Cực tiểu chi phí phát điện các tổ máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN MINH ĐỨC CƯỜNG CỰC TIỂU CHI PHÍ PHÁT ĐIỆN CÁC TỔ MÁY NHIỆT ĐIỆN SỬ DỤNG ĐA NHIÊN LIỆU S K C 0 9 NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN MINH ĐỨC CƯỜNG CỰC TIỂU CHI PHÍ PHÁT ĐIỆN CÁC TỔ MÁY NHIỆT ĐIỆN SỬ DỤNG ĐA NHIÊN LIỆU NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 Hướng dẫn khoa học: TS LÊ CHÍ KIÊN Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 LVTN Lý lịch khoa học LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ tên: Nguyễn Minh Đức Cường Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 19/01/1985 Nơi sinh: Kiên Giang Quê quán: TP Hồ Chí Minh Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: H180/2 Khu Phố Phường Tân Thới Hiệp Quận 12 Thành Phố Hồ Chí Minh Điện thoại: 0988 847 874 E-mail: duccuong852002@yahoo.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2.1 Hệ đại học Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo: 2003 đến 2008 Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, Quận Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh Ngành học: Điê ̣n khí hóa - Cung cấ p điê ̣n 2.2 Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/20010 đến 10/2012 Nơi học (trường, thành phố): ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Ngành học: Thiết bị, mạng nhà máy điện Tên luận văn: Cực Tiểu Chi Phí Phát Điện Các Tổ Máy Nhiệt Điện Sử Dụng Đa Nhiên Liệu Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Tháng 10 năm 2012, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Người hướng dẫn: TS LÊ CHÍ KIÊN 2.3 Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh trình độ B1 2.4 Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: Bằng Kỹ Sư Điện Chứng sư phạm bậc 2, cấp ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang i HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Lý lịch khoa học III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Cty TNHH Vương Trần 03/2008 - 128/37/71 Bùi Hữu Nghĩa, 12/2009 Phường 2, Quận Bình Thạnh, TP Nhân Viên Hồ Chí Minh 09/2009-nay Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Lý Tự Trọng Thành Phố Hồ Chí Minh GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang ii Giảng Viên HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2012 Người cam đoan Nguyễn Minh Đức Cường GVHD: TS Lê Chí Kiện Trang iii HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS Lê Chí Kiên tận tình hướng dẫn hoàn thành luận văn Chân thành cảm ơn quí thầy cô Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM giảng dạy suốt hai năm học Và cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè động viên suốt trình học tập GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang iv HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Tóm tắt TÓM TẮT Bài toán điều độ tối ưu tổ máy phát với nhiên liệu cho tổ máy giải năm gần Tuy nhiên, thực tế ngày phát triển khoa học – công nghệ nhà máy nhiệt điện tổ máy sử dụng nhiều loại nhiên liệu tổ máy biểu diễn hàm bậc hai bị đứt đoạn Các tổ máy đa nhiên liệu đối mặt với việc khó khăn xác định loại nhiên liệu kinh tế để phát điện Luận văn trình bày ba phương pháp giải toán phối hợp tối ưu tổ máy phát điện sử dụng đa nhiên liệu sử dụng Thuận lợi phương pháp sử dụng thành lập hàm toán học Lagrange cách dễ dàng dựa lý thuyết cổ điển nhân tử Lagrange Các kết mô luận văn cho thấy phương pháp hiệu so sánh với phương pháp khác GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang v HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Abstract ABSTRACT The optimal generation dispatch problem with only one fuel option for each generating unit has been solven for many recent years However, it is more realistic to represent the fuel cost function for each fossil fired plants as a segmented piece-wise quadratic functions This is because of development of technology in thermal plants to reach maximum fuel save Those units are faced with the difficulty of determining which is the most economical fuel to burn This thesis presents three approaches to solve the unit commitment problem with multiple fuel options An advantage of the methods is to formulate Lagrangie mathematical function easily based on the Lagrange multiplier theory The simulations result show that the approach is an effective methods compared to others GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang vi HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Mục lục MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan .iii Cảm tạ iv Tóm tắt v Mục lục vii Danh sách chữ viết tắt x Danh sách bảng xii Danh sách hình xiii Chương Tổng quan 01 1.1 Đặt vấn đề 01 1.2 Các nghiên cứu 02 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 04 1.4 Phương pháp nghiên cứu 04 1.5 Phạm vi nghiên cứu 04 1.6 Điểm đề tài 04 1.7 Giá trị thực tiễn 04 1.8 Bố cục đề tài 05 Chương 2: Cở sở lý thuyết 06 2.1 Phân bố nguồn phát trao đổi công suất kinh tế 06 2.1.1 Khái niệm chung vận hành kinh tế 06 2.1.2 Phân bố tối ưu 07 2.1.3 Trao đổi công suất kinh tế 08 2.2 Yêu cầu vận hành kinh tế 08 2.2.1 Chất lượng phục vụ 09 GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang vii HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Mục lục 2.2.2 Chi phí sản xuất 09 2.3 Vai trò vận hành kinh tế 09 2.3.1 Giảm chi phí nhiên liệu vận hành 09 2.3.2 Giảm tổn thất điện 10 2.4 Xây dựng chi phí phát điện tối ưu nhà máy nhiệt điện 10 2.4.1 Cơ sở xác định giá điện 10 2.4.2 Phát điện tối ưu nhà máy nhiệt điện 14 Chương 3: Mô hình toán 19 3.1 Bài toán nghiên cứu 19 3.2 Các ký hiệu toán 19 3.3 Xây dựng mô hình toán 20 3.3.1 Bài toán đơn nhiên liệu 20 3.3.2 Bài toán đa nhiên liệu 22 3.4 Phương pháp giải toán đơn nhiên liệu 33 3.4.1 Xây dựng hàm toán 33 3.4.2.Lưu đồ giải thuật 33 3.4.3 Thuật toán 33 3.5 Phương pháp giải toán đa nhiên liệu 34 3.5.1 Phương pháp 1: Phương pháp kết hợp 34 3.5.2 Phương pháp 2: Phương pháp nhân tử Lagrange 38 3.5.3 Phương pháp 3: Phương pháp hàm chi phí tương đương 41 Chương 4: Bài toán nghiên cứu 44 4.1 Bài toán nghiên cứu 44 4.2 Kết 45 4.2.1 Phương pháp 1: Phương pháp kết hợp 45 4.2.2 Phương pháp 2: Phương pháp nhân tử Lagrange 46 4.2.3 Phương pháp 3: Phương pháp hàm chi phí tương đương 50 4.3 So sánh kết 52 4.4 Nhận xét kết 55 GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang viii HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Mục lục Chương 5: Kết luận hướng phát triển 57 5.1 Kết Luận 57 5.2 Hướng phát triển đề tài 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC 60 GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang ix HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Danh sách chữ viết tắt DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT - HNUM: hierarchical approach based the numerical method - HNN: Hopfield neural network - ELANN: Enhanced Lagrangian Artificial Neural Network - AHNN: Adaptive Hopfield neural network - GA: genetic algorithm - EP: evolutionary programming - PSO: particle swarm optimization - ETQ: Tabu search and Quadratic programming - bth/p : Suất tiêu hao than ứng với mức công suất p (g/kWh) - Gthan: Giá than (đồng/g) - 7000 (kcal/kg): Nhiệt trị than tiêu chuẩn - Qth : Nhiệt trị than trung bình - bFO : Suất tiêu hao dầu ứng (g/kWh) - GFO : Giá dầu (đồng/g) - cVLP : Chi phí vật liệu phụ - Bp : Suất tiêu dầu/khí ứng với mức công suất p (g/kWh với dầu BTU/kWh với khí) - G : Giá nhiên liệu (than/dầu) (đồng/g với dầu, đồng/BTU với khí) - E (MWh): Điện bán - Fj (Pj): Hàm chi phí nhiên liệu tổ máy thứ j (Rs/h) - Pj: Công suất phát tổ máy thứ j - j: Tổ máy thứ j j = 1, 2, ,n - n: Tổng số tổ máy nhà máy - aj, bj, cj: Các hệ số hàm chi phí nhiên liệu tổ máy thứ j - PD: Công suất tải yêu cầu (MW) - Pjmin , Pjmax : Giới hạn công suất phát nhỏ nhất, lớn tổ máy thứ j (MW) GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang x HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Danh sách chữ viết tắt - λj: Nhân tử Lagrange tương ứng với suất tăng tương đối tiêu hao nhiên liệu tổ máy thứ j - : Suất tăng tiêu hao nhiên liệu toàn nhà máy nhiệt điện - Δλ: Sai số suất tăng tiêu hao nhiên liệu nhà máy nhiệt điện - Fjk (Pjk): Hàm chi phí nhiên liệu ứng với công suất phát tổ máy thứ j nhiên liệu thứ k, (Rs/h) - Pjk: Công suất tổ máy thứ j ứng với nhiên liệu thứ k - k: Nhiên liệu thứ k, k = 1,2, ,m - m: Tổng số nhiên liệu hệ thống - ajk, bjk, cjk: Các hệ số hàm chi phí tổ máy thứ j ứng với nhiên liệu thứ k - Pjkmin , Pjkmax : Giới hạn công suất phát nhỏ nhất, lớn tổ máy thứ j ứng với nhiên liệu thứ k (MW) - ε : sai số cho phép - W: tổn thất nhà máy điện - L: Hàm toán học Lagrange GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang xi HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Danh sách bảng DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 4.1: Giới hạn công suất tương ứng với loại nhiên liệu tổ máy 44 Bảng 4.2: Các hệ số hàm chi phí tương ứng loại nhiên liệu tổ máy 44 Bảng 4.3: Kết phân bố công suất ứng với trường hợp phụ tải khác áp dụng phương pháp kết hợp 46 Bảng 4.4: Tổng chi phí với k = ứng với giá trị lamda thay đổi từ 0.1 đến 0.8 47 Bảng 4.5: Tổng chi phí với k = với giá trị lamda thay đổi từ 0.1 đến 0.8 47 Bảng 4.6: Tổng chi phí với k = với giá trị lamda thay đổi từ 0.1 đến 0.8 48 Bảng 4.7: Kết phân bố công suất ứng với trường hợp phụ tải khác áp dụng phương pháp nhân tử Lagrange 49 Bảng 4.8: Tổng chi phí phát điện với giá trị lamda thay đổi từ 0.1 đến 0.8 50 Bảng 4.9: Kết phân bố công suất ứng với trường hợp phụ tải khác áp dụng phương pháp hàm chi phí tương đương 51 Bảng 4.10: So sánh kết chi phí thời gian mô trường hợp tải 2400 MW 52 Bảng 4.11: So sánh kết chi phí thời gian mô trường hợp tải 2500 MW 53 Bảng 4.12: So sánh kết chi phí thời gian mô trường hợp tải 2600 MW 54 Bảng 4.13: So sánh kết chi phí thời gian mô trường hợp tải 2700 MW 55 GVHD:TS Lê Chí Kiên Trang xii HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Danh sách hình DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 1: Quy trình tính giá biến đổi 12 Hình 2.2 Đường cong vào-ra của mô ̣t tổ máy 13 Hình 2.3: Suất tăng chi phí nhiên liệu tương ứng với công suấ t phát của tổ máy có đường cong vào (hình 2.2) 16 Hình 3.1: Hàm chi phí tổ máy tương ứng với loại nhiên liệu 22 Hình 3.2: Hàm chi phí tương ứng với nhiên liệu tổ máy 25 Hình 3.3: Đặc tuyến chi phí tổ máy gồm đoạn bậc hai 26 Hình 3.4: Đặc tuyến chi phí tương đương 27 Hình 3.5: Xây dựng đặc tuyến tương đương cách bình phương cực tiểu 30 Hình 3.6: Xây dựng đặc tuyến tương đương phương pháp đồ thị matlab 31 Hình 3.7: Xây dựng đặc tuyến tương đương lệnh polyfit matlab 32 Hình 3.8: Lưu đồ giải thuật tối ưu nhà máy nhiệt điện sử dụng đơn nhiên liệu 33 Hình 3.9: Lưu đồ giải thuật tối ưu nhà máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu dùng phương pháp kết hợp 36 Hình 3.10: Lưu đồ giải thuật tối ưu nhà máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu dùng phương pháp nhân tử Lagrange 38 Hình 3.11: Lưu đồ giải thuật tối ưu nhà máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu dùng phương pháp hàm chi phí tương đương 41 GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang xiii HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Chương 1: Tổng quan Chương TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Như ta biết, hệ thống điện tính liên tục cung cấp điện đưa lên hàng đầu, ảnh hưởng đến tính kinh tế quốc gia hay vùng kinh tế sử dụng điện Để đáp ứng đủ nhu cầu lượng cho việc phát triển kinh tế tăng trưởng lượng điện phải gấp đôi tăng trưởng kinh tế (Việt Nam) Từ đó, vấn đề đặt với ngành điện phải đảm bảo điều kiện làm việc quy tắc an toàn nguồn, đường dây, bảo vệ, phụ tải….v.v Bên cạnh tính đảm bảo lượng điện chi phí phát điện toán không phần quan trọng (Nếu cực tiểu chi phí phát điện giá thành điện giảm lợi nhuận nhà đầu tư gia tăng.) Nếu ta tiếp tục xây dựng nguồn cung cấp để đáp ứng nhu cầu mà không quan tâm đến vấn đề kiểm toán lượng làm để sử dụng tốt nguồn sẵn có, nguồn sẵn có sử dụng hiệu chưa, khắc phục hay không Vậy tính kỹ thuật đạt tính kinh tế lại bị bỏ qua với sai sót lớn Ngày nay, ổn định giá nhiên liệu tác động lớn đến việc cân lượng cho hệ thống điện đặc biệt có ý nghĩa lớn nhà máy nhiệt điện Do vậy, vận hành tối ưu tổ máy phát nhiệt điện toán quan trọng nhằm tiết kiệm nhiên liệu, đồng thời làm giảm bớt lượng khí thải gây ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường xung quanh Như vậy: Phân bố tối ưu nguồn phát bố trí phát công suất nguồn phát cho tổng chi phí tiêu hao nhiên liệu toàn hệ thống thấp nhất, phải đảm bảo yêu cầu ngồn phát như: chất lượng điện năng, nhu cầu phụ tải, độ tin cậy cung cấp điện… Một toán kinh tế - kỹ thuật vận hành thiết kế hệ thống điện là: Xác định phân bố tối ưu công suất phát tổ máy nhiện điện nhà máy nhiện điện nhằm đáp ứng giá trị phụ tải tổng cộng qui định GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Chương 1: Tổng quan Hay nói cách khác cực tiểu chi phí phát điện tổ máy nhiệt điện nha máy nhiệt điện Việc nghiên cứu phương thức phân phối tối ưu công suất hệ thống điện nâng cao tính kinh tế vận hành mà đóng góp vào tính xác hợp lý qui hoạch, thiết kế hệ thống điện 1.2 Các Nghiên Cứu Bài toán phối hợp tối ưu tổ máy phát nhiệt điện toán quan trọng hệ thống điện nhằm giảm chi phí phát điện đến mức thấp nghiên cứu đưa nhiều phương pháp giải thập niên gần Với thời gian vận hành nhà máy nhiệt điện lâu dài, nhiên liệu hóa thạch nguồn hữu hạn Từ toán đặt phải sử dụng loại nhiên liệu hợp lý cho mức công suất yêu cầu Trước đây, tổ máy sử dụng loại nhiên liệu để đốt, điều có nghĩa tổ máy có hàm chi phí bậc hai Tuy nhiên, ngày tổ máy sử dụng nhiều loại nhiên liệu, nhiên liệu dùng tương ứng với mức công suất phát Do đó, tổ máy biểu diễn xấp xỉ thành nhiều hàm bậc hai tương ứng với giới hạn công suất nhiên liệu khác Khó khăn cho vận hành tổ máy làm để xác định nguồn nhiên liệu để đốt mang lại hiệu kinh tế Và đặc tính chi phí không liên tục nhiều tối ưu cục nên phương pháp thông thường khó giải toán Một phương pháp để giải toán với tổ máy có nhiều nhiên liệu tuyến tính hóa đoạn giải chúng phương pháp truyền thống [1] Phương pháp hay giữ giả thiết hàm chi phí bậc hai theo đoạn giải chúng Sự dò tìm phân cấp dựa vào phương pháp số (hierarchical approach based the numerical method _ HNUM) giới thiệu [2] cách để giải toán Tuy nhiên, việc giải toán phương pháp số khó khăn nhiều với hệ thống lớn, đặc biệt với ràng buộc không cực trị Việc ứng dụng mạng noron Hopfield (Hopfield neural network _HNN) [3] với ưu điểm đơn giản lại gặp khó khăn xử lý số ràng buộc bất đẳng thức, toán lớn với nhiều ràng buộc bất đẳng thức Ngoài GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Chương 1: Tổng quan ra, hội tụ HNN phụ thuộc vào lựa chọn hệ số phạt cho ràng buộc Trong mạng noron Lagrange tăng cường (Enhanced Lagrangian Artificial Neural Network ELANN) [4], nhân tử Lagrange cải thiện nhằm đảm bảo tính hội tụ cho kết tối ưu, việc xúc tác sử dụng để đạt hội tụ nhanh Tuy nhiên, hai HNN ELANN có số vòng lặp lớn cho hội tụ thường dao động suốt trình độ Mạng noron Hopfield thích nghi (Adaptive Hopfield neural network _AHNN) [5], [6] cải tiến HNN việc điều chỉnh độ dốc độ lệch noron suốt trình hội tụ nhằm đạt kết nhanh Gần đây, kỹ thuật tối ưu đoán áp dụng để giải toán thuật toán di truyền (genetic algorithm_GA) [7], [8], qui hoạch tiến hóa (evolutionary programming _EP) [9], [10], tối ưu hóa bầy đàn (particle swarm optimization _PSO) [11], [12] GA phụ thuộc nhiều vào hàm tương thích, nhạy với tỉ lệ lai đột biến, sơ đồ mã hóa bit nó, độ dốc đường cong không gian dò tìm dẫn đến lời giải Với chế dò tìm song song, phương pháp EP có xác suất cao để tìm lời giải tối ưu Đối với toán phức tạp kết gần tối ưu Các phương pháp có số vòng lặp lớn nhạy với thông số điều khiển liên quan [11], [12] Ngoài gần đây, tối ưu hóa bầy đàn (PSO) áp dụng rộng rải toán tối ưu hóa hệ thống điện Mặc dù phương pháp cho lời giải tối ưu khoảng thời gian tính toán ngắn đặc điểm hội tụ ổn định số phương pháp khác [13], lại nhạy với việc thay đổi thông số Phương pháp nghiên cứu khả giải toán hệ thống điện phức tạp Một thuật toán kết hợp Evolutionary programming, Tabu search and Quadratic programming (ETQ) đưa [14] để khắc phục khó khăn phương pháp đơn giản Tóm lại, phương pháp có ưu nhược điểm riêng, phương pháp cho kết tối ưu trình thành lập toán khó khăn, số vòng lặp hội tụ lớn Phương pháp giải đơn giản cho kết không mong đợi Từ luận GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Chương 1: Tổng quan văn đề xuất ba phương pháp giải toán dựa vào hàm toán Lagrange thành lập để cực tiểu chi phí phát điện tổ máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu 1.3 Mục Tiêu Nghiên Cứu  Phương pháp nhân tử Lagrange áp dụng để giải toán tối ưu đem lại kết chấp nhận  Giảm đến mức nhỏ chi phí phát điện tổ máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu mà đảm bảo an ninh lượng 1.4 Phương Pháp Nghiên Cứu Giải tích mô toán học sở hàm mục tiêu cực tiểu chi phí phát điện với thuật toán ứng dụng nhân tử Lagrange 1.5 Phạm Vi Nghiên Cứu  Cực tiểu chi phí phát điện tổ máy phát đơn nhiên liệu, hàm chi phí tổ máy phát bậc hàm bậc hai, bỏ qua tổn hao tổ máy  Cực tiểu chi phí phát điện tổ máy phát có nhiều loại nhiên liệu, hàm chi phí tổ máy phát bậc hàm bậc hai theo đoạn nhiên liệu, bỏ qua tổn hao tổ máy 1.6 Điểm Mới Của Đề Tài  Đưa hàm chi phí phát điện tổ máy nhiệt điện vào hàm mục tiêu phát điện, từ tìm chi phí phát điện thấp  Xây dựng lưu đồ giải thuật dựa toán tử nhân tử Lagrange 1.7 Giá Trị Thực Tiễn Nghiên cứu phương thức vận hành nhà máy điện hệ thống nhằm đáp ứng đủ nhu cầu phụ tải cực tiểu chi phí phát điện Điều có ý nghĩa to lớn cho nguồn lượng điện nguồn tài nguyên khoáng sản đến hồi cạn kiệt môi trường bị phá huỷ nghiêm trọng Chính mà đề tài “Cực tiểu chi phí phát điện tổ máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu” góp phần giải vấn đề Với kết nghiên cứu đề tài có thể:  Ứng dụng cho tổ máy nhiệt điện hệ thống GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Chương 1: Tổng quan  Sử dụng tài liệu cho toán tối ưu  Sử dụng thuật toán phương pháp nghiên cứu chó nghiên cứu khác 1.8 Bố Cục Của Đề Tài Cấu trúc luận văn gồm chương cụ thể sau: Chương 1: Tổng quan Tóm tắt nghiên cứu trước đây, trình bày hướng nghiên trước đây, trình bày phương pháp nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu, mục tiêu nghiên cứu, điểm mới, ý nghĩa bố cục đề tài Chương 2: Cơ sở lý thuyết Trình bày đặc tính phối hợp tối ưu lợi ích đem lại Xây dựng chi phí phát điện tối ưu nhà máy nhiệt điện Chương 3: Mô hình toán Xây dựng mô hình toán học cho tổ máy nhiệt điện Hàm mục tiêu, ràng buộc đặt ra, từ xây dựng hàm Lagrange thuật toán giải cho toán cực tiểu chi phí phát điện tổ máy nhiệt điện Chương 4: Bài toán nghiên cứu Trình bày toán ứng dụng, kết nghiên cứu so sánh kết với phương pháp khác Chương 5: Kết luận hướng phát triển đề tài Đánh giá kết nêu hướng nghiên cứu đề tài GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Phân Bố Nguồn Phát Và Trao Đổi Công Suất Kinh Tế 2.1.1 Khái niệm chung vận hành kinh tế Vận hành hệ thống điện tập hợp thao tác nhằm trì chế độ làm việc bình thường hệ thống điện đáp ứng yêu cầu chất lượng, tin cậy kinh tế Như biết, hệ thống điện bao gồm phần tử có mối liên hệ chặt chẽ với Sự làm việc tin cậy kinh tế hệ thống xuất phát từ tin cậy chế độ làm việc kinh tế phần tử Cùng với đời thiết bị công nghệ mới, yêu cầu vận hành thiết bị nói chung ngày trở nên nghiêm ngặt Cũng tất thiết bị, vấn đề vận hành hệ thống điện trước hết phải cần phải thực theo quy trình quy phạm Các quy trình sử dụng thiết bị nhà chế tạo cung cấp hướng dẫn Quy trình vận hành thiết bị hệ thống xây dựng sở quy trình sử dụng thiết bị có xét đến đặc điểm công nghệ hệ thống Như ta biết hệ thống điện có hàng loạt đặc điểm khác biệt, mà số đặc điểm bật có liên quan trực tiếp đến trình vận hành hệ thống điện:  Quá trình sản xuất tiêu thụ điện diễn hầu nhƣ đồng thời Đặc điểm cho thấy điện cất giữ dạng dự trữ Điều dẫn đến cần thiết phải trì cho tổng công suất phát tất nhà máy điện phải luôn phù hợp với nhu cầu tiêu thụ tất hộ dùng điện Sự cân đối làm giảm chất lượng điện mà số trường hợp dẫn đến cố ổn định hệ thống Do phụ tải thay đổi từ giá trị cực tiểu đến cực đại, cần có biện pháp điều chỉnh chế độ làm việc hợp lý nhà máy điện  Hệ thống điện hệ thống thống Giữa phần tử hệ thống điện luôn có mối quan hệ mật thiết với Sự thay đổi phụ tải nhà máy điện bất kỳ, đóng cắt GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường [...]... phí phát điện với thuật toán ứng dụng là nhân tử Lagrange 1.5 Phạm Vi Nghiên Cứu  Cực tiểu chi phí phát điện giữa các tổ máy phát đơn nhiên liệu, các hàm chi phí của các tổ máy phát là bậc hàm bậc hai, bỏ qua tổn hao các tổ máy  Cực tiểu chi phí phát điện giữa các tổ máy phát có nhiều loại nhiên liệu, các hàm chi phí của các tổ máy phát là bậc hàm bậc hai theo từng đoạn nhiên liệu, bỏ qua tổn hao các. .. ưu nhà máy nhiệt điện sử dụng đơn nhiên liệu 33 Hình 3.9: Lưu đồ giải thuật tối ưu nhà máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu dùng phương pháp kết hợp 36 Hình 3.10: Lưu đồ giải thuật tối ưu nhà máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu dùng phương pháp nhân tử Lagrange 38 Hình 3.11: Lưu đồ giải thuật tối ưu nhà máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu dùng phương pháp hàm chi phí tương... hao nhiên liệu của tổ máy thứ j - : Suất tăng tiêu hao nhiên liệu của toàn nhà máy nhiệt điện - Δλ: Sai số suất tăng tiêu hao nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện - Fjk (Pjk): Hàm chi phí nhiên liệu ứng với công suất phát tổ máy thứ j nhiên liệu thứ k, (Rs/h) - Pjk: Công suất tổ máy thứ j ứng với nhiên liệu thứ k - k: Nhiên liệu thứ k, k = 1,2, ,m - m: Tổng số nhiên liệu của hệ thống - ajk, bjk, cjk: Các. .. chi phí phát điện các tổ máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu 1.3 Mục Tiêu Nghiên Cứu  Phương pháp nhân tử Lagrange được áp dụng để giải bài toán tối ưu đem lại kết quả chấp nhận được  Giảm đến mức nhỏ nhất chi phí phát điện các tổ máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu mà vẫn đảm bảo an ninh năng lượng 1.4 Phương Pháp Nghiên Cứu Giải tích và mô phỏng toán học trên cơ sở hàm mục tiêu là cực tiểu chi phí. .. gian vận hành các nhà máy nhiệt điện lâu dài, nhiên liệu hóa thạch là nguồn hữu hạn Từ đó bài toán đặt ra là phải sử dụng loại nhiên liệu nào là hợp lý cho mức công suất yêu cầu Trước đây, mỗi tổ máy chỉ sử dụng một loại nhiên liệu để đốt, điều này có nghĩa mỗi tổ máy chỉ có một hàm chi phí bậc hai duy nhất Tuy nhiên, ngày nay mỗi tổ máy có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu, và mỗi nhiên liệu được dùng... bỏ qua tổn hao các tổ máy 1.6 Điểm Mới Của Đề Tài  Đưa ra hàm chi phí phát điện tại các tổ máy nhiệt điện vào hàm mục tiêu phát điện, từ đó tìm được chi phí phát điện thấp  Xây dựng lưu đồ giải thuật dựa trên toán tử nhân tử Lagrange 1.7 Giá Trị Thực Tiễn Nghiên cứu phương thức vận hành các nhà máy điện trong hệ thống nhằm đáp ứng đủ nhu cầu phụ tải và có thể cực tiểu chi phí phát điện Điều này có... Xây dựng chi phí và phát điện tối ưu trong nhà máy nhiệt điện 3 Chương 3: Mô hình toán Xây dựng mô hình toán học cho các tổ máy nhiệt điện Hàm mục tiêu, các ràng buộc được đặt ra, từ đó xây dựng hàm Lagrange và thuật toán giải cho bài toán cực tiểu chi phí phát điện các tổ máy nhiệt điện 4 Chương 4: Bài toán nghiên cứu Trình bày bài toán ứng dụng, kết quả nghiên cứu và so sánh kết quả với các phương... có ý nghĩa to lớn cho nguồn năng lượng điện hiện nay khi nguồn tài nguyên khoáng sản đang đi đến hồi cạn kiệt và đối với môi trường đang bị phá huỷ nghiêm trọng Chính vì vậy mà đề tài Cực tiểu chi phí phát điện các tổ máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu sẽ góp phần giải quyết vấn đề này Với kết quả nghiên cứu thì đề tài có thể:  Ứng dụng cho các tổ máy nhiệt điện trong hệ thống GVHD: TS Lê Chí Kiên... cung cấp điện Một trong những bài toán kinh tế - kỹ thuật khi vận hành và thiết kế hệ thống điện là: Xác định sự phân bố tối ưu công suất phát giữa các tổ máy nhiện điện trong nhà máy nhiện điện nhằm đáp ứng một giá trị phụ tải tổng cộng đã qui định GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang 1 HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Chương 1: Tổng quan Hay nói cách khác là cực tiểu chi phí phát điện các tổ máy nhiệt điện trong... máy thứ j (Rs/h) - Pj: Công suất phát của tổ máy thứ j - j: Tổ máy thứ j j = 1, 2, ,n - n: Tổng số tổ máy của nhà máy - aj, bj, cj: Các hệ số hàm chi phí nhiên liệu của tổ máy thứ j - PD: Công suất tải yêu cầu (MW) - Pjmin , Pjmax : Giới hạn công suất phát nhỏ nhất, lớn nhất của tổ máy thứ j (MW) GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang x HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Danh sách các chữ viết tắt - λj: Nhân tử Lagrange