Retour :    home       Télécharger les transparents :    roadef03-ucp-slides.pdf    roadef03-ucp-slides-2up.pdf

UCP : Relaxation Lagrangienne
et filtrage par coûts réduits
appliqués à la production d'électricité



Maurice Diamantini (maurice.diamantini at ensta.fr)    Ecole Nationale de Techniques Avancées, 32 Bd Victor 75739 Parios Cedex 15
Thierry Benoist (tbenoist at bouygues.com)    e-Lab 1 av. Eugène Freyssinet, 78061 St Quentin en Yvelines
Benoît Rottembourg (brottembourg at bouygues.com)    e-Lab 1 av. Eugène Freyssinet, 78061 St Quentin en Yvelines

 ^  Contexte du problème

Le problème de planification de générateurs électriques (UCP: Unit Commitment Problem [1,2]) consiste à planifier la production d'un parc de centrales de façon à satisfaire, à coût minimum, la demande estimée. Il s'agit de satisfaire une prévision de consommation définie pour chaque heure d'une journée, à l'aide d'un parc de générateurs composés d'une centaine d'unités dont chacune, si elle est allumée, produit une puissance comprise dans un intervalle qui lui est spécifique.

Collectivement, il faut que, pour chaque heure, la somme des productions individuelles égale la demande (*). Individuellement, pour des raisons techniques, un générateur ne peut pas redémarrer tout de suite après une extinction, ni être arrêté juste après un allumage. Le coût de fonctionnement est une fonction légèrement quadratique (convexe) de la production. A cela, il faut ajouter à chaque démarrage, un coût qui est une fonction de la température, elle-même liée à la durée pendant laquelle la centrale a été arrêtée.

(*) Nous omettons volontairement dans ce résumé la contrainte de "réserve". Le cumul des puissances maximales des unités allumées doit dépasser une estimation haute de la demande. Nous traitons cette contrainte de manière similaire à la demande normale.

 ^  Relaxation et coût réduits

L'évolution d'un générateur peut classiquement se modéliser par un programme dynamique. Chaque état d'une unité stocke la durée depuis laquelle celle-ci est allumée ou éteinte à une date donnée. Le nombre d'états possibles à un instant donné est borné d'une part par la durée de refroidissement, et d'autre part par le temps de fonctionnement minimum.

Pour coordonner la production des générateurs, nous relâchons lagrangiennement [4] en chaque instant la contrainte de satisfaction de la demande en énergie. Pour chaque heure, la valeur des multiplicateurs de Lagrange peut être vue comme un prix du KWh incitant plus ou moins les générateurs à produire à cette heure là. Cette relaxation nous fournit une borne inférieure du coût total.

Par ailleurs, les solutions duales peuvent être primalisées de manière heuristique de façon à obtenir des solutions faisables. Par ailleurs, pour chaque générateur et à chaque heure, on peut extraire du programme dynamique le coût supplémentaire qui apparaîtrait si l'on forçait l'unité à être allumée à cette date. Nous utilisons ces coûts réduits de deux façons différentes. En exploitant des propriétés redondantes du type "il faut au moins trois générateurs allumés à la date 2" nous pouvons améliorer les bornes lagrangiennes. D'autre part un filtrage basé sur ces informations permet d'éliminer des noeuds des graphes d'états des générateurs, dans le cadre d'un Branch and Bound piloté par programmation par contraintes [3].

 ^  Références

  1. Arnaud Renaud (1993) Daily Generation Management at Electricité de France: Towards Real Time - IEEE Transaction on Automatic Control - volume 38 No 7 ­ 07/993 From Planning
  2. J. Valenzuela and Alice E. Smidth (1999). A Seeded Memetic Algorithm for Large Unit Commitment Problems .Submited to Journal of Heuristics .
  3. T. Benoist, F. Laburthe, B. Rottembourg. Travelling Tournament Problem, CPAIOR01, June 2001
  4. A. Merlin, P. Sandrin. A new method for unit commitment at Electricité de France. IEEE Trans. Power Apparatus Syst. Vol PAS-102, no 5, pp 1218-1225, May 1983.
./