nhà máy thủy điện và điện mặt trời.Tính toán bằng tay và sử dụng matlab giải quyết bài toán vận hành tối ưu nhà máy điện bằng phương pháp Lagarange

giời thiệu sơ bộ về nhà máy thủy điện, nhà máy năng lượng mặt trời và tình hình phát triểu chúng ở Việt Nam. giải quyết bài toán vận hành tối ưu nhà máy điện bằng cách tính tay và chạy mô phòng bẳng code matlab áp dụng thuật toán lagrange

1 TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VẬN HÀNH NHÀ MÁY VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: TS Nguyễn Trung Thắng SVTH: Lâm Nguyễn Tấn Phát Lớp : 15040101 Mssv : 41501165 Khóa : 19 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2018 MỤC TIÊU TIỂU LUẬN Bài tiểu luận tổng hợp kiến thức mà học môn “vận hành nhà máy hệ thống điện” Đại học Tôn Đức Thắng Nội dung tiểu luận bao gồm vấn đề nhà máy điện tìm hiểu nhà máy điện truyền thống, nhà máy điện sử dụng lượng tái tạo Ngồi ra, tiểu luận đề cập đến phương pháp vận hành nhà máy hệ thống điện cách tối ưu dựa thuật toán Lagarange Trong tiểu luận bao gồm cách giải tay toán vận hành tối ưu để hiểu vấn đề sử dụng phần mềm mô MATLAB để lập trình giải tốn nhanh chóng, hiệu xác Bên cạnh đó, tiểu luận bao gồm việc vận hành kinh tế trạm biến áp CHƯƠNG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 1.1 Khái niệm nhà máy thủy điện: 1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc nhà máy thủy điện: 1.2.1 cấu tạo bản: 1.2.2 Nguyên lý làm việc: 1.3 Ưu điểm nhược điểm nhà máy thủy điện: 10 1.3.1 Ưu điểm nhà máy thủy điện: 10 1.3.2 Nhược điểm nhà máy thủy điện: 10 1.4 Thời gian xây dựng vốn đầu tư: 11 1.5 Tính hình thủy điện nay: 11 CHƯƠNG 2.1 NHÀ MÁY NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 12 Tổng quan lượng mặt trời: 12 2.1.1 Tiềm năng lượng mặt trời: 12 2.1.2 PIN mặt trời: 12 2.2 Nhà máy điện pin mặt trời: 13 2.2.1 Cấu tạo: 13 2.2.2 Nguyên lý làm việc nhà máy lượng mặt trời: 15 2.2.3 Ưu điểm nhược điểm lượng mặt trời: 17 2.3 Tình hình nhà máy lượng mặt trời Việt Nam: 18 CHƯƠNG Tính tốn tay sử dụng matlab giải toán vận hành tối ưu nhà máy điện phương pháp Lagarange 19 3.1 Đề toán vận hành tối ưu 1: 19 3.1.1 Tính tốn tay: 20 3.1.2 Lưu đồ giải thuật: 22 3.1.3 Giải tồn chương trình matlab: 23 3.2 Sử dụng matlab giải toán vận hành tối ưu với trường hợp tổ máy vi phạm: 26 3.2.1 Trường hợp tổ máy vi phạm: 26 3.2.2 Trường hợp có tổ máy vi phạm max: 28 3.2.3 Trường hợp có tổ máy vi phạm max tổ máy vi phạm min: 30 3.3 Vận hành tối ưu có xét đến tổn thất: 32 3.3.1 Viết lại code cho trước: 32 3.3.2 Dùng matlab giải toán: 33 3.3.3 Tính tốn tay toán vận hành với liệu cho: 35 3.3.4 Lưu dồ giải thuật cho tốn vận hành tối ưu có tổn thất: 36 CHƯƠNG Vận hành kinh tế trạm biến áp 38 4.1 Khái niệm: 38 4.2 Các loại tổn hao máy biến áp: 38 4.2.1 Tính tổn hao máy biến áp: 38 4.2.2 Giới hạn công suất chuyển số máy biến áp làm việc: 39 CHƯƠNG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 1.1 Khái niệm nhà máy thủy điện: Nhà máy thủy điện nơi lợi dụng sức mạnh dòng nước để chuyển đổi thành điện Nước tích trữ lại vào đập liên tục xã để tạo nên dòng chảy có tốc độ tính tốn sẵn dựa vào độ dốc đập, lưu lượng nước,…Dòng nước làm quay tuabin gắn đồng trục với máy phát điện, nơi chúng chuyển thành lượng điện 1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc nhà máy thủy điện: 1.2.1 cấu tạo bản:  Đập nước hồ chứa nước: Đập nước phần quan trọng độ an toàn vận hành lâu dài nhà máy thủy điện Đây phận cần thi công khởi công nhà máy thủy điện Đập nước có vai trò trữ nước lại để đảm bảo cho việc nhà máy điện hoạt động liên tục ổn định  Cổng kiểm soát ống dẫn nước: Cổng kiểm sốt có vai trò kiểm sốt lưu lượng dòng nước chảy vào ống dẫn Các ống dẫn chịu áp đưa nước từ đập chảy qua tuabin, áp lực nước tăng dần trình chảy từ đập qua ống dẫn, làm cho dòng nước chảy mạnh  Tuabin: Tuabin phận trực tiếp nhận lượng từ dòng chảy nước Khi nước chảy qua làm quay cánh quạt lớn tuabin Trục tuabin gắn đồng trục với trục máy phát điện nằm Tuabin sử dụng phổ biến nhà máy điện Việt Nam tuabin Francis trục đứng Hình ảnh minh họa tuabin Francis trục đứng  Máy phát điện: Máy phát điện động đồng ba pha biến roto thành điện stator Các phận chủ yếu bao gồm: Roto: phận quay động Trục tuabin gắn đồng trục với roto máy phát Khi tuabin quay kéo theo nam châm điện roto quay theo tạo nên từ trường quay Stator: phận đứng yên Nó tạo thành từ cuộn dây bố trí khung tròn Khi có từ trường quay tạo từ roto quét qua cuộn dây stator xuất dòng điện cảm ứng ổ cực stator Dòng điện sinh dòng điện xoay chiều ba pha Để đảm bảo việc máy phát ln phát điện có tần số nối lưới 50Hz, ta cần đảm bảo tốc độ quay roto xác Vì nên cần có thêm điều tốc cho roto  Máy biến áp: Nguồn lượng điện tạo từ máy phát đưa qua trạm biến áp nhằm mục đích tăng điện áp lên để truyền tải nơi tiêu thụ  Cổng xả đáy: Nước sau chảy qua tuabin tiếp tục qua đường ống chảy xuống vùng hạ lưu  Cửa xả tràn: Của xả tràn nhằm mục đích bảo vệ cho đập mực nước hồ chứa dâng lên vượt mức an toàn Khi mực nước dâng vượt mức an toàn cho phép đập, cửa xả tràn mở để rút bớt nước hồ chứa xuống hạ lưu Tùy lưu lượng nước sống tính tốn dự phòng có mưa bão mà nhà máy thủy điện xây nhiều cửa xả Việc xã nước cần tuân thủ quy trình, quy định nhằm đảm bảo việc an tồn nhà máy khu vực vùng hạ lưu Hình ảnh minh họa cổng xả tràn(bên trái) cổng xả đáy(bên phải) 1.2.2 Nguyên lý làm việc: Hình ảnh minh họa nguyên lý làm việc đơn giản nhà máy thủy điện Nước trữ lại vào đập lớn để trì vận hành liên tục nhà máy thủy điện Khi nhà máy hoạt động, cổng kiểm soát mở ra, đưa lượng lớn nước đập vào đường ống dẫn nước Nước tăng áp trình chảy ống dẫn nước chảy qua làm quay tuabin đồng thời làm quay roto máy phát điện Roto quay tạo từ trường quay quét qua 10 khung dây stator tạo nên điện cảm ứng cực stator sinh dòng điện xoay chiều ba pha Để đảm bảo điện sản xuất có tần số phù hợp nối lưới cần ổn định tốc độ quay roto thiết bị điều tốc Dòng điện sinh từ máy phát đưa qua trạm biến áp nhằm nâng cao điện áp để truyền tải lên lưới Phần nước sau qua tuabin tiếp tục đưa cửa xả đáy xuống hạ lưu Khi mực nước đập dâng lên mức an toàn Hệ thống cửa xả tràn hoạt động để nhằm bảo vệ đập 1.3 Ưu điểm nhược điểm nhà máy thủy điện: 1.3.1 Ưu điểm nhà máy thủy điện: Nước nguồn nguyên liệu có sẵn khơng tốn chi phí, nên nhà máy thủy điện không cần bận tâm đến vấn đề giá nguyên vật liệu tăng giảm nhà nhiệt điện Tuổi thọ nhà máy thủy điện dài nhiều so với nhà máy nhiệt điện Trên giới có số nhà máy xây dựng hoạt động 50 chí 100 năm Mức độ tự động hóa cao Khi vận hành bình thường cần lượng nhân công giám sát điều hành nên tiết kiệm khoảng chi phí nhân cơng Nhà máy thủy điện cho phép phát điện mức thấp vào thấp điểm Đây ưu điểm nhà máy thủy điện so với nhiệt điện nhà máy nhiệt điện ngừng hoạt động ngày Việc vận hành giúp cải thiện hệ số tải điện số hệ thống phát điện 1.3.2 Nhược điểm nhà máy thủy điện: Do phải xây dựng đập cần phải kiên cố mức độ an toàn cao nên vốn đầu tư bỏ ban đầu lớn Thời gian triên khai dự án hoàn thành lâu Mặc dù nước nguồn lượng việc tạo điện từ nước khơng thải khí gây nhiễm mơi trường, việc xây nhà máy dòng sơng làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái lồi động thực vật sơng Việc xây nhà máy sông gây ảnh hưởng lớn đến đời sống người dân vùng hạ lưu sông Khi thời tiết khô nóng, mưa ít, thủy điện phải trữ nước lại để 10 27 lamda=lamda-deltalamda; end p1=(lamda-b1)/(2*a1); %so sanh p1 if (p1min