sfo r mer su bstatio n s and   en erg y  storage  sy stem for the  b o th pu rpo s e s   of econ omy and enviro n me ntal friendly.  Schola r s h o m e a nd  abro ad h a ve d one  abu nda nt re sea r ch  on th e  ene rgy m a n ageme n of micro gri d  from several  different poi nts of view,  whi c can  b e  divided int o  mid-l ong te rm   prog ram m ing  and sh ort term prog ram m ing acco rd i ng to planni n g  hori z on. From the form er  perspe c tive,  the dete r min a tion of l o ca tion an cap a city an d th e expa nd  progra mming   of  distrib u ted ge neratio n in the micro grid.  In [2 ], a modified teachi ng-learni ng ba e d  optimizatio n   algorith m  is p r opo se d to determin e  the optimal pl a c e m ent and  size of DG units. As to the later,   history lite r at ure  studie d  th e po wer  opti m ization  of  e a ch type  of di stribute d  ge n e ration i n  mi cro - Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   e-ISSN:  2087 -278X       Multiple Obje ctive O p tim i zations for En erg y  Man age m ent System   unde r… (Mi a n Xing)    7045 grid to th e ai m of cutting t he cost, imp r oving the  reli ability and mi nimum the  e m issi on s. Pa per  [3] propo se s Signaled P a rtical S w a r m Optimization to ad dre ss th e en ergy resou r ce manag eme n t problem  con s ide r ing  sto r a ge d e vice s.   Most  of the s e research es have ta ke n t h e   energy ma na gement  of mi cro - g r id  a s  a   determi na cy  i s sue. Study  d ealing  with  th e un ce rtaintie in the  ene rgy  mana gem en t system  is n o t that mu c h .  Paper [4] pres ents   robus t  optimiz a tion  method to d e termin e the  optimum ca pacity of DG  in the face  of unce r tain  energy dema nd.  Ho wever,  in  fact  due  to  the i n trin sic intermitten cy and  un ce rtainty of wi n d  po we an d   photovoltai c   power a nd th e ran dom ne ss in the  dem a nd si de, the  strategy got from dete r mina te   model m a y b e  not o p timu m, even o u t of the op er ati on limits. T h e s uncertai n ties  have a  great   impact o n  the  deci s ion m a king p r og re ss and ma ke it  more  com p licated, thus it is ne ce ssary to  c o ns ider them in the model.   To d eal  with t he u n certainti e of  wind  po we r,  ph otovol taic p o wer an d de mand   sid e , this  pape r tri e s to  find the  o p timal  strategy   to co or dinate   the storage  and  t r an sform of el ect r ici t power  with th e po we r de m and fo r the  combine d  b e n e fits of op era t ion co st, e c o nomic be nefits  and envi r onm ent pollution.  The chan ce  constraine d progra mming i s  employed to  deal with th e   uncertaintie s  and  fin d   the  optimal soluti on.  Be side s,   the satisfa c tion of  de ci sio n  ma ke rs i s  a l so   taken into  co nsid eratio n for the multiple  obje c tive pro b lems.       2.  Proposed Dy namic  O v er modulation Metho d   Most un ce rta i nties can b e  simulate d b y  proba bilisti c metho d  like pro bability den sity  function,  who s e p a ra meters can e s tima ted thoug h hi story data  an d the an alysi s  of sy stem' s   future develo p ment. Stoch a stic p r og ra mming,  fuzzy prog rammin g , dynamic p r og rammi ng an d   robu st o p timization  are th e main m e th ods to  han dl e the un ce rta i nties [5 -10].  So far, chan ce  con s trai nts  prog ram m ing  ha s b een  appli ed in  seve ral  aspect s  in  el ectri c ity sy ste m   su ccessfully. The  mathe m atical  mod e l of  cha n ce  co nst r aints  prog ram m ing  via p r oba bili stic  method is d e s cribe d  as foll owin g:    _ _ mi n .. P r { ( , ) } Pr { ( , ) 0 } i f st f x f gx    (1)     Whe r e,  x  and    are  the  de cision ve ctor  an d ra ndo m vector respe c tively;  (, ) f x  is the  obj ect  function;  (, ) i g x  is the ra ndom  constraint fun c tion;  Pr { }  is the probability of events;   and  are the confi den ce level of con s traint  condi tio n  and the obje c t function, which a r e set in  advan ce;  f  is the minimum  value of obje c t function u n der the  confid ence level at  .   To find  the   solutio n  of  this  ch an ce  con s trai nt p r ogra mming,   geneti c  al gorithm is  introdu ce d h e re. In geneti c  algo rithm, the fitnes s rul e s of biologi cal evolution a nd inform atio n   excha nge me cha n ism   of chrom o some s in  pop ulatio n   are  co mbine d  togethe r to  search fo r the  bes t solution in c o mplic a ted s p ac e. Its  s pecifi c  step are de scri bed  as followi ng:   1) Initiali zatio n . The  num b e r of  chro mo some s,  crossover p r o babil i ty and mut a tion p r ob abilit are the inp u t para m eters in  genetic al gorithm.  Initial in dividual are g enerated ran domly.   2) Ca rry out  the simulatio n  for ea ch chrom o so me i n  the popul ation, and test  if it meets the   cha n ce con s traint  conditio n . If satisfied,  enter  i n to th e next step,  o t herwi se,  ne w ge neration   will be ge nerated thoug h mutation ope ration, and thi s  step  will be  repe ated.   3) Sel e ct th e  ch rom o som e s m e t with  the  cha n ce   co nstrai nt condi tion, and  calculate its obj e c function valu e.  4) Ch oo se th e elites from t he pop ulation .   5) Cond uct th e mutation o p e ration  and  crossove r o peration amo ng t hese elite s , a s  a result, we  obtain a ne gene ration.   6) Continue  above op erat ion until the  maximum nu mber of itera t ions, othe rwi s e, we  sh oul repe at the ste p s from 2 to 4 .   7) The b e st chrom o some s found in the  whol e pro c e s s are th e optimal strate gie s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               e-ISSN: 2 087-278X   TELKOM NIKA  Vol. 11, No . 12, Dece mb er 201 3:  704 4 – 7051   7046 2.1. The des c ription of o b ject fu nctio n   The o peration ma nage ment of mi cro - g r id  sh o u ld me et b o th econo m y  and  environ menta l  protectio n  targets [11 - 1 3 ], in other  wo rd s, we sh ould  minimize the operation cost  as  well  a s  t he g a s emi s sion s. It is  obviou s ly th at the mi cro  grid  en ergy mana gem e n optimizatio n i s  a m u lti-o b je ctive problem , includi ng th e fuel  co st of di stri buted g enerators,  th start an d stop  cost of units  and the  pu rchasi ng cost from main g r id.  CO 2 , SO 2  and NO 2  are the   main emi s sio n , while th cost of  wind tu rbine  and  ph otovoltaic p o w er is  relativ e  low, a nd th eir  emission  is  n early  zero. So in thi s  pa p e r,  we only  consi der the g eneration  co st and emi s sio n   co st of MT, FC and  DE.  1. The obje c t of minimum o peratio n co st   Con s id erin g the fuel co st, the sta r t and stop  co st of un its and the p u rch a si ng  cost  from  main gri d , the obje c tive  function tri e s to opt imi z e the output  powe r  of e a ch di stri but ed   gene rato r an d the storage  batterie s , aim i ng at  the minimizing the to tal operatio n co st.     1, , , = 1 =1 =1 = 1 ,, ,, , = 1 =1 =1 mi n = + + + ++ P r GE F C MT mm m T D E it F C i t M T it t iii TI T s hut i t st art i t u t t ti t fC C C Cos t Cos t P i c e       (2)     (1) Die s el  ge nerato r   The fuel co st  of diesel g e n e rato r at time t is usually e x presse d as:     2 () () () tt t DE Gi G i Gi CP a P b P c   (3)     Whe r e,  t Gi P  is th e output  power of the  Gi th   diesel ge nera t or at time  t;  a, b an d c  are co nsta nts  determi ned b y  the type of  diesel gene ra to r, here a = 0. 0547, b = 1.73 62, c=3.245 6.  (2) F uel cell   Duri ng the no rmal op eratio n of fuel cell, t he relation sh ip betwe en fu el con s um ption an d   the output po wer  can b e  d e scrib ed a s   =1 () = c t t t F Ci FC FC i f u e l t F Ci P CP L  (4)     Whe r e,  F C C  is the fuel ope rati on cost;  t FC i P  is the output po wer of fuel  cell;   c f uel  is the p r ice of   the ga s fu el,  set a s   3.58 /m 3 L  is th e lo w h eating  val ue of  ga s,  FCi  is  the utilization efficient   of fuel, here FCi L = 8 .1.  (3) Mi cr o ga s turbine     =1 () = c t t t MT i MT M T i gas t M Ti f P CP L HV  (5)     Whe r e,  M T C  is the natural ga s operatio n co st;  t M Ti P  is the output powe r  of the MTi th  micro gas  turbine at time  t c g as  is the price of natural gas, 2.05 /m 3 M Ti  is the efficiency of the MTi th   micro ga s turbine,  f L HV  is the lowe r cal o rifi c value,  M Ti f LH V =7. 6 .   (4) Start an d stop cost     ,i , - 1 , ma x ( 0 , U - U ) s hu t i t i t Co s t  (6)   sta r t,i , - 1 , ma x ( 0 , U - U ) it i t Cos t  (7)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   e-ISSN:  2087 -278X       Multiple Obje ctive O p tim i zations for En erg y  Man age m ent System   unde r… (Mi a n Xing)    7047 Whe r e,  , U it  is th e state va ria b l e of the i th  u n it at time t, 0 mea n s the  unit ha s b een  sh ut do wn,   and 1 mea n the unit is at runnin g  statu s 2. The obje c t of minimum e m issi on     2 1 2, , 2 2 , , 3 2, , 1 12 , , 2 2 , , 3 2 , , mi n ( + ) + TI it it i t ti Ut Ut i t f p CO p S O p NO pC O p S O p N O     (8)     Whe r e,  2, , it CO 2, , it SO  and  2, , it NO  are the variou s emissio n  of unit i at  time t.  2, , Ut CO 2, , Ut SO 2, , it NO  are the emi s sion of main  grid at time t.  p 1 = 0 .023, p 2 =7, p 3 =9.   3. Multiple target tran sform a tion   To deal with  the multi objective optimi z ati on p r obl e m , it is usual ly transforme d  into  singl e obje c ti ve optimizati on problem.  The maximu m value  ma x k f  and  minimum val ue  mi n k f  of  each individu al goal ca n be optimal calcul ated.  Ho wever, there  are som e  conflicts am on them,  and here we em ploy  wei ghti ng  techniq u e  com b inin g  with di stan ce fun c tion.  By  combi n ing th e wei ghted  sum of satisfa c tion d egree (WSSD)  with coo r din a tion degree (CD), the  optimal functi on ca n be tra n sformed into     =1 K kk k k WSSD s A D S D  (9)     Whe r e,  k SD  indicates the satisfaction de gre e  to the k th  goal.    mi n max mi n m ax max m i n max 1 - = - 0 kk kk kk k k kk kk ff ff SD f f f ff ff   (10 )       Table 1. The  Satisfaction  Deg r ee   Satisfaction Degree  Not Satisf y i ng   Little Sa tisfy i ng  Satisfy i ng   Very   Satisf y i ng   SD k   [0, 0.5)   [0.5, 0.75)   [0.75, 1)       Considering  k SD  sho u ld arriv e  at its mini mum value  * k SD at least, there will be an  addition al co nstrai nt con d i t ion:    * kk SD S D  (11 )   ** 1 / K kk k k A DS D S D  (12 )   * * 0 1 kk k kk i f SD SD s f SD SD  (13 )     K-dimension Euclidean  di stanc will be utilized to  coordi nate the relationshi p   among  each single goal, the coordination degree  (CD)  will be calculated as follows:      12 CD d d  (14 )     Whe r e,   2 max =1 1 2 mi n =1 - = - K kk k K kk k f f f o r M I N o bj e c t f un c t i o n d f f f or M A X o bj e c t f unct i o n ,  2 ma x m i n 2 =1 =- K kk k df f Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               e-ISSN: 2 087-278X   TELKOM NIKA  Vol. 11, No . 12, Dece mb er 201 3:  704 4 – 7051   7048 2.2. The Des c ription of  Constr aint Co ndition   The main  con s traint  conditi ons a r e de scribed an d anal yzed a s  follo wing:   1. Load bal an ce     ,, , , , , TS i t i t jt jt u t D t ij PU P U P P    (15 )     Whe r e,  , D t P  is the total a c tu al load  dema nd un der the  micro g r id a t  time t;   is t he loa d   p u r c h as ed  fr om ma in  gr id , if  , >0 ut P , that means power lo ad i s  pu rcha sed f r om mai n  gri d , while,   if  , <0 ut P , that indica tes micro g r id  sell the ele c tricity to the main grid.   2. The limits of distribute d  gene rato rs    mi n m a x , ii t i PP P   (16 )     Whe r e,  min i P  and  ma x i P  are the lo we r and up per lim its of the ith unit resp ectivel y 3. The tran smissi on po we r limit betwee n  main gri d  a nd micro gri d     mi n m a x tt t PP P   (17 )     4. Energy sto r age d e vice As adva n ced  ene rgy  stora ge d e vice  em erge, th e e n e r gy sto r a ge  d e vice i s   playing a n   increa singly i m porta nt role  in power  system. It c an be  used to  store  the elect r icit y powe r , whe n   the ele c tri c ity pri c e  is lo w,  instea d, it  ca n di scha rge  the p o wer wh en the  p r ice i s  hi gh, to  gai more e c o n o m ic ben efits. At curre nt, stor ag e ba ttery, Flywheel energy storag e (FES),   sup e rcon du cting en ergy  storage  and   sup e ca paci t or are the  popul ar late -model  ene rg stora g e  tech nologi es. In  t h is  pap er,  we di scu ss th e mo st  com m only a pplie d batte ry en ergy  stora ge, and t he rule s of ch arge -di s cha r g e  are exp r e s sed as follo win g   ,, 1 a r g , a r g , , arg , , ar g , 1 j t j t c h ej c h ej t di s c h e j t di s c h e j Pt Pt     (18 )   mi n m a x , jj t j    (19 )   ma x ar g , , a r g , ch e j t c h e j PP  (20 )   max arg , , a rg , disc h e j t disc h e j PP  (21 )     Whe r e,  , j t  is th e sto r ag cap a city of the jt h battery  at time t;  ar g , , ch e j t P  an arg , , disc h e j t P  are th e   cha r ge  rate  and di scharg e  rate of the  jth battery after  t ar g , ch e j  and  ar g , disc h e j  are the  cha r ge  efficie n cy an d di scharg e  effici en cy of the jth  b a ttery;  mi n j  and  ma x j  are the lower limit  and  upp er limit of the jth  battery;  max arg , ch e j P  an max arg , di s c h e j P   are   the m a ximum cha r ge rate an d   discha rge  rat e  of the jth battery duri n t . These p a ram e ters are set as:  arg , ch e j =8 0% ar g , disc h e j =85%;  mi n j =240 kW;  ma x j = 1 20 0k W ;   max arg , ch e j P =350;  max arg , di s c h e j P =450.           , ut P Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   e-ISSN:  2087 -278X       Multiple Obje ctive O p tim i zations for En erg y  Man age m ent System   unde r… (Mi a n Xing)    7049 2.3. The Unc e rtain t ies in the Tar g et P o w e r Sy stem  1. Wind po we Suppo se  () w Pv  as the outp u t p o we r of  wind  turbin e ge ne ration, its  rel a tionship  with   wind  spe ed can be expressed a s :     0 () CF kk c wR C R kk Rc RR F vv o r v v vv Pv P v v v vv Pv v v     (22 )     Whe r e,  R P  is the nominal po wer of wi nd tu rbin e gen erator, here set  as 30kW;  C v , F v  and  R v is  the c u t-in wind s p eed, cut-out wind  s p eed  and  rated  wind  s p eed, and set as  3m/s , 25m/s  and  11m/s  re spe c tively. Accord ing to pa st st udie s , the probability den sity function  of wind  sp ee d   follows Weibull distri bution  -1 -( / ) () = k k vc kv ve cc    , where, the  k  is  Wei bull  sha pe p a ra m e ter [14],  usu a lly falls i n  [1.8,2.8], and c i s  the  scale pa ra mete r, in this p a p e r we set the m  as 2  and 6 . r e spec tively.   2. Photovoltaic po wer  Solar  cell is t he found ation  and kernel of   photovoltaic  power g ene ra tion system,  who s e   output po wer is clo s ely related to lig ht intens ity. Su ffe r i n g  th e s t r o ng  r a ndo mn es s  o f  lig h t   intensity, the output powe r  is also u n certain.  According to statistics, duri ng a  certain pe rio d   (one  o r  several hou rs) th sun' ray  can  be  reg a rd ed  as Beta  di stri bution  app rox i matively, and   its probability density f unction is described as:       1- AC PV S T C c t ST C G P Pk T T G   (23 )     Whe r e,  STC P  is the maximum  test powe r  under  stan dard te st co ndition(su nlig ht incident  intensity a s 1 000 W/m 2 , the enviro n me ntal tempe r a t ure a s  25 );  A C G  is the ill umination  intensity;  STC G  is  the illumin a tion inte nsity  unde r ST C,  as  100 0W/m 2 k  is th e tem peratu r power  coeffi cient, he re  set as -0.004 7;  c T  is the p anel' s  workin g tempe r ature;  t T  is the  referen c e te mperature, 2 5     3. Cas e   Stud y   In this pap er,  we si mulate  a micro gri d  i n clu d ing five  types dist ribu ted gene rato rs, wind  turbine, p hot ovoltaic p o we r, fuel cell, diesel  po wer  a nd micro  ga s machi ne. Th e upp er limit  of  physi cal tra n s missio n cap a city betwee n  micro g r id  and mai n  gri d  is 30 kW. T he time interv al is  set at 1  ho ur, whi c h me a n s 2 4  p e rio d s  a  day. The  power l oad   is  subje c ted   to the unifo rm  distrib u tion  with the foreca sting value a s  me a n  valu e and 0.1 a the varian ce.  The output  of  wind  po wer a nd ph otovolta ic po we r i s  o beyed to  th e uniform dist ri bution with  ±10%  deviatio n The emi ssi on  cost of different gene rato r units is liste d  in Table 2.       Table 2. Emission of Different Gene rato r Unit   Gas  CO 2  SO 2  NO x   External cost discount ( /kg) 0.023  7  Fuel cell (kg/MWh)   489  0.0027   0.014   Micro gas turbine  (kg/MWh)   724  0.0036   0.2  Diesel generator  (kg/MWh)   649  0.206   9.89  Main Grid (kg/M W h)  1230   0.42  2.35      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               e-ISSN: 2 087-278X   TELKOM NIKA  Vol. 11, No . 12, Dece mb er 201 3:  704 4 – 7051   7050 Figure 1 illustrates the 2 4  hour d a ily load de mand  of micro - g r i d . The outpu t powe r  of wi nd   turbine  an d p hotovoltaic p o we r i s  d e scribed i n  Fig u re 2.The   confi den ce i n terva l  value i s   set  at  0.9, and the  singl e obj ective prog ram m ing an d m u lti obje c tive prog ram m in g are  discu s se d   r e spec tively.          Figure1. 24 h our daily loa d  curve of micro-g r id     Figure2. The  output po wer  of wind turbi n and ph otovoltaic po we                                                                                                          4. Resul t Anal y s is  The results f r om  singl e-objective and mult i-obj ecti ve optimizati on are illustrated in  Table  3  re sp ectively. It's o b viously th at  the results  go t from th e m u lti-obje c tive o p timization  lie   betwe en the  corre s po ndi ng minimum  and maxi mum value  from the singl e-o b je ctive  optimizatio n. Only con s id e r ing the ge ne ration cost, th e minmum va lue is 63 48.1 2 ; as to only  con s id erin g e m issi on, the minmum vule  is 130.58 The optimal g eneration cost obtained fro m   multi-obj ectiv e  is 68 54.28 , whi c h i s   7.97% hig h e r  than th e mi nimum val u e  und er  sin g l e - obje c tive pro g rammi ng. While, the optimal emissi on  value got from multi-obje c tive is 142.63 whi c h is  9.2 4 % highe r than the mi ni mum value  unde r si ngle - obje c tive pro g rammi ng. T he  optimizatio and  co ordi na tion of the th ree  obj e c tive simultan eo usly ma ke  al l the SD s  well  sat i s e d , whi c h mea n s tha t  all the objectives excee d  their setting value s  of SD s .       Table 3. Co m pari s ion b e tween Single a n d  Multi-obj ect i ve Optimizati on Re sult O b jectives   Single-objective  Multi-objective   Min Max  Optimum   SD s   Gene ration  Cost( 6348.12  7105.62   6854.28   0.6987   Emission( 130.58  151.24   142.65   0.5214   WSSD.CD  -  0.4356       Table 4. Co m pari s ion a m o ng Differe nt Confid en ce Interval   Confidence inter v al value   Gene ration cost( )  Emission( WSSD.CD  0.80 6671.35   140.21   0.4251   0.85 6725.20   143.56   0.4298   0.90 6854.28   142.65   0.4356   0.95 6935.12   144.25   0.4510       Beside s, the   impact s  of  di fferent con d ence inte rval  value s  a r also  analy z e d  he re.  Acco rdi ng to   Table  4. Th confid ential v a lue i s   set to   be 0.8 0 , 0.85 , 0.90 a nd  0.95 respe c tively,  and  the gen e r ated solutioi ns can be  u s ed  for  va riou s deci s io n opti ons th at are  asso ciated  wi th   different leve ls of  risks. It can  be fo u nd that the   gene ration  cost, the e m i ssi on a nd th WSSD.CD value ch ang e  a little under different co n d e n c e inte rval values. The high er the   confid en ce in terval value is, both the gen erat ion  co st and emissio n  cost will be g r e a ter.     40 60 80 100 120 1 5 9 13 17 21 h MW 0 150 300 450 600 750 15 9 1 3 1 7 2 1 w i nd turbine photovoltaic pow er kW h Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   e-ISSN:  2087 -278X       Multiple Obje ctive O p tim i zations for En erg y  Man age m ent System   unde r… (Mi a n Xing)    7051 5. Conclu sion   In this pape r,  a multi-obje c tive optimiz ation model  has b een d e v eloped to coordi nate   the econo mi c an d e n vironmental  problem in  micro g r id  energy man ageme n t. The   uncertaintie s   brou ght by the rene wa ble  ener gy gene ration and po wer d e ma nd are ha ndle d  by  cha n ce co nst r aint program ming. The satisfacti o n  deg ree and  coo r di nation de gre e  is introdu ce with the  con s ide r ation  of  deci s io n ma kers'  requi rem ent. The  sim u lation  re sult s in dicate th e   model i s  effi cient  and via b le. Thi s  mo del p r op os ed  in this pa pe r can  provid e the d e ci sio n   make rs the optimal strateg y  within feasi b le  solutio n s.  Howeve r, the combi ned h eat and po we gene ration i s  not consi dered here. The  genetic  alg o r ithm may be not the best and faste s method to se arch for the b e st sol u tion, and it can b e  improve d  in the future.       Ackn o w l e dg ment  This  work wa s su ppo rted i n  part by NS FC un der  Grant No s. 710 7105 2 and G r ant Nos.   7120 1057,  a s   well  as “th e  Fu ndam ent al Research   Fund s fo r th e Central  Uni v ersitie s ” un d e Grant No s.  12QX23.       Referen ces   [1]  F an R X Xi ao  H X , Ch en  H. Stud y o n  th e  optima l  a l l o c a tion  metho d   of distrib u ted   gen eratio n   capac it y .   Adva nced mater i als researc h . 201 2 ;  516: 144 3-14 47.   [2]  Garcia JAM, M ena  AJG. Opti mal  distrib u ted   gen eratio loc a tion  a nd s i ze   usin g a  mo difie d  teac hi ng- lear nin g  ba ed  optimiz ation a l gorithm.  Intern ation a l jo urn a l  of electrical p o w e r & energy  systems 201 3; 50: 65-7 5 [3]  Soares J, S ilv a M, Sous a T ,  Vale Z ,  Mor a i s   H. Distrib ute d  en erg y  r e so urce sh ort-term sched uli n g   usin g sign al ed  particl e s w arm  optimiz ation.  E nergy . 20 12; 4 2 : 466-4 76.   [4]  Rezva n AT Gharne h NS, Gharehp etia n  GB.  Robust optimizati on  of  distribute d  gener atio n   investme nt in b u ild in gs.  Energ y . 2012; 48: 45 5-46 3.  [5]  Li X, Z a n g  C Z , Liu W W ,  Zeng P, Yu HB . Metropolis cr iterio n base d  fuzz y  Q-le arn i n g  ener g y   mana geme n t for smart grids. Te lkom n i ka . 20 12; 10(8): 1 956 -196 2.  [6]  Li KB, Z hao  YH. Robust  control of u r ban i n d u strial   w a t e r mism atchin g unc ertain s y stem .   Te lkom n i ka . 20 13; 11(2): 1 012 -101 7.  [7]  X i e YL, Li YP, Huang GH, et al An interval  xed-mi x stoc hastic  p r ogrammi ng  method  fo r   gree nho use g a s  mitigatio n in  ener g y  s y stem s under u n cert aint y.  Energy 201 0; 35: 462 7 - 464 4.  [8]  Xi e YL, Li YP, Huan g GH, et al An ine x a c t chance-co n s traine d progr amming mo de l  for  w a ter   qua lit y man a g e m ent in  Bin hai   Ne w  Ar ea  of T i anji n , Ch in a.  Scienc e of the  T o tal Env i ro nme n t . 201 1;   409: 17 57 –1 77 [9]  Cai  YP, Hu an g GH, Ya ng   Z F .  Communit y -sca le  ren e w abl e e ner g y  s y stems  pl ann i ng  un der   uncerta int y -An  interva l  ch an ce-constra i ne d  progr ammin g  appr oac h.  Re new abl e a nd  Sustain abl e   Energy R e view s . 2009; 13: 72 1–7 35.   [10]  Z eng J,  Li u JF , W u  J, N g a n  H W . A multi-a g e n sol u tio n  to  e nerg y   man a g e m ent i n  h y b r i d   rene w a b l e   ener g y  ge nerat ion  s y stem.  Re new abl e Ener g y . 2011; 22:1 7 0 -18 7 [11]  Bua y a i  K, Ong s akul W ,  Mithul ana ntha n N. Multi-o b jectiv e micro-gr i d  pl an ni ng b y  NSGA-II in prim a r distrib u tion s y s t em.  Europea n  transactions o n  electric al po w e r . 2012; 4(6) : 118-12 5.  [12]  Motevase l M, Seifi AR, Nik na m T. Multi-obje c ti ve en erg y  m ana geme n t of  CHP (comb i n e d  he at an d   po w e r) base d  micro-gri d Energy.  2013; 5 1 : 123- 136.   [13]  Guo C X , B a i   YH, Z hen X,  et al. Optim a l   gen eratio dis patch  w i th r e n e w a ble  e nerg y  emb edd e d   usin g multip le  obj ectives.  Ele c trical Pow e r a nd Ener gy System . 2 012; 4 2 : 440- 447.   [14]  Z heng W K T he stud y on  w i nd s pee d p r edicti on bas e d   w a ve let an al ysis a nd ph ase spac e   reconstructi on.   Internati ona l j ourn a l of  adv a n ce me nts in c o mputi ng tec h nol ogy . 2 013;  2(1): 30 5- 312.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.