Bài giảng Kinh tế vận hành hệ thống: Chương 4 - Phân phối tối ưu phụ tải giữa các tổ máy trong nhà máy nhiệt điện được biên soạn với các nội dung chính sau: Bài toán phân phối tối ưu phụ tải trong nhà máy nhiệt điện; Chọn số tổ máy làm việc đồng thời; Phân phối tối ưu phụ tải điện cho các tổ máy làm việc không đồng thời; Phân phối tối ưu phụ tải điện cho các tổ máy làm việc song song;... Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng!
CHƯƠNG PHÂN PHỐI TỐI ƯU PHỤ TẢI GIỮA CÁC TỔ MÁY TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 4.1 Đặt vấn đề Nhà máy nhiệt điện gồm nhiều tổ máy Phụ tải nhà máy thay đổi Số tổ máy cần hoạt động, công suất tổ máy cho cho phí sản xuất nhỏ Chi phí sản xuất: Chi phí nhiên liệu chiếm tỷ trọng lớn Cnhiên liệu = g.B Nhiên liệu tiêu hao phụ thuộc chế độ vận hành Phân phối phụ tải cho tổ máy gọi tối ưu đáp ứng nhu cầu phụ tải với tiêu hao nhiên liệu nhỏ B cangf nhor cangf tot Bài toán phân phối tối ưu phụ tải nhà máy NĐ Hàm mục tiêu: B → Ràng buộc: Ni = P Nmin Ni Nmax Ni = Phân xưởng loại tuabin, lị hơi, chia phụ tải Tồn nhà máy: Đảm bảo nhu cầu phụ tải Tổng tiêu hao nhiên liệu nhỏ Lò hơi: Tổng tiêu hao nhiên liệu nhỏ Tuabin: Tổng tiêu hao nhiệt nhỏ Lò hiệu suất cao tuabin, phân phối tối ưu cho tuabin đóng vai trị quan trọng chọn số tổ máy làm việc đồng thời trước thỏa mãn nhu cầu phụ tải nhiên liệu tiêu hao nhỏ (chi phí) nhu cầu phụ tải P thời gian 4.2 Chọn số tổ máy làm việc đồng thời Không yêu cầu tất tổ máy làm việc Chọn số tổ máy làm việc đồng thời Phân phối tối ưu cho tổ máy vận hành Nguyên tắc chọn số tổ máy làm việc đồng thời: Đảm bảo cung cấp phụ tải nhiệt cho hộ yêu cầu Đảm bảo cung cấp điện cho hộ phụ tải Tiêu hao nhiên liệu cho nhà máy nhỏ Xét tiêu hao khởi động, tiêu hao không tải, suất tăng tiêu hao, thời gian vận hành, thay đổi chế độ làm việc tổ máy khác hệ thống Giả sử xét cho chạy tổ máy hay đồng thời tổ máy nhà máy điện ngưng công suất Tổ máy 1: Q1 = Qkht1 + r1N Tổ máy 2: Q2 = Qkht2 + r2N (Gcal/ h) (Gcal/ h) Tiêu hao nhiệt cho mở máy tổ máy 1: Qmm1(Gcal) tổ máy 2: Qmm2(Gcal) Giả thiết suất tăng tiêu hao nhiệt : r1 > r2 đổi lại đc , liên quan tới phần sau đổi lại phân phối khác Tổng nhiệt lượng tiêu hao cho tổ máy tính sau: Q1 = Qmm1+ Qkht1.t + r1.N1.t (Gcal) Q2 = Qmm2+ Qkht2.t + r2.N2.t (Gcal) Nếu cho hai tổ máy chạy đồng thời, tổng tiêu hao nhiệt tương ứng: Q1,2 = Qmm1+ Qmm2 + Qkht1.t + Qkht 2.t + r1.N1.t + r2.N2.t (Gcal) r1 > r2, nên tổ máy ưu tiên mãn tải trước N1=N-N2 lượng điện tương ứng W1=W- W2 Hệ thống yêu cầu lượng điện W (W > Wđm) cho tổ chạy không đảm nhiệm đủ, lượng điện thiếu hụt: W = W – Wđm (MWh) Nếu cho tổ chạy lượng điện thiếu hụt phải bù đắp tổ máy khác hệ thống Nếu tổ máy tổ máy khác hệ thống làm việc tiêu hao nhiệt: Q1,HT = Qmm1+ Qkht1.t + r1.W1+ rHT W (GCal) Nếu tổ máy tổ máy khác hệ thống đảm nhiệm tiêu hao nhiệt: Q2,HT = Qmm2 + Qkht2.t + r2.W2 + rHT W (Gcal) So sánh tiêu hao nhiệt trường hợp Chọn phương án có tiêu hao nhiệt nhỏ Xác định số tổ máy vận hành đồng thời 4.3 Phân phối tối ưu phụ tải điện cho tổ máy làm việc không đồng thời Phụ tải nhỏ cần vận hành tổ máy Tổ máy 1: Q1 = Qkht1 + r1N1 Tổ máy 2: Q2 = Qkht2 + r2N2 (Gcal/ h) (Gcal/ h) Qkht1 Qkht a Nếu: ln có Q1 < Q2 r1 r2 Q PHÂN BPPR CHO TỔ TIÊU HAO NHỎ HƠN II 2 I 1 Qkht2 Qkht1 N N b Nếu: Qkht1 Qkht r1 r2 (I) Q (II) Q = Q kht1 + r1 N gh Q = Q kht + r2 N gh Q1 = Q N Nmin Ngh Qkht1 + r1 N gh = Qkht + r2 N gh N gh Qkht − Qkht1 = r1 − r2 Nđm Các tuabin vận hành theo mức tăng phụ tải Nhu cầu phụ tải tăng dần, tuabin đưa vào Xác định thứ tự tuabin đưa vào vận hành Xác định công suất tuabin mức phụ tải Q1 = Qkht1 + r1 N Q2 = Qkht + r2 N Q = Q + r N kht 3 I Q II III Qkht1 Qkht Qkht r1 r2 r3 N23 N13 N12 Nm N Bảng phân phối phụ tải cho tổ máy Phụ tải nhà máy Tổ máy Phụ tải tổ máy Nmin - N13 Nmin - N13 N13 - N®m N13 - N®m N®m Nmin - N®m N®m N®m N®m N®m-2N®m 2N®m - 3N®m Bíc (n=2) Sj Si Cij f*i(n-1) fij= Cij+ f*i(n-1) f*j(n) C4 C1 3 C4 C2 C5 C1 C5 C2 C5 C3 2 4 C6 C2 4 C6 C3 Bíc (n=3) Sj Si Cij f*i(n-1) f*j(n) fij= Cij+ f*i(n-1) C7 C4 C7 C5 5 C7 C6 C7, C5, C3, C0 → C0, C3, C5, C7 víi tỉng chi phÝ nhá nhÊt lµ 5$ Tỉng chi phí thủ tục lặp ngợc: f (n ) = S i f ij (n) = C ij + f (n + 1) j j Áp dụng QHĐ Bellman vào phân phối tối ưu phụ tải Bài toán: Cần phân phối phụ tải (P) cho (n) tổ máy vận hành nhà máy Đặc tính lượng tổ máy Qi(Pi) cho n Hàm mục tiêu: Q i ( Pi ) → i =1 n Ràng buộc: P i =1 i =P Pimin Pi Pimax Công thức lặp Bellman áp dụng phân phối tối ưu bước (n): fn(P) = {fn-1(P-Pn) + Qn(Pn)} Kết bước thứ (n) kết tối ưu từ (n) bước lặp - Bước định (bước 1) + Chỉ xét tổ máy chạy với phạm vi công suất + Xét tiêu hao lượng với phạm vi cho - Bước (bước 2) + Đưa thêm tổ máy vào + Tính tốn tiêu hao lượng tương ứng với nấc cơng suất hai tổ máy cung cấp + Chọn phối hợp tối ưu nấc công suất (tiêu hao lượng nhỏ nhất) Cần tìm tiêu hao lượng tối ưu cho khả phối hợp cung cấp công suất đẳng trị tuabin - Các bước + Lần lượt đưa tổ máy vào vận hành + Tìm tiêu hao lượng tối ưu cho nấc công suất đẳng trị tổ máy - Bước lặp thực liên tiếp tổ máy cuối Sự phối hợp tối ưu tổ máy bước cuối kết phân phối tối ưu công suất cho tổ máy cuối tiêu hao lượng nhỏ nấc công suất nhà máy Phụ tải tối ưu phân cho tổ máy khác tìm cách ngược lại q trình tính tốn Ví dụ: Áp dụng phương pháp quy hoạch động Bellman để phân phối tối ưu phụ tải cho tổ máy sau Biết tổ máy chạy song song tiêu hao lượng cho bảng: Tæ máy Công suất (MW) B1 (t/h) B2 (t/h) B3 (t/h) Bước 1: Chỉ cần xác định tiêu hao lượng tổ máy nấc công suất khác nhau: f1(P) = Q1 (P1) Phạm vi phụ tải từ (0,2,4,6MW) Các tiêu hao lượng tương ứng: 2,3,4,5 (t/h) Bước 2: Đưa tổ máy vào vận hành, xác định hàm f2(P) theo công thức f2(P) = {f1(P-P2) + Q2(P2)} Hàm xác định khoảng phụ tải (0-12MW), với tiêu hao lượng nấc công suất đẳng trị: P = 0MW f2(0) = min{ f1(0-P2) + Q2(P2)} P1, P2 khơng thể nhỏ 0MW nên có trường hợp (P1, P2 = 0) tiêu hao lượng tương ứng: f2(0) = 2+1 = (t/h) P = 2MW f2(2) = min{ f1(2-P2) + Q2(P2)} Các phối hợp cơng suất tổ máy để cung cấp 2MW: (P1 = 0MW P2 = 2MW) (P1 = 2MW P2 = 0MW) Tiêu hao lượng tương ứng với công suất đẳng trị: f2(2) = f1(0) + Q2(2) = + = (t/h) f2(2) = f1(2) + Q2(0) = + = (t/h) f2(2) = (t/h) P = 4MW f2(4) = min{ f1(4-P2) + Q2(P2)} Tiêu hao lượng tương ứng với công suất đẳng trị: f2(4) = f1(0) + Q2(4) = + = (t/h) f2(4) = f1(2) + Q2(2) = + = (t/h) f2(4) = f1(4) + Q2(0) = + = (t/h) f2(4) = (t/h) P = 6MW f2(6) = min{ f1(6-P2) + Q2(P2)} Tiêu hao lượng tương ứng với công suất đẳng trị: f2(6) = f1(0) + Q2(6) = + = (t/h) f2(6) = f1(2) + Q2(4) = + = (t/h) f2(6) = f1(4) + Q2(2) = + = (t/h) f2(6) = f1(6) + Q2(0) = + = (t/h) f2(6) = (t/h) P = 10MW f2(10) = min{ f1(10-P2) + Q2(P2)} Tiêu hao lượng tương ứng với công suất đẳng trị: f2(10) = f1(4) + Q2(6) = + = 10 (t/h) f2(10) = f1(6) + Q2(4) = + = (t/h) f2(10) = (t/h) P = 12MW f2(12) = min{ f1(12-P2) + Q2(P2)} Tiêu hao lượng tương ứng với công suất đẳng trị: f2(12) = f1(6) + Q2(6) = + = 11 (t/h) f2(12) = 11 (t/h) Bước 3: Đưa tổ máy thứ vào vận hành, xác định hàm f3(P) theo công thức: f3(P) = min{ f2(P-P3) + Q3(P3)} Hàm xác định khoảng phụ tải (0 - 18MW), với tiêu hao lượng nấc công suất đẳng trị: P = 0MW f3(0) = min{ f2(0-P3) + Q3(P3)} Vì P1, P2, P3 khơng thể nhỏ 0MW nên có trường hợp (P1, P2, P3 = 0) tiêu hao lượng tương ứng: f3(0) = 2+1+1 = (t/h) P = 2MW f3(2) = min{ f2(2-P3) + Q3(P3)} Các phối hợp cơng suất tổ máy để cung cấp 2MW: (P1,2 = 0MW P3= 2MW) (P1,2 = 2MW P3= 0MW) Tiêu hao lượng tương ứng với công suất đẳng trị: f3(2) = f2(0) + Q3(2) = + = (t/h) f3(2) = f2(2) + Q3(0) = + = 5(t/h) f3(2) = (t/h) P = 18MW f3(18) = min{ f2(18-P3) + Q3(P3)} Các phối hợp cơng suất tổ máy để cung cấp 18MW: (P1,2 = 12MW P3 = 6MW) Tiêu hao lượng tương ứng với công suất đẳng trị: f3(18) = f2(12) + Q3(6) = 11 + = 16(t/h) f3(18) = 16(t/h) P P1 f1(P) P2 f2(P) P3 f3(P) 0 2 0,2 4 0,2,4 6 0,2,4 2,4 10 12 11 2,4,6 11 14 4,6 12 16 13 18 16 Bíc (Tỉ m¸y vµ 2) P1 B1 P2 B2 2 7 6 10 11 Bíc (Tổ máy 1,2 3) P1,2 10 12 P3 B3 B1,2 11 12 10 11 14 4 10 11 12 15 10 11 12 13 16 P1,2,3(MW) 10 12 14 16 18 B1,2,3 (t/h) 11 12 13 16 P3 0 0 0 2,4,4,6,6,6 4,6,6 6 P2 0,2 0,2,4 0,2,4 4,6 4,4,2,0,2,4 4,4,2 P1 2,0 4,2,0 6,4,2 4,2 6,4,6,6,4,2 6,4,6 6 ... Bảng phân phối phụ tải cho tổ máy Phụ tải nhà máy Tổ máy Phụ tải tổ máy Nmin - N13 Nmin - N13 N13 - N®m N13 - N®m N®m Nmin - N®m N®m N®m N®m N®m-2N®m 2N®m - 3N®m (3)+(2)+(1) Q Phụ tải ảo Phụ tải. .. b Q 4. 7 Phương pháp Lagrang phân phối tối ưu phụ tải nhà máy nhiệt điện Bài toán: Nhà máy nhiệt điện có phụ tải: Số tổ máy làm việc đồng thời: Tổ máy (i) mang tải: Tiêu hao nhiên liệu tổ máy. .. = N - Nmin n/m (MW) 4. 5 Phân phối phụ tải nhiệt cho tuabin - Trong trung tâm nhiệt điện, việc phân phối tối ưu cho phụ tải nhiệt tiến hành trước - Phụ tải nhiệt cung cấp cho hộ tiêu thụ nhiệt