NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN VẬN …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/438/1/NGUYENDANGTUAN.TT.pdf · nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Trường

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN ĐĂNG TUẤN

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH

TÍNH TOÁN VẬN HÀNH TỐI ƯU

CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH

TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

Mã số: 60.52.02.02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2018

Công trình được hoàn thành tại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN TẤN VINH

Phản biện 1: PGS.TS. NGÔ VĂN DƯỠNG

Phản biện 2: GS.TS. NGUYỄN HỒNG ANH

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt

nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng

vào ngày 03 tháng 03 năm 2018

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách khoa

- Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Công trình Thủy điện Đại Ninh thuộc hệ thống bậc thang thủy

điện của sông Đồng Nai; Nhà máy cách thành phố Hồ Chí Minh

khoảng 260 km về phía Đông Bắc và cách thành phố Đà Lạt khoảng

45 km về phía Tây Nam. Công trình thủy điện Đại Ninh được khởi

công xây dựng vào ngày 10/05/2003; có nhiệm vụ phát điện cung

cấp cho hệ thống điện Quốc Gia, và chuyển nước từ lưu vực sông

Đồng Nai sang lưu vực sông Lũy để tưới và cấp nước cho tỉnh Bình

Thuận.

Đặc điểm của hồ chứa Đại Ninh có dung tích nhỏ (khoảng 320

triệu m3), tuy nhiên hàng năm cần phải đảm bảo cung cấp nước phục

vụ tưới tiêu khu vực tỉnh Bình Thuận (khoảng 500 triệu m3). Mặt

khác lưu lượng nước về hồ trong những năm gần đây không thuận

lợi, thấp hơn so với trung bình nhiều năm.

Ngoài ra, giá điện hợp đồng của nhà máy thủy điện Đại Ninh

rất thấp (chỉ khoảng hơn 400 đồng/kWh) do vậy cần tốt đa hóa doanh

thu trong thị trường điện.

Xuất phát từ những đặc điểm nêu trên, vấn đề “Nghiên cứu

xây dựng chương trình tính toán vận hành tối ưu cho nhà máy thủy

điện Đại Ninh trong thị trường điện.” cần được giải quyết.

2. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng chương trình tính toán vận hành tối ưu

phục vụ công tác chào giá và vận hành nhà máy thủy điện Đại Ninh

trong thị trường điện cạnh tranh và đảm bảo cấp nước vùng hạ du

tỉnh Bình Thuận.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Nhà máy thủy điện Đại Ninh.

Phạm vi nghiên cứu: Kế hoạch vận hành tối ưu nhà máy

2

thủy điện Đại Ninh.

4. Phương pháp nghiên cứu

Để giải quyết các mục tiêu nêu trên, luận văn đưa ra phương

pháp nghiên cứu là kết hợp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm:

Về lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu khoa học về vận hành

các nhà máy thủy điện trong thị trường điện cạnh tranh; các quy định

của thị trường phát điện cạnh tranh. Xây dựng mô hình bài toán vận

hành tối ưu (các hàm mục tiêu và các ràng buộc); Nghiên cứu các

phương pháp để giải quyết bài toán tối ưu.

Về thực nghiệm: thu thập dữ liệu vận hành của nhà máy

thủy điện Đại Ninh và phần mềm Matlab để giải bài toán tối ưu.

5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn

Vận dụng để tham khảo tính toán lập kế hoạch vận hành

nhà máy thủy điện Đại Ninh.

Vận dụng để tham khảo tính toán xây dựng chiến lược

chào giá ngày tới trong thị trường phát điện cạnh tranh.

6. Bố cục đề tài

Ngoài các phần mở đầu và kết luận kiến nghị, nội dung đề

tài có 4 chương bao gồm:

Chương 1: Tổng quan về hoạt động của nhà máy thủy điện Đại

Ninh trong thị trường điện.

Chương 2: Mô hình bài toán lập kế hoạch vận hành tối ưu nhà

máy thủy điện Đại Ninh.

Chương 3: Xây dựng thuật toán và chương trình tính toán.

Chương 4: Áp dụng tính toán lập kế hoạch vận hành tối ưu

nhà máy thủy điện Đại Ninh.

3

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY THỦY

ĐIỆN ĐẠI NINH TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN

1.1. Tổng quan về lưu vực sông Đồng Nai và Dự án nhà máy

thủy điện Đại Ninh

1.1.1. Giới thiệu về lưu vực sông Đồng Nai, đặc điểm lưu vực của

hồ chứa Đại Ninh

1.1.1.1. Tổng quan về hệ thống sông Đồng Nai

Hình 1.1: Bản đồ lưu vực sông Đồng Nai (Nguồn: Hội đập lớn và

phát triển nguồn nước Việt Nam)

1.1.1.2. Đặc điểm tự nhiên

1.1.1.3. Đặc điểm thủy văn

1.1.2. Giới thiệu về tổng quan công trình chính, nhà máy và Trạm

phân phối Đại Ninh.

1.1.2.1. Tổng quan công trình thủy điện Đại Ninh

4

Công trình Thủy điện Đại Ninh thuộc hệ thống bậc thang thủy

điện của sông Đồng Nai; Nhà máy cách thành phố Hồ Chí Minh

khoảng 260 km về phía Đông Bắc và cách thành phố Đà Lạt khoảng

45 km về phía Tây Nam. Công trình thủy điện Đại Ninh được khởi

công xây dựng vào ngày 10/05/2003; có nhiệm vụ phát điện cung

cấp cho hệ thống điện Quốc Gia, và chuyển nước từ lưu vực sông

Đồng Nai sang lưu vực sông Lũy để tưới và cấp nước cho tỉnh Bình

Thuận.

1.1.2.2. Tuyến đầu mối:

1.1.2.3. Tuyến năng lượng

Gồm cửa nhận nước, đường hầm, giếng điều áp, nhà van và

đường ống áp lực.

1.1.2.4. Turbine:

Loại xung kích (Pelton) trục đứng, công suất 153 MW, cột

nước tính toán 627 m và lưu lượng một tổ máy là 27,7 m3/s.

1.1.2.5. Tailrace:

Là 1 đường hầm dẫn nước từ tuabin ra hồ Bắc Bình.

1.1.2.6. Máy phát:

Đồng bộ kiểu nửa dù, 3 pha cực từ lồi, công suất 150 MW và

điện áp đầu cực 13,8 kV;

1.1.2.7. Máy biến áp:

Loại MBA dầu 3 pha 3 cục; công suất định mức 180 MVA và

điện áp định mức 13.8 kV/242 kV;

1.1.2.8. Trạm phân phối:

1.1.2.9. Nhà xưởng, nhà ở và văn phòng.

1.2. Thông số kỹ thuật chính của nhà máy thủy điện Đại Ninh:

1.2.1. Thủy văn:

1.2.2. Các đập chính, đập phụ, đập tràn hồ chứa:

1.2.2.1. Đập chính:

5

1.2.2.2. Đập phụ:

1.2.2.3. Đập tràn:

1.2.2.4. Đập tràn sự cố

1.2.2.5. Kênh nối hai hồ:

1.2.2.6. Kênh dẫn vào cửa nhận nước:

1.2.2.7. Cửa nhận nước:

1.2.2.8. Đường hầm dẫn nước:

1.2.2.9. Giếng điều áp:

1.2.2.10. Đường ống áp lực:

1.2.2.11. Nhà máy:

Máy phát:

Tua bin:

Máy biến áp chính:

1.2.2.12. Hầm xả:

1.2.2.13. Kênh xả:

1.3. Thị trường điện cạnh tranh Việt Nam

1.3.1. Tổng quan

1.3.1.1. Mục đích phát triển thị trường điện

1.3.1.2. Các cấp độ phát triển của thị trường

1.3.1.3. Thị trường phát điện cạnh tranh Việt Nam

1.3.1.4. Hệ thống các văn bản pháp luật liên quan đến thị

trường điện

1.4. Hệ thống điện Việt Nam và khu vực Miền Nam

1.4.1. Tổng quan về hệ thống điện Việt Nam;

1.4.2. Tổng quan về hệ thống điện Miền Nam

1.4.3. Vị trí vai trò của dự án thủy điện Đại Ninh trong khu vực và

cơ hội trong thị trường phát điện cạnh tranh.

1.5. Kết Luận

Chương này đã giới thiệu các đặc điểm của nhà máy thuỷ điện

6

Đại Ninh - Công trình thủy điện nằm trên lưu vực thuộc hệ thống

sông Đồng Nai và đã trình bày các đặc điểm thủy văn của hệ thống

sông Đồng Nai. Do đặc điểm thủy văn biến đổi mạnh theo mùa như

đã nêu trên, rất khó khăn cho việc việc vận hành tối ưu nhà máy nên

việc nghiên cứu xây dựng chương trình tính toán chế độ vận hành tối

ưu cho nhà máy thủy điện Đại Ninh với mục tiêu tối đa hóa doanh

thu trong thị trường điện, đồng thời đảm bảo được nhu cầu nước cho

vùng hạ du trong các tháng mùa khô là điều cần thiết.

Với nội dung trình bày liên quan đến thị trường điện cạnh

tranh ở Việt Nam, chúng ta đã một phần nào khái quát các giai đoạn

phát triển thị trường điện cạnh tranh ở Việt Nam và những thay đổi

của chúng so với cơ chế độc quyền ngành dọc đang tồn tại. Ngoài ra,

một số nội dung tổng quan về HTĐ Việt Nam nhằm cung cấp thêm

một số thông tin về việc phân tích, đánh giá phục vụ cho việc nghiên

cứu xây dựng chương trình tính toán tối ưu cho nhà máy Thủy điện

Đại Ninh trong thị trường điện.

7

CHƯƠNG 2

MÔ HÌNH BÀI TOÁN LẬP KẾ HOẠCH VẬN HÀNH

TỐI ƯU CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH

2.1. Mô hình nhà máy thủy điện

Mô hình nhà máy thủy điện được mô tả chi tiết như Hình 2.1.

2.2. Mô hình bài toán lập kế hoạch vận hành tối ưu

2.2.1. Hàm mục tiêu

Nhà máy có mong muốn đạt doanh thu cao nhất trong thị

trường trong một giai đoạn khảo sát. Do đó hàm mục tiêu được xác

định:

𝑓 = 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑖𝑧𝑒 ∑[𝜆𝑡(𝑃𝑡. ∆𝑡)]

𝑇

𝑡=1

(2.1)

Trong đó:

𝜆𝑡: là giá điện dự báo thanh toán của thị trường cho chu kỳ

t (đ/kWh) xem như đã biết trước.

𝑃𝑡: là công suất của nhà máy điện trong chu kỳ t (MW);

∆𝑡: là thời gian trong 1 chu kỳ tính toán.

V

TB

Q

Qxả

Qvề

MF

Q P Hình 2.1: Mô hình nhà máy thủy điện

8

𝑇: là số chu kỳ trong khoảng thời gian khảo sát.

2.2.2. Các ràng buộc

2.2.2.1. Phương trình cân bằng nước của hồ chứa

𝑉𝑡+1 = 𝑉𝑡 + ∆𝑡. (𝑄𝑣𝑒𝑡 − 𝑄𝑡 − 𝑄𝑥

𝑡 ) (2.2)

Trong đó:

Vt là dung tích nước ở đầu chu kỳ t (m

3),

Vt+1

là dung tích nước ở cuối chu kỳ t (m3),

∆𝑡 (s): là thời gian trong chu kỳ khảo sát.

𝑄𝑣𝑒𝑡 (m

3/s) là lưu lượng nước trong chảy vào hồ trong

khoảng ∆t (từ đầu chu kỳ t đến cuối chu kỳ t),

Qt (m

3/s) là lưu lượng nước phát điện (trung bình) trong

chu kỳ t.

𝑄𝑥𝑡 (m

3/s) là lưu lượng nước xả tràn (trung bình) trong chu

kỳ t.

2.2.2.2. Giới hạn dung tích hồ chứa

𝑉 ≤ 𝑉𝑡 ≤ 𝑉 (2.3)

Trong đó:

𝑉 (m3) là dung tích ứng với mực nước giới hạn (MNGH)

dưới của hồ chứa trong chu kỳ t.

𝑉 (m3) là dung tích ứng với MNGH trên của hồ chứa.

2.2.2.3. Giới hạn lưu lượng qua turbine của tổ máy

𝑄 ≤ 𝑄𝑡 ≤ 𝑄 (2.4)

Trong đó:

𝑄 (m3/s) là lưu lượng cực tiểu cho phép qua turbine của tổ

máy phát thủy lực;

𝑄 (m3/s) là lưu lượng cực đại cho phép qua turbine của tổ

máy phát thủy lực.

9

2.2.2.4. Ràng buộc về giới hạn công suất phát của tổ máy

𝑃 ≤ 𝑃𝑡 ≤ 𝑃 (2.5)

Trong đó:

𝑃 (MW) là giới hạn công suất phát cực đại của tổ máy phát

thủy lực;

𝑃 (MW) là giới hạn công suất phát tối thiểu của tổ máy

phát thủy lực.

2.2.2.5. Đặc tính quan hệ giữa công suất và lưu lượng chạy

máy

Pt =9,81x10

-3η

tQ

tH

t (MW) (2.6)

Trong đó:

Pt: là công suất phát (trung bình) trong chu kỳ t của tổ máy

phát thủy lực;

ηt, Q

t, H

t lần lượt là hiệu suất (trung bình) trong chu kỳ t

của tổ máy phát thủy lực, lưu lượng nước chạy máy (trung bình )

trong chu kỳ t và cột nước tính toán (trung bình) trong chu kỳ t của

nhà máy.

2.2.2.6. Ràng buộc về lưu lượng chạy máy tối thiểu để đảm

bảo nhu cầu nước hạ du theo quy trình vận hành liên hồ

chứa trên lưu vực sông Đồng Nai

Q𝑡 ≥ Q𝑦𝑐

𝑡 (2.7)

Trong đó: Q𝑦𝑐𝑡

(m3/s) là lưu lượng nước (trung bình) cấp cho

hạ lưu trong chu kỳ tính toán t.

2.3. Kế hoạch vận hành tối ưu

2.3.1. Kế hoạch vận hành tối ưu dài hạn (kế hoạch hàng năm)

Mục tiêu của kế hoạch vận hành tối ưu dài hạn là đạt được

doanh thu cực đại trong toàn chu kỳ kế hoạch. Trong chu kỳ kế

hoạch này, mục tiêu của công ty phát sẽ đưa ra được các quyết định

10

về lượng nước sẽ tích trữ trong hồ chứa và lưu lượng nước phát điện

tối ưu trong từng bước thời gian khảo sát của chu kỳ (bước thời gian

khảo sát là một tháng).

2.3.2. Kế hoạch vận hành tối ưu ngắn hạn (kế hoạch hàng tuần,

ngày)

Kế hoạch vận hành tối ưu ngắn hạn bao gồm kế hoạch vận

hành hàng tuần và kế hoạch vận hành hàng ngày. Mục tiêu của Công

ty phát điện trong kế hoạch này là xác định điện năng hàng ngày,

hàng giờ và diễn biến của hồ chứa phù hợp với những biến đổi của

giá thị trường và dòng chảy tự nhiên dự báo.

2.4. Kết luận

Chương này đã trình bày mô hình của nhà máy thủy điện và

các đại lượng tính toán, xây dựng mô hình bài toán lập kế hoạch vận

hành tối ưu và các nội dung chính về kế hoạch vận hành tối ưu nhà

máy thủy điện. Kế hoạch vận hành tối ưu dài hạn nhằm mục đích xác

định dung tích nước tối ưu sẽ tích trữ trong hồ chứa và lưu lượng

nước phát điện tối ưu trong từng tháng của chu kỳ kế hoạch. Kế

hoạch vận hành tối ưu ngắn hạn nhằm mục đích xác định sản lượng

điện năng hằng tuần, hằng ngày và diễn biến của hồ chứa phù hợp

với những biến đổi của giá thị trường và dòng chảy tự nhiên dự báo.

11

CHƯƠNG 3

XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH

TÍNH TOÁN

3.1. Lựa chọn phương pháp giải bài toán tối ưu

Với những ưu điểm của phương pháp quy hoạch tuyến tính để

giải quyết bài toán tối ưu là có thể đưa các ràng buộc vào hệ các

phương trình một cách dễ dàng bằng cách tăng số dòng của ma trận

ràng buộc; việc hình thành bài toán rất đơn giản bằng cách tuyến tính

hóa các phương trình ràng buộc phi tuyến.

Từ những đặc điểm như trên, tác giả quyết định chọn phương

pháp quy hoạch tuyến tính để giải quyết bài toán.

3.2. Phương pháp quy hoạch tuyến tính

3.2.1. Tổng quan

3.2.2. Các thuật toán

3.2.2.1. Thuật toán đơn hình

3.2.2.2. Ví dụ sử dụng thuật toán đơn hình để giải bài toán quy

hoạch

3.3. Ngôn ngữ tính toán kỹ thuật Matlab

3.3.1. Tổng quan

3.3.2. Giải bài toán quy hoạch tuyến tính bằng phần mềm

MATLAB

Cho bài toán quy hoạch tuyến tính:

Tìm nghiệm x để hàm mục tiêu fTx đạt giá trị cực tiểu; sao cho

thỏa mãn các điều kiện ràng buộc:

A.x ≤ b

Aeq.x ≤ beq

lb ≤ x ≤ ub

Trong đó:

f, x, beq, lb, và ub là các vector;

12

A và Aeq là các ma trận.

MATLAB sử dụng hàm “linprog” để giải bài toán quy hoạch

tuyến tính với dạng min.

3.3.3. Ví dụ về giải bài toán quy hoạch tuyến tính bằng phần mềm

Matlab

3.4. Chương trình tính toán

3.4.1. Thiết lập bài toán

3.4.1.1. Bài toán lập kế hoạch vận hành năm:

Hàm mục tiêu như công thức (2.1), Tuy nhiên để sử

dụng hàm linprog trong Matlab với mục tiêu cực tiểu hóa, nên hàm

mục tiêu của bài toán được viết lại:

𝑓 = 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑖𝑧𝑒 ∑[−𝜆𝑡(𝑃𝑡. ∆𝑡)]

𝑇

𝑡=1

Hoặc: 𝑓 = 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑖𝑧𝑒 𝒄𝑇𝒙

Nghiệm số của bài toán là : x = [P; Q; V].

Thỏa mãn các ràng buộc sau:


𝑡 ) (12 phương trình)

𝑉 ≤ 𝑉𝑡 ≤ 𝑉 (24 phương trình)

𝑄 ≤ 𝑄𝑡 ≤ 𝑄 (24 phương trình)

𝑃 ≤ 𝑃𝑡 ≤ 𝑃 (24 phương trình)

Q𝑡 ≥ Q𝑦𝑐

𝑡 (12 phương trình)

𝑃𝑡 =300𝑄𝑡

55,4 (12 phương trình)

Như vậy, bài toán lập kế hoạch vận hành năm gồm có 108

phương trình và bất phương trình ràng buộc; có 36 biến trạng thái

gồm 12 biến P, 12 biến Q và 12 biến V.

3.4.1.2. Bài toán lập kế hoạch vận hành tuần:

Hàm mục tiêu như công thức (2.1), thỏa mãn các ràng buộc

13

sau:






Q𝑡 ≥ Q𝑦𝑐

𝑡 (7 phương trình)

𝑃𝑡 =300𝑄𝑡

55,4 (7 phương trình)




3.4.1.3. Bài toán lập kế hoạch vận hành ngày:

Hàm mục tiêu như công thức (2.1), thỏa mãn các ràng buộc

sau:






Pt =9,81x10

-3η

tQ

tH

t (kW) (24 phương trình)




3.4.2. Xây dựng thuật toán và chương trình tính toán

3.4.2.1. Thuật toán chương trình

3.4.2.2. Chương trình tính toán

14

BẮT ĐẦU

Nhập dữ liệu đầu

vào

Giải bài toán bằng phương

pháp quy hoạch tuyến tính

- Tính toán dung tích tương ứng với các

thông số đầu vào MNH;

- Tính chọn đặc tính phát.

Xây dựng vector c là các hệ số của hàm mục tiêu

Thành lập các vector cận của các biến lb

và ub từ các phương trình ràng buộc.

Thành lập ma trận A và vector b từ các

phương trình ràng buộc bất đẳng thức.

Thành lập ma trận Aeq và vector beq từ

các phương trình ràng buộc đẳng thức.

In và lưu kết quả

KẾT THÚC

Hình 3.1: Lưu đồ thuật toán chương trình tính toán lập kế

hoạch vận hành tối ưu

15

Chương trình tính toán vận hành tối ưu cho nhà máy thủy điện

Đại Ninh được tác giả viết bằng MATLAB.

Hình 3.2: Giao diện giới thiệu chương trình

Hình 3.3: Giao diện chính của chương trình

3.5. Kết luận

Chương 3 đã trình bày lựa chọn phương pháp để giải bài toán

tối ưu. Sử dụng phần mềm để xây dựng thuật toán và chương trình

tính toán vận hành tối ưu cho nhà máy thủy điện Đại Ninh trong thị

trường điện.

16

CHƯƠNG 4

ÁP DỤNG TÍNH TOÁN LẬP KẾ HOẠCH VẬN HÀNH

TỐI ƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH

4.1. Tính toán vận hành tối ưu năm, bước thời gian khảo sát là 1

tháng.

4.1.1. Các dữ liệu của bài toán

4.1.1.1. Hàm mục tiêu


𝑇

𝑡=1

(4.1)

4.1.1.2. Dữ liệu đầu vào

Mực nước hồ đầu năm.

Lưu lượng nước về hồ trung bình từng tháng trong 12 tháng

của năm:.

Giá điện dự báo thị trường λT trong 12 tháng của năm.

4.1.1.3. Các ràng buộc

Phương trình cân bằng nước:

Giới hạn dung tích hồ chứa

Giới hạn lưu lượng qua turbine của tổ máy

Ràng buộc về giới hạn công suất phát của tổ máy

Đặc tính quan hệ giữa công suất và lưu lượng chạy máy

Ràng buộc về lưu lượng chạy máy tối thiểu để đảm bảo nhu

cầu nước hạ du theo quy trình vận hành liên hồ chứa trên

lưu vực sông Đồng Nai

Ràng buộc về mức nước mục tiêu của tháng 12 để đảm bảo

cấp nước trong mùa kiệt trong năm tiếp theo:

Ràng buộc về mực nước giới hạn tháng.

4.1.1.4. Dữ liệu đầu ra

4.1.2. Áp dụng chương trình và kết quả tính toán

17

0

20000

40000

60000

80000

100000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Sản

lượ

ng

(MW

h)

Thời gian (Tháng)

4.1.2.1. Chương trình áp dụng

Hình 4.1: Giao diện tính toán lập kế hoạch vận hành năm

4.1.2.2. Kết quả tính toán

Sản lượng điện năng từng tháng

Lưu lượng chạy máy từng tháng

Hình 4.2: Biểu đồ điện năng từng tháng trong năm

18

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Q(m

3/s

)

Thời gian (Tháng)

Hình 4.3: Biểu đồ lưu lượng chạy máy trung bình trong năm

Diễn biến mực nước hồ và dung tích hồ

Hình 4.4: Đồ thị diễn biến MNH trong năm

4.1.2.3. Đánh giá kết quả tính toán

4.2. Xây dựng chương trình vận hành tối ưu tuần, bước thời

gian khảo sát là 1 ngày.




𝑇

𝑡=1

(4.2)


Mực nước hồ đầu tuần

Lưu lượng nước về hồ trung bình từng ngày trong tuần

860.000

870.000

880.000

890.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

MN

H (

m)

Thời gian (tháng)

19

Giá điện dự báo thị trường λT các ngày trong khảo sát.







Ràng buộc về lưu lượng chạy máy tối thiểu để đảm bảo nhu

cầu nước hạ du theo quy trình vận hành liên hồ chứa trên

lưu vực sông Đồng Nai

Ràng buộc về mức nước giới hạn tuần:


4.2.2. Áp dụng chương trình và kết quả tính toán



Hình 4.5: Chương trình tính toán lập kế hoạch vận hành tuần

20

0

2000

4000

6000

8000

1 2 3 4 5 6 7

Sản

lượ

ng

(MW

h)

Thời gian (Ngày)

Sản lượng điện năng từng ngày

Lưu lượng chạy máy từng ngày

Hình 4.7: Biểu đồ lưu lượng chạy máy TB ngày trong tuần

Diễn biến mực nước hồ và dung tích hồ

Hình 4.8: Đồ thị diễn biến mực nước hồ trong tuần

868.500

869.000

869.500

1 2 3 4 5 6 7

MN

H (

m)

Thời gian (Ngày)

0

10

20

30

40

50

1 2 3 4 5 6 7

Q (

m3

/s)

Thời gian (Ngày)

Hình 4.6: Biểu đồ sản lượng tuần

21


4.3. Xây dựng chương trình vận hành tối ưu ngày, bước thời

gian giờ.




𝑇

𝑡=1

(4.3)


Mực nước hồ lúc 0 giờ ngày khảo sát:

Là mực nước ban đầu của ngày khảo sát Z0 tương ứng với

dung tích ban đầu V0 của ngày khảo sát. Chọn Z0 = 874,5 m để đưa

vào tính toán tối ưu ngày.

Lưu lượng nước về hồ từng giờ trong ngày:

Chọn Qvtb = 15 m3/s để đưa vào tính toán tối ưu ngày.

Giá điện dự báo thị trường λT từng giờ của ngày thể hiện tại







Ràng buộc về mức nước mục tiêu của Công ty lúc 24h00.


4.3.2. Chương trình áp dụng và kết quả tính toán


Chương trình tính toán vận hành tối ưu tuần cho nhà máy thủy

điện Đại Ninh được tác giả viết bằng MATLAB.

22

Hình 4.9: Giao diện tính toán lập kế hoạch vận hành ngày


Công suất phát từng giờ

Doanh thu từng giờ

Hình 4.10: Biểu đồ phân bố công suất tối ưu ngày

Hình 4.11: Biểu đồ doanh thu tối ưu ngày

0

200

400

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23P (

MW

)

Thời gian (Giờ)

0

200

400

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

D.t

hu

(Tr

iệu

đ

ồn

g)

Thời gian (Giờ)

23


4.4. Đánh giá kết quả chương trình

Chương trình được viết bằng MATLAB khi chạy trên máy

tính để tính toán vận hành tối ưu cho nhà máy thủy điện Đại Ninh

tương đối nhẹ nhàng, thời gian xử lý chấp nhận được.

Kết quả chương trình cho thấy phù hợp với kinh nghiệm vận

hành của nhà máy thủy điện Đại Ninh. Tuy nhiên, hiện nay chưa có

những chương trình nào khác để tính toán vận hành tối ưu cho nhà

máy thủy điện Đại Ninh để có thể so sánh.

4.5. Kết luận.

Trong chương này đã trình bày chi tiết bài toán lập kế hoạch

chi tiết và xây dựng chương trình tính toán vận hành tối ưu năm, tuần

và ngày của nhà máy thủy điện Đại Ninh.

Chương trình được viết và thiết kế với giao diện trực quan,

thân thiện với người sử dụng bằng ngôn ngữ tính toán kỹ thuật

Matlab, kết quả chương trình cho thấy phù hợp với quá trình vận

hành thực tế tại nhà máy thủy điện Đại Ninh.

24

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Mục tiêu của luận văn là xây dựng chương trình tính toán vận

hành tối ưu cho nhà máy thủy điện Đại Ninh trong thị trường điện.

Luận văn đã xây dựng chương trình bằng phần mềm Matlab bằng

cách sử dụng hàm “linprog” để giải bài toán quy hoạch tuyến tính

của gói công cụ “Otimization toolbox” để giải quyết bài toán.

Kết quả nghiên cứu xây dựng chương trình đã đáp ứng được

các vấn đề sau:

Xây dựng các hàm mục tiêu cho kế hoạch vận hành dài

hạn, trung hạn và ngắn hạn đảm bảo các yêu cầu ràng buộc cho từng

loại kế hoạch vận hành tối ưu nhà máy thủy điện Đại Ninh.

Kết quả của các bài toán đã đáp ứng được yêu cầu mục

tiêu đề tài đặt ra, có tính khả thi áp dụng phục vụ tính toán phân bố

công suất phục vụ cho công tác chào giá tại nhà máy thủy điện Đại

Ninh.

Chương trình có giao diện hài hòa, dễ sử dụng. Kết quả

được hiển thị rõ ràng, dễ phân tích đánh giá. Kết quả cũng có thể

xuất thành file excel để phục vụ báo cáo, lưu trữ, in ấn…

Tuy nhiên, đề tài vẫn còn vài điểm chưa hoàn thiện cần tiếp

tục nghiên cứu làm rõ, cụ thể như sau:

Hàm mục tiêu chỉ tối ưu hóa doanh thu, chưa tối ưu hóa lợi

nhuận cho bài toán vận hành tối ưu nhà máy thủy điện Đại Ninh.

Giá điện dự báo theo đề tài này được xem là biết trước, tuy

nhiên để đạt được kết quả tốt hơn trong thực tế cần nghiên cứu dự

báo giá điện để đưa vào tính toán được tối ưu hơn.

Nghiên cứu thị trường bán buôn điện cạnh tranh để thực

hiện trong tương lai.

Documents

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN VẬN …tainguyenso.dut.udn.vn/bitstream/DUT/438/1/NGUYENDANGTUAN.TT.pdf · nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Trường