4. Phương pháp nghiên cứu
3.1.1. Mô hình bài toán
Hình 3.1. Phối hợp các tổ máy phát điện trên cơ sở thị trường điện
Mỗi tổ máy phát có chi phí phát điện là một biến phức λ và Ứng với mỗi tổ máy ta tìm tổng chi phí phát điện bé nhất dựa vào biến X bao gồm: chi phí nhiên liệu, khởi động máy, tắt máy và chi phí tổ máy chạy không tải.
Nếu tại thời điểm t, dự báo phụ tải yêu cầu là Lt và: - Nếu 1 N t t i i P L
thì phối hợp các tổ máy nhằm giảm λt. - Nếu 1 N t t i i P L
thì phối hợp các tổ máy nhằm tăng λt.
Mục tiêu của bài toán là tính chi phí phát điện bé nhất, thời điểm phát điện của từng tổ máy. Từ đó, tính lợi nhuận thu được từng tổ máy và lợi nhuận tổng quá trình phát điện của các tổ máy phát đạt giá trị lớn nhất.
Để tối ưu hóa lợi nhuận thì ta sử dụng phương pháp chia từng tổ máy và tìm lợi nhuận tối đa của từng tổ máy. Sau đó, cộng tổng lợi nhuận của các tổ máy trong nhà máy lại với nhau.
Việc xem xét và đánh giá cho mỗi giai đoạn điều khiển kế hoạch hoạt động của các tổ máy và dự báo giá cho các tổ máy dựa trên cơ sở lợi nhuận.
Như vậy, khi có hệ thống điện với N tổ máy phát điện và khung giá điện trên thị trường xác định tại thời điểm nào đó. Bài toán này yêu cầu xác định các thời điểm thời gian khởi động máy, thời gian tắt máy và dung lượng công suất phát của tất cả các tổ máy tại mỗi nấc thời gian t mà ta khảo sát tại một khoảng thời gian để lập kế hoạch hoạt động cho các tổ máy (T). Vì vậy, lợi nhuận tổng cộng của tất cả
các máy phát phải đạt cực đại, dựa vào đối tượng là các ràng buộc của tổ máy. Giá điện trên thị trường có sự thay đổi liên tục trong khoảng thời gian lập kế hoạch vận hành tối ưu của các tổ máy và công suất phát của từng tổ máy sẽ phụ thuộc vào tổng chi phí nhiên liệu cho tổ máy và các ràng buộc theo đó (Hình 3-1).
Các vùng nằm phía trên hàm chi phí nhiên liệu sẽ dẫn đến lợi nhuận trong khoảng đó, nghĩa là giá bán điện trên thị trường tại thời điểm λ cao hơn tổng chi phí nhiên liệu cho tổ máy để phát công suất lên lưới. Còn các vùng nằm phía dưới hàm chi phí nhiên liệu thì không thu được lợi nhuận trong khoảng thời gian đó. Khi các tổ máy phát công suất điện lên lưới, nghĩa là giá bán điện trên thị trường tại thời điểm λ thấp hơn tổng chi phí nhiên liệu. Một hệ thống điện luôn tính toán thế nào để tối đa lợi nhuận và giảm thiểu chi phí phát công suất của hệ thống, khi đó việc vận hành hệ thống điện này có tính khả thi cao.
Đối với các nguồn năng lượng tái tạo thì tại bất kỳ thời điểm nào cũng phát với công suất cực đại, phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên tại vị trí đo. Khi đó các nguồn năng lượng tái tạo có thể coi là các phụ tải âm.