BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN MINH ĐỨC CƯỜNG CỰC TIỂU CHI PHÍ PHÁT ĐIỆN CÁC TỔ MÁY NHIỆT ĐIỆN SỬ DỤNG ĐA NHIÊN LIỆU S K C 0 9 NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN MINH ĐỨC CƯỜNG CỰC TIỂU CHI PHÍ PHÁT ĐIỆN CÁC TỔ MÁY NHIỆT ĐIỆN SỬ DỤNG ĐA NHIÊN LIỆU NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 Hướng dẫn khoa học: TS LÊ CHÍ KIÊN Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 LVTN Lý lịch khoa học LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ tên: Nguyễn Minh Đức Cường Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 19/01/1985 Nơi sinh: Kiên Giang Quê quán: TP Hồ Chí Minh Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: H180/2 Khu Phố Phường Tân Thới Hiệp Quận 12 Thành Phố Hồ Chí Minh Điện thoại: 0988 847 874 E-mail: duccuong852002@yahoo.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2.1 Hệ đại học Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo: 2003 đến 2008 Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, Quận Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh Ngành học: Điê ̣n khí hóa - Cung cấ p điê ̣n 2.2 Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/20010 đến 10/2012 Nơi học (trường, thành phố): ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Ngành học: Thiết bị, mạng nhà máy điện Tên luận văn: Cực Tiểu Chi Phí Phát Điện Các Tổ Máy Nhiệt Điện Sử Dụng Đa Nhiên Liệu Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Tháng 10 năm 2012, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Người hướng dẫn: TS LÊ CHÍ KIÊN 2.3 Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh trình độ B1 2.4 Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: Bằng Kỹ Sư Điện Chứng sư phạm bậc 2, cấp ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang i HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Lý lịch khoa học III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Cty TNHH Vương Trần 03/2008 - 128/37/71 Bùi Hữu Nghĩa, 12/2009 Phường 2, Quận Bình Thạnh, TP Nhân Viên Hồ Chí Minh 09/2009-nay Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Lý Tự Trọng Thành Phố Hồ Chí Minh GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang ii Giảng Viên HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2012 Người cam đoan Nguyễn Minh Đức Cường GVHD: TS Lê Chí Kiện Trang iii HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS Lê Chí Kiên tận tình hướng dẫn hoàn thành luận văn Chân thành cảm ơn quí thầy cô Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM giảng dạy suốt hai năm học Và cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè động viên suốt trình học tập GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang iv HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Tóm tắt TÓM TẮT Bài toán điều độ tối ưu tổ máy phát với nhiên liệu cho tổ máy giải năm gần Tuy nhiên, thực tế ngày phát triển khoa học – công nghệ nhà máy nhiệt điện tổ máy sử dụng nhiều loại nhiên liệu tổ máy biểu diễn hàm bậc hai bị đứt đoạn Các tổ máy đa nhiên liệu đối mặt với việc khó khăn xác định loại nhiên liệu kinh tế để phát điện Luận văn trình bày ba phương pháp giải toán phối hợp tối ưu tổ máy phát điện sử dụng đa nhiên liệu sử dụng Thuận lợi phương pháp sử dụng thành lập hàm toán học Lagrange cách dễ dàng dựa lý thuyết cổ điển nhân tử Lagrange Các kết mô luận văn cho thấy phương pháp hiệu so sánh với phương pháp khác GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang v HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Abstract ABSTRACT The optimal generation dispatch problem with only one fuel option for each generating unit has been solven for many recent years However, it is more realistic to represent the fuel cost function for each fossil fired plants as a segmented piece-wise quadratic functions This is because of development of technology in thermal plants to reach maximum fuel save Those units are faced with the difficulty of determining which is the most economical fuel to burn This thesis presents three approaches to solve the unit commitment problem with multiple fuel options An advantage of the methods is to formulate Lagrangie mathematical function easily based on the Lagrange multiplier theory The simulations result show that the approach is an effective methods compared to others GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang vi HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Mục lục MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan .iii Cảm tạ iv Tóm tắt v Mục lục vii Danh sách chữ viết tắt x Danh sách bảng xii Danh sách hình xiii Chương Tổng quan 01 1.1 Đặt vấn đề 01 1.2 Các nghiên cứu 02 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 04 1.4 Phương pháp nghiên cứu 04 1.5 Phạm vi nghiên cứu 04 1.6 Điểm đề tài 04 1.7 Giá trị thực tiễn 04 1.8 Bố cục đề tài 05 Chương 2: Cở sở lý thuyết 06 2.1 Phân bố nguồn phát trao đổi công suất kinh tế 06 2.1.1 Khái niệm chung vận hành kinh tế 06 2.1.2 Phân bố tối ưu 07 2.1.3 Trao đổi công suất kinh tế 08 2.2 Yêu cầu vận hành kinh tế 08 2.2.1 Chất lượng phục vụ 09 GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang vii HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Mục lục 2.2.2 Chi phí sản xuất 09 2.3 Vai trò vận hành kinh tế 09 2.3.1 Giảm chi phí nhiên liệu vận hành 09 2.3.2 Giảm tổn thất điện 10 2.4 Xây dựng chi phí phát điện tối ưu nhà máy nhiệt điện 10 2.4.1 Cơ sở xác định giá điện 10 2.4.2 Phát điện tối ưu nhà máy nhiệt điện 14 Chương 3: Mô hình toán 19 3.1 Bài toán nghiên cứu 19 3.2 Các ký hiệu toán 19 3.3 Xây dựng mô hình toán 20 3.3.1 Bài toán đơn nhiên liệu 20 3.3.2 Bài toán đa nhiên liệu 22 3.4 Phương pháp giải toán đơn nhiên liệu 33 3.4.1 Xây dựng hàm toán 33 3.4.2.Lưu đồ giải thuật 33 3.4.3 Thuật toán 33 3.5 Phương pháp giải toán đa nhiên liệu 34 3.5.1 Phương pháp 1: Phương pháp kết hợp 34 3.5.2 Phương pháp 2: Phương pháp nhân tử Lagrange 38 3.5.3 Phương pháp 3: Phương pháp hàm chi phí tương đương 41 Chương 4: Bài toán nghiên cứu 44 4.1 Bài toán nghiên cứu 44 4.2 Kết 45 4.2.1 Phương pháp 1: Phương pháp kết hợp 45 4.2.2 Phương pháp 2: Phương pháp nhân tử Lagrange 46 4.2.3 Phương pháp 3: Phương pháp hàm chi phí tương đương 50 4.3 So sánh kết 52 4.4 Nhận xét kết 55 GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang viii HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Phụ lục PHỤ LỤC Phương pháp kết hợp clc clear all tic %Cac he so ham chi phi nhien lieu cua cac to may ung voi tung nhien lieu c=[2.6970e+001 2.6970e+001 2.1130e+001 1.8650e+000 1.3650e+001 1.1840e+002 3.9790e+001 -2.8760e+000 -5.9140e+001 1.9830e+000 5.2850e+001 2.6680e+002 1.3920e+001 9.9760e+001 -5.3990e+001 1.9830e+000 5.2850e+001 2.6680e+002 1.8930e+001 4.3770e+001 -4.3350e+001 1.9830e+000 5.2850e+001 2.6680e+002 1.4230e+001 8.8530e+001 1.4230e+001 1.3970e+001 4.6710e+001 -6.1130e+001]; b=[-3.9750e-001 -3.9750e-001 -3.0590e-001 -3.9880e-002 -1.9800e-001 -1.2690e+000 -3.1160e-001 3.3890e-002 4.8640e-001 -3.1140e-002 -6.3480e-001 -2.3380e+000 -8.7330e-002 -5.2060e-001 4.4620e-001 -3.1140e-002 -6.3480e-001 -2.3380e+000 -1.3250e-001 -2.2670e-001 3.5590e-001 -3.1140e-002 -6.3480e-001 -2.3380e+000 -1.8170e-002 -5.6750e-001 -1.8170e-002 -9.9380e-002 -2.0240e-001 5.0840e-001]; a=[2.1760e-003 2.1760e-003 1.8610e-003 1.1380e-003 1.6200e-003 4.1940e-003 1.4570e-003 8.0350e-004 1.1760e-005 1.0490e-003 2.7580e-003 5.9350e-003 1.0660e-003 1.5970e-003 1.4980e-004 1.0490e-003 2.7580e-003 5.9350e-003 1.1070e-003 1.1650e-003 2.4540e-004 1.0490e-003 2.7580e-003 5.9350e-003 6.1210e-004 1.5540e-003 6.1210e-004 1.1020e-003 1.1370e-003 4.1640e-005]; %Gioi han cong suat cua cac to may ung voi tung nhien lieu Pgmin=[1.0000e+002 1.0000e+002 1.9600e+002 5.0000e+001 1.1400e+002 1.5700e+002 2.0000e+002 3.3200e+002 3.8800e+002 GVHD: TS Lê Trí Kiên Trang 60 HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường LVTN Phụ lục 9.9000e+001 1.3800e+002 2.0000e+002 1.9000e+002 3.3800e+002 4.0700e+002 8.5000e+001 1.3800e+002 2.0000e+002 2.0000e+002 3.3100e+002 3.9100e+002 9.9000e+001 1.3800e+002 2.0000e+002 1.3000e+002 2.1300e+002 3.7000e+002 2.0000e+002 3.6200e+002 4.0700e+002]; Pgmax=[1.9600e+002 1.9600e+002 2.5000e+002 1.1400e+002 1.5700e+002 2.3000e+002 3.3200e+002 3.8800e+002 5.0000e+002 1.3800e+002 2.0000e+002 2.6500e+002 3.3800e+002 4.0700e+002 4.9000e+002 1.3800e+002 2.0000e+002 2.6500e+002 3.3100e+002 3.9100e+002 5.0000e+002 1.3800e+002 2.0000e+002 2.6500e+002 2.1300e+002 3.7000e+002 4.4000e+002 3.6200e+002 4.0700e+002 4.9000e+002]; %cong suat nho nhat cua tung to may Pgmin(1)=100; Pgmin(2)=50; Pgmin(3)=200; Pgmin(4)=99; Pgmin(5)=190; Pgmin(6)=85; Pgmin(7)=200; Pgmin(8)=99; Pgmin(9)=130; Pgmin(10)=200; a1=a; b1=b; c1=c; Pgmin1=Pgmin; Pgmax1=Pgmax; k=1; %Tong so nhien lieu M=3; kk=k; sovonglap=0; %Tong so to may n=10; %Cong suat dat Pd=2700; Pg=100*ones(n,1); while (abs(sum(Pg)-Pd)>0.001)|(sovonglapPgmax(i,k)&(k=Pgmin1(i,k))&(Pg(i,kk)eps)&(sovonglapPgmax(i,k) a(i,k)=a(i,k+1); b(i,k)=b(i,k+1); c(i,k)=c(i,k+1); Pgmin(i,k)=Pgmin(i,k+1); Pgmax(i,k)=Pgmax(i,k+1); end if Pg(i,k)[...]... phí phát điện với thuật toán ứng dụng là nhân tử Lagrange 1.5 Phạm Vi Nghiên Cứu  Cực tiểu chi phí phát điện giữa các tổ máy phát đơn nhiên liệu, các hàm chi phí của các tổ máy phát là bậc hàm bậc hai, bỏ qua tổn hao các tổ máy  Cực tiểu chi phí phát điện giữa các tổ máy phát có nhiều loại nhiên liệu, các hàm chi phí của các tổ máy phát là bậc hàm bậc hai theo từng đoạn nhiên liệu, bỏ qua tổn hao các. .. ưu nhà máy nhiệt điện sử dụng đơn nhiên liệu 33 Hình 3.9: Lưu đồ giải thuật tối ưu nhà máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu dùng phương pháp kết hợp 36 Hình 3.10: Lưu đồ giải thuật tối ưu nhà máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu dùng phương pháp nhân tử Lagrange 38 Hình 3.11: Lưu đồ giải thuật tối ưu nhà máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu dùng phương pháp hàm chi phí tương... hao nhiên liệu của tổ máy thứ j - : Suất tăng tiêu hao nhiên liệu của toàn nhà máy nhiệt điện - Δλ: Sai số suất tăng tiêu hao nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện - Fjk (Pjk): Hàm chi phí nhiên liệu ứng với công suất phát tổ máy thứ j nhiên liệu thứ k, (Rs/h) - Pjk: Công suất tổ máy thứ j ứng với nhiên liệu thứ k - k: Nhiên liệu thứ k, k = 1,2, ,m - m: Tổng số nhiên liệu của hệ thống - ajk, bjk, cjk: Các. .. chi phí phát điện các tổ máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu 1.3 Mục Tiêu Nghiên Cứu  Phương pháp nhân tử Lagrange được áp dụng để giải bài toán tối ưu đem lại kết quả chấp nhận được  Giảm đến mức nhỏ nhất chi phí phát điện các tổ máy nhiệt điện sử dụng đa nhiên liệu mà vẫn đảm bảo an ninh năng lượng 1.4 Phương Pháp Nghiên Cứu Giải tích và mô phỏng toán học trên cơ sở hàm mục tiêu là cực tiểu chi phí. .. công suất phát nhỏ nhất, lớn nhất của tổ máy thứ j ứng với nhiên liệu thứ k (MW) - ε : sai số cho phép - W: tổn thất trong nhà máy điện - L: Hàm toán học Lagrange 3.3 Xây Dựng Mô Hình Toán 3.3.1 Bài toán đơn nhiên liệu Hàm mục tiêu là cực tiểu chi phí của nhà máy nhiệt điện (các tổ máy) sử dụng một loại nhiên liệu trong tất cả các khoảng thời gian phát điện Các chi phí khởi động nhà máy điện được bỏ... điện - Δλ: Sai số suất tăng tiêu hao nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện - Fjk (Pjk): Hàm chi phí nhiên liệu ứng với công suất phát tổ máy thứ j nhiên liệu thứ k, (Rs/h) - Pjk: Công suất tổ máy thứ j ứng với nhiên liệu thứ k - k: Nhiên liệu thứ k, k = 1,2, ,m - m: Tổng số nhiên liệu của hệ thống - ajk, bjk, cjk: Các hệ số hàm chi phí của tổ máy thứ j ứng với nhiên liệu thứ k GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang... gian vận hành các nhà máy nhiệt điện lâu dài, nhiên liệu hóa thạch là nguồn hữu hạn Từ đó bài toán đặt ra là phải sử dụng loại nhiên liệu nào là hợp lý cho mức công suất yêu cầu Trước đây, mỗi tổ máy chỉ sử dụng một loại nhiên liệu để đốt, điều này có nghĩa mỗi tổ máy chỉ có một hàm chi phí bậc hai duy nhất Tuy nhiên, ngày nay mỗi tổ máy có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu, và mỗi nhiên liệu được dùng... tổ máy có thể sử dụng một hoặc m loại nhiên liệu khác nhau với hàm chi phí nhiên liệu của mỗi tổ máy là hàm bậc hai và mỗi tổ máy được giới hạn bởi công suất phát Làm thế nào để chi phí pháp điện là nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo an ninh năng lượng cho hệ thống 3.2 Các Ký Hiệu Trong Bài Toán Các ký hiệu trong bài toán: - Fj (Pj): Hàm chi phí nhiên liệu của tổ máy thứ j (Rs/h) - Pj: Công suất phát của tổ máy. .. mục chi phí Mỗi nhà máy điện có chi phí sản xuất điện gồm chi phí cố định và chi phí biến đổi khác nhau Dựa trên chi phí sản xuất điện của từng nhà máy, người ta xây dựng kế hoạch huy động phát của các nhà máy điện trong hệ thống Trong thị trường điện cạnh tranh, các công ty phát điện luôn đặt mục tiêu tối đa hóa lợi nhuận bằng cách tăng doanh thu và giảm chi phí sản xuất Đầu vào của sản xuất điện. .. trường hợp nhà máy nhiệt điện và nhà máy điện nguyên tử, còn ngược lại với nhà máy thủy điện nhà máy phong điện, … kho năng lượng là miễn phí thì chi phí nhiên liệu không còn ý nghĩa nữa Vì vậy cực tiểu chi phí phát điện có một ý nghĩa cực kỳ quan trọng trong nhà máy nhiệt điện GVHD: TS Lê Chí Kiên Trang 14 HVTH: Nguyễn Minh Đức Cường Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chi phí vận hành (Rs/hr) Hay nhiên liệu (triệu