Điều độ kinh tế trong microgrid sử dụng thuật toán tìm kiếm phân dạng ngẫu nhiên sfsa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN VĂN HỒNG THẮNG ĐIỀU ĐỘ KINH TẾ TRONG MICROGRID SỬ DỤNG THUẬT TỐN TÌM KIẾM PHÂN DẠNG NGẪU NHIÊN - SFSA Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2017 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS TS Võ Ngọc Điều Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luậ n v ă n t h c s ĩ đ ợ c bảo vệ t ại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA………… Trang i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHAN VĂN HỒNG THẮNG Nơi sinh: Quảng Nam Ngày, tháng, năm sinh: 06/02/1988 Chuyên ngành: MSHV: 1570391 Kỹ thuật điện Mã số : 60520202 I TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU ĐỘ KINH TẾ TRONG MICROGRID SỬ DỤNG THUẬT TỐN TÌM KIẾM PHÂN DẠNG NGẪU NHIÊN - SFSA II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: x Nghiên cứu phương pháp để giải toán tối ưu kinh tế x Nghiên cứu hệ thống Microgrid để xác định mối liên hệ, mạng lưới kết nối thiết bị phát tiêu thụ lượng x Áp dụng thuật toán SFS để tìm lời giải cho tốn điều độ kinh tế x Ứng dụng khảo sát hệ thống Microgrid với hàm đơn mục tiêu đa mục tiêu III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 16/01/2017 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/12/2017 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS VÕ NGỌC ĐIỀU Tp HCM, ngày tháng 06 năm 2017 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) PGS TS Võ Ngọc Điều PGS TS Võ Ngọc Điều TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ (Họ tên chữ ký) CBHD: PGS TS VÕ NGỌC ĐIỀU HVTH: PHAN VĂN HỒNG THẮNG  Trang ii LỜI CẢM ƠN Lời xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS TS Võ Ngọc Điều kiến thức kinh nghiệm quý báu thầy truyền đạt cho thời gian qua Thầy cung cấp tài liệu quý báu, đặc biệt báo khoa học, phương pháp nghiên cứu giúp tơi định hình ý tưởng cho luận văn Với dẫn khoa học hỗ trợ nhiệt tình tơi gặp khó khăn giúp tơi hồn thành luận văn trước hạn Tơi đặc biệt cảm ơn nghiên cứu sinh Trần Thế Tùng Trong giai đoạn khó khăn trình thực luận văn này, nghiên cứu sinh Trần Thế Tùng hỗ trợ hết lịng giúp tơi có tài liệu tham khảo, phương pháp làm việc khoa học để hồn thành tốt luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô khoa Điện – Điện tử, phòng Đào tạo sau đại học tạo điều kiện tốt kiến thức kỹ để thực luận văn Những kiến thức mà quý thầy cô khoa truyền đạt ln có giá trị thực tiễn to lớn giúp tơi áp dụng thành cơng cơng việc Cuối tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành tốt luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả./ Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 06 năm 2017 Học viên Phan Văn Hồng Thắng CBHD: PGS TS VÕ NGỌC ĐIỀU HVTH: PHAN VĂN HỒNG THẮNG Trang iii TĨM TẮT LUẬN VĂN Microgrid hệ thống tích hợp lượng bao gồm nhiều nguồn phân phối khác (DER), tải tiêu thụ hệ thống đo đạc giám sát Nó vận hành theo nhiều chế độ: riêng biệt, tách lưới, nối lưới Với đa dạng nguồn lượng đầu vào, hệ thống microgrid nguồn cung cấp đa dạng tốn chi phí phát điện lượng phát thải Hai lĩnh vực ưu tiên cần nghiên cứu điều độ công suất điều độ kinh tế phát thải hệ thống Điều độ kinh tế, phát thải q trình phân phối thơng số đầu vào thỏa mãn yêu cầu lượng hệ thống theo hướng tối ưu chi phí kinh tế phát thải Việc tối ưu chi phí phát thải phải đảm bảo ổn định nhu cầu tải Bài toán điều độ kinh tế, phát thải khảo sát luận văn bao gồm: Bài toán điều độ kinh tế hệ thống cung cấp điện bình thường: x Tối ưu điều độ kinh tế với 140 máy phát Diesel [10] - Bài tốn điều độ kinh tế có xét đến valve-point effects hệ Microgrid: x Tối ưu điều độ kinh tế cho hệ Microgrid với máy phát, CHP, PV, WT [16] x Tối ưu điều độ kinh tế cho hệ Microgrid 13 máy phát Diesel với valvepoint effects [11] x Tối ưu điều độ kinh tế cho hệ Microgrid 40 máy phát với valve-point effects [15] - Bài tốn điều độ kinh tế có xét đến chi phí phát thải: x Tối ưu điều độ kinh tế, phát thải với máy phát Diesel [17] x Tối ưu điều độ kinh tế, phát thải với 10 máy phát Diesel [17] Kết toán so sánh với thuật toán CQGSO (Continuous quick group search optimizer), IPSO (Improved-particle swarm optimization), DEL (Differential evolution based on truncated Lévy-type flights and population diversity measure), Classical evolutionary programming (CEP), Fast evolutionary programming (FEP), evolutionary programming MFEP, and Improved FEP (IFEP), Reduced Gradient Method (RGM), NSGA II, RCGA, SPEA CBHD: PGS TS VÕ NGỌC ĐIỀU HVTH: PHAN VĂN HỒNG THẮNG Trang iv Từ kết so sánh đánh giá mức độ hiệu thuật toán SFS việc giải toán điều độ kinh tế CBHD: PGS TS VÕ NGỌC ĐIỀU HVTH: PHAN VĂN HỒNG THẮNG Trang v ABSTRACT Microgrids (micro grid) is an integrated energy system consists of distributed energy resources (DER), loads and measurement system It can operate as a standalone grid, separated from the current distribution grid With the diversity of the input energy, microgrid system has an abundance of cost-consuming and mass-emitting problems Two prioritized issues need research is power dispatch and economic emission dispatch in the system Economic emission dispatch is distribution modes of inputs to ensure power supply to the system load in an optimal way with the lowest cost and emission The cost and emisson optimal must ensure load capacity stable and reliable Economic emission dispatch problem of thermal generating units with nonsmooth/non-convex cost functions due to valve-point loading taking into account transmission losses and nonlinear generator constraints such as prohibited operating zones The economic emission dispatch problem in microgrid system was solved with different methods from traditional to artifical intelligence-based In this thesis, an SFSA is first proposed for the EED in microgrid problem The SFSA is developed by Hamid Salimi and his coordinators in 2013 According some disadvantages of FSA, another version of Fractal Search Algorithm called Stochastic Fractal Search Algorithm (SFSA) was introduced The purpose of this thesis is to apply the SFSA to solve the EED and in microgrid problem The proposed method has been tested on the and 10 diesel generators with loop count N: 100 - 140 diesel generators – 40 generator with valve point loading – generators, combined heat and power (CHP),1 wind generator and solar generator with loop count N = 50, 500 The obtained results are compared to those from CQGSO (Continuous quick group search optimizer), IPSO (Improved-particle swarm optimization), DEL (Differential evolution based on truncated Lévy-type flights and population diversity measure), Classical evolutionary programming (CEP), Fast evolutionary CBHD: PGS TS VÕ NGỌC ĐIỀU HVTH: PHAN VĂN HỒNG THẮNG Trang vi programming (FEP), evolutionary programming MFEP, and Improved FEP (IFEP), Reduced Gradient Method (RGM), NSGA II, RCGA, SPEA CBHD: PGS TS VÕ NGỌC ĐIỀU HVTH: PHAN VĂN HỒNG THẮNG Trang vii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tơi thực hướng dẫn khoa học PGS.TS Võ Ngọc Điều Những trích dẫn, số liệu, hình vẽ bảng biểu phục vụ cho q trình phân tích, nhận xét, đánh giá tơi thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Nếu phát có gian lận tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm nội dung luận văn TP Hồ Chí Minh ngày 15 tháng 06 năm 2017 Tác giả luận văn Phan Văn Hồng Thắng CBHD: PGS TS VÕ NGỌC ĐIỀU HVTH: PHAN VĂN HỒNG THẮNG Trang viii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iii ABSTRACT v LỜI CAM ĐOAN vii MỤC LỤC viii DANH MỤC HÌNH ẢNH xi DANH MỤC BẢNG BIỂU xiii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Sự cần thiết đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TỐI ƯU HÓA ĐIỀU ĐỘ KINH TẾ TRONG MICROGRID 2.1 Khái lược microgrid 2.1.1 Hoàn cảnh đời 2.1.2 Khái niệm Microgrid 2.1.3 Đặc điểm tính chất Microgrids 2.1.3.1 Chế độ làm việc Microgrids 2.1.3.2 Công nghệ Microgrids 2.2 Tổng quan toán điều độ kinh tế (ED) 17 2.2.1 Giới thiệu 17 2.2.2 Công thức 20 CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH BÀI TOÁN ĐIỀU ĐỘ KINH TẾ TRONG MICROGRID 23 CBHD: PGS TS VÕ NGỌC ĐIỀU HVTH: PHAN VĂN HỒNG THẮNG ... thuật toán hiệu 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đề tài điều độ kinh tế Microgrid sử dụng thuật tốn tìm kiếm phân dạng ngẫu nhiên - SFSA nên đối tượng nghiên cứu thuật toán SFS toán điều độ kinh. .. Kỹ thuật điện Mã số : 60520202 I TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU ĐỘ KINH TẾ TRONG MICROGRID SỬ DỤNG THUẬT TỐN TÌM KIẾM PHÂN DẠNG NGẪU NHIÊN - SFSA II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: x Nghiên cứu phương pháp để giải toán. .. 34 4.4 Thuật tốn tìm kiếm ngẫu nhiên Fractal 35 4.4.1 Thuật toán SFSA cho toán điều độ kinh tế 35 4.4.2 Thuật toán cho hàm trình cập nhật 36 4.5 Xây dựng thuật toán