Điều độ kinh tế xem xét đến điện gió sử dụng phương pháp PSO cải tiến

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH   ***********       VŨ ĐÌNH TÂM     ĐIỀU ĐỘ KINH TẾ XEM  XÉT ĐẾN ĐIỆN GIÓ SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PSO CẢI TIẾN       Chuyênngành:Thiếtbị, mạngvànhàmáyđiện Mãngành : 605250 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HồChí Minh, 6/2013 Cơngtrìnhđượchồnthànhtại :TrườngĐạiHọcBáchKhoa – ĐHQG-HCM Cánbộhướngdẫnkhoahọc: TS VõNgọcĐiều …………………… (Ghirõhọ, tên, họchàm, họcvịvàchữký) Cánbộchấmnhậnxét 1:……………………………………………………… (Ghirõhọ, tên, họchàm, họcvịvàchữký) Cánbộchấmnhậnxét 2:……………………………………………………… (Ghirõhọ, tên, họchàm, họcvịvàchữký) LuậnvănThạcsĩđượcbảovệtại:TrườngĐạiHọcBáchKhoa, ĐHQG Tp.HCM Ngày ….tháng….năm… ThànhphầnHộiđồngđánhgiáluậnvănthạcsĩgồm: (Ghirõhọtên, họchàm, họcvịcủaHộiđồngchấmbảovệluậnvănthạcsĩ) XácnhậncủaChủtịchHộiđồngđánhgiá vàTrưởngKhoaquảnlýchuyênngànhsaukhiluậnvănđãđượcsửachữa (nếucó) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA……… LV NHẬN XÉT ………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… …….…………………………………………………………………………… ……….………………………………………………………………………… ………….……………………………………………………………………… …………….…………………………………………………………………… ……………….………………………………………………………………… ………………….……………………………………………………………… …………………….…………………………………………………………… ……………………….………………………………………………………… ………………………….……………………………………………………… …………………………….…………………………………………………… ……………………………….………………………………………………… ………………………………….……………………………………………… …………………………………….…………………………………………… ……………………………………….………………………………………… ………………………………………….……………………………………… …………………………………………….…………………………………… ……………………………………………….………………………………… ………………………………………………….……………………………… …………………………………………………….…………………………… ……………………………………………………….………………………… ………………………………………………………….……………………… …………………………………………………………….…………………… ……………………………………………………………….………………… ………………………………………………………………….……………… …………………………………………………………………….…………… ……………………………………………………………………….………… ………………………………………………………………………….……… …………………………………………………………………………….…… ……………………………………………………………………………….… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… …….…………………………………………………………………………… ……….………………………………………………………………………… ………….……………………………………………………………………… …………….…………………………………………………………………… ……………….………………………………………………………………… ………………….……………………………………………………………… …………………… Học viên: Vũ Đình Tâm GV hướng dẫn : TS Võ Ngọc Điều LỜI CẢM ƠN Trước hết xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc đến ba mẹ tạo điều kiện tốt để học tập làm việc thực luận văn Đồng thời xin gửi lời cảm ơn tới anh chị em, bạn bè quan tâm, chia sẻ, động viên sống suốt thời gian thực luận văn Đặc biệt xin gửi lời cám ơn đến người thầy, cô truyền thụ cho em kiến thức từ bé thơ ngày hôm Đồng thời xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy Võ Ngọc Điều quan tâm chia sẻ giúp đỡ em nhiều thời thực luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng nhiên luận văn khó tránh khỏi thiếu sót mong thầy, góp ý để em có cơng trình khoa học tốt sau Học Viên Vũ Đình Tâm Điều độ kinh tế xem xét đến điện gió sử dụng phương pháp PSO cải tiến Page Học viên: Vũ Đình Tâm GV hướng dẫn : TS Võ Ngọc Điều TÓM TẮT Luận văn bao gồm chương Chương I giới thiệu chung đề tài ảnh hưởng lượng gió đến hệ thống điện đời sống Chương II xác định vấn đề cần nghiên cứu hướng giải Chương III xây dựng mơ hình hàm chi phí nhà máy nhiệt điện điện gió cho tính toán điều độ kinh tế cho hệ thống điện đồng thời đưa mơ hình tối ưu hàm chi phí Chương IV đưa số phương pháp PSO để giải tốn Chương V trình bày kết nhận xét Chương VI nêu kết luận kiến nghị luận văn Luận văn tiến hành thử nghiệm với mơ hình gồm 60 máy phát có 49 máy phát nhiệt điện 11 máy phát điện gió sử dụng số phương pháp PSO (PSO, PSO-TVAC, PSO-TVIW, NIPSO ) Các kết thử nghiệm cho thấy phương pháp PSO cải tiến có kết tốt nhiều so với phương pháp PSO truyền thống ABSTRACT The thesis has chapters Chapter I is introduction about the subject and the effects of wind energy to the power system as well as life Chapter II is identified research problems and solutions Chapter III build models the cost function of thermal power plants and the wind power for economic dispatch, calculating for electrical systems and providing model of optimal cost function Chapter IV show a few PSO methods to solve the problem Chapter V shows the results and comments Chapter VI presents the conclusions and recommendations of the thesis Thesis was tested with a model 60 generator with 49 thermoelectric generator and 11 wind generator using PSO methods (PSO, PSO-TVAC, PSO-TVIW, NIPSO) The experimental results show that the improvement PSO methods have results better than the traditional PSO method Điều độ kinh tế xem xét đến điện gió sử dụng phương pháp PSO cải tiến Page Học viên: Vũ Đình Tâm GV hướng dẫn : TS Võ Ngọc Điều LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực không trùng lặp với đề tài khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Người thực Vũ Đình Tâm Điều độ kinh tế xem xét đến điện gió sử dụng phương pháp PSO cải tiến Page Học viên: Vũ Đình Tâm GV hướng dẫn : TS Võ Ngọc Điều MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT LỜI CAM ĐOAN KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Chương I: Giới thiệu I.1 Đặt vấn đề: I.2 Giới thiệu đề tài: Chương II: Tổng quan 11 II.1 Tổng quan báo nghiên cứu: 11 II.2 Nhận xét chung 14 II.3 Hướng tiếp cận: 14 II.4 Mục tiêu đề tài: 14 II.5 Điểm đề tài: 14 Chương III: Thành lập toán 15 III.1 Giới thiệu: 15 III.2 Tổng quan nhà máy nhiệt điện 15 III.2.1 Đặc tính ngõ vào – ngõ máy phát điện 15 II.2.2 Tính tốn thơng số đặc tính ngõ vào – ngõ 17 II.2.3 Ví dụ : 18 III.3 Tổng quan lượng gió 20 III.3.1 Năng lượng gió 20 III.3.2 ảnh hưởng nhiệt độ tới mật độ khơng khí 21 III.3.3 Ảnh hưởng độ cao đến mật độ khơng khí 22 III.3.4 Ảnh hưởng địa hình đến tốc độ gió 23 III.3.5 Cơng suất trung bình gió 25 III.3.6 Hàm phân bố xác xuất lượng gió(PDF) 25 III.3.7 Đường phân bố xác xuất weibull rayleigh 27 III.3.8 Công suất trung bình gió với đường phân bố xác xuất Rayleigh Statistics 29 III.3.9 Hàm phân phối tích lũy tốc độ gió 32 III.3.10 Sử dụng đường cơng suất thực với đường thống kê weibull 33 III.3.11 Sử dụng hệ số công suất để ước lượng lượng sản suất hàng năm 38 Điều độ kinh tế xem xét đến điện gió sử dụng phương pháp PSO cải tiến Page Học viên: Vũ Đình Tâm GV hướng dẫn : TS Võ Ngọc Điều III.3.12 chi phí hàng năm wind tuabin 39 III.3.13 Hàm chi phí cánh đồng gió 41 III.4 Phát biểu chi tiết tốn CHƯƠNG IV: PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN 42 44 IV.1 Giới thiệu số phương pháp giải toán 44 IV.2 Giới thiệu thuật toán PSO 44 IV.3 PP PSO cải tiến 46 IV.3.1 PSO with Time-Varying Acceleration Coefficients (PSO-TVAC) 46 IV.3.2 Khái niệm Pseudo-Gradient 47 IV.3.3 Cải tiến PSO 47 IV.3.4 Thi hành Pseudo-gradient 49 IV.4 Áp dụng PSO cải tiến để giải toán 50 Chương V: Kết & nhận xét 51 Chương VI: Kết luận kiến nghị 58 VI.1 Kết luận: 58 VI.2 Kiến nghị: 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 61 Điều độ kinh tế xem xét đến điện gió sử dụng phương pháp PSO cải tiến Page Học viên: Vũ Đình Tâm GV hướng dẫn : TS Võ Ngọc Điều KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT PSO Particle swarm optimization TVAC Time Varying Acceleration Coefficients TVIW Time Varying Inertia Weight DED Dynamic economic dispatch IPSO Improve PSO NIPSO New improve PSO DE Differential evolution OPF optimal power flow EP Evolutionary Programming TS Tabu Search SA Simulated annealing DP Dynamic programming HNUM Hierarchical approach based on the numerical method DM Decomposition method MSL Maclaurin series-based Lagrangian NDS Novel direct search AIS Artificial immune system ABC Artificial bee colony HNN Hopfield neural network P Cơng suất F Chi phí dầu diezen KE Động V Vận tốc m Khối lượng A Diện tích mặt cắt D Đường kính cánh quạt Mật độ khơng khí Điều độ kinh tế xem xét đến điện gió sử dụng phương pháp PSO cải tiến Page Học viên: Vũ Đình Tâm GV hướng dẫn : TS Võ Ngọc Điều H Độ cao α Hệ số ma sát K Hệ số hình dáng C Hệ số vị trí Cω,i Hàm chi phí máy phát điện gió thứ i Ci Hàm chi phí máy phát điện quy ước thứ i L Tải tiêu thụ tổn thất hệ thống Pi Năng lượng từ máy phát điện thơng thường thứ i ωi Năng lượng gió dự kiến từ máy phát điện gió thứ i w Trọng số quán tính c1 , c2 Các hệ số gia tốc Xi k Vị trí cá thể thứ i hệ thứ k Vi k Vận tốc cá thể i hệ thứ k Pbesti Vị trí tốt cá thể thứ i Gbesti Vị trí tốt cá thể quần thể Điều độ kinh tế xem xét đến điện gió sử dụng phương pháp PSO cải tiến Page Học viên: Vũ Đình Tâm GV hướng dẫn : TS Võ Ngọc Điều Trong phần giá trị R giảm 10% từ giá trị ban đầu cho khoảng thời gian 100 lần lặp giá trị ban đầu R nên đặt 0,01 đến 0,5 IV.3.2 Khái niệm Pseudo-Gradient [2] Gradient Pseudo dùng để xác định hướng tìm kiếm cho phần tử dựa phương pháp phổ biến[13] Lợi "Gradient pseudo" cung cấp hướng tốt khơng gian tìm kiếm vấn đề mà khơng địi hỏi sử dụng đến hàm vi phân Vì Gradient Pseudo phù hợp thực phương pháp tìm kiếm metaheuristic để giả hàm lõm với nhiều cực tiểu Đối với vấn đề tối ưu hóa khơng vi n-chiều với hàm mục tiêu f (x) x = [x1, x2, , xn], pseudogradient gp(x) cho hàm mục tiêu định nghĩa sau [14] Cho xk = [xk1, xk2, , xkn] điểm khơng gian tìm kiếm vấn đề di chuyển đến điểm xl.Có hai khả cho xu hướng Nếu f (xl)