quy hoạch phát triển hệ thống điện, chương 9 pot

Chương 9: Trình bày bài toán quy hoach ngu ồn dưới dạng bài toán quy hoạch tuyến tính Trả lời Muốn HTĐ phát triển đúng quy hoạch tổng thể sự phát triển của HTĐ trong v òng 10 – 20 năm trước khi thiết kế xây dựng các NMĐ, TBA, lưới điện. Nếu không l àm tốt điều đó có thể đưa đến một hậu quả nghiêm trọng như: không thể sử dụng hết công suất của NMĐ, thiếu công suất, giảm độ tin cây cung cấp điện… Có thể nói bài toán quy hoạch HTĐ là bài toán KT – KT lựa chọn phương án tối ưu để phát triển HTĐ nhằm đảm bảo cung cấp điện cho hộ tiêu thụ với chất lượng cao và chi phí nhỏ nhất có thể. Quy hoạch nguồn là bài toán quan trọng của quy hoạch năng lượng. Trong bài toán quy ho ạch nguồn thì việc chọn cấu trúc tối ưu của nguồn điện là cơ bản nhất nên thường xem b ài toán chọn cấu trúc tối ưu là bài toán quy hoạch phát triển nguồn điện Mô hình bài toán quy hoạch nguồn điện bằng phương pháp QHTT được diễn giải như sau: A – Hàm mục tiêu Xác định công suất {X} và {U} sao cho: F(X,U) = H 1 + H 2 =       0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 . . min 1 1 J t J T t D jv jv jv jvtd jvtd d v v t v j v v j t v v d C S X F U r r                 Hàm mục tiêu gồm 2 thành phần: vốn đầu tư H 1 và chi phí vận hành H 2 : Trong bi ểu thức trên: j: ch ỉ số thứ tự của nhà máy (chỉ số thứ nhất theo cách viết) v : năm đưa nhà máy vào vận h ành (chỉ số thứ 2) v 1 : năm đầu tiên dự kiến đưa nhà máy vào vận hành. t: ch ỉ giai đoạn con đang xét trong cả giai đoạn quy hoạch (chỉ số thứ 3) d: chỉ số miền đồ thị phụ tải (chỉ số thứ 4) r: hệ số chiết khất J: tổng số NMĐ dự kiến đưa vào khảo sát T: thời gian khảo sát D: số bậc của đồ thị phụ tải đẳng trị X jv : công suất của NM j đưa vào vận hành năm v C jv : suất đầu tư vốn cho nhà máy j đưa vào vận hành năm v S jv : suất giá trị còn lại thời gian quy hoạch của NM j đưa vào vận hành ở năm v U jvtd : cống suất vận hành thực tế của NM j của tổ máy đưa vào vận hành ở năm v, giai đoạn t, trên miền đồ thị phụ tải d F jvtd : suất chi phí vận hành của NM j đưa vào vận hành ở năm v, giai đoạn t, tr ên miền đồ thị phụ tải d d  : thời gian của miền đồ thị phụ tải trong năm A – Các ràng buộc 1 Ràng buộc về công suất đặt   1 1 . 1 J t jv jv td j v v a X P m      Trong đó: a jv : hệ số khả dụng của NM thứ j X jv : công suất đặt NM j đưa vào vận hành năm v P td : phụ tải cực đại ở thời điểm đưa NM vào hoạt động m hệ số dự trữ công suất (thường lấy m = 0,5 2.Ràng buộc về công suất phát thực tế (thỏa mãn nhu cầu của phụ tải) 1 1 J t jvtd td j v v U P     d = 1, 2, 3, 4….D; t = 1, 2, 3…T 3. Ràng buộc về khả năng phát công suất của từng nhà máy 0 . jvtd jv jv U a X   j = 1,….J ; v = v 1 ,… T; d = 1, ….D 4. Ràng buộc về năng lượng phát của NMTĐ 0 1 D jvtd vt d U H     v = v 1 ,……t; t = t 1 ,……, T H vt : giới hạn đảm bảo năng lượng nước năm thứ v giai đoạn t 5 Ràng buộc về công suất đặt của từng NM X jv  X jvmax X jvmax : công suất đặt giới hạn của NM j năm thứ v Phân tích Tiềm năng Dự báo và Phân tích Phụ tải Phân tích Sự cố Tính toán Chế độ Các phương án Phát triển HTĐ Xác định dự Phòng công suất Thiệt hại Do thiếu Điện năng Chi phí đầu tư riêng biệt Tính chi phi Sản xuât Thiết lập mô hình tính toán Giải bài toán Kết quả QHPT nguồn 6. Ràng buộc đảm bảo cân bằng năng lượng 1 2 1 1 1 1 1 . . . . . J J D t D jv jv d jv jvtd d td d d v v j j d a X U P                      Trong đó: J 1 : số các NM không phải thủy điện; J 2 : số các NM thủy điện jv  : hệ số mùa của NMTĐ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ jv Nang luong nam nuoc it trong giai doan thong ke Nang luong nam nuoc trung binh trong giai doan th ong ke   Chương 10:Phương pháp nhánh và cận xác định cấu trúc tối ưu của mạng điện. B1.tìm phương án cây bao trùn nhỏ nhất. a.Một số định nghĩa cơ bản: Một graph liên thông là tập hợp các nút và các nhánh nối liên thông gi ữa các nút. Một graph đầy đủ là graph mà giữa 2 đỉnh bất kì của nó đều có 1 cạnh nối Cây của graph là tập hợp các cạnh đi qua các đỉnh của đồ thị mà không t ạo ra 1 mạch vòng kín nào. 2 1 3 4 2 1 3 4 Một graph có n đỉnh thì số cạnh của nó : S=n*(n-1)/2 Và có cây ,m ột cây có (n-1) cạnh Cây bao trùm nhỏ nhất là cây liên thông của graph có tổng chiều dài nhỏ nhất b.thuật toán tìm cây bao trùm nhỏ nhất Thuật toán Prim. Đầu ti ên ta chọn cạnh ngắn nhất của graph U1 sau đó chọn cạnh nắn thứ 2 U2 tiếp tục tới cạnh thứ n Un. Gọi Ak là tập hợp các nút của K cạnh đó Chọn nút Uk+1 là cạnh có 1 nút thuộc tập Ak và 1 nút không thuộc tập Ak để không tạo thành mạch vòng kín,quá trình dừn lại khi k=n-1 Khi đố có được cây bao trùm có tổng chiều dài nhỏ nhất. Thuật toán krustal: Vẽ 1 graph có đủu số cạnh m= n*(n-1)/2 Sau đó xét các mạch vòng và bỏ đi cạnh dài nhất của mạch vòng đó Quá trình diễn ra đến khi không có 1 mạch vòng nào trong Graph n ữa thì ta thu được cây bao trùm có chiều dài nhỏ nhất B2:Tìm phương án có chi phí tổn thất điện năng Z2 nhỏ nhất. Phương án ứng với Z2 min là phương án có cực tiểu của tổng các tích giữa chiều dài các cạnh và dòng điện tương ứng đi trên nó. Bài toán có th ể mô tả như sau: Xác định tập {Iij}sao cho   IijBLijZ . 2 min V ới các điều kiện ràg buộc IiIij   . (i=1,n-1)(i<>j) B3.Th ực hiện phương pháp cận và nhánh tìm phương án tối ưu: Áp dụng phương pháp cận và nhánh tìm phương án tối ưu với 2 phương án có Z1 min và phương án co Z2 min W=W1+W2 là giá trị cận dưới của hàm mục tiêu Z.Giá trị Z=W ứng với lưới điện có vốn đầu tư cực tiểu v à tổn thất điện năng cực tiểu Để iảm ớt khối lượng tính toán ta bỏ những tập phương án mà biết chắc chắn trong tập không chứa pa tối ưu bằng cách tiến hành phân nhánh(chia pa thành nh ững tập có chứa nhánh ij và tập không chứa nhánh ij,và chỉ cần tính W ở mỗi tập) Giả sử lưới điện có 4 nút phụ tải và 1 nút nguồn như hình vẽ: Các bước tiến h ành của phương pháp cận và nhánh như sau: B1.lập cây PA từ đỉnh O ta xác điịnh W1,W2 và W theo phương pháp đã biết B2.Ứng với điểm O ban đầu của câp PA vẽ các nhánh tiếp về phía phải theo thứ tự tâng dần cạnh a<b<c<d cho đến n-1 cạnh .Tập cạnh thu được là cây bao trùm nhỏ nhất. Do có 5 đỉnh n ên a,b,c,d là cây bao trùm nhỏ nhất Đỉnh O,A,B,C,D mô tả tập hợp các cây của graph lưới điện.Dỉnh o ứng với tất cả tập hớp các cây của lưới điện,đỉnh A ứng với tập hợp các PA chứa nhánh a v à 3 nhánh bất kì khác, đỉnh B ứng với tập hợp các PA chứa nhánh a,b và 2 nhánh bất kì khác,T ại D ta có 1 cây duy nhất là cây bao trùm nhỏ nhất nên ta có th ể tính được giá trị hàm mục tiêu: ZD=W1D+Z2D Vì dây là cây bao trùm nh ỏ nhất nên Z1D=W1D=W1 Ta l ấy ZD làm mốc để so sánh và bắt đầu đi ngược lên đỉnh C B3.Từ đỉnh C rẽ trái ,nguyên tác rẽ trái là bỏ nhánh vừa đi lên t ới đỉnh E E là tập hợp cây chứa a,b,c không chứa d W1E là cây bao trùm nhỏ nhất với điều khiện chưa a,b,c không chứa d W2E lấy gần đúng bằng min Z2 tính từ trên V ậy WE=W1E+W2E= W1E+W2 So sánh WE v ới ZD Nếu WE > ZD trong các Pa ứng với E không có pa tối ưu do đó quay lại C và đi lên B Nếu WE < ZD ta phải phân nhánh tiếp B4. với giả thiết WE >ZD quay lại C và đi lên B rồi rẽ nhánh đến F F là tập hớp các cây có chứa a,b và không chứac c nhưng có thể chứa d WF=W1F+W2F= W1F+W2 W1F la Z1 c ủa cây bao trùm nhỏ nhất của các cây ở đỉnh F W2 =Z2min đ ã tính từ đầu B5.Giả sử WF <ZD Wta đi từ F về phía phải theo nhánh có chiều dài tăng dần đến đỉnh k k là tập hợp cây bao trùm nhỏ nhất chứa a,b không chứa c WK=W1K+W2K W2K t ỉ lệ với Lij và Pij của 1 cây bao trùm nhỏ nhất có điều kiện tại K Nếu ZK >ZD ta lấy ZD làm mốc so sánh Nếu ZD >ZK ta lấy ZK làm mốc so sánh B6. Nếu ZD >ZK thì từ đỉnh K lên đỉnh I rẽ trái đến đỉnh N N là đỉnh có các pa chứa a,b,d không chứa c,k WN=W1N+W2N= W1N+W2 GS ZN >ZK t ại đỉnh N không có PA tối ưu nên từ đỉnh I lên đỉnh F B7.từ F rẽ phải tới P P là tập hợp các PA có chưa a,b và không chưa d, c WP=W1P+W2P= W1P+W2 GS ZP >ZK ta chuy ển lên B8 B8.Từ P quay về B đi lên A rồi rẽ trái tới L L là tập hợp các PA có chưa a và không chưa b WL=W1L+W2L= W1L+W2 GS ZL >ZK ta chuy ển lên B9 B9.Từ A lên O rẽ trái tới đỉnh M M là tập hợp các PA không chưa a nhứng có thể chứa b,c WM=W1M+W2M= W1M+W2 N ếu ZM >ZK thì thuật toán dừng vì không thể tìm ra Pa nào có hàm chi phí tính toán nh ỏ hơn Zk Vậy PA tối ưu ứng với đỉnh K . Chương 9: Trình bày bài toán quy hoach ngu ồn dưới dạng bài toán quy hoạch tuyến tính Trả lời Muốn HTĐ phát triển đúng quy hoạch tổng thể sự phát triển của HTĐ trong v òng. quy hoạch năng lượng. Trong bài toán quy ho ạch nguồn thì việc chọn cấu trúc tối ưu của nguồn điện là cơ bản nhất nên thường xem b ài toán chọn cấu trúc tối ưu là bài toán quy hoạch phát triển. bài toán quy hoạch HTĐ là bài toán KT – KT lựa chọn phương án tối ưu để phát triển HTĐ nhằm đảm bảo cung cấp điện cho hộ tiêu thụ với chất lượng cao và chi phí nhỏ nhất có thể. Quy hoạch nguồn