Phân bố tối ưu công suất cụm các nhà máy thuỷ điện trên sông sê san

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BAÙCH KHOA ĐOÀN TIẾN CƯỜNG PHÂN BỐ TỐI ƯU CÔNG SUẤT CỤM CÁC NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN TRÊN SÔNG SÊ SAN Chuyên ngành: Mạng Hệ thống điện Mã số ngành: 2.06.07 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2006 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TSKH Hồ Đắc Lộc Cán chấm nhận xét 1:………………………………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2:………………………………………………………………………………………………………… Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày…………tháng…………năm……… TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC TP HCM, ngày…………tháng…………năm 2006 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên: Ngày, tháng, năm sinh: Chuyên ngành: Đoàn Tiến Cường 10-02-1975 Mạng hệ thống điện Phái: Nam Nơi sinh: Quảng Nam MSHV: 01804472 I- TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN BỐ TỐI ƯU CÔNG SUẤT CỤM CÁC NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN TRÊN SÔNG SÊ SAN II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng quan hệ thống thuỷ điện sông Sê San Mô hình hệ thống bậc thang thuỷ điện Kỹ thuật giải toán phân bố tối ưu công suất quy hoạch vận hành Chương trình áp dụng Kết luận III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: - 02 - 2006 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: - 07 - 2006 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Tiến só khoa học HỒ ĐẮC LỘC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS Hồ Đắc Lộc Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội đồng chuyên ngành thông qua TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH Ngày tháng năm TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH ABSTRACT In the case of rapid exhaustion of the fossil energy resources and daily escalating of oil price, and the coming years of being short of electricity in Viet Nam, water using of river catchment for electrical production is essential for stability of the national economy and reduction of dependence of imported energy Hydro plant cascade of SeSan river catchment plays a key role in the stability and energy supply for the system Operation of the hydro plant cascade issues problems of water economy using In the literatures, there are many operation programming problems: short term programming, long term programming and strategy of water using… in this thesis, short term programming for the hydro power plant on SeSan river is presented The design and operation data of the plant have been gathering The turbine, generator, dam… characteristics have mathematically modeled And the linear programming has been chose for the thesis, the decide variables of the problems are optimal power allocated on the plants; discharge, and elevation of dams also solved Experiments applied on Sesan river plants present good operation And the results of the thesis can be applied to other cascades LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn đến thầy cô môn Hệ Thống Điện thuộc khoa Kỹ Thuật Điện–Điện Tử dạy dỗ thời gian học cao học trường Bách khoa TP Hồ Chí Minh, đặc biệt bày tỏ lòng cám ơn sâu sắc đến thầy Hồ Đắc Lộc, người tận tình hướng dẫn trực tiếp để hoàn thành luận văn Để hoàn thành luận văn, số liệu đặc tính hệ thống thiết bị, công trình làm sở cho tính toán, xin chân thành cám ơn Giám đốc nhà máy thuỷ điện Ialy cho phép thu thập công bố số liệu nhà máy thuộc hệ thống sông Sê San Tôi xin gửi lời cám ơn bạn bè học lớp cao học K15, đồng nghiệp làm việc nhà máy thuỷ điện Ialy đặc biệt trưởng ca vận hành nhà máy Ialy, Sê San 3, Pleikrông góp ý kiến tính thực tiễn đề tài Cho phép gửi lời cám ơn ban Giám đốc nhà máy thuỷ điệân Ialy tạo điều kiện tham dự lớp học điều kiện Nhà máy nhiều khó khăn đưa vào vận hành nhà máy Ialy (6 năm), vừa thử nghiệm đưa vào vận hành nhà máy Sê San 3, vừa giám sát nghiệm thu chuẩn bị vận hành nhà máy Pleikrông, Sê San 4… Cuối xin cám ơn mẹ cho sức mạnh tinh thần để vượt qua khó khăn công việc học tập TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2006 Đoàn Tiến Cường -ii- TÓM TẮT NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI Trong bối cảnh nguồn lượng hoá thạch bị cạn kiệt giá tăng lên ngày, đồng thời điều kiện Việt Nam bị thiết điện trầm trọng nhiều năm tới, việc khai thác nguồn nước lưu vực sông để phát điện việc làm cần thiết để giảm lệ thuộc vào lượng nhập ổn định sản xuất cho kinh tế Hệ thống bậc thang thuỷ điện sông Sê San đóng vai trò quan trọng việc cung cấp điện giữ vững ổn định hệ thống điện Việt Nam Việc đưa vào vận hành nhà máy lưu vực sông đặt cho công ty, nhà máy vận hành thuỷ điện thách thức tìm biện pháp sử dụng cách hiệu nguồn nước Để sử dụng tiết kiệm nguồn nước lưu vực sông, thực tế vận hành đặt nhiều toán quy hoạch vận hành: quy hoạch vận hành ngắn hạn, vận hành dài hạn chiến lược điều tiết nguồn nước… khuôn khổ luận văn này, tác giả đặt toán vận hành tối ưu ngắn hạn nhà máy thuỷ điện sông Sê San Với mục tiêu đó, luận văn tập trung vào việc điều tra, khảo sát số liệu hệ thống thiết bị công trình; xây dựng mô hình toán học đặc tính vận hành hệ thống thiết bị, công trình; tìm phương pháp thích hợp để xây dựng thuật toán giải; viết chương trình mô tả thuật toán áp dụng vào công tác hỗ trợ định vận hành tối ưu nhà máy thuộc bậc thang thuỷ điện sông Sê San Hướng mở rộng luận văn việc áp dụng trước mắt cho cụm nhà máy thuỷ điện sông Sê San, mở rộng áp dụng cho toán vận hành tối ưu bậc thang thuỷ điện khác hướng đề tài đến việc phục vụ cho việc hỗ trợ định vận hành cụm thuỷ điện thị trường cạnh tranh nguồn phát Sau đây, chương 1-6 lần lược giải nội dung luận văn -iii- MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn ñeà 1.2 Phân bố công suất tối ưu hệ thống bậc thang thuỷ điện 1.3 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 1.4 Phạm vi nghiên cứu đề tài .4 1.5 Những nội dung đề tài 1.6 Những đóng góp mới, ý nghóa khoa học giá trị thực tiễn đề tài .6 1.7 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG THUỶ ĐIỆN TRÊN SÔNG SÊ SAN 2.1 Đặc điểm tiềm thuỷ điện lưu vực sông Sê San 2.1.1 Đặc điểm tự nhieân 2.1.2 Địa hình 2.1.3 Khí haäu 2.1.4 Độ ẩm bốc 2.1.5 Dòng chảy .9 2.1.6 Năng lực thuỷ điện lưu vực sông Sê San 10 2.2 Đặc trưng thuỷ văn lưu vực sông, đặc tính hồ chứa sông Sêsan 12 2.2.1 Đặc trưng thuỷ văn lưu vực sông Sê San 12 2.2.2 Đặc tính hồ chứa sông Sê San .12 2.2.3 Đặc tính công trình tràn hồ chứa 14 2.3 Chính sách quản lý-điều tiết hồ chứa 15 2.4 Đặc điểm thiết bị đặc tính nhà máy thuỷ điện sông Sêsan 18 2.5 Vai trò hệ thống thuỷ điện sông Sêsan hệ thống điện 21 2.6 Phân tích khả khai thác tối ưu ngắn hạn công suất, lượng theo hồ chứa sông Sêsan .22 2.7 Kết luận 22 CHƯƠNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG BẬC THANG THUỶ ĐIỆN 24 3.1 Mô tả hệ thống bậc thang thuỷ điện 24 3.2 Hệ thống điện .25 -iv- 3.3 Lựa chọn thuật toán 25 3.4 Các giả thiết xây dựng toán 27 3.5 Xây dựng mô hình hệ thống hình thành toán 28 3.5.1 Mô hình thời gian 28 3.5.2 Sự phụ thuộc thời gian hệ thống thuỷ điện 29 3.5.3 Xây dựng mô hình bậc thang thuỷ điện 29 3.5.4 Xấp xỉ tuyến tính hoá đoạn thành phần phi tuyến 31 3.5.5 Các ký hiệu dùng phần xây dựng mô hình 34 3.5.6 Xây dựng mô hình toán học biểu thức ràng buộc 35 3.5.7 Xây dựng hàm phạt vi phạm mức nước mục tiêu hồ 42 3.5.8 Xây dựng hàm mục tiêu 45 3.6 Keát luaän 46 CHƯƠNG KỸ THUẬT GIẢI BÀI TOÁN PHÂN BỐ TỐI ƯU CÔNG SUẤT 47 4.1 Phạm vi tính toán .47 4.2 Thiết lập toán .48 4.3 Phương pháp quy hoạch tuyến tính 49 4.4 Các thuật toán 50 4.5 Ngoân ngữ mô hình đại số Ngôn ngữ tính toán kỹ thuật Matlab 59 4.6 Các liệu toaùn 60 4.6.1 Dữ liệu đầu vào 60 4.6.2 Dữ liệu đầu 72 4.7 Kết chương trình 72 4.7.1 Phân bố công suất theo thời gian .72 4.7.2 Diễn biến mức nước hồ theo thời gian .73 4.7.3 Diễn biến dung tích hồ theo thời gian 73 4.7.4 Diễn biến xả tràn hồ chứa 74 4.8 Phân tích kết 74 4.9 Kết luận 75 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ÁP DỤNG 76 -v- 5.1 Xây dựng chương trình hướng dẫn áp dụng 76 5.2 Đánh giá kết chương trình 79 5.3 Kết luận 79 CHƯƠNG KẾT LUẬN .80 6.1 Các nội dung đề tài giải 80 6.2 Triển vọng phát triển đề tài .81 6.2.1 Các yếu điểm bộc lộ từ đề taøi 81 6.2.2 Hướng phát triển mở rộng đề tài 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO .83 Phụ lục Sơ đồ hệ thống bậc thang thuỷ điện sông Sê San PL1-1 Phụ lục Các chương trình sử dụng luận văn PL2-1 -vi- DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ nhà máy thuỷ điện sông Sê San (nguồn: Ily, 2003) Hình 2.1 Quá trình điều tiết hồ chứa 16 Hình 2.2 Đặc tính vận hành turbine Pleikrông (nguồn: Ily, 2006) 18 Hình 2.3 Đặc tính vận hành máy phát Pleikrông 19 Hình 2.4 Đặc tính vận hành turbine Ialy (nguồn: Ily, 1998) 19 Hình 2.5 Đặc tính vận hành máy phát Ialy (nguồn Ily,1998) 20 Hình 2.6 Đặc tính vận hành turbine Sê San (nguồn Ily, 2005) 20 Hình 2.7 Đặc tính vận hành máy phát Sê San (nguồn Ily, 2005) 21 Hình 3.1 Hệ thống bậc thang thuỷ điện 24 Hình 3.2 Mô tả hệ thống ñieän 25 Hình 3.3 Mô hình hệ thống mạng thuỷ điện 30 Hình 3.4 Xấp xỉ tuyến tính hoá đoạn hàm phi tuyến .31 Hình 3.5 Đặc tính phát tổ máy .38 Hình 3.6 Đặc tính xả tràn hồ chứa 41 Hình 3.7 Mô tả dạng đặc tính hàm phạt vi phạm mức nước mục tiêu 43 Hình 3.8 Đặc tính tuyến tính hoá hàm phạt 44 Hình 4.1 Phạm vi tính toán .47 Hình 4.2 Quan hệ dung tích theo mức nước hồ sai số nội suy hồ Plk 63 Hình 4.3 Quan hệ dung tích theo mức nước hồ sai số nội suy hồ Ily 65 Hình 4.4 Quan hệ dung tích theo mức nước hồ sai số nội suy hồ Ss3 66 Hình 4.5 Lưu lượng nước tự nhiên hồ (nguồn: Ily) 67 Hình 4.6 Đặc tính hiệu suất turbine Plk (nguồn: Ily, 2006) 68 PL2-37 if isnan(user_entry) errordlg('Ban phai nhap so vao chu!','Warning!','modal'); set(handles.Plkedit3,'String','???'); beep; else f1=get(handles.Plkedit3,'String') if isempty(f1) return else f1=str2double(f1); if (f1>9600.0 | f11200.0 | f11200.0 | f1900.0 | f1304.5 | f1304.5 | f19600.0 | f1239.0 | f1239.0 | f19600.0 | f1215.0 | f1215.0 | f19600.0 | f1168.0 | f112.0 | f1