Bài giảng vận hành và điều khiển hệ thống điện chương 3 võ ngọc điền

VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN Chương Chế Độ Làm Việc Kinh Tế Của HTĐ Giới thiệu chung - Việc vận hành kinh tế hệ thống điện liên quan đến việc giảm đến nhỏ chi phí sản xuất điện mục tiêu chế độ xác lập hệ thống điện - Điều tương ứng với việc giảm chi phí nhiên liệu cho vận hành nhà máy điện ĐIỀU PHỐI TỐI ƯU CÔNG SUẤT PHÁT CỦA CÁC TỔ MÁY PHÁT ĐIỆN (NHÀ MÁY ĐIỆN) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các mục tiêu thực cách: - Quy hoạch thiết kế hệ thống điện với chế độ kinh tế có đủ trang thiết bị cần thiết để điều khiển chế độ vận hành - Trong vận hành, lập kế hoạch vận hành đắn thực kế hoạch Giảm chi phí nhiên liệu vận hành bao gồm: - Triệt để sử dụng nguồn nước thủy điện, giảm đến mức nhỏ lượng nước xả không qua tua bin - Phối hợp sử dụng nước thủy điện với việc sử dụng nước nhà máy nhiệt điện phối hợp nhiệt điện với cho chi phí sản xuất điện nhỏ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kế hoạch vận hành hệ thống điện thực sau: - Lập kế hoạch khai thác thủy điện cho năm (thủy điện điều tiết năm), lượng nước sử dụng tháng sau cho tuần lễ - Lập kế hoạch vận hành chi tiết cho tuần lễ gồm: thành phần tổ máy tham gia vận hành, lượng nước sử dụng tuần, ngày - Lập kế hoạch vận hành ngày đêm cách xác định công suất phát từng nhà máy tham gia vận hành, kế hoạch ngừng khởi động lại tổ máy - Kế hoạch cuối kế hoạch để thực hiện, lập hàng ngày cho ngày hôm sau CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt - Kế hoạch lập sở: + Dự báo nước hồ chứa + Dự báo phụ tải dài hạn, ngắn hạn - Kế họach sản xuất bao gồm kế họach bảo dưỡng định kỳ tổ máy năm Để lập kế họach có tốn sở, phải sử dụng thường xun là: + Phân bố cơng suất phát tối ưu nhà máy nhiệt điện + Phân bố công suất phát tối ưu thủy điện nhiệt điện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Sơ đồ lọai nhà máy điện sử dụng giới: Để giải tốn phân bố cơng suất phát tối ưu cần phải biết: + Các thông số tồn nhà máy điện + Các thơng số hệ thống điện 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Thông số nhà máy điện bao gồm: - Giá tiền đơn vị nhiên liệu, thường người ta xác định chi phí nhiên liệu cho tổ máy, sau nhân với giá tiền nhiên liệu để có đặc tính chi phí sản xuất tổ máy - Các đặc tính kỹ thuật vận hành nhà máy - Thời gian tối thiểu tăng tải giảm tải tổ máy liên tiếp - Các hạn chế khác, có 11 Thơng số hệ thống điện bao gồm: - Đồ thị phụ tải - Các hạn chế khả tải lưới điện - Yêu cầu dự trữ quay - Thông số lưới điện, bao gồm khả tải độ tin cậy 12 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Phân bố tối ưu công suất nhà máy nhiệt điện: Bài toán phân bố tối ưu cơng suất nhà máy nhiệt điện có dạng sau: - Phân bố công suất tổ máy nhà máy - Phân bố công suất nhà máy hệ thống điện 13 Sự khác hai toán: - Trong toán sau phải kể đến biến đổi tổn thất công suất tác dụng lưới điện theo công suất phát nhà máy nhiệt điện - Do đó, cần lập đặc tính chi phí sản xuất tối ưu nhà máy trước, sau giải tốn phân bố cơng suất nhà máy hệ thống 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt - Trong hệ thống điện tập trung, biến đổi tổn thất công suất tác dụng theo cơng suất nhà máy điện khơng đáng kể, trường hợp hai tốn trở nên giống giải lần 15 Trong toán giả thiết rằng: - Tất tổ máy tham gia vận hành xác định - Trong khác nhau, số tổ máy làm việc khơng giống nhau, số tổ máy phải nghỉ điều kiện kỹ thuật điều kiện kinh tế 16 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt - Đặc điểm nhà máy nhiệt điện không bị hạn chế điện phát, có nghĩa phát cơng suất định mức thời điểm cần thiết - Do đó, cơng suất phát nhà máy nhiệt điện xác định vận hành tốn phân bố tối ưu cơng suất nhà máy nhiệt điện cần giải cho vận hành, tốn - Để tìm chế độ vận hành cho ngày đêm, cần giải 24 toán cho 24 17 Bài tốn phân bố cơng suất tối ưu nhà máy nhiệt điện sau: Có n tổ máy nhiệt điện nhà máy nhiệt điện với đặc tính chi phí sản xuất tổ máy nhà máy nhiệt điện Ti, giới hạn công suất Pimax Pimin 18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Biết công suất yêu cầu phụ tải là: Pyc = Ppt + ∆P (4.1) Trong đó: Ppt: cơng suất phụ tải, ∆P: tổn thất lưới điện 19 Giả thiết rằng: - Phụ tải số tất tổ máy tham gia vận hành - Cần xác đinh công suất phát tổ máy cho: - Tổng chi phí sản xuất vận hành nhà máy điện hệ thống điện thấp 20 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KHÁI NIỆM VỀ ĐƯỜNG CONG CHI PHÍ 21 ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU BỎ QUA TỔN THẤT 22 11 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU BỎ QUA TỔN THẤT Hàm Lagrange 23 ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU BỎ QUA TỔN THẤT Hệ phương trình: 24 12 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU BỎ QUA TỔN THẤT Tính chất lời giải: 25 ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU BỎ QUA TỔN THẤT Ví dụ: 26 13 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU BỎ QUA TỔN THẤT 27 ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU BỎ QUA TỔN THẤT Giải: 28 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU BỎ QUA TỔN THẤT 29 ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU CÓ XÉT TỔN THẤT 30 15 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU CĨ XÉT TỔN THẤT Phương trình điều kiện 31 ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU CĨ XÉT TỔN THẤT Ví dụ: - Xét ví dụ trước xem xét tổn thất có dạng: Giải: - Xét máy 1: 32 16 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU CÓ XÉT TỔN THẤT - Xét tương tự cho máy & 3: - Cân tải: Giải phương pháp lặp 33 ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU CÓ XÉT TỔN THẤT 34 17 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU CÓ XÉT TỔN THẤT 35 ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU CÓ XÉT TỔN THẤT 36 18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU CÓ XÉT TỔN THẤT 37 ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU CÓ XÉT TỔN THẤT 38 19 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐIỀU ĐỘ TỐU ƯU CÓ XÉT TỔN THẤT Q trình lặp tóm tắt: 39 Bài tập Bài 1: Nhà máy điện có tổ máy với: C1 = 0,005P12 + P1 + 500(USD / h) C2 = 0,006P22 + 1,6 P2 + 400(USD / h) P1max = P2max = 125 (MW) P1min = P2min = 20 (MW) Hai tổ máy làm việc đồng thời cấp điện cho phụ tải biến thiên từ 40 đến 250 (MW) Phân bố tối ưu công suất cho tổ máy Ppt= 50 180 (MW), không xét ∆P 40 20 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài 2: Nhà máy điện có tổ máy với: C1 = 0,005P12 + P1 + 500(USD / h) C2 = 0,006 P22 + 1,6 P2 + 400(USD / h) P1max = P2max = 125 (MW) P1min = P2min = 20 (MW) ∆P = 0,02P1 + 0,05P2 Hai tổ máy làm việc đồng thời cấp điện cho phụ tải biến thiên từ 40 đến 250 (MW) Phân bố tối ưu công suất cho tổ máy Ppt= 50 180 (MW) 41 Bài 3: Một nhà máy nhiệt điện có tổ máy với hàm chi phí nhiên liệu sau: C1 = 0,004P12 + 5,3P1 + 500 (USD/h) C2 = 0,006P22 + 5,5P2 + 400 (USD/h) C3 = 0,009P32 + 5,8P3 + 200 (USD/h) P1, P2, P3 (MW) Ba tổ máy cung cấp cho phụ tải Ppt = 800 (MW) Bỏ qua tổn thất giới hạn máy phát Điều phối tối ưu công suất phát tổ máy, giá điện cho MWh điện nhà máy (USD/MWh) tổng chi phí phát điện 42 21 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài 4: Một nhà máy nhiệt điện có tổ máy với hàm chi phí nhiên liệu sau: C1 = 0,004P12 + 5,3P1 + 500 (USD/h) C2 = 0,006P22 + 5,5P2 + 400 (USD/h) C3 = 0,009P32 + 5,8P3 + 200 (USD/h) 200 (MW) ≤ P1 ≤ 450 (MW); Với 150 (MW) ≤ P2 ≤ 350 (MW); 100 (MW) ≤ P3 ≤ 225 (MW) - Ba tổ máy cung cấp cho phụ tải Ppt = 975 (MW) - Bỏ qua tổn thất Điều phối tối ưu công suất phát tổ máy, giá điện cho MWh điện nhà máy ($/MWh) tổng chi phí phát 43 điện Bài 5: Một nhà máy nhiệt điện có tổ máy với hàm chi phí nhiên liệu sau: C1 = 0,008P12 + 7,0P1 + 200 (USD/h) C2 = 0,009P22 + 6,3P2 + 180 (USD/h) C3 = 0,007P32 + 6,8P3 + 140 (USD/h) Với 10 (MW) ≤ P1 ≤ 85 (MW) 10 (MW) ≤ P2 ≤ 80 (MW) 10 (MW) ≤ P3 ≤ 70 (MW) ∆P = 0,000218P12 + 0,000228P22 + 0,000179P32 Ba tổ máy cung cấp cho phụ tải Ppt = 150 (MW) Điều phối tối ưu công suất phát tổ máy tổng chi phí phát điện 44 22 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài 6: Xét sơ đồ lưới điện hình vẽ Cho biết: Nhà máy điện có: C1 = 0,005 P12 + P1 + 500(USD / h) C2 = 0,006 P22 + 1,6 P2 + 400(USD / h) P1max = P2max = 125 (MW) P1min = P2min = 20 (MW) Phụ tải: Ppt1 = 10 (MW); Ppt2 = 190 (MW); R = 20 (Ω); Udm = 220 (kV); cosϕ = 1; 45 G1 ~ G2 P1 ~ P2 R + jX Ppt1 P12 = P1 - Ppt1 Ppt2 Xác định công suất phát tối ưu nhà máy điện Gợi ý: ∆P = R × P122 U dm 46 23 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài 7: Các số liệu thống kê chi phí nhà máy điện cho bảng sau: P (MW) 20 30 40 C.103 (đ/h) 8530 12760 17020 Xác định hàm chi phí nhà máy, biết hàm có dạng: C = a.P2 + b.P + c 47 Bài 8: Xét sơ đồ lưới điện hình 4.4 Nhà máy điện 1, có: C1 = 0,005P12 + P1 + 500(USD / h) C = 0,006 P22 + 1,6 P2 + 400(USD / h) C3 = 0,007 P32 + 2,2 P3 + 600(USD / h) Với P1max = P2max = P3max = 125 (MW) P1min = P2min = P3min = 20 (MW) Phụ tải: Ppt1 = 10 (MW); Ppt2 = 190 (MW); Ppt3 = 150 (MW) R12 = 20 (Ω); R13 = 15 (Ω); Uđm = 220 (kV); cosϕ = 48 24 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt G1 ~ G2 P1 ~ P2 R12 + jX12 Ppt2 Ppt1 R13 + jX13 P3 ~ G3 Ppt3 Xác định công suất phát tối ưu nhà máy điện 1, 49 25 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... mục tiêu thực cách: - Quy hoạch thiết kế hệ thống điện với chế độ kinh tế có đủ trang thiết bị cần thiết để điều khiển chế độ vận hành - Trong vận hành, lập kế hoạch vận hành đắn thực kế hoạch... tổn thất lưới điện 19 Giả thiết rằng: - Phụ tải số tất tổ máy tham gia vận hành - Cần xác đinh công suất phát tổ máy cho: - Tổng chi phí sản xuất vận hành nhà máy điện hệ thống điện thấp 20 10... nhiệt điện với cho chi phí sản xuất điện nhỏ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kế hoạch vận hành hệ thống điện thực sau: - Lập kế hoạch khai thác thủy điện cho năm (thủy điện điều