Tối ưu hóa huy động các tổ máy trong hệ thống điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CAO XUÂN HOÀNG TỐI ƯU HÓA HUY ĐỘNG CÁC TỔ MÁY TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN ĐỨC HUY Hà Nội, tháng năm 2014 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu riêng tôi, không chép Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải tác phẩm, tạp chí, báo trang web theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Học viên Cao Xuân Hoàng CA120078 Page Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) MỤC LỤC MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NỘI DUNG LUẬN VĂN CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TỐI ƯU HÓA HUY ĐỘNG CÔNG SUẤT9 1.1 CÁC BÀI TOÁN VẬN HÀNH TỐI ƯU 1.2 MÔ HÌNH BÀI TOÁN TỐI ƯU HÓA HUY ĐỘNG CÔNG SUẤT NGÀY 10 1.2.1 Hàm mục tiêu 10 1.2.2 Các ràng buộc 10 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN TỐI ƯU VÀ ỨNG DỤNG TRONG BÀI TOÁN HUY ĐỘNG CÔNG SUẤT TỔ MÁY 13 1.3.2 Phương pháp qui hoạch tuyến tính 13 1.3.3 Phương pháp Lagrange 15 1.3.5 Phương pháp tìm lời giải xấp xỉ QHPT 19 1.4 KẾT LUẬN 22 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN GIẢI BÀI TOÁN TỐI ƯU 23 2.1 Mô hình toán 23 2.2 Bài toán DC power flow 24 2.2.1 Giới thiệu 24 2.2.2 Các công thức tổng quát 25 2.2.3 Công thức sử dụng cho toán tối ưu 26 2.3 Mô hình hóa toán tối ưu 27 2.3.1 Các biến toán tối ưu 27 2.3.2 Hàm mục tiêu 27 2.3.3 Các ràng buộc toán 28 2.3.4 Vấn đề phân chia khu vực tính toán mô hình 30 2.3.5 Sơ đồ thuật toán 30 CHƯƠNG 3: THU THẬP SỐ LIỆU, TÍNH TOÁN ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM MỘT SỐ KẾT QUẢ KHI ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH 32 3.1 VỚI HỆ THỐNG ĐIỆN NHỎ 25 NÚT: 32 3.2 TÍNH TOÁN ÁP DỤNG CHO HTĐ VIỆT NAM MÙA KHÔ T1 NĂM 2014 (HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ 111 NÚT) 41 3.3 TÍNH TOÁN ÁP DỤNG CHO HTĐ VIỆT NAM MÙA MƯA T8 NĂM 2014 (HỆ CA120078 Page Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) THỐNG ĐIỆN CÓ 111 NÚT) 54 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 67 KẾT LUẬN CHUNG 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC - CHƯƠNG TRÌNH MATLAB 71 CA120078 Page Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Trong công tác vận hành hệ thống điện giới Việt Nam, việc đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện giảm thiểu chi phí vận hành mục tiêu đặt hàng đầu Bài toán giảm thiểu chi phí vận hành đặt nhiều dạng khác nhau, tương ứng với công tác vận hành khác Tuy nhiên, toán quan trọng việc xây dựng phương thức vận hành tối ưu cho hệ thống huy động cách tối ưu nguồn điện hệ thống, đảm bảo giảm thiểu chi phí phát điện, đồng thời thỏa mãn ràng buộc kỹ thuật Nguồn điện hệ thống điện Việt Nam có nhiều loại: thủy điện, nhiệt điện than, nhiệt điện dầu, tuabin khí chu trình đơn chu trình hỗn hợp, điện diesel, với đặc tính vận hành khác nên phương án phân bố công suất cho nhà máy khác dẫn đến chi phí cho nhà máy khác đáng kể Mặt khác nguồn điện phân bố không đều: - Miền Bắc chủ yếu nhà máy thủy điện nhiệt điện than; - Miền Nam: bao gồm nhà máy nhiệt điện dầu, tuabin khí tuabin khí hỗn hợp; - Miền Trung: chủ yếu thủy điện nhỏ với tổng công suất không lớn Do tăng lên quy mô phức tạp phụ tải hệ thống điện nên vấn đề tối ưu quy hoạch khai thác hệ thống điện trở nên thiết yếu Đường dây liên kết với giả thiết có công suất truyền tải khác ảnh hưởng nhiều đến chi phí vận hành toàn hệ thống Khi toán tối ưu hóa cần thiết nhằm mục đích đạt hiệu cao vận hành, vấn đề phân bố công suất phát nhà máy nhằm cực tiểu hóa hàm chi phí nhiên liệu toàn hệ thống đặt Có nghĩa rằng, ta phải tính công suất phát máy phát nằm giới hạn cho trước mà đảm bảo nhu cầu phụ tải với chi phí nhiên liệu nhỏ Bài toán gọi toán tối ưu hóa huy động công suất Các toán tối ưu công cụ hữu hiệu giúp có giải pháp đơn giản để giải vấn đề dù đơn giản hay phức tạp Bài toán tối ưu CA120078 Page Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) mà chất toán giải tìm cực trị hàm ràng buộc nên có nhiều thuật toán giải Ngày nay, với phát triển khoa học kĩ thuật, phạm vi ứng dụng tối ưu hóa ngày mở rộng, toán tối ưu giải nhanh xác Có thể nói mục tiêu giảm tối thiểu chi phí sản xuất điện mục tiêu hàng đầu người vận hành hệ thống điện Đó chi phí vận hành chiếm tỉ lệ lớn tổng chi phí sản xuất điện năng, lại kéo dài suốt theo thời gian làm việc hệ thống Không kể phần chi phí cố định chi phí phụ, riêng phần chi phí nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) toàn hệ thống điệnViệt Nam lên tới (0,8 -2,0) triệu USD ngày (tuỳ thuộc theo mùa) Chỉ vài phần trăm chi phí giảm năm tiết kiệm hàng trăm tỉ đồng Một đặc điểm HTĐ hợp liên quan đến toán huy động tối ưu tổ máy tính đa dạng chủng loại nguồn Hệ thống bao gồm hầu hết loại nhà máy điện (NMĐ): thuỷ điện (kiểu đập, kiểu kênh dẫn, kiểu hỗn hợp ), nhiệt điện than, nhiệt điện dầu, tua bin khí chu trình đơn, tua bin khí chu trình hỗn hợp, diesel v.v Tình trạng kỹ thuật yêu cầu vận hành nhà máy khác có tổ máy phải vận hành để chống tải máy biến áp truyền tải vào cao điểm, tổ máy tua bin khí bị giới hạn lượng khí cung cấp biểu đồ khí, hầu hết tổ máy có vùng cấm vận hành Đặc điểm này, mặt thể yêu cầu cao việc áp dụng toán phân bố tối ưu công suất, mặt khác thể nội dung phức tạp toán Chủng loại nguồn đa dạng lựa chọn tối ưu tổ máy vận hành phân bố tối ưu công suất có ý nghĩa đem lại hiệu cao Một kWh điện huy động từ nhiệt điện khí than tiết kiệm chi phí hàng chục lần so với nhiệt điện dầu diesel Tương tự, giảm chi phí tận dụng tối đa từ lượng nước xả tràn vào mùa lũ nhà máy thuỷ điện Tuy nhiên, với HTĐ hợp toán phức tạp Đó lời giải tối ưu có ý nghĩa toán mô tả phù hợp với điều kiện thực tế hệ thống, CA120078 Page Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) xét đến đầy đủ điều kiện giới hạn phép vận hành theo lời giải tối ưu Đối với HTĐ hợp Bắc-Trung-Nam Việt Nam, giới hạn truyền tải công suất khu vực yếu tố bỏ qua Đó giới hạn truyền tải công suất qua mạch đường dây siêu cao áp (ĐDSCA) 500kV Giới hạn có ảnh hưởng mạnh đến tính kinh tế vận hành, giới hạn trao đổi công suất lớn khả huy động công suất nguồn có chi phí thấp khu vực cao Xét đến giới hạn lượng nước cung cấp cho nhà máy thuỷ điện, giới hạn cung cấp khí cho cụm tua-bin khí chu trình hỗn hợp yêu cầu đặc trưng HTĐ Việt Nam Nói khác đi, cần giải toán vận hành tối ưu HTĐ Việt Nam theo mô hình tổng quát Về phương diện tính toán, việc giải toán vận hành tối ưu HTĐ vốn phức tạp, liên quan đến việc phải tìm lời giải toán quy hoạch phi tuyến (QHPT) Người ta thường tìm cách đơn giản hoá mô hình toán để áp dụng phương pháp giải thuận tiện, dựa vào đặc điểm riêng xuất phát từ điều kiện cụ thể, cho phép HTĐ vận hành Những cách đơn giản hoá áp dụng hiệu cho HTĐ lại không áp dụng cho HTĐ khác Chẳng hạn, bỏ qua giới hạn truyền tải công suất mạch (đường dây, máy biến áp) điều kiện áp dụng với nhiều HTĐ, phạm vi truyền tải công suất không xa, khả tải mạch luôn thoả mãn Khi đó, với giả thiết tính gần tổn thất công suất lưới, áp dụng mô hình HTĐ nút, thấy chương trình nước có Việt Nam Các điều kiện này, rõ ràng không thích hợp áp dụng cho HTĐ Việt Nam: với lưới điện có phạm vi lãnh thổ phát triển theo chiều dài, với luồng công suất đáng kể tải qua đoạn mạch đường dây siêu cao áp (ĐDSCA) Đề tài Luận văn đặt xuất phát từ nhu cầu thực tế nói trên, nhằm tạo lập công cụ hiệu quả, thích hợp áp dụng vận hành HTĐ Việt Nam PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Luận văn nghiên cứu tối ưu hoá chế độ làm việc ngắn hạn hệ thống điện, thực chất phân bố tối ưu công suất theo biểu đồ phụ tải ngày đêm cho tổ máy CA120078 Page Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) hệ thống Bài toán vận hành tối ưu HTĐ hợp đặt từ ĐDSCA 500 kV đưa vào vận hành Hàm mục tiêu toán giảm thiểu chi phí nhiên liệu cho toàn hệ thống Bên cạnh đó, cần phải thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật giới hạn truyền tải công suất ĐDSCA 500 kV nối liền khu vực (xuất giới hạn dạng bất phương trình toán) Ngoài ra, cần xét đến giới hạn lượng nước nhà máy thuỷ điện (NMTĐ), biểu đồ cấp khí nhà máy điện tua-bin khí chu trình hỗn hợp, quan hệ công suất tua bin khí với đuôi hơi, ràng buộc điều kiện vận hành tổ máy Mô hình toán tổng quát có dạng quy hoạch phi tuyến, phương pháp giải chung Đã có nhiều nghiên cứu từ trước đến nhằm giải toán tối ưu hóa huy động tổ máy Ở quy mô hệ thống điện nhỏ, phương pháp tiếp cận sử dụng quy hoạch động giúp giải toán Khi số lượng máy phát ràng buộc tăng cao, phương pháp quy hoạch động nhìn chung trở nên hiệu Rất nhiều nghiên cứu tiến hành theo hướng sử dụng công cụ quy hoạch tuyến tính có biến nguyên để giải toán tối ưu hóa huy động công suất tổ máy Một phần lý cách tiếp cận nhờ vào phát triển mạnh mẽ công cụ giải toán QHTT có biến nguyên (viết tắt toán MILP – Mixed Integer Linear Programming) năm gần Một báo cáo hãng phần mềm Gurobi cho thấy tiến giải thuật cho phép tăng tốc toán tối ưu hóa lên 29000 lần [7] Bên cạnh đó, phải kể đến tiến công nghệ máy tính, cho phép rút ngắn thời gian giải toán quy hoạch tuyến tính phi tuyến cách đáng kể Một vấn đề cần giải áp dụng mô hình QHTT vào toán huy động tối ưu tổ máy đặc tính phi tuyến hàm chi phí nhiên liệu Các nghiên cứu nước đề xuất tuyến tính hóa hàm chi phí thành đoạn tuyến tính [1, 6] Tác giả Nguyễn Đức Cường đề xuất việc sử dụng biến nguyên cách thích hợp để mô tả hàm mục tiêu phi tuyến có nhiều đoạn tổ hợp hàm tuyến tính [6] Một số tác giả khác sử dụng việc CA120078 Page Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) tính lặp, giải toán tối ưu huy động tổ máy dạng MILP nhiều lần, độ xác việc xấp xỉ hàm mục tiêu thỏa mãn lời giải tối ưu Luận văn tiến hành, xuất phát từ nhận xét hàm chi phí máy phát toán tối ưu huy động tổ máy thường có dạng bậc Vì vậy, toán phát biểu thành toán quy hoạch toàn phương có biến nguyên Các công cụ giải toán tối ưu cho phép giải mô hình toán này, với tốc độ tính toán tương đối cao Với cách mô tả toán huy động công suất tổ máy dạng quy hoạch toàn phương có biến nguyên (MIQP), số lượng biến toán giảm đáng kể Mặt khác, lời giải tối ưu tìm sau lần giải không cần tiến hành tính toán lặp Tuy nhiên, nhược điểm phương pháp đề xuất nằm phương pháp giải toán MIQP Nhìn chung, thời gian giải toán MIQP chậm so với thời gian giải toán MILP nói chung NỘI DUNG LUẬN VĂN Luận văn cấu trúc sau: - Chương 1: Giới thiệu tổng quan tối ưu hóa huy động công suất - Chương 2: Xây dựng chương trình tính toán giải toán tối ưu - Chương 3: Thu thập số liệu, tính toán ứng dụng cho HTĐ Việt Nam Một số kết ứng dụng chương trình - Kết luận chung CA120078 Page Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TỐI ƯU HÓA HUY ĐỘNG CÔNG SUẤT 1.1 CÁC BÀI TOÁN VẬN HÀNH TỐI ƯU Bài toán tối ưu thường người ta phân theo khung thời gian khảo sát sau: - Với khoảng thời gian khảo sát từ vài năm đến vài chục năm, toán đặt toán qui hoạch nguồn dài hạn Lời giải toán cho phép người làm qui hoạch hệ thống xác định thời điểm cần thiết đưa nhà máy vào vận hành từ định thời điểm bắt đầu xây dựng nhà máy - Với khoảng thời gian khảo sát từ vài tháng đến hàng năm gọi toán vận hành tối ưu dài hạn, thường gọi phương thức vận hành dài hạn Lời giải toán giải vấn đề điều tiết nhà máy thuỷ điện, lịch sửa chữa tổ máy, kế hoạch huy động tổ máy - Bài toán vận hành tối ưu hạn vừa khảo sát với thời gian từ tuần đến tháng thường gọi phương thức vận hành tuần Đây toán lựa chọn thành phần tổ máy tham gia vận hành, nhà máy thuỷ điện huy động sở mức nước đầu cuối chu kỳ tính toán xác định từ biểu đồ điều tiết tối ưu phương thức vận hành năm, dự báo lưu lượng nước hồ chứa - Với thời gian khảo sát từ vài đến vài ngày toán đặt phân bố tối ưu công suất ngắn hạn, gọi phương thức vận hành ngắn hạn - Cuối toán vận hành kinh tế thời gian thực, với khoảng thời gian khảo sát ngắn vài phút mà thường chu kỳ tính toán phút lần Bài toán thường gắn với hệ thống SCADA/EMS nhằm phân bố tối ưu công suất tác dụng tổ máy làm việc CA120078 Page Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) Nhà máy 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 240 Thủ Đức 236 236 236 236 236 170 70 148 236 236 236 136 236 236 236 236 136 236 236 236 236 236 236 236 5144 Cần Thơ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 OMon 0 0 0 100 200 280 280 180 90 189 204 280 180 88 188 134 165 119 164 84 2925 Cà Mau 196 196 196 196 196 246 346 446 546 646 656 556 456 542 604 615 515 415 500 400 405 305 296 196 9671 Cà Mau 196 196 196 196 196 246 346 446 546 646 656 556 456 542 604 615 515 415 500 400 405 305 296 196 9671 0 0 0 98 198 298 328 328 228 228 328 328 328 228 228 328 324 328 262 198 98 4684 Phú Mỹ 357 362 340 349 449 549 649 749 849 942 942 842 922 942 942 942 842 842 942 942 942 842 742 642 17863 Phú Mỹ 2.1 357 362 340 342 399 459 559 659 759 759 759 659 759 759 759 759 659 659 759 759 759 659 559 459 14721 Phú Mỹ 2.2 357 362 340 342 399 307 407 507 607 607 607 507 607 607 607 607 507 507 607 607 607 507 407 307 11833 Phú Mỹ 357 362 340 342 399 309 409 509 609 609 609 509 609 609 609 609 509 509 609 609 609 509 409 309 11871 Phú Mỹ 357 362 340 330 230 130 184 284 384 384 384 284 384 384 384 384 284 326 384 384 384 325 225 125 7626 Nhơn Trạch 357 362 340 330 230 130 182 282 382 382 382 282 382 382 382 382 282 326 382 382 382 325 225 125 7598 Nhơn Trạch 357 362 340 342 399 363 463 563 663 663 663 563 663 663 663 663 563 563 663 663 663 563 463 363 12897 Fomosa 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Vedan 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Hiệp Phước 0 0 0 100 200 300 295 195 95 189 204 283 183 95 195 134 165 119 164 95 3011 TĐ nhỏ MNam Bà Rịa CA120078 Page 65 A ngày Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) 3.3.6 Kết tính toán trình bày dạng đồ thị: 3000 Trung - Nam Bac - Trung 2500 MW 2000 1500 1000 500 10 15 20 25 Gio CA120078 Page 66 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG Thuật toán giải toán QHPT phương pháp quy hoạch toàn phương có biến nguyên áp dụng kết vào toán phân bố tối ưu công suất thuỷ nhiệt điện ngắn hạn hệ thống điện Việt Nam Độ xác lời giải khống chế Chương trình tính toán phân bố tối ưu công suất xây dựng được, áp dụng cho hệ thống điệnViệt Nam xét đến đầy đủ yếu tố ràng buộc giới hạn kỹ thuật, có tính thích ứng cao điều kiện vận hành Các kịch tính toán thử nghiệm bao gồm hệ thống điện quy mô nhỏ, dựa số liệu hệ thống điện Việt Nam năm 2005, số liệu hệ thống điện Việt Nam năm 2014, bao gồm hai mùa: mùa mưa mùa khô Trong kịch tính toán thử nghiệm, chương trình cho lời giải thời gian nhanh: Khoảng 30s máy laptop sử dụng vi xử lý Core I5, 2GB RAM Version CPLEX sử dụng 12.3 CA120078 Page 67 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) KẾT LUẬN CHUNG - Luận văn nghiên cứu toán huy động công suất ngày tối ưu cho nhà máy điện hệ thống, với hàm mục tiêu giảm thiểu chi phí nhiên liệu Mô hình tối ưu luận văn xét đến đầy đủ ràng buộc toán huy động công suất như: ràng buộc dự phòng nóng, tốc độ tăng giảm công suất, giới hạn trao đổi công suất đường dây Đây toán quy hoạch toán học phức tạp, có số lượng biến lớn nhiều biến nguyên - Mô hình tối ưu hóa toán huy động công suất tổ máy lập với hàm mục tiêu giảm thiểu chi phí nhiên liệu Đây mô hình tối ưu sử dụng chủ yếu cho hệ thống điện độc quyền Trong bối cảnh thị trường điện cạnh tranh, hàm mục tiêu cho toán huy động công suất tổ máy tối thiểu hóa chi phí mua điện từ nhà máy (dựa giá chào) Mặc dù vậy, toán tối ưu hóa huy động công suất tổ máy nhiều ứng dụng bối cảnh thị trường phi điều tiết Ví dụ, mô hình hạn áp dụng tính toán tối ưu hóa lịch phát cho GenCo biết lịch phát điện chung Bên cạnh đó, nghiên cứu tính toán chào giá thị trường tối ưu cần dựa công cụ tính toán huy động công suất dựa chi phí nhiên liệu [8] - Các nghiên cứu trước Việt Nam giới đề xuất cách tiếp cận sử đưa toán dạng quy hoạch tuyến tính nguyên thực hỗn hợp, toán tối ưu giải trực tiếp (dựa xấp xỉ hóa hàm mục tiêu phi tuyến), giải lặp Luận văn đề xuất sử dụng mô hình toán QHPT với quy hoạch toàn phương có biến nguyên Đề xuất dựa nhận xét hàm chi phí nhiên liệu tổ máy có dạng bậc 2, viết hàm mục tiêu chung hệ thống dạng toàn phương (MIQP) Với công cụ tính toán mạnh MATLAB/Cplex, toán tối ưu hóa huy động công suất ngày với 111 tổ máy giải với thời gian tương đối nhanh - Mô hình toán tối ưu hóa sử dụng luận văn mở rộng để tính toán huy động công suất tối ưu dựa giá chào thị trường điện Hiện nay, CA120078 Page 68 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) tổ máy điện thường chào giá theo giải công suất khác nhau, vậy, kích thước toán áp dụng cho thị trường điện tăng cao Cần có nghiên cứu để đánh giá hiệu công cụ tối ưu hóa áp dụng bối cảnh thị trường điện CA120078 Page 69 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đức Cường (2003), Nghiên cứu tối ưu hóa chế độ làm việc ngắn hạn hệ thống điện, Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật, trường ĐHBK Hà nội Trần Bách (1999), Tối ưu hoá chế độ hệ thống điện, Khoa Năng lượng, Bộ môn Hệ thống điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội Trần Bách (2000), Lưới điện hệ thống điện tập I tập II, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội PGS Bùi Minh Trí (1999), Quy hoạch toán học, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội AIMMS, AIMMS Modeling guide – Integer Programming Tricks, http://www.aimms.com/aimms/download/manuals/aimms3om_integerprogramming tricks.pdf A Vianna, J Pedro Pedroso, A new MILP based approach for Unit Commitment in power production planning, International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2012 GUROBI Optimization, 1000X MIP Trickcs, http://www.fields.utoronto.ca/programs/scientific/11-12/bc65/rbixby.pdf Antonio Frangioni, Claudio Gentile, and Fabrizio Lacalandra, Tighter Approximated MILP Formulations for Unit Commitment Problems, IEEE Transactions on Power systems, vol 24 (1), 2009 CA120078 Page 70 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) PHỤ LỤC - CHƯƠNG TRÌNH MATLAB %% Bai toan phan bo toi uu cs thuy nhiet dien ngan han co xet den cac dac trung phi tuyen va gioi han truyen tai cs giua cac khu vuc close all clear all; clc; fname = 'VN2014Mua.xlsx'; % fname = 'Book1.xlsx'; %% Option MAX_TIME = 20; % max calculation time in seconds % solver = 'cplex'; solver = 'scip'; %% Cac thong so dau vao: tic; h = 24; %So gio chu ky tinh, chon 24 gio Preverse = 100; %Cong suat du tru nong % Load file matpower: temp_bus = xlsread(fname,'Bus'); temp_branch = xlsread(fname,'Branch'); temp_gen = xlsread(fname,'Gen'); temp_gencost = xlsread(fname,'Gencost'); temp_load = xlsread(fname,'Load'); temp_load(:,1) = []; temp_load(1,:) = []; bus = zeros(size(temp_bus,1),13); branch = zeros(size(temp_branch,1),13); gen = zeros(size(temp_gen,1),21); gencost = zeros(size(temp_gencost,1),7); baseMVA = 100; bus(:,[1,3]) = temp_bus; branch(:,[1,2,4,6]) = temp_branch; branch(:,11) = 1; gen(:,[1,9,10]) = temp_gen; gencost(:,[2,3,5,6,7]) = temp_gencost; % mpc = case14; % bus = mpc.bus; branch = mpc.branch; baseMVA = mpc.baseMVA; gen = mpc.gen; gencost = mpc.gencost; N = size(bus,1); % so nut luoi; L = size(branch,1); % so nhanh luoi; CA120078 Page 71 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) genbus = gen(:,1); % Cac nut co may phat; genbus = genbus'; ngenbus = numel(genbus); % So nut co chua may phat; Prate = 100*ones(ngenbus,1); %% Chinh dinh du lieu cho file Matpower tinh DC flow; % cac nhanh khong dien tro, cong suat chi la cong suat tac dung: bus(:,4) = 0; % cong suat PK bang 0; branch(:,3) = 0; % dien tro cac nhanh bang 0; % Ptai(:,1) = bus(:,3); % cong suat tai tai tat ca cac nut; % for i=2:h % Ptai(:,i) = bus(:,3).*(1+2*1*(0.5-rand(N,1))); % end Ptai = temp_load(:,1:h); %% Cac du lieu dau vao: % Cong suat truyen tai gioi han tren cac nhanh; % PLmax = 50*ones(L,1); PLmax = branch(:,6); Pgmax = gen(:,9); Pgmin = gen(:,10); cstartup = gencost(:,2); cshutdown = gencost(:,3); %% Thiet lap cac ma tran trung gian: [Ybus, ~, ~] = makeYbus(baseMVA, bus, branch); % dung ham cua MATPOWER de tinh Ybus; B = -imag(Ybus); % ma tran tong dan B (lay phan ao); b = diag(1./branch(:,4)); % ma tran duong cheo tong dan cac nhanh (lay theo thu tu); b = sparse(b); % chuyen ma tran b ve dang sparse; A = sparse([1:L,1:L],[branch(:,1),branch(:,2)],[ones(1,L),ones(1,L)]); % ma tran nhanh-nut A; % xac dinh so ma tran duoc hinh tu cac ma tran trung gian o tren: B1 = B(2:N,2:N); % ma tran B1 duoc xac dinh tu B va bo di hang dau, cot dau; BN = [0,zeros(1,N-1);zeros(N-1,1),inv(B1)]; % ma tran BN; BNt = BN*Ptai; CA120078 Page 72 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) %% Thiet lap bai toan toi uu: %% Ma tran AA: % Rang buoc 1: CBCSTD cho gio i; for i=1:h I((i-1)*ngenbus + (1:ngenbus)) = i; J((i-1)*ngenbus + (1:ngenbus)) = h*N + (i-1)*N + genbus; S((i-1)*ngenbus + (1:ngenbus)) = 1; end A1 = sparse(I,J,S,h,2*N*h+2*ngenbus*h); b1 = sum(Ptai); %Phu tai gio thu i; b1 = b1'; ee1 = zeros(h,1); clear IJS; % Rang buoc 2: Gioi han cong suat truyen tai tren cac duong day A2 = []; for i=1:h A21 = [zeros(L,h*N),zeros(L,(i-1)*N),b*A*BN,zeros(L,(hi)*N),zeros(L,h*ngenbus*2)]; A2 = [A2;A21]; end A2 = sparse(A2); aaaa = b*A*BNt; aaaa = aaaa(1:numel(aaaa))'; PLmax = repmat(PLmax,h,1); Pmax = PLmax + aaaa; b2 = Pmax; ee2 = -1*ones(L*h,1); % A3 = []; for i=1:h A31 = [zeros(L,h*N),zeros(L,(i-1)*N),-b*A*BN,zeros(L,(hi)*N),zeros(L,h*ngenbus*2)]; A3 = [A3;A31]; end A3 = sparse(A3); Pmin = PLmax - aaaa; b3 = Pmin; ee3 = -1*ones(L*h,1); CA120078 Page 73 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật – Chuyên ngành Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) % Rang buoc 3: u*Pgmin