1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Một trong những yêu cầu quan trọng nhất trong vận hành hệ thống điện là đảm bảo tính kinh tế của việc sản xuất, truyền tải, phân phối và sử dụng điện năng. Để thực hiện yêu cầu đó cần đảm bảo cho hệ thống điện làm việc với chi phí thấp nhất, muốn vậy cần phải giảm đến mức tối thiểu chi phí nhiên liệu, tổn thất điện năng.
Trong quá trình thiết kế, vấn đề tổn thất điện năng đã một phần nào được giải quyết thông qua việc lựa chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy. Sau đây ta sẽ đi nghiên cứu vấn đề giảm thiểu chi phí nhiên liệu khi vận hành nhà máy.
Để giải được bài toán này ta có thể dùng nhiều phương pháp toán học khác nhau, nhưng trong phạm vi đồ án này ta sử dụng phương pháp Quy hoạch động.
Đặc tính tiêu hao nhiên liệu giữ một vai trò rất quan trọng trong quá trình tổ chức vận hành nhà máy
Hình 1.1 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu
Đặc tính tiêu hao nhiên liệu cho biết suất tiêu hao nhiên liệu : Tức lượng nhiên liệu cần tiêu tốn để sản xuất ra một đơn vị điện năng.
Suất tiêu hao nhiêu liệu được tính :
Từ đường đặc tính ta có thể thấy được vùng làm việc hiệu suất cao của từng tổ máy và cũng qua đường đặc tính tiêu hao nhiên liệu của từng tổ máy ta đi xây dựng đường đặc tính tiêu hao nhiên liệu tương đương cho nhà máy.
1.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN1.2.1 BÀI TOÁN 1.2.1 BÀI TOÁN
Xét trường hợp tổng quát nhà máy có n tổ máy với :
- Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của mỗi tổ máy đã biết, đó là đường cong hoặc bảng số thể hiện quan hệ B(P)
Mỗi tổ máy có giới hạn công suất phát là : Pimin Pi Pimax
- Cần xác định số tổ máy làm việc và phân bố công suất tối ưu từng giờ cho tổ máy sao cho lượng tiêu hao nhiên liệu tổng nhỏ nhất tức là :
B∑ = B1(P1) + B1(P1) +…+ Bn(Pn) = Bt min Đồng thời thoả mãn điều kiện ràng buộc :
P∑ = P1 + P2 +…+ Pn = Bt
Trong đó :
- Bi(Pi) : là tiêu hao nhiên liệu của tổ máy i dùng để phát công suất Pi
- Pt : là công suất phát tổng của nhà máy, thay đổi theo biểu đồ phụ tải
~ ~ ~ ~ Lò hoi Lò hoi Tua bin Máy phát Bn Bn-1 B2 B1 Pt P1 P2 Pn-1 Pn F1 F2 Fn-1 Fn ... ... ...
* Một số trường hợp có thể xảy ra khi giải bài toán này
- Các tổ máy có thể đóng cắt trong phạm vi một ngày đêm (trường hợp này thường xét đối với nhà máy thuỷ điện, nhà máy tua bin khí tổng hợp hoặc nhà máy nhiệt điện trong tình trạng rất thiếu công suất mà biểu đồ phụ tải tổng của hệ thống lại thay đổi nhiều)
- Các tổ máy không được đóng cắt trong một ngày đêm mà chỉ đóng cắt một số tổ máy theo mùa ( nhà máy nhiệt điện)
Về phương pháp tính toán cho hai trường hợp này là tương tự nhau, chỉ khác trong trường hợp có xét đến khả năng đóng cắt các tổ máy thì ngoài giá trị công suất của các tổ máy xét trong phạm vi Pimin Pi Pimax thì còn cả Pi = 0 và phải tính đến chi phí mở máy.
1.2.2 GIẢI BÀI TOÁN
Dùng phương pháp quy hoạch động để tìm sách lược phân phối tối ưu nguồn công suất Pt cho các tổ máy với Pt là công suất tổng của nhà máy được cho phép bởi trung tâm điều độ.
Như vậy để có sách lược tối ưu thì phải chọn giá trị P1,P2,..,Pn sao cho đạt cực tiểu tiêu hao nhiên liệu tổng B∑ = B(P1,P2,…,Pn)
Để giải bài toán trên ta thực hiện theo hai quá trình : * Quá trình ngược :
Quá trình này nhằm xác định lời giải tối ưu có điều kiện. Kết quả của quá trình này là tìm được đặc tính tiêu hao nhiên liệu đẳng trị cho nhà máy.
Việc tìm đặc tính tiêu hao nhiên liệu của nhà máy được thực hiện như sau: Ta bắt đầu từ tổ máy 1 và 2, từ đặc tính tiêu hao nhiên liệu của hai tổ máy đầu tiên kết hợp với tổ máy thứ 3 ta có đặc tính tiêu hao nhiên liệu đẳng trị cho ba tổ máy đầu tiên, quá trình cứ tiếp tục như vậy cho đến tổ máy cuối cùng.
Như vậy quá trình ngược là chuẩn bị thông tin đầy đủ về lời giải tối ưu phụ vụ cho quá trình thuận tiếp theo.
Quá trình ngược bao gồm các bước sau đây : Bước 1: Đầu tiên ta xét bài toán cho một tổ máy
Ta chọn tổ máy 1 để xét đầu tiên. Đặc tính B1(P1) đã cho chính là đặc tính tối ưu của tổ máy này.
Bảng 1.1
P1 P11 P12 …. P1k
B1 B11 B12 … B1k
Bước 2 : Tiếp theo ta đi xác định lời giải tối ưu có điều kiện cho hai tổ máy. Ta sẽ lập bảng tính toán để xây dựng đặc tính tiêu hao nhiên liệu và tìm ra đặc tính tiêu hao nhiên liệu tối ưu (kí hiệu là f12) cho hai tổ máy 1 và 2.
Bảng tính toán được thành lập như sau: Bảng 1.2 P1 P11 P12 … P1k P2 B2 B1 B11 B12 … B1k P21 B21 P11+P12/f111 P12+P21/f121 P22 B22 P11+P22/f112 … … P2k B2k P1k+P2k/f1kk Nhận xét :
- P11+P12/f111 cho ta biết hai thông tin là : ứng với lượng công suất phát ra của từng tổ máy là P11 (của tổ máy 1) và P12 (của tổ máy 2) thì tổng công suất nhà máy nhận được là P11 + P12 và lượng tiêu hao nhiên liệu tương ứng là f111
- Trên cùng một đường chéo thì tổng công suất là như nhau và ta có giá trị tiêu hao nhiên liệu khác nhau. Từ đó ta chọn được công suất phát tối ưu của từng tổ máy ứng với công suất tổng cho trước để lượng tiêu hao nhiên liệu là nhỏ nhất.
Bước 3 : Tính toán cho ba tổ máy
Sau bước 2, ta coi hai tổ máy 1 và 2 là một tổ máy tương đương có đặc tính tiêu hao nhiên liệu đã được xác định sau bước 2 và làm tương tự như ở bước 2. Cụ thể có Bảng 1.3 P3 P31 P32 … P3k P12 f12 B3 B11 B12 … B1k P121 f121 P31+P121/f311 P32+P121/f321 P122 f122 P31+P122/f312 … … P12m f12m P3k+P12m/f3km
Bước n : Tính toán cho n tổ máy. Tương tự, ta lập bảng tính toán Bảng 1.n
Pn Pn1 Pn2 … Pnk
P1n-1 f1n-1 Bn Bn1 Bn2 … Bnk
P1n-1,1 f1n-1,1 Pn1+P1n-1,1/fn11 Pn2+P1n-1,1/fn21
… …
P1n-1,p f1n-1,p Pnk+P1n-1,p/fnkp
Đến đây ta kết thúc quá trình ngược và chuyển sang quá trình thuận.
* Quá trình thuận
Với công suất yêu cầu P1n* thì từ bảng 1.n ta xác định được tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất f1n* của n tổ máy và cũng theo bảng 1.n ta xác định được công suất tổ máy thứ n và công suất tổng của n-1 tổ máy còn lại tương ứng.
Quá trình cứ tiếp tục như vậy đến khi ta xác định được công suất của tổ máy thứ nhất. Công suất của n tổ máy tìm được là tối ưu về mặt tiêu hao nhiên liệu tương ứng với công suất đã yêu cầu