PAAR, M. Využití genetických algoritmů při optimalizaci procesů v elektroenergetice [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2009.
Ing. Martin Paar absolvoval Fakultu elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně v roce 2005 a téhož roku započal s doktorským studiem v rámci tématu "Využití genetických algoritmů při snižování ztrát v distribuční síti". V roce 2007 složil státní doktorskou zkoušku. Na základě doporučení komise bylo téma rozšířeno na "Využití genetických algoritmů při optimalizaci procesů v elektroenergetice". Předložená disertační práce se zabývá problematikou genetických algoritmů a analýzou možností jejich využití při optimalizaci v elektroenergetice. Řešené téma je v současné situaci liberalizovaného trhu s elektrickou energií velmi aktuální, jelikož otevírá nové možnosti zvyšování efektivity provozu distribučních soustav. Doktorand se během studia velmi podrobně seznámil s genetickými algoritmy a testoval jejich možnosti pro optimalizaci rekonfigurace sítě s cílem minimalizovat náklady na ztráty společně s náklady na nedodávku elektrické energie, přičemž pro hodnocení nákladů na nedodávku elektrické energie jsou použity dva reálné současné standardy - finský systémový standard a portugalský zákaznický standard a tři experimentální standardy, které slouží k doplnění popisu o oblasti nepokryté reálnými standardy. Tento kombinovaný přístup je hlavním přínosem disertační práce. Disertační práce je zpracována na velmi dobré vědecké i grafické úrovni. Ing. Paar během doktorského studia absolvoval dva studijní pobyty- na Aalborg University v Dánsku a na Tampere University of Technology ve Finsku, každý v délce 5 měsíců. Zejména druhý studijní pobyt se velmi kladně odrazil na zpracování disertační práce a na publikační činnosti doktoranda, kterou lze hodnotit jako nadprůměrnou. Student je autorem nebo spoluautorem 12 článků na zahraničních konferencích a 9 článků ve sbornících mezinárodních konferencí pořádaných subjekty z ČR nebo SR Velmi pozitivně hodnotím také zapojení do výuky cvičení v předmětech "Distribuce eletrické energie", "Ochrany a jištění zařízení" a "Přenosové sítě". Jsem přesvědčen, že uchazeč splňuje všechny předpoklady pro udělení ak. titulu doktor. Disertační práci doporučuji k obhajobě.
Posudek oponenta disertační práce Oponent: Prof.Ing.Zdeněk Hradílek, DrSc. VŠB TU FEI Ostrava Autor disertace: Ing. Martin Paar, VUT FEKT Brno Využití genetických algoritmů při optimalizaci procesů v elektroenergetice Předložená doktorská disertační práce se zabývá vysoce aktuální problematikou směřující ke zvýšení spolehlivosti provozu elektrických distribučních sítí. Cílem práce je vytvoření algoritmů pro optimalizaci provozu distribuční sítě vn s cílem využití více kriteriální funkce zahrnující nejen tradiční posouzení ztrát činného výkonu, ale také minimalizaci nákladů distributora při nedodržení variantně příslušného standardu nepřetržitosti dodávky. Práce přináší nové poznatky v metodice přístupu k problému řešení jak technického stavu tak i komplexního posouzení možných variant zhodnocení ukazatelů standardů nepřetržitosti dodávky elektrické energie koncovým zákazníkům.Disertant Ing. Martin Paar prostudoval a vzájemně posoudil řadu zahraničních prací ze kterých se v závěru soustředil na modely portugalského a finského standardu. Tyto pak ve svém programu konfrontuje se třemi vstupy experimentálními pro testování různých parametrů nastavení. Zásadním přínosem práce je tvorba optimalizačního modelu pro rekonfiguraci sítí s možností kombinovat tradiční výpočty ocenění technických ztrát s výpočty nákladů za nedodanou elektrickou energii, doplněnou v "Hlavním programu" optimalizací genetickými algoritmy. Ověření bylo provedeno na reálné kabelové sítí 22 kV. Disertace je velmi pěkně graficky provedena a má logické členění s velmi obsáhlou přílohou různých sekvencí graficky zpracovaných analýz. Předložená disertační práce byla dostatečně publikována v 28 příspěvcích mezinárodních i tuzemských konferencích. Výsledky obsažené v disertaci se zaslouží publikovat také v periodikách v tuzemsku i v zahraničí. Dotazy a připomínky k disertační práci: 1. Porovnání systémových standardů Finsko - Portugalsko a ČR. - Proč byly vybrány tyto země. - Zdůvodněte omezení na hladinu vn a dlouhé přerušení . s 18. 2. Vysvětlete tvrzení - s. 23 že při aplikacích výpočtu rekonfigurace posuzované sítě pro optimalizaci užitím neuronových sítí lze nabídnout řešení nezávisle na vstupních konfiguracích? 3. Vysvětlete provázanost "Hlavního programu" mezi tvorbou první generace a genetickým algoritmem z hlediska vah posuzovaných kriterií při různých variantách rekonfigurace posuzované sítě. /Výpočet ztrát v ustáleném chodu, náklady na penalizaci při nedodržení příslušného standardu nepřetržitosti dodávky, ocenění nedodané energie podle závažnosti odběratele/. 4. V jakém časovém horizontu předpokládáte využití nově vyvinuté metodiky a programu pro rekonfigurace v praxi distribučních sítí? Závěr: Prokázána vědecká činnost mi umožňuje vyjádření, že Ing. Martin Paar je pracovníkem s perspektivou pro vědeckou práci. Disertační práce zcela splňuje obecně uznávané požadavky k udělení akademického titulu PhD. Doktorskou disertační práci Ing. Martina Paara doporučuji k obhajobě před příslušnou komisí pro doktorské disertační práce. V Ostravě 23.10.2009 Prof.Ing. Zdeněk Hradílek, DrSc.
OPONENTNÍ POSUDEK DISERTAČNÍ PRÁCE Autor: Ing. Martin Paar Název práce: Využití genetických algoritmů při optimalizaci procesů v elektroenergetice Námět práce a jeho aktuálnost z hlediska současného stavu vědy Předložená disertační práce se zabývá optimální rekonfigurací distribuční sítě vn s cílem minimalizovat součet nákladů na ztráty v síti a nákladů na přerušení dodávky, které plynou z nedodržení standardu nepřetržitosti dodávky. Optimalizačním nástrojem je genetický algoritmus. Náklady na přerušení jsou variantně vyjádřeny na základě 5 různých standardů nepřetržitosti dodávky. Optimalizace provozu distribučních soustav je trvalým zájmem jejich provozovatelů. Hledání vhodných optimalizačních nástrojů, které by byly použitelné pro reálné a tedy rozsáhlé sítě, je stále aktuálním tématem. V souvislosti s rozšiřující se a zpřísňující se regulací nepřetržitosti dodávky nabývají některé optimalizační úlohy nového rozměru, neboť nedodržení regulátorem stanovených standardů může mít na provozovatele distribuční soustavy významný ekonomický dopad. Regulace v elektroenergetice se ubírá v různých zemích různými cestami. Přestože regulátoři z některých evropských zemí demonstrují na vývoji hodnot agregovaných ukazatelů nepřetržitosti dodávky pozitivní efekt jejich regulace, nejsou v literatuře jasně popsány skutečné kroky, které k takovým výsledkům vedly, a ani nejsou k dispozici studie dlouhodobých dopadů regulace na distribuční sítě. Kombinace nákladů na ztráty a nákladů na přerušení, kterou uplatnil autor v kriteriální funkci, je proto velmi aktuální a umožňuje studium nejen vlastností zvolené optimalizační metody, ale zejména některých možných efektů regulace. Využití genetických algoritmů je u řešeného optimalizačního problému vhodné. Námět práce odpovídá oboru Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika. Původní přínosné části práce Disertační práce se skládá ze 4 hlavních kapitol a rozsáhlých příloh. V kapitole 2 jsou s využitím širokého spektra citované literatury shrnuty současné poznatky z oblasti rekonfigurace sítě s využitím genetických algoritmů a oceňování přerušení dodávky na základě regulačních mechanizmů v některých evropských zemích. V kapitole 3 jsou formulovány cíle disertační práce. Jádro disertační práce je v kapitolách 4 a 5. Autor navrhnul dva genetické algoritmy pro řešení vytčené úlohy a implementoval je v prostředí Matlab. Podrobně se věnoval kódování řešení, které má zásadní vliv na funkčnost a časovou náročnost algoritmu. Použité kódování je kompromisem mezi snadností programové implementace, potřebou dekódování pro výpočet ustáleného chodu a výpočet spolehlivosti a zabezpečením přijatelnosti řešení (splněním podmínek radiálního provozu sítě a připojení všech uzlů). Pro opravy nepřijatelných řešení a dékódování byly navrženy prohledávací grafové algoritmy. Jak dokládá rozsáhlá síť, na které byly algoritmy testovány, jedná se o v praxi použitelné řešení. Na základě testů obou algoritmů se autor následně rozhodnul pro využití jednoho z nich ("klasického" algoritmu) v analýze vlivů nákladů na přerušení dodávky na optimální řešení. Genetický algoritmus tak je prostředkem k dalším původním analýzám, nikoliv jediným smyslem autorovy práce. Provedené analýzy jsou podloženy rozsáhlým souborem výpočtů. Autor vytvořil původní metodiku analýzy a prezentace takovýchto výstupů. Závěry poukazují na potřebu zahrnutí nákladů na přerušení dodávky do optimalizačních úloh, přičemž tato potřeba vyvstává ze zaváděné regulace. Výsledky dále ukazují, že existují standardy nepřetržitosti dodávky (resp. nastavení jejich limitů), kdy jsou náklady na přerušení výrazně převýšeny náklady na ztráty - motivační efekt takovýchto standardů se tak ztrácí. Závěry kapitoly 5 jsou bezesporu původní, rozšiřují poznatky vědního oboru a mohou mít vliv na vývoj regulace nepřetržitosti dodávky i na rozhodování distribučních společností v podmínkách regulace. Vědecká činnost uchazeče Jak dokládá "Bodové hodnocení tvůrčích aktivit doktoranda" a předložené reprinty vybraných publikací, byly poznatky uváděné v práci publikovány na domácích i mezinárodních konferencích (např. na konferencích EPQU 2007 v Barceloně, PowerTech 2007 v Lausanne a zejména na renomované mezinárodní konferenci CIRED 2009, konané toho roku v Praze). Seznam publikací autora obsahuje celkově 28 položek. Je tedy velmi bohatý a jasně dokládá vědeckou aktivitu autora. Závěr Předložená disertační práce obsahuje rozsáhlý soubor výsledků, které jsou podrobně analyzovány a na základě kterých autor utvořil hodnotné závěry. Práce je uspořádána systematicky, byť by v některých místech byl vhodnější poněkud formálnější či preciznější popis (např. v kap. 4.5, kap. 2.2). Zabývá se aktuálními problémy a přináší původní poznatky, které jsou využitelné v dalším výzkumu i v praxi. Vytčené cíle disertační práce byly splněny. Jádro disertační práce bylo v dostatečné míře publikováno na domácím i zahraničním odborném fóru. K práci mám následující otázky: 1. Mohl by autor komentovat výběr standardů zahrnutých v analýze v kapitole 5? 2. Jak jsou vybíráni referenční jedinci v "Niche" genetickém algoritmu a jak se volí rozdíl mezi nimi? 3. Jaká je úloha dominantního jedince v křížení u "klasického" genetického algoritmu? 4. Grafy na obr. 5.8 až 5.10 naznačují změnu v rozdělení základních ukazatelů nepřetržitosti dodávky. Mohl by autor ozřejmit, co přesně jednotlivé body grafů představují (s ohledem na kategorie MO a VO), a na vhodném příkladu ukázat změnu v zapojení sítě vedoucí k výraznému snížení nákladů na penalizace u některých zákazníků? Disertační práce v plném rozsahu odpovídá obecně uznávaným požadavkům na udělení akademicko-vědeckého titulu doktor v oboru Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika. V Brně 26. října 2009. Ing. Petr Skala, Ph.D.
eVSKP id 24963