TT Loại bài toỏn Thuật toỏn giải (Solvers)
1 LP MINOS, ZOOM, MPSX, SCICONIC, OSL, XA,
CPLEX, SNOPT, BDMLP
2 NLP MINOS, CONOPT, GRP, NPSOL, PATHNLP
3 DNLP MINOS, CONO, SNOPT
4 MIP, RMIP BDMLP, CPLEX, CPLEXPAR, OSL, XA, ZOOM
5 MILP ZOOM, MPSX, SCICONIC, OSL, XA
6 MINLP, RMINLP DICOPT, SBB, MINOS, BONMIN
Cấu trỳc chƣơng trỡnh
Cấu trỳc chƣơng trỡnh lập trong GAMS gồm những thành phần cơ bản sau:
i) Set (khai bỏo kớch thƣớc cỏc mảng số liệu)
ii) Scalar, parameter, table (khai bỏo và nhập số liệu) iii) Variables (khai bỏo biến)
iv) Equations (khai bỏo và xõy dựng cỏc phƣơng trỡnh toỏn nhƣ hàm mục tiờu, ràng buộc, giới hạn…)
v) Model và Solver (xõy dựng bài toỏn và gọi thuật toỏn giải) vi) Output (in kết quả)
Mọi bài toỏn tối ƣu đều cú thể lập trờn GAMS bằng những thành phần cơ bản trờn. Phần nhập số liệu đầu vào cú thể thực hiện đơn giản dƣới dạng gỏn trực tiếp, dạng vector hoặc dƣới dạng bảng. Giống nhƣ cỏc ngụn ngữ lập trỡnh khỏc, GAMS cú thể sử dụng cỏc lệnh chuẩn nhƣ IF-THEN, WHILE, LOOP…
Phần linh hoạt nhất trong GAMS là phần xõy dựng bài toỏn MODEL với một MODEL bao gồm hàm mục tiờu và cỏc phƣơng trỡnh ràng buộc. Ngƣời sử dụng cú thể lập nhiều MODEL bằng cỏch thay đổi số phƣơng trỡnh ràng buộc và hàm mục tiờu mà khụng phải thay đổi cấu trỳc chƣơng trỡnh. Tớnh năng này rất hữu dụng khi cần giải quyết một vấn đề với nhiều ràng buộc khỏc nhau.
Ứng dụng GAMS trong HTĐ
GAMS đó đƣợc ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực tớnh toỏn qui hoạch và tối ƣu HTĐ với một số bài toỏn nổi bật nhƣ:
i) Qui hoạch nguồn và lƣới điện
ii) Lựa chọn vị trớ và cụng suất tối ƣu của tụ điện, DG, hệ thống tớch trữ năng lƣợng và thiết bị FACTS
iii) Vận hành tối ƣu cỏc nhà mỏy điện iv) Vận hành tối ƣu HTĐ…
Thuật toỏn và solver BONMIN trong chương trỡnh GAMS 3.6.3.2
GAMS cung cấp một ngụn ngữ, mụi trƣờng lập trỡnh và cỏc solver cú tớnh năng, giải thuật sẵn cho phộp thực hiện cỏc thuật toỏn để tỡm kết quả tối ƣu với những mụ hỡnh bài toỏn mở đƣợc thiết lập bởi ngƣời lập trỡnh.
BONMIN là solver đƣợc tớch hợp trong nguụn ngữ lập trỡnh GAMS để giải cỏc bài toỏn qui hoạch phi tuyến nguyờn thực hỗn hợp (mixed-integer nonlinear programming - MINLP). Vỡ vậy, nú cú khả năng tỡm nghiệm tối ƣu đối với những bài toỏn phi tuyến qui mụ lớn với cỏc biến nguyờn thực hỗn hợp và tỏ ra phự hợp với bài toỏn tối ƣu lớn trong HTĐ. Thuật toỏn nhỏnh cận (branch-and-bound) đƣợc sử dụng làm cơ sở để giải một bài toỏn qui hoạch phi tuyến liờn tục ở mỗi nỳt của cõy tỡm kiếm và phõn nhỏnh trong cỏc biến nguyờn [12].
3.7 Vớ dụ minh họa
Mụ hỡnh và chƣơng trỡnh tớnh toỏn đƣợc kiểm tra trờn sơ đồ LĐPP 33nỳt, điện ỏp 22kV nhƣ trờn Hỡnh 3.4. Phụ tải cực đại và thụng số của lƣới điện trong PL2.
Hỡnh 3.4: Sơ đồ LĐPP 33 nỳt
Giả thiết, xỏc suất của tải tuõn theo hàm phõn bố chuẩn nhƣ Hỡnh 3.5. Từ đồ thị phõn bố xỏc suất cho thấy, số lƣợng cỏc trạng thỏi là rất lớn và việc lựa chọn số trạng thỏi tớnh toỏn là rất quan trọng. Số lƣợng trạng thỏi nhỏ sẽ gõy sai số lớn và ngƣợc lại số trạng thỏi lớn sẽ làm tăng khối lƣợng tớnh toỏn. Do đú, để đảm bảo giữa tớnh chớnh xỏc và khối lƣợng tớnh toỏn nghiờn cứu lựa chọn số lƣợng trạng thỏi là 15, tƣơng ứng với hệ số tải thay đổi từ 0.3 đến 1 với mỗi bƣớc tăng là 0.05.
Hỡnh 3.5: Phõn bố xỏc suất của tải
02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 TBA 01 26 27 28 29 30 31 32 33 23 24 25 19 20 21 22 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Hệ số tải Xỏ c su ất
Cụng suất tiờu chuẩn của tụ bự bao gồm 150, 225, 300, 400, 450, 500, 600, 750, 900, 1200, 1500, 1800kVAR với kc = 0.15W/kVAR [6]. Điện ỏp U1 = 1.1pu, Umin = 0.9pu, Umax = 1.1pu. Hệ số phỏt triển của tải kpt = 3% và thời gian tớnh toỏn là 5 năm.
Kết quả tớnh toỏn, lựa chọn đƣợc vị trớ bự tối ƣu là nỳt 18 ở năm đầu tiờn và nỳt 33 năm thứ 2 với cụng suất tại mỗi nỳt là 1800kVAR, tổn thất điện năng là 2,92% trong trƣờng hợp 2 (TH2) nhƣ trỡnh bày trờn Bảng 3.3. Trƣờng hợp 1 (TH1) thực hiện tớnh toỏn bự theo phƣơng phỏp nõng cao hệ số cụng suất cos đó lựa chọn dung lƣợng bự rất lớn với tổng dung lƣợng bự là 8000kVAr, tăng 55%. Hơn nữa, phƣơng phỏp này khụng xỏc định đƣợc vị trớ bự. So sỏnh tổn thất điện năng trong hai trƣờng hợp trờn với trƣờng hợp khụng bự (TH0) cho thấy, phƣơng phỏp đề xuất cho hiệu quả bự rất cao với tổn thất điện năng nhỏ nhất là 2,92%, tƣơng ứng giảm 1,02% so với TH0 và 0,74% so với TH1 mặc dự cụng suất bự rất thấp chỉ 3600kVAr.