Quy hoạch phát triển hệ thống năng lượng

bài tập lớn môn quy hoạch và phát triển hệ thống năng lượng là một trong những đề tài được quan tâm và được giao cho mỗi sinh viên viện kinh tế quản lý thực hiện. tài liệu cung cấp cho các bạn khung về bài tập lớn.

MỤC LỤC

MỞ BÀI 2

PHẦN I: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG 3

1 giải thích sơ đồ 3

PHẦN 2: PHÂN TÍCH MÔ HÌNH BÀI TOÁN 5

1 Hàm mục tiêu của bài toán 5

2 Các điều kiện ràng buộc 5

PHẦN III: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ BÀI TOÁN 10

1 Sử dụng phần mền LINDO để giải bài toán 10

2 Bảng cân bằng sản xuất 15

3 Kịch bản giả định 18

3.1 Giải thích kết quả trong trường hợp giả định 25

KẾT LUẬN 27

LỜI MỞ ĐẦU

Thế kỷ XXI, thế kỷ của nền công nghiệp hiên đại, của sức mạnh năng lượng năng lượng hiện diện trên mọi lĩnh vực mọi khía cạnh của sự thành công của mỗi quốc gia Nó lên sâu đến từng khu vực kinh tế nó giữ vai trò sống còn trong nền công nghiệp

Vai trò của năng lượng to lớn như vậy nhưng nó không thể kéo dài mãi mãi, nguồn năng lượng sẽ dần dần cạn kiệt và biến mất trên trái đất

Vì vậy bài toán được đặt ra trong lĩnh vực này là nên sử dụng các dạng năng lượng như thế nào mang lại hiệu quả về kinh tế cũng như chính trị cao Dựa vào phần mền LINDO

ta có thể tìm ra phương pháp tối ưu trong vấn đề quy hoạch phát triển hệ thống năng lượng

Giả quyết vấn đề này chúng ta sẽ đi xuyên suốt 3 phần

Phần 1: sơ đồ hệ thống năng lượng

Phần 2: phân tích mô hình bài toán

Phần 3: phân tích kết quả mô hình bài toán

Cuối cùng trong quá trình tính toán em có những sai số nhất định, mong Thầy có những nhận xét để bài tập của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

PHẦN I: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG

cho nhu cầu sử dụng than chuyên dùng, nhà máy nhiệt điện than, và nhà máy biến đổi than thành điện, điện năng sản xuất từ nhà máy điện được phân phối vào nhà máy sử dụng điện và nhà máy biến đổi điện thành nhiệt

các sản phẩm khác Các sản phẩm được phân phối đến nhà máy cracking,cung câp

dầu chuyên dùng cho nhà máy, và đến hôn hợp dầu nặng, từ hôn hợp dầu nặng chuyển hóa từ dầu thành nhiệt.

điện chuyên dùng và nguồn điện cho nhu cầu nhiệt

C1: nhập khẩu than

C2:sản xuất than nội địa

DC: vận chuyển và phân phối than

TC: nhiệt điện than

CS: sử dụng than chuyên dùng

DE: truyền tải và phân phối điện

DI: chưng cất dầu

CR: cracking

DF: hỗn hợp dầu nặng

PI: nhập khẩu dầu thô

NU: nhà máy điện nguyên tửUE: biến đổi nhiệt- điện

UF :biến đổi dầu nặng – nhiệt

UC :biến đổi than – nhiệt

UT :sử dụng nhiệtCA: sử dùng dầu chuyên dùngES: sử dụng dầu chuyên dùng

C1DC: lượng than nhập khẩu

C2DC: lượng than sản xuất nội địa

DCCS: lượng than tiêu thụ cuối cùng cho

nhu cầu chuyên dung

DCTC: lượng than cho sản xuất nhiệt

DCUC: lượng than cho nhu điện

PIDI: lượng dầu thô nhập khẩu cho chưng

cất

DICR: đầu vào cảu cracking

DICA: sản phẩm dầu SX từ chưng cất

PHẦN 2: PHÂN TÍCH MÔ HÌNH BÀI TOÁN

1 Hàm mục tiêu của bài toán

Mục tiêu của bài toán là cực tiểu hóa chi phí

Min: 8071.98C1DC1 + 12418.43C2DC1 + 11176.58PIDI1 + 3104.61NUDE1 +1241.84DCTC1 + 1241.84DCUC1 + 8071.98DEUE1 + 620.92DFUF1 +

3351.49C1DC2 + 5984.8C2DC2 + 4548.44PIDI2 + 1196.96NUDE2 + 478.78DCTC2 + 478.78DCUC2 + 3112.09DEUE2 + 239.39DFUF2 + 1384.39C1DC3 + 2768.88C2DC3 + 1845.92PIDI3 + 461.48NUDE3 + 184.59DCTC3 + 184.59DCUC3 + 1199.85DEUE3 +92.29DFUF3 + 1516.31IDI1 + 5307.1ICR1 + 139008.75INU1 + 86053.058ITC1 + 265355.07IUC1 + 242610.35IUF1 + 181957.76IUE1 + 763.06IDI2 + 2670.7ICR2 + 69953.698INU2 + 43304.679ITC2 + 133535.25IUC2 + 122089.37IUF2 + 91567.03IUE2+ 184.59IDI3 + 1029.67ICR3 + 26970.179INU3 + 16695.828ITC3 + 51483.62IUC3 + 47070.74IUF3 + 35303.05IUE3

2 Các điều kiện ràng buộc

 Năng lực cá thiết bị nhiệt dùng than

UCUT1 – 0.75IUC1 <= 5.625

UCUT2 – 0.75IUC1 – 0.75IUC2 <= 3.75

UCUT3 – 0.75IUC1 – 0.75IUC2 – 0.75IUC3 <= 0

 Năng lực cá thiết bị nhiệt dùng điện

UEUT1 – IUE1 <= 10

UEUT2 – IUE1 – IUE2 <= 7

UEUT3 – IUE1 – IUE2 – IUE3 <=5

 Năng lực cá thiết bị nhiệt dùng dầu

UFUT1 – 0.8IUF1 <= 24

UFUT2 – 0.8IUF1 – 0.8IUF2 <= 16

UFUT3 – 0.8IUF1 – 0.8IUF2 – 0.8IUF3 <= 8

 Cân bằng chưng cất

PIDI1 – 0.85IDI1 <= 59.5

PIDI2 – 0.85IDI1 – 0.85IDI2 <= 17

PIDI3 – 0.85IDI2 – 0.85IDI3 <= 0

 Năng lực thiết bị Craking

DICR1 – 0.8ICR1 <= 3.2

DICR2 – 0.8ICR1 – 0.8ICR2 <= 1.6

DICR3– 0.8ICR2 – 0.8ICR3 <= 0

 Năng lực nhiệt dùng điện nguyên tử

ICT>=MW ( than) 8760.1000.0,7.0,86.10^-7=0,527

ITC>= MTOE ( điện ztử) 8760.1000.0,65.0,86.10^-7=0,489

TCDE1 – 0.4ITC1 <= 3.164 ( 3,17 )

TCDE2 – 0.4ITC1 – 0.4ITC2 <= 2.109 (2,11)

TCDE3 – 0.4ITC1 – 0.4ITC2 – 0.4ITC3 <= 0

………

NUDE1 – INU1 <= 9.794

NUDE2 – INU1 – INU2 <=7.345

NUDE3 – INU1 – INU2 – INU3 <= 0

 Hạn chế cho tbi dùng than cho nhiệt

7,5+IUC1<= 0,2.( 7,5+IUC1+30+IUF1+10+IUE1)

0.8IUC1 – 0.2IUE1 – 0.2IUF1 <= 2

0.8IUC1 + 0.8IUC2 – 0.2IUE1 – 0.2IUE2 – 0.2IUF1 – 0.2IUF2 <=1.4

0.8IUC1 + 0.8IUC2 + 0.8IUC3 – 0.2IUE1 – 0.2IUE2 – 0.2IUE3 – 0.2IUF1 – 0.2IUF2 – 0.2IUF3 <= 3

 Bắt buộc khai thác than nội địa

 Cân bằng sản phẩm dầu khác của quá trình chưng cất

0.65PIDI1 – DICR1 – DIDF1 = 0

0.65PIDI2 – DICR2 – DIDF2 = 0

0.65PIDI3 – DICR3 – DIDF3 = 0

 Cân bằng nhiên liệu hóa lỏng của CR

 Cân bằng tại truyền tải và phân phối

0.9TCDE1 + 0.9NUDE1 – DEES1 – DEUE1 = 0

0.9TCDE3 + 0.9NUDE3 – DEES3 – DEUE3 = 0

 Thỏa mãn nhu cầu chuyên dùng về điện

 Cân bằng tại nút sử dụng điện cho mục đích nhiệt

DEUE1 – UEUT1 = 0///DEUE2 – UEUT2 = 0

DEUE3 – UEUT3 = 0

 Thỏa mãn nhu cầu dùng nhiệt

UEUT1 + UFUT1 + UCUT1 >= 70

UEUT3 + UFUT3 + UCUT3 >= 90

UEUT2 + UFUT2 + UCUT2 >= 70

 Cân bằng về hệ số độc lập năng lượng

0.5NUDE1 + 0.5C2DC1 – 0.5PIDI1 – 0.5C1DC1 >= 00.4NUDE2 + 0.4C2DC2 – 0.6PIDI2 – 0.6C1DC2 >= 00.4NUDE3 + 0.4C2DC3 – 0.6PIDI3 – 0.6C1DC3 >= 0

PHẦN III: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ BÀI TOÁN

1 Sử dụng phần mền LINDO để giải bài toán

LP OPTIMUM FOUND AT STEP 52

OBJECTIVE FUNCTION VALUE

IUC1 0.000000 265355.062500 IUF1 0.000000 120520.968750 IUE1 37.968697 0.000000 IDI2 54.471344 0.000000 ICR2 10.772288 0.000000 INU2 56.877022 0.000000 ITC2 0.000000 43304.679688 IUC2 0.000000 133535.250000 IUF2 0.760456 0.000000 IUE2 4.672937 0.000000 IDI3 61.833733 0.000000 ICR3 69.550903 0.000000 INU3 23.751844 0.000000 ITC3 0.000000 16695.828125 IUC3 0.000000 51483.621094 IUF3 11.730038 0.000000 IUE3 24.365969 0.000000 UCUT1 3.750000 0.000000 UCUT2 3.750000 0.000000 UCUT3 0.000000 20452.392578 UEUT1 47.968697 0.000000 UEUT2 49.641636 0.000000 UEUT3 72.007607 0.000000 UFUT1 18.281301 0.000000 UFUT2 16.608364 0.000000 UFUT3 17.992395 0.000000 DICR1 52.297760 0.000000 DICR2 59.315590 0.000000 DICR3 64.258553 0.000000 TCDE1 0.000000 186583.765625 TCDE2 0.000000 111330.132812 TCDE3 0.000000 106791.171875 DCCS1 10.000000 0.000000 DCCS2 5.000000 0.000000 DCCS3 5.000000 0.000000 DICA1 26.236233 0.000000 DICA2 27.376427 0.000000

23) 9.593740 0.000000 24) 10.080419 0.000000 25) 18.899620 0.000000 26) 5.000000 0.000000 27) 3.000000 0.000000 28) 0.000000 0.000000 29) 0.000000 -74117.632812 30) 0.000000 -44053.273438 31) 0.000000 -42531.878906 32) 0.000000 -74117.632812 33) 0.000000 -44053.273438 34) 0.000000 -42531.878906 35) 0.000000 132043.937500 36) 0.000000 82248.953125 37) 0.000000 67194.656250 38) 0.000000 -102596.765625 39) 0.000000 -120376.890625 40) 0.000000 -73206.453125 41) 0.000000 -79762.515625 42) 0.000000 -54440.996094 43) 0.000000 -32690.212891 44) 0.000000 -102596.765625 45) 0.000000 -120376.890625 46) 0.000000 -73206.453125 47) 0.000000 -79762.515625 48) 0.000000 27757.164062 49) 0.000000 17960.710938 50) 0.000000 -79762.515625 51) 0.000000 27757.164062 52) 0.000000 17960.710938 53) 0.000000 -102596.765625 54) 0.000000 -120376.890625 55) 0.000000 -73206.453125 56) 0.000000 -188398.671875 57) 0.000000 -111330.132812 58) 0.000000 -106791.171875 59) 0.000000 -2016.573608

Năm 2010

Nhiệt điệnthan

Than Dầu

Nhiệt điệnthan

Than Dầu

Nhiệt điệnthan

Than là một loại nhiên liệu rất quan trọng đối với nền kinh tế quốc dân, vì vậy nhà nước đưa ra chính sách này để hạn chế khả năng xảy ra “ thảm họa” đối với nền kinh

tế đặc biệt là khu vực Quảng Ninh một vùng khai thác than với sản lượng lớn

Qua 3 giai đoạn kéo dài 20 năm, nhờ chính sách này nhà nước dầu dần giảm bớt sự khai thác than trong nước và dần dần hướng tới nhập khẩu và sử dụng các loại năng lượng khác như năng lượng nguyên tử từ các nhà máy hạt nhân

Cụ thể chính sách của nhà nước được thể hiện qua các ràng buộc sau

Giai đoạn 2:( 2020) lượng than nội địa khai thác lớn nhất là 5 triệu tấn

Giai đoạn 3:(2030) lượng than nội địa khai thác lớn nhất là 3 triệu tấn

Khi đó nước ta chắc chắn sẽ nhập khẩu một lượng than từ nước ngoài Và lượng than đem vào sản xuất trong các giai đoạn lớn nhất là 15 triệu tấn, 10 triệu tấn và 5 triệu tấn

C1DC1+C2DC1<=15

C1DC2+C2DC2<=10

C1DC3+C2DC3<=5

Bài toán mới: chạy bằng LINDO ta có kết quả

LP OPTIMUM FOUND AT STEP 55

OBJECTIVE FUNCTION VALUE

DCUC3 0.000000 0.000000 DEUE3 72.007607 0.000000 DFUF3 22.490494 0.000000 IDI1 29.883232 0.000000 ICR1 63.113129 0.000000 INU1 69.106750 0.000000 ITC1 0.000000 86053.054688 IUC1 0.000000 265355.062500 IUF1 0.000000 120520.968750 IUE1 43.770672 0.000000 IDI2 57.475300 0.000000 ICR2 9.031360 0.000000 INU2 55.430382 0.000000 ITC2 0.000000 43304.679688 IUC2 0.000000 133535.250000 IUF2 0.760456 0.000000 IUE2 2.620963 0.000000 IDI3 58.829777 0.000000 ICR3 71.291832 0.000000 INU3 23.751844 0.000000 ITC3 0.000000 16695.828125 IUC3 0.000000 51483.621094 IUF3 11.730038 0.000000 IUE3 20.615969 0.000000

UCUT1 0.000000 0.000000 UCUT2 0.000000 0.000000 UCUT3 0.000000 20452.392578 UEUT1 53.770672 0.000000 UEUT2 53.391636 0.000000 UEUT3 72.007607 0.000000 UFUT1 16.229328 0.000000 UFUT2 16.608364 0.000000 UFUT3 17.992395 0.000000 DICR1 53.690502 0.000000 DICR2 59.315590 0.000000 DICR3 64.258553 0.000000 TCDE1 0.000000 197331.500000 TCDE2 0.000000 175252.468750 TCDE3 0.000000 106791.171875 DCCS1 10.000000 0.000000 DCCS2 5.000000 0.000000 DCCS3 5.000000 0.000000 DICA1 25.470224 0.000000 DICA2 27.376427 0.000000 DICA3 29.657795 0.000000 DIDF1 1.494984 0.000000 DIDF2 0.000000 82198.156250 DIDF3 0.000000 50650.921875

14) 0.000000 4582.587402 15) 0.000000 2051.287598 16) 0.000000 1287.087524 17) 3.164000 0.000000 18) 2.109000 0.000000 19) 0.000000 0.000000 20) 0.000000 69055.046875 21) 0.000000 42983.519531 22) 0.000000 26970.179688 23) 10.754134 0.000000 24) 10.830419 0.000000 25) 18.899620 0.000000 26) 0.000000 -78416.726562 27) 0.000000 -69622.210938 28) 0.000000 -42531.878906 29) 0.000000 -78416.726562 30) 0.000000 -69622.210938 31) 0.000000 -42531.878906 32) 0.000000 136343.031250 33) 0.000000 107817.890625 34) 0.000000 67194.656250 35) 0.000000 -102596.765625 36) 0.000000 -120376.890625 37) 0.000000 -73206.453125

38) 0.000000 -79762.515625 39) 0.000000 -54440.996094 40) 0.000000 -32690.212891 41) 0.000000 -102596.765625 42) 0.000000 -120376.890625 43) 0.000000 -73206.453125 44) 0.000000 -79762.515625 45) 0.000000 27757.164062 46) 0.000000 17960.710938 47) 0.000000 -79762.515625 48) 0.000000 27757.164062 49) 0.000000 17960.710938 50) 0.000000 -102596.765625 51) 0.000000 -120376.890625 52) 0.000000 -73206.453125 53) 0.000000 -199146.406250 54) 0.000000 -175252.468750 55) 0.000000 -106791.171875 56) 0.000000 -2016.573608 57) 0.000000 0.000000 58) 0.000000 0.000000 59) 0.000000 -2016.573608 60) 43.752281 0.000000 61) 35.592472 0.000000

3.1 Giải thích kết quả trong trường hợp giả định

Khi giới hạn khả năng khai thác nội địa đòi hỏi nền kinh tế sẽ phải nhập khẩu than

để cân bằng sản xuất trong nhà nước

Gía than sản xuất nội địa và than nhập khẩu có giá khác nhau cụ thể được thể hiện trong bảng sau

)

Trong đó C1 than nhập khẩu

C2 than sản xuất nội địa

Theo kết quả mô hình 2 Lượng than khai thác nội địa giảm, và tăng lượng than

nhập khẩu

Tổng lượng than nhập khẩu và khai thác là

Như vậy lượng than sử dụng trong mô hình 2 sẽ ít hơn so với mô hình một đồng

nghĩa với đó lượng tiền bỏ vào để mua nhiên liệu than sẽ giảm đi

Tuy nhiên lượng năng lượng than cung cấp chưa đủ để đáp ứng nhu cầu sử dụng

nhiệt vì vậy lượng nặng lượng nhà máy hạt nhân được tăng cường chi phí sử dụng

tăng lên

Vì vậy chi phí hàm mục tiêu tăng lên so với giá trị hàm mục tiêu owr mô hình ban

đầu