Обзор метаэвристических методов оптимизации, применяемых при решении электроэнергетических задач

Быстрый рост электроэнергетических систем по всему миру в XX веке и несовершенство вычислительной техники того времени привели к появлению целого ряда проблем, связанных с управлением и распределением электроэнергии. Наиболее важными задачами, решаемыми при проектировании новых и модернизации уже существующих систем, являются задачи управления перетоками мощности, планирования нагрузок и реактивной мощности, выбора конфигурации сети и другие. Все они относятся к ряду оптимизационных задач, которые на протяжении многих лет решались с помощью традиционных численных методов: ньютоновских, метода внутренней точки, ветвей и границ, нелинейного и квадратичного программирования и других. Поскольку энергосистемы являются нелинейными системами с большим количеством разнообразных устройств и особенностей их работы, то для решения указанных проблем исследователи использовали различные способы упрощения математических моделей. К тому же использование численных методов вызывало трудности при вычислении производных первого и второго порядка, что приводило к нахождению неоптимальных решений. Появление на свет эвристических, а затем и метаэвристических оптимизационных методов позволило существенно упростить подготовку математических моделей и сократить время выполнения расчетов, а универсальность новых алгоритмов обеспечила их применимость для широкого спектра задач. В статье рассмотрена общая последовательность выполнения оптимизационных задач с помощью метаэвристических методов, представлено описание наиболее важных проблем, с которыми сталкивается современная электроэнергетика, перечислены популярные метаэвристические оптимизационные алгоритмы, описаны их сильные и слабые стороны, а также перечислены основные области их применения.