Ứng dụng thuật toán bầy đàn cải tiến IPPSO để tính toán điều độ tối ưu cho nhà máy điện có chu trình hỗn hợp

MỤC LỤC

ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU BẦY ĐÀN CẢI TIẾN ĐỂ GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN

Trong quá trình tìm kiếm giá trị tối ưu, vị trí và vận tốc của từng cá thể sẽ liên tục được điều chỉnh sao cho thỏa mãn điều kiện về ràng buộc giới hạn. Áp dụng thuật toán bầy đàn cải tiến giải bài toán phân bố tối ƣu công suất có xét đến ràng buộc an ninh. Ta sử dụng phương pháp Newton-Raphson để tính phân bố công suất của hệ thống theo từng cá thể.

- Bước 4: Dùng biến Pbest để lưu trữ vị trí ban đầu của các phần tử và biến Gbest để lưu trữ vị trí của phần tử tốt nhất dựa vào giá trị của hàm Fitness FTGbest  minFTPbest . - Bước 7: Dùng phương pháp Newton-Raphson để tính phân bố công suất cho từng phần tử. - Bước 8: Tính lại giá trị hàm Fitness cho từng phần tử và so sánh với FTPbest và FTGbest để cập nhật lại vị trí tốt nhất của từng phần tử và vị trí của phần tử tốt nhất trong quần thể tìm kiếm.

- Phần 1: Giải bài toán phân bố tối ưu công suất trong trường hợp bình thường theo 10 bước thực hiện bên trên. - Phần 2: Giải lại bài toán phân bố tối ưu công suất với giá trị khởi tạo ban đầu của các cá thể là giá trị tính toán ở phần 1 (lặp lại 10 bước tính như trên).

Hình 3-1: Sơ đồ khối áp dụng thuật toán tối ưu bầy đàn cải tiến cho bài toán phân bố tối ưu công suất

GIỚI THIỆU VỀ NMĐ CHU TRÌNH HỖN HỢP PHÚ MỸ 2.1 & 2.1MR

Vào tháng 2 năm 1997 hai turbine khí được lắp đặt và vận hành với chu trình đơn, đây là hai turbine khí lớn nhất và hiện đại nhất Việt Nam vào lúc này. Nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ 2-1MR với chu trình đơn được khánh thành sau PM2.1, turbine khí được đưa vào vận hành tháng 2/1999. Vào năm 2006 lò thu hồi nhiệt (HRSG) do DOSAN (Korea) và ST do ALSTOM cung cấp được đưa vào vận hành nâng tổng công suất lên 440 MWe.

Sau đó khí sẽ được dẫn đến trạm Dinh Cố, ở đây khí sẽ được xử lí và chuyển đến trạm phân phối khí ở Phú Mỹ qua hệ thống ống dẫn hơn 30km. Ngoài ra còn có hệ thống bồn chứa dầu (DO) dự trử cho trường hợp mất nguồn cung cấp khí.

Hình 4-1: Sơ đồ kết nối lưới điện NMĐ PM2.1& 2.1MR

HRSG #1

Dựa vào đồ thị trên ta thấy rằng, ở trạng thái 1,2,3 và 4 là các trạng thái chỉ có turbine khí, đồ thị chi phí giống như những máy phát bình thường khác, nghĩa là hàm tăng đơn điệu, hàm này có thể biểu diễn ở dạng phương trình bậc hai và có thể giải quyết dễ dàng trong bài toán điều độ tối ưu bằng các phương pháp cổ điển. Tuy nhiên ở trạng thái 6 và 8 do có sự kết hợp với 1 turbine hơi, đồ thị chi phí trở nên phức tạp hơn, vì thế bài toán ED không thể giải quyết theo cách bình thường được, vì lúc này hàm chi phí không phải là một hàm tăng đơn điệu. Để đơn giản hóa bài toán, trong giới hạn luận văn này, ta biễu diễn hàm chi phí dưới dạng hàm tuyến tính từng khúc, sau đó dùng kỹ thuật xấp xỉ hóa đường cong đưa hàm chi phí này về hàm bậc cao, rồi từ đó có thể giải quyết như các hàm tuyến tính khác.

Từ đồ thị chi phí tuyến tính từng khúc đó, dùng phương pháp xấp xỉ hóa đường cong, ta đưa hàm chi phí của CC unit về hàm phân bố công suất có bậc cao, trong đề tài luận văn này, em đưa về hàm bậc 4 để giải quyết bài toán điều độ tối ưu cho nhà máy điện có chu trình hỗn hợp. Ràng buộc đầu tiên đối với tất cả các dạng bài toán ED là ràng buộc liên quan đến điều kiện cân bằng công suất, khi đó tổng công suất của các máy phát phải cân bằng với yêu cầu phụ tải và công suất tổn hao giữa các tổ máy. Ràng buộc thứ hai là ràng buộc về giới hạn công suất của các máy phát để đảm bảo các máy phát luôn vận hành ở chế độ an toàn.

Hình 4-6. Đồ thị hàm tăng chi phí của CC unit

TÍNH TOÁN CHI PHÍ VẬN HÀNH

Với chu trình hỗn hợp 1GT+ST thì quá trình khởi động có khác biệt lớn, tuy là lượng gas cần cho việc khởi động là như nhau, nhưng chi phí cho công tác chuẩn bị sẽ mất nhiều thời gian hơn. Trong đó sau khi hòa lưới mang tải GT cần phải mất thời gian để sinh hơi trong lò thu hồi nhiệt (HRSG- Heat recover steam generator), thời gian này tùy thuộc vào chế độ khởi động (hot, warm hoặc cold). Trong bài toán này để ta xét đến khởi động nóng (hot start) với thời gian dừng nhỏ hơn 8 tiếng, với thời gian khởi động là 90 phút.

Hoạt động liên tục với 1 gas turbine đầy tải vì điều kiện áp suất, nhiệt độ hơi chèn bên ST không cho phép 1 gas turbine hoạt động tại thấp tải trong thời gian dài. Có hai cách khởi động chu trình hỗn hợp, cả hai trường hợp khởi động 1 & 2 chi phí gần tương đương nhau, chỉ khác là điều kiện kỹ thuật. Khi GT1 khởi động xong, gia nhiệt cho lò thu hồi nhiệt để sinh hơi nhằm đạt yêu cầu (áp suất, nhiệt độ), và các điều kiện để khởi động ST.

Khi một trong 2 hai GT khởi động xong, sau khi có đủ điều kiện (áp suất, nhiệt độ) thì tiến hành khởi động ST. Chi phí này chỉ tính trong quá trình khởi động thành công, các trục trặc phát sinh làm trì hoản quá trình khởi động, hòa lưới, mang tải, gia nhiệt… không được xem xét trong phần này. Với chu trình đơn (simple cycle): bỏ qua chi phí điện tự dùng, nhân công, chi phí khấu hao do việc khởi động… chúng ta chỉ tính đến chi phí nhiên liệu cho toàn bộ quá trình từ đánh lửa, tăng tốc và đạt tốc độ (FSNL) là: 8,072.73 $ cho một lần khởi động.

Gas turbine còn lại sẽ khởi động sau và cũng tăng công suất lên 90 MW và sẽ giảm dần tải của GT1 để thực hiện nối lò tại điểm tải 90 MW. Chi phí này chỉ tính trong quá trình khởi động thành công, các trục trặc phát sinh làm trì hoản quá trình khởi động, hòa lưới, mang tải, gia nhiệt… không được xem xét trong phần này.

Bảng 5-2. Chi phí khởi động chu trình đơn 2GT của NMĐ PM2.1