Giải bài toán uc sử dụng mô hình milp cho hệ thống hỗn hợp nhiệt điện, điện gió và tích trữ năng lượng dạng pin có xét tổn thất công suất lưới điện

TNU Journal of Science and Technology 227(16): 85 - 93 A MILP-BASED FORMULATION FOR THERMAL-WIND-BESS UNIT COMMITMENT PROBLEM CONSIDERING NETWORK POWER LOSS Pham Nang Van*, Nguyen Thi Hoai Thu, Trinh Van Hoang, Vu Quoc Cuong School of Electrical and Electronic Engineering - Hanoi University of Science and Technology ARTICLE INFO Received: 11/9/2022 Revised: 19/10/2022 Published: 20/10/2022 KEYWORDS Unit Commitment (UC) Battery Energy Storage System (BESS) Power Loss Linear Approximation Mixed-Integer Linear Programming (MILP) ABSTRACT Unit commitment is one of the most critical problems in power system operation The objective of the unit commitment problem is to determine the start-up and shut-down schedule of generating units for a given planning horizon with the aim of maximizing social welfare while satisfying the load demand and meeting the technical and security constraints This paper proposes a model based on MixedInteger Linear Programming (MILP) as a way of dealing with the unit commitment problem of thermal-wind-BESS integrated systems considering network power loss This MILP based-formulation is developed from the Mixed-Integer Nonlinear Programming (MINLP) model by linearizing the power loss The proposed model is validated using the power transmission system of the IEEE RTS 24-bus The calculation results reveal that the power loss makes a considerable impact on the commitment of production units, the actual power output of the committed generating units and scheduled storage power GIẢI BÀI TỐN UC SỬ DỤNG MƠ HÌNH MILP CHO HỆ THỐNG HỖN HỢP NHIỆT ĐIỆN, ĐIỆN GIÓ VÀ TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG DẠNG PIN CĨ XÉT TỔN THẤT CƠNG SUẤT LƯỚI ĐIỆN Phạm Năng Văn*, Nguyễn Thị Hồi Thu, Trịnh Văn Hoàng, Vũ Quốc Cường Trường Điện ‒ Điện tử - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội THƠNG TIN BÀI BÁO Ngày nhận bài: 11/9/2022 Ngày hồn thiện: 19/10/2022 Ngày đăng: 20/10/2022 TỪ KHÓA Lựa chọn tổ máy vận hành (UC) Tích trữ lượng dạng pin (BESS) Tổn thất cơng suất Xấp xỉ tuyến tính Quy hoạch tuyến tính ngun thực hỗn hợp (MILP) TĨM TẮT Lựa chọn tổ máy vận hành toán quan trọng vận hành hệ thống điện Mục đích tốn lựa chọn tổ máy vận hành xác định trạng thái vận hành tổ máy khoảng thời gian để đáp ứng nhu cầu phụ tải, thỏa mãn ràng buộc kỹ thuật ràng buộc an toàn hệ thống, đồng thời cực đại tổng lợi ích xã hội khoảng thời gian xét Bài báo đề xuất mơ hình quy hoạch tuyến tính ngun thực hỗn hợp (MILP) để giải toán lựa chọn tổ máy vận hành cho hệ thống hỗn hợp nhiệt điện, điện gió tích trữ lượng dạng pin có xét tổn thất cơng suất lưới điện Mơ hình MILP phát triển từ mơ hình quy hoạch phi tuyến ngun thực hỗn hợp (MINLP) cách sử dụng kỹ thuật tuyến tính hóa tổn thất cơng suất lưới điện Lưới điện truyền tải 24 nút IEEE áp dụng để đánh giá mơ hình đề xuất Kết tính tốn cho thấy tổn thất cơng suất lưới điện có ảnh hưởng đáng kể đến trạng thái vận hành, công suất phát tổ máy hoạt động tích trữ lượng dạng pin DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.6485 * Corresponding author Email: van.phamnang@hust.edu.vn http://jst.tnu.edu.vn 85 Email: jst@tnu.edu.vn TNU Journal of Science and Technology 227(16): 85 - 93 Giới thiệu Bài toán lựa chọn thành phần tổ máy vận hành (UC) có mục đích xác định trạng thái vận hành tổ máy khoảng thời gian định (thường ngày) công suất phát tổ máy vận hành để tối đa hóa tổng lợi ích xã hội hoạt động thị trường điện, đồng thời thỏa mãn nhu cầu công suất phụ tải, ràng buộc kỹ thuật tổ máy, ràng buộc kỹ thuật lưới điện ràng buộc an toàn hệ thống [1] Trong toán UC truyền thống, đối tượng nghiên cứu thường tổ máy nhiệt điện Đặc điểm tổ máy nhiệt điện độ linh hoạt tương đối thấp, thời gian làm việc/nghỉ tối thiểu lớn, cơng suất phát tối thiểu lớn, chi phí khởi động giá thành sản xuất điện cao [2],[3] Tuy nhiên, mức độ thâm nhập ngày cao nguồn lượng tái tạo lắp đặt hệ thống tích trữ lượng (BESS) địi hỏi nghiên cứu tốn UC [4], [5] Ngồi ra, tổn thất công suất tác dụng lưới điện thường (1 ÷ 5)% tổng cơng suất phụ tải tồn hệ thống có ảnh hưởng đến lời giải toán UC Các nghiên cứu tốn UC mơ tả Xét đối tượng nghiên cứu, báo [2] trình bày tốn UC cho hệ thống có nhà máy nhiệt điện không xét lưới điện Các tác giả nghiên cứu [6] đề xuất mơ hình tốn UC cho hệ thống có nhiệt điện có xét ràng buộc lưới điện Bài báo [7] phát triển mơ hình tốn UC có xét ràng buộc cố N-1 cho hệ thống hỗn hợp nhiệt điện điện gió Bài tốn UC cho hệ thống hỗn hợp nhiệt điện điện gió có xét tính bất định mô tả nghiên cứu [8] Tuy nhiên, nghiên cứu [5], [6] chưa xét ảnh hưởng tổn thất công suất lưới điện đến lời giải toán UC Xét phương pháp giải, số kỹ thuật giải đề xuất để giải toán UC nới lỏng Lagrangian (LR) [9], thuật toán di truyền (GA) [10] quy hoạch tuyến tính nguyên thực hỗn hợp (MILP) [11] - [13] Đặc điểm số phương pháp giải sau:  Phương pháp nới lỏng Lagrangian (LR) sử dụng lý thuyết đối ngẫu quy hoạch phi tuyến, giải tốn UC có kích cỡ lớn có độ linh hoạt cao Tuy nhiên, phương pháp khơng tìm lời giải tối ưu tồn cục khối lượng tính toán lớn Trước đây, phương pháp LR kỹ thuật giải quan trọng áp dụng phổ biến từ năm 1970  Phương pháp dựa thuật tốn di truyền áp dụng thành cơng để giải tốn tối ưu hóa phức tạp Tuy nhiên, nhược điểm phương pháp hiệu suất tính tốn tương đối thấp áp dụng cho hệ thống điện có kích cỡ lớn địi hỏi hiểu biết chuyên sâu mặt toán học  Phương pháp dựa quy hoạch tuyến tính nguyên thực hỗn hợp (MILP) ngày phổ biến, tích hợp nhiều giải dễ tiếp cận với người dùng MILP cung cấp nghiệm tối ưu toàn cục hội tụ sau số bước lặp hữu hạn Các giải thương mại cho phương pháp MILP dựa thuật toán nhánh cắt CPLEX, LINDO, OSL XPRESS-MP giải nguồn mở MINTO, ABACUS, MIPO BC-OPT với khả giải hiệu tốn có quy mơ lớn áp dụng thành cơng để giải tốn UC Do đó, nay, phương pháp MILP áp dụng rộng rãi để giải tốn UC Mục đích báo xây dựng mơ hình MILP cho tốn UC hệ thống hỗn hợp nhiệt điện, điện gió BESS có xét tổn thất cơng suất lưới điện Các đóng góp nghiên cứu bao gồm: (1) Phát triển kỹ thuật tuyến tính hóa tổn thất cơng suất lưới điện; (2) Đề xuất mơ hình MILP cho toán UC hệ thống hỗn hợp nhiệt điện, điện gió BESS có xét tổn thất cơng suất (3) Phân tích ảnh hưởng tổn thất cơng suất lưới điện đến lời giải tốn UC Bài báo gồm bốn phần Phần trình bày mơ hình quy hoạch phi tuyến ngun thực hỗn hợp (MINLP) tốn UC Kỹ thuật tuyến tính hóa ràng buộc lưới điện mơ hình MILP tốn mơ tả phần Phần trình bày áp dụng mơ hình MILP đề xuất cho lưới điện truyền tải 24 nút IEEE Những kết luận hướng nghiên cứu tương lai trình bày Phần http://jst.tnu.edu.vn 86 Email: jst@tnu.edu.vn TNU Journal of Science and Technology 227(16): 85 - 93 Phương pháp nghiên cứu 2.1 Mơ hình MINLP tốn UC xét ràng buộc lưới điện Mơ hình UC báo xem xét tham gia chào giá đơn vị phát điện đơn vị mua điện Khi đó, hàm mục tiêu tốn UC tối đa hóa tổng lợi ích xã hội (SW), có xét đến thành phần chi phí cố định, chi phí khởi động chi phí dừng tổ máy nhiệt điện Đồng thời, toán UC bao gồm ràng buộc liên quan đến nhà máy nhiệt điện, điện gió, BESS, lưới điện ràng buộc an toàn 2.1.1 Hàm mục tiêu Hàm mục tiêu tốn UC mơ tả sau: Ci0ui  t   CiSU yi  t   CiSD zi  t    NGi max SW     Dj  n, t  PDj  n, t         Gi  m, t  PGi  m, t   t 1 jD n 1 t 1 iG  m 1   T NDj T (1) Trong đó:  T tổng số giai đoạn chu kỳ lập kế hoạch vận hành (ở T = 24);  j i số phụ tải tổ máy phát;  t số khoảng thời gian;  n m số block công suất tiêu thụ công suất phát;  Dj  n, t  giá chào mua phụ tải j ứng với block n khoảng thời gian t ($/MWh);  PDj  n, t  công suất tiêu thụ phụ tải j ứng với block n khoảng thời gian t (MW);  D tập phụ tải tham gia thị trường;  ΩG tập tổ máy tham gia thị trường;  NDj số block chào giá phụ tải j;  NGi số block chào giá tổ máy i;  Gi  m, t  giá chào bán tổ máy i ứng với block m khoảng thời gian t ($/MWh);  PGi  m, t  công suất phát tổ máy i ứng với block m khoảng thời gian t (MW);  Ci0 , CiSU CiSD chi phí cố định, chi phí khởi động chi phí dừng tổ máy ($);  ui  t  biến nhị phân 0/1, tổ máy i vận hành khoảng thời gian t tổ máy nghỉ;  yi  t  biến nhị phân 0/1, tổ máy i khởi động đầu khoảng thời gian t tổ máy không khởi động;  zi  t  biến nhị phân 0/1, tổ máy i dừng đầu khoảng thời gian t tổ máy không dừng 2.1.2 Các ràng buộc 2.1.2.1 Giới hạn công suất phát Công suất phát tổ máy nhỏ trị số công suất tối thiểu  PGimin  lớn trị số công suất phát tối đa  PGmax i  Ràng buộc kỹ thuật mô tả sau: N Gi max PGmin  i, t i ui  t   PGi  t    PGi  m, t   PGi ui  t  ; (2) PGi  m, t   PGmax  m, t  ; i, t , m i (3) m 1 http://jst.tnu.edu.vn 87 Email: jst@tnu.edu.vn 227(16): 85 - 93 TNU Journal of Science and Technology 2.1.2.2 Giới hạn tăng/giảm cơng suất phát Q trình tăng cơng suất phát giai đoạn khởi động tổ máy định giới hạn tăng công suất phát khởi động: (4) PGi  t   PGi  t  1  RiU ui  t  1  RiSU yi  t  ;  i, t đó, RiU RiSU giới hạn tăng công suất phát (MW/h) giới hạn tăng công suất phát khởi động tổ máy i (MW/h) Trong khoảng thời gian chu kỳ lập kế hoạch vận hành, ràng buộc (4) trở thành: (5) PGi 1  PGi    RiU ui    RiSU yi 1 ;  i đó, PGi   ui  0 công suất phát trạng thái tổ máy i khoảng thời gian cuối ngày vận hành trước Tương tự, q trình giảm cơng suất phát giới hạn sau: (6) PGi  t  1  PGi  t   RiDui  t   RiSD zi t  ;  i, t D SD (7) PGi  0  PGi 1  Ri ui 1  Ri zi 1 ;  i đó, RiD RiSD giới hạn giảm công suất phát (MW/h) giới hạn giảm công suất phát dừng tổ máy i (MW/h) 2.1.2.3 Ràng buộc thời gian làm việc/nghỉ tối thiểu Ràng buộc thời gian làm việc tối thiểu ( Ti U ) mô tả sau : Gi  1  u  t   0; i t 1  t  Ti U 1  u n  T n t i U i T i (8) yi  t  ;  i, t  Gi  T  Ti U   u  n   y t   0; n t  Gi  T , Ti U  Ti U    ui   ;  i i (9)  i, t  T  Ti U  T (10) đó, Gi Ti U   số mà tổ máy i phải làm việc số mà tổ máy i làm việc, xét thời điểm đầu chu kỳ lập kế hoạch Tương tự, ràng buộc thời gian nghỉ tối thiểu ( Ti D ) mô tả sau:  Fi  u  t   0; t 1 t  TiD 1  n t  Fi  T , Ti D  Ti S    1  ui    ;  i i (11) D D 1  ui  n    Ti zi  t  ;  i,  t  Fi  T  Ti  T  1  u  n   z t   0; n t i i (12)  i, t  T  Ti D  T (13) đó, Fi Ti S   số mà tổ máy i phải nghỉ số mà tổ máy i nghỉ, xét thời điểm đầu chu kỳ lập kế hoạch 2.1.2.4 Ràng buộc biến nhị phân Để đảm bảo tính logic vận hành thực tế, ràng buộc cần thỏa mãn: yi  t   zi  t   ui  t   ui  t   ; yi  t   zi  t   1; ui t  , yi t  , zi t   0,1 ;  i, t (14) 2.1.2.5 Ràng buộc BESS Ràng buộc hoạt động BESS thứ k mô tả sau: max  PBk ch  t   PBmax k ch ;  PBk dis  t   PBk dis ;  k , t http://jst.tnu.edu.vn 88 (15) Email: jst@tnu.edu.vn 227(16): 85 - 93 TNU Journal of Science and Technology max max PBk ch  t   vk  t  PBmax k ch  0; PBk dis  t   vk  t  PBk dis  PBk dis ;  k , t (16)   EBk  t   EBk  t  1  Bchk PBk ch  t  1  dis PBk dis  t  1 ; k , t Bk   max EBk  EBk  t   EBk ;  k , t; EBk    EBk  24  ;  k (17) (18) đó:  PBk ch  t  PBk dis  t  công suất sạc xả BESS thứ k thời điểm t;   vk  t  biến nhị phân 0/1, BESS sạc thời điểm t vk  t   xả vk  t   0;  EBk  t  mức lượng BESS thứ k thời điểm t; max PBmax k ch PBk dis công suất sạc xả tối đa BESS thứ k thời điểm t;  EBkmin EBkmax mức lượng tối thiểu tối đa BESS thứ k; ch dis  Bk Bk hiệu suất sạc xả BESS thứ k;  EBk   EBk  24 mức lượng BESS thứ k đầu cuối chu kỳ lập kế hoạch 2.1.2.6 Ràng buộc dự trữ công suất Ràng buộc dự trữ công suất mô tả sau:  u t  P iG i max Gi   P t   P t  ; Dj j D R t (19) PR  t  dự trữ công suất yêu cầu hệ thống thời điểm t lấy 10% tổng công suất phụ tải toàn hệ thống 2.1.2.7 Ràng buộc lưới điện Với giả thiết mô-đun điện áp nút lưới điện pu, dịng cơng suất tác dụng đường dây (s,r) nút s r mô tả sau [4]: (20) Psr  g sr   g sr cos sr  bsr sin  sr  ; Prs  g sr   g sr cos sr  bsr sin  sr  đó,  sr   s   r ysr  gsr  jbsr , ysr tổng dẫn dọc đường dây (s,r) Tổn thất công suất nhánh (s,r) xác định sau: (21) Psr  Psr  Prs  g sr 1  cos sr  Ràng buộc cân công suất nút viết cho nút s thời điểm t (22)  P t    iGs Gi w Ws PGw  t    k Bs PBk dis  t    jDs PDj  t    k Bs PBk ch  t    P t  ; r s sr t , s (22) đó, Gs tập nhà máy nhiệt điện nối với nút s; Ws tập nhà máy điện gió nối với nút s; Bs tập BESS nối với nút s; Ds tập phụ tải nối với nút s; s tập nút kết nối trực tiếp với nút s Ràng buộc giới hạn công suất truyền tải đường dây (s,r) mô tả sau: max  Psr  t  ; Prs  t   Psrmax ;   s, r  , t (23) 2.2 Tuyến tính hóa ràng buộc lưới điện mơ hình MILP tốn UC Bài tốn UC (1)-(23) có dạng MINLP ràng buộc phi tuyến (22)-(23) Trong phần này, ràng buộc tuyến tính hóa để xây dựng mơ hình MILP tốn UC Trong chế độ xác lập, chênh lệch góc pha điện áp hai nút liền kề nhỏ Áp dụng khai triển chuỗi Taylor bỏ qua thành phần bậc cao, biểu thức (20) (21) trở thành: Psr  g sr http://jst.tnu.edu.vn  s r  2  bsr  sr ; Prs  g sr 89  s r  2  bsr  sr ; Psr  g sr  s r  (24) Email: jst@tnu.edu.vn 227(16): 85 - 93 TNU Journal of Science and Technology Phương pháp tuyến tính hóa đoạn cho hàm bình phương độ lệch góc pha điện áp   sr  sử dụng 2L khối tuyến tính Hình [4] Do   sr  hàm đối xứng nên để giảm khối lượng tính tốn, ta cần sử dụng L phân đoạn tuyến tính Các giá trị dương  sr thể qua biến  sr xác định phương trình (25) H nh Kỹ thuật tuyến tính hóa đoạn Như vậy, hàm   sr  tuyến tính hóa L phân đoạn với độ dài  sr 1 ,  sr   , ,  sr  L  , phân đoạn có độ dốc tương ứng  sr 1 ,  sr   , ,  sr  L  L  sr   s   r ;  sr    sr  l ; l 1  s r  L    sr  l   sr  l  (25) l 1 Biểu thức (25) có dấu trị tuyệt đối tuyến tính hóa sử dụng hai biến  sr  sr sau: (26)  sr   sr   sr ;  sr   s   r   sr   sr ;  sr  0;  sr  Các ràng buộc đảm bảo liền kề phân đoạn tuyến tính: (27) w sr  l     sr  l  , l  1, , L  (28)  sr  l   w sr  l  1  , l  2, , L w sr  l  1  w sr  l  ; l  2, , L  (29) (30) (31)   sr  l    ; l  1, , L w sr  l   0;1 ; l  1, , L  đó:   độ dài lớn phân đoạn tuyến tính (radian)  w sr  l  biến nhị phân 0/1, độ lớn block tuyến tính thứ l ứng với độ lệch góc pha hai nút (s,r) đạt giá trị  , ngược lại Giá trị độ dốc phân đoạn tuyến tính xác định sau:  sr  l    l     l         2l  1  (32) Từ kết trên, ta có:  s r  L L l 1 l 1    sr  l   sr  l     2l  1    sr  l    sr  l   (33) Sử dụng (33), phương trình cân cơng suất nút (22) tuyến tính hóa sau:  P t    iGs  Gi wWs PGw  t    k Bs PBk dis  t    jDs PDj  t    k Bs PBk ch  t  L L 1  L       g sr   2l  1    sr  l    sr  l    bsr   sr  l     sr  l    ; t , s  rs  l 1 l 1  l 1  (34) Ràng buộc giới hạn công suất truyền tải (23) tuyến tính hóa thành biểu thức (35) 1   g  2l  1    b L l 1 sr sr    max   sr  l , t    sr  l , t   Psr ; t ,  s, r   (35) Khi đó, mơ hình MILP tốn UC có xét ràng buộc lưới điện bao gồm hàm mục tiêu (1), ràng buộc (2)-(19), (27)-(31) (34)-(35) http://jst.tnu.edu.vn 90 Email: jst@tnu.edu.vn 227(16): 85 - 93 TNU Journal of Science and Technology Kết tính tốn thảo luận Mơ hình MILP tốn UC trình bày mục 2.2 áp dụng cho lưới điện 24 nút IEEE (Hình 2) Lưới điện có 12 nhà máy nhiệt điện (G1÷G12), nhà máy điện gió (W1, W2, W3) hệ thống tích trữ lượng dạng pin (BESS1, BESS2) Dữ liệu lưới điện 24 nút IEEE cung cấp chi tiết tài liệu [14] Các kết tính tốn đạt sử dụng phần mềm GAMS/CPLEX [15] máy tính cá nhân Intel i5 CPU 1,6 GHz RAM GB Số phân đoạn tuyến tính hóa H nh Sơ đồ lưới điện IEEE 24 nút tổn thất sử dụng 20 Trạng thái vận hành tổ máy nhiệt điện (G1 ÷ G12) có/khơng xét tổn thất cơng suất lưới điện trình bày Bảng Từ Bảng 1, ta thấy rằng:  Các tổ máy vận hành toàn chu kỳ: G1, G2, G4, G6, G7, G8 G12;  Các tổ máy khơng vận hành tồn chu kỳ: G10;  Các tổ máy có khoảng thời gian vận hành thời gian nghỉ: G3, G5, G9 G11 G2 G1 D15 G12 W3 3,8% 17 18 21 22 16 6,4% G6 D14 23 D16 19 G7 20 3,5% W2 15 G8 4,5% D17 13 G11 D13 G5 14 11,1% 12 11 9,3% D11 G10 6,8% D12 24 4,8% D6 10 BESS2 6,8% 6,1% D10 D9 D3 6,3% W1 8% D8 2,6% D4 2,5% D5 3,8% 3,4% 4,4% G3 D1 G4 D2 G9 D7 BESS1 Bảng Trạng thái vận hành tối ưu tổ máy nhiệt điện có/khơng xét tổn thất Giờ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 G1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 G2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 G3 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 (1) (1) G4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 G5 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 (1) 0 G6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 G7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 G8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 G9 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 (0) (0) (0) G10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 G11 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 (1) (1) 0 G12 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 So sánh kết tính toán Bảng (trị số dấu ngoặc đơn trạng thái vận hành thay đổi không xét tổn thất), ta thấy tổn thất công suất lưới có ảnh hưởng đến trạng thái vận hành tổ máy Trong 22 23, không xét tổn thất cơng suất tổ máy G3 làm http://jst.tnu.edu.vn 91 Email: jst@tnu.edu.vn 227(16): 85 - 93 TNU Journal of Science and Technology việc; nhiên, tổ máy nghỉ có xét tổn thất Tương tự, 22, 23 24, tổ máy G9 nghỉ khơng xét tổn thất làm việc có xét tổn thất Trạng thái hoạt động hệ thống tích trữ lượng (BESS) có/khơng xét tổn thất công suất lưới điện, bao gồm công suất sạc, cơng suất xả mức lượng trình bày Bảng Từ Bảng 2, ta thấy rằng, BESS có xu hướng sạc vào cơng suất phụ tải thấp xả công suất phụ tải tăng cao Vì dung lượng BESS1 lớn BESS2 nên cơng suất sạc/xả BESS1 lớn BESS2 Đồng thời, tổn thất cơng suất có ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động BESS Trong 10 xét BESS1, công suất xả 13,9 MW 60 MW có/khơng xét tổn thất Bảng Sự hoạt động BESS xét tổn thất (TT) không xét tổn thất (KTT) Giờ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Công suất xả (MW) TT KTT 0 0 0 0 0 0 0 0 23,7 49,9 13,9 60 6,8 12,9 0 0 0 0 3,9 42,9 15,7 44,7 38,2 14,9 57,8 0 0 0 0 BESS1 Công suất sạc (MW) TT KTT 0 0 -5,3 -36,9 -57,8 -53,4 -37,7 -60 -60 0 0 0 0 0 0 0 0 -60 -60 0 0 0 0 0 0 0 -22,2 -22,2 Năng lượng (MWh) TT KTT 40 40 40 40 44,8 40 77,9 92,0 126 126 180 180 180 180 180 180 153,7 124,6 138,2 57,9 138,2 50,4 138,2 35,9 138,2 35,9 138,2 35,9 138,2 89,9 138,2 143,9 133,9 143,9 86,1 126,6 36,5 84,2 20 20 20 20 20 20 20 20 40 40 H nh Công suất phát tối ưu tổ máy nhiệt điện có xét tổn thất http://jst.tnu.edu.vn Công suất xả (MW) TT KTT 0 0 0 0 0 0 0 0 16,8 6,7 30 0 1,8 0 0 0 0 5,3 30 30 30 12 30 0 0 0 0 BESS2 Công suất sạc (MW) TT KTT 0 0 -7,7 -30 -30 -30 -17,8 -10,1 -30 0 0 0 0 0 0 0 0 -30 -30 0 0 0 0 0 0 0 -11,1 -11,1 Năng lượng (MWh) TT KTT 20 20 20 20 26,9 20 53,9 47 80,9 63 90 90 90 90 90 90 90 71,3 82,5 37,9 82,5 37,9 82,5 36 82,5 36 82,5 36 82,5 63 82,5 90 76,7 90 43,3 56,7 10 43,3 10 10 10 10 10 10 10 10 20 20 H nh Tổn thất công suất lưới điện 92 Email: jst@tnu.edu.vn TNU Journal of Science and Technology 227(16): 85 - 93 Công suất phát tối ưu nhà máy nhiệt điện có xét tổn thất (G1÷G12) tổn thất cơng suất lưới điện mơ tả Hình Hình Hình thể tổ máy G1, G12 phát với công suất tối đa, tổ máy G10 khơng vận hành, tổ máy cịn lại thay đổi cơng suất phát chu kỳ tính tốn Kết tính tốn Hình cho thấy rằng, tổn thất công suất lưới điện 24 nút IEEE từ (1% ÷ 1,5%) tổng cơng suất phụ tải toàn hệ thống Kết luận Bài báo đề xuất mơ hình quy hoạch tuyến tính ngun thực hỗn hợp (MILP) để giải toán lựa chọn thành phần tổ máy vận hành (UC) hệ thống điện tích hợp nhiệt điện, điện gió hệ thống tích trữ lượng dạng pin (BESS) có xét tổn thất cơng suất lưới điện Mơ hình MILP xây dựng từ mơ hình quy hoạch phi tuyến ngun thực hỗn hợp (MINLP) cách tuyến tính hóa ràng buộc lưới điện Mơ hình MILP đề xuất đánh giá sử dụng lưới điện 24 nút IEEE với 12 nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện gió hệ thống tích trữ lượng Kết tính tốn cho thấy tổn thất công suất lưới điện chiếm (1% ÷ 1,5%) tổng cơng suất phụ tải có ảnh hưởng rõ rệt đến trạng thái vận hành công suất phát tối ưu nhà máy điện hệ thống; công suất xả/nạp mức lượng BESS TÀI LIỆU THAM KHẢO/ REFERENCES [1] D A Tejada-Arango, S Lumbreras, P Sanchez-Martin, and A Ramos, “Which Unit-Commitment Formulation is Best? A Comparison Framework,” IEEE Trans Power Syst., vol 35, no 4, pp 2926– 2936, Jul 2020 [2] J M Arroyo and A J Conejo, “Multiperiod Auction for a Pool-based Electricity Market,” IEEE Trans Power Syst., vol 17, no 4, pp 1225–1231, Nov 2002 [3] N V Pham, D H Nguyen, and V D Nguyen, “A Tool for Unit Commitment Schedule in Day-Ahead in Pool based Electricity Markets,” UD-JST, vol 6, no 103, pp 25–29, Jun 2016 [4] X Wu, J Zhao, and A Conejo, “Optimal Battery Sizing for Frequency Regulation and Energy Arbitrage,” IEEE Trans Power Deliv., vol 37, no 3, pp 2016–2023, Jun 2022 [5] E Quarm and R Madani, “Scalable Security-Constrained Unit Commitment Under Uncertainty via Cone Programming Relaxation,” IEEE Trans Power Syst., vol 36, no 5, pp 4733–4744, Sep 2021 [6] A L Motto, F D Galiana, A J Conejo, and J M Arroyo, “Network-constrained multiperiod auction for a pool-based electricity market,” IEEE Trans Power Syst., vol 17, no 3, pp 646–653, Aug 2002 [7] D A Tejada-Arango, P Sanchez-Martin, and A Ramos, “Security Constrained Unit Commitment Using Line Outage Distribution Factors,” IEEE Trans Power Syst., vol 33, no 1, pp 329–337, Jan 2018 [8] D Chen, S Hou, N Gong, W Zhang, and H Li, “A Chance-Constrained Two-Stage Stochastic UC Considering Uncertain Renewable Energy Output And Demand Response,” in 2018 IEEE Innovative Smart Grid Technologies - Asia (ISGT Asia), Singapore, May 2018, pp 419–424 [9] S Virmani, E C Adrian, K Imhof, and S Mukherjee, “Implementation of a Lagrangian relaxation based unit commitment problem,” IEEE Trans Power Syst., vol 4, no 4, pp 1373–1380, Nov 1989 [10] H S Madraswala and A S Deshpande, “Genetic algorithm solution to unit commitment problem,” in 2016 IEEE 1st International Conference on Power Electronics, Intelligent Control and Energy Systems (ICPEICES), Delhi, India, Jul 2016, pp 1–6 [11] G Morales-España, J M Latorre, and A Ramos, “Tight and Compact MILP Formulation for the Thermal Unit Commitment Problem,” IEEE Trans Power Syst., vol 28, no 4, pp 4897–4908, Oct 2013 [12] C Shang and T Lin, “A Linear Reliability-Evaluated Unit Commitment,” IEEE Trans Power Syst., vol 37, no 5, pp 4133–4136, Sep 2022 [13] K Qing, Q Huang, Y Du, L Jiang, O Bamisile, and W Hu, “Distributionally robust unit commitment with an adjustable uncertainty set and dynamic demand response,” Energy, vol 262, Jan 2023, Art no 125434 [14] C Barrows, A Bloom, A Ehlen, J Ikaheimo, J Jergenson, D Krishnamurthy, J Lau, B McBennett, M O’Connell, E Preston, A Staid, G Stephen, and J.-P Watson “The IEEE Reliability Test System: A Proposed 2019 Update,” IEEE Trans Power Syst., vol 35, no 1, pp 119–127, Jan 2020 [15] GAMS, “General Algebraic Modeling System,” 2022 [Online] Available: https://www.gams.com/ [Accessed July 05, 2022] http://jst.tnu.edu.vn 93 Email: jst@tnu.edu.vn ... tốn UC cho hệ thống có nhiệt điện có xét ràng buộc lưới điện Bài báo [7] phát triển mơ hình tốn UC có xét ràng buộc cố N-1 cho hệ thống hỗn hợp nhiệt điện điện gió Bài tốn UC cho hệ thống hỗn hợp. .. hành (UC) hệ thống điện tích hợp nhiệt điện, điện gió hệ thống tích trữ lượng dạng pin (BESS) có xét tổn thất cơng suất lưới điện Mơ hình MILP xây dựng từ mơ hình quy hoạch phi tuyến ngun thực hỗn. .. nghỉ khơng xét tổn thất làm việc có xét tổn thất Trạng thái hoạt động hệ thống tích trữ lượng (BESS) có/ khơng xét tổn thất công suất lưới điện, bao gồm công suất sạc, cơng suất xả mức lượng trình