quy hoạch phát triển hệ thống điện, chương 9 pot

Chương 9: Trình bày bài toán quy hoach nguồn dưới dạng bài toán quy hoạch tuyến tính Trả lời Muốn HTĐ phát triển đúng quy hoạch tổng thể sự phát triển của HTĐ trong vòng 10 – 20 năm tr

Chương 9: Trình bày bài toán quy hoach nguồn dưới dạng bài toán quy hoạch

tuyến tính Trả lời

Muốn HTĐ phát triển đúng quy hoạch tổng thể sự phát triển của HTĐ trong vòng 10 – 20 năm trước khi thiết kế xây dựng các

NMĐ, TBA, lưới điện Nếu không làm tốt điều đó có thể đưa đến một hậu quả nghiêm trọng như: không thể sử dụng hết công suất của NMĐ, thiếu công suất, giảm độ tin cây cung cấp điện… Có thể nói bài toán quy hoạch HTĐ là bài toán KT – KT lựa chọn phương

án tối ưu để phát triển HTĐ nhằm đảm bảo cung cấp điện cho hộ tiêu thụ với chất lượng cao và chi phí nhỏ nhất có thể Quy hoạch nguồn là bài toán quan trọng của quy hoạch năng lượng Trong bài toán quy hoạch nguồn thì việc chọn cấu trúc tối ưu của nguồn điện

là cơ bản nhất nên thường xem bài toán chọn cấu trúc tối ưu là bài toán quy hoạch phát triển nguồn điện

Mô hình bài toán quy hoạch nguồn điện bằng phương pháp QHTT được diễn giải như sau:

A – Hàm mục tiêu

Xác định công suất {X} và {U} sao cho:

F(X,U) = H1 + H2

=

Hàm mục tiêu gồm 2 thành phần: vốn đầu tư H1 và chi phí vận hành H2:

Trong biểu thức trên:

j: chỉ số thứ tự của nhà máy (chỉ số thứ nhất theo cách viết)

v : năm đưa nhà máy vào vận hành (chỉ số thứ 2)

v1 : năm đầu tiên dự kiến đưa nhà máy vào vận hành

t: chỉ giai đoạn con đang xét trong cả giai đoạn quy hoạch (chỉ số thứ 3)

d: chỉ số miền đồ thị phụ tải (chỉ số thứ 4)

r: hệ số chiết khất

J: tổng số NMĐ dự kiến đưa vào khảo sát

T: thời gian khảo sát

D: số bậc của đồ thị phụ tải đẳng trị

Xjv: công suất của NM j đưa vào vận hành năm v

Cjv: suất đầu tư vốn cho nhà máy j đưa vào vận hành năm v

Sjv: suất giá trị còn lại thời gian quy hoạch của NM j đưa vào vận hành ở năm v

Ujvtd: cống suất vận hành thực tế của NM j của tổ máy đưa vào vận hành ở năm v, giai đoạn t, trên miền đồ thị phụ tải d

Fjvtd: suất chi phí vận hành của NM j đưa vào vận hành ở năm v, giai đoạn t, trên miền đồ thị phụ tải d

d

 : thời gian của miền đồ thị phụ tải trong năm

A – Các ràng buộc

1 Ràng buộc về công suất đặt

1

1

J t

j v v

a X P m

 



Trong đó:

ajv : hệ số khả dụng của NM thứ j

Xjv: công suất đặt NM j đưa vào vận hành năm v

Ptd: phụ tải cực đại ở thời điểm đưa NM vào hoạt động

m hệ số dự trữ công suất (thường lấy m = 0,5

2.Ràng buộc về công suất phát thực tế (thỏa mãn nhu cầu của phụ tải)

1

1

J t

jvtd td

j v v

U P

 





d = 1, 2, 3, 4….D; t = 1, 2, 3…T

3 Ràng buộc về khả năng phát công suất của từng nhà máy

0 U jvtd a X jv. jv

j = 1,….J ; v = v1,… T; d = 1, ….D

4 Ràng buộc về năng lượng phát của NMTĐ

0

1

D

d







v = v1,……t; t = t1,……, T

Hvt : giới hạn đảm bảo năng lượng nước năm thứ v giai đoạn t

5 Ràng buộc về công suất đặt của từng NM

Xjv  Xjvmax

Xjvmax : công suất đặt giới hạn của NM j năm thứ v

Phân tích

Tiềm năng

Dự báo và Phân tích Phụ tải

Phân tích

Sự cố

Tính toán

Chế độ

Các phương án Phát triển HTĐ

Xác định dự Phòng công suất

Thiệt hại

Do thiếu Điện năng

Chi phí đầu tư riêng biệt

Tính chi

phi

Sản xuât

Thiết lập mô hình tính toán

Giải bài toán

Kết quả QHPT nguồn

6 Ràng buộc đảm bảo cân bằng năng lượng

1

a X   U  P 

Trong đó:

J1: số các NM không phải thủy điện;

J2: số các NM thủy điện

jv

jv

Nang luong nam nuoc it trong giai doan thong ke Nang luong nam nuoc trung binh trong giai doan thong ke

 

Chương 10:Phương pháp nhánh và cận xác định cấu trúc tối ưu của mạng điện.

B1.tìm phương án cây bao trùn nhỏ nhất

a.Một số định nghĩa cơ bản:

Một graph liên thông là tập hợp các nút và các nhánh nối liên thông giữa các nút

Một graph đầy đủ là graph mà giữa 2 đỉnh bất kì của nó đều có 1 cạnh nối

Cây của graph là tập hợp các cạnh đi qua các đỉnh của đồ thị mà không tạo ra 1 mạch vòng kín nào

2

1

3

4

2

1

3

4

Một graph có n đỉnh thì số cạnh của nó :

S=n*(n-1)/2

Và có cây ,một cây có (n-1) cạnh

Cây bao trùm nhỏ nhất là cây liên thông của graph có tổng chiều dài nhỏ nhất

b.thuật toán tìm cây bao trùm nhỏ nhất

Thuật toán Prim

Đầu tiên ta chọn cạnh ngắn nhất của graph U1 sau đó chọn cạnh nắn thứ 2 U2 tiếp tục tới cạnh thứ n Un

Gọi Ak là tập hợp các nút của K cạnh đó

Chọn nút Uk+1 là cạnh có 1 nút thuộc tập Ak và 1 nút không thuộc tập Ak để không tạo thành mạch vòng kín,quá trình dừn lại khi k=n-1

Khi đố có được cây bao trùm có tổng chiều dài nhỏ nhất

Thuật toán krustal:

Vẽ 1 graph có đủu số cạnh m= n*(n-1)/2

Sau đó xét các mạch vòng và bỏ đi cạnh dài nhất của mạch vòng đó

Quá trình diễn ra đến khi không có 1 mạch vòng nào trong Graph nữa thì ta thu được cây bao trùm có chiều dài nhỏ nhất

B2:Tìm phương án có chi phí tổn thất điện năng Z2 nhỏ nhất

Phương án ứng với Z2 min là phương án có cực tiểu của tổng các tích giữa chiều dài các cạnh và dòng điện tương ứng đi trên nó Bài toán có thể mô tả như sau:

Xác định tập {Iij}sao cho Z2   BLij.Iij min

Với các điều kiện ràg buộc.Iij  Ii

(i=1,n-1)(i<>j) B3.Thực hiện phương pháp cận và nhánh tìm phương án tối ưu:

Áp dụng phương pháp cận và nhánh tìm phương án tối ưu với 2 phương án có Z1 min và phương án co Z2 min

W=W1+W2 là giá trị cận dưới của hàm mục tiêu Z.Giá trị Z=W ứng với lưới điện có vốn đầu tư cực tiểu và tổn thất điện năng cực tiểu

Để iảm ớt khối lượng tính toán ta bỏ những tập phương án mà biết chắc chắn trong tập không chứa pa tối ưu bằng cách tiến hành phân nhánh(chia pa thành những tập có chứa nhánh ij và tập không chứa nhánh ij,và chỉ cần tính W ở mỗi tập)

Giả sử lưới điện có 4 nút phụ tải và 1 nút nguồn như hình vẽ:

Các bước tiến hành của phương pháp cận và nhánh như sau:

B1.lập cây PA từ đỉnh O ta xác điịnh W1,W2 và W theo

phương pháp đã biết

B2.Ứng với điểm O ban đầu của câp PA vẽ các nhánh tiếp về

phía phải theo thứ tự tâng dần cạnh a<b<c<d cho đến n-1 cạnh .Tập cạnh thu được là cây bao trùm nhỏ nhất

Do có 5 đỉnh nên a,b,c,d là cây bao trùm nhỏ nhất

Đỉnh O,A,B,C,D mô tả tập hợp các cây của graph lưới điện.Dỉnh o ứng với tất cả tập hớp các cây của lưới điện,đỉnh A ứng với tập hợp các PA chứa nhánh a và 3 nhánh bất kì khác, đỉnh

B ứng với tập hợp các PA chứa nhánh a,b và 2 nhánh bất kì khác,Tại D ta có 1 cây duy nhất là cây bao trùm nhỏ nhất nên ta có thể tính được giá trị hàm mục tiêu:

ZD=W1D+Z2D

Vì dây là cây bao trùm nhỏ nhất nên Z1D=W1D=W1

Ta lấy ZD làm mốc để so sánh và bắt đầu đi ngược lên đỉnh C

B3.Từ đỉnh C rẽ trái ,nguyên tác rẽ trái là bỏ nhánh vừa đi lên

tới đỉnh E

E là tập hợp cây chứa a,b,c không chứa d W1E là cây bao trùm nhỏ nhất với điều khiện chưa a,b,c không chứa d

W2E lấy gần đúng bằng min Z2 tính từ trên Vậy WE=W1E+W2E= W1E+W2

So sánh WE với ZD

Nếu WE > ZD trong các Pa ứng với E không có pa tối

ưu do đó quay lại C và đi lên B

Nếu WE < ZD ta phải phân nhánh tiếp

B4 với giả thiết WE >ZD quay lại C và đi lên B rồi rẽ

nhánh đến F

F là tập hớp các cây có chứa a,b và không chứac c nhưng có thể chứa d

WF=W1F+W2F= W1F+W2 W1F la Z1 của cây bao trùm nhỏ nhất của các cây ở đỉnh F

W2 =Z2min đã tính từ đầu

B5.Giả sử WF <ZD Wta đi từ F về phía phải theo nhánh có

chiều dài tăng dần đến đỉnh k

k là tập hợp cây bao trùm nhỏ nhất chứa a,b không chứa c

WK=W1K+W2K W2K tỉ lệ với Lij và Pij của 1 cây bao trùm nhỏ nhất có điều kiện tại K

Nếu ZK >ZD ta lấy ZD làm mốc so sánh

Nếu ZD >ZK ta lấy ZK làm mốc so sánh

B6 Nếu ZD >ZK thì từ đỉnh K lên đỉnh I rẽ trái đến đỉnh N

N là đỉnh có các pa chứa a,b,d không chứa c,k

WN=W1N+W2N= W1N+W2

GS ZN >ZK tại đỉnh N không có PA tối ưu nên từ đỉnh I lên đỉnh F

B7.từ F rẽ phải tới P

P là tập hợp các PA có chưa a,b và không chưa d, c

WP=W1P+W2P= W1P+W2

GS ZP >ZK ta chuyển lên B8

B8.Từ P quay về B đi lên A rồi rẽ trái tới L

L là tập hợp các PA có chưa a và không chưa b

WL=W1L+W2L= W1L+W2

GS ZL >ZK ta chuyển lên B9

B9.Từ A lên O rẽ trái tới đỉnh M

M là tập hợp các PA không chưa a nhứng có thể chứa b,c

WM=W1M+W2M= W1M+W2

Nếu ZM >ZK thì thuật toán dừng vì không thể tìm ra Pa nào có hàm chi phí tính toán nhỏ hơn Zk

Vậy PA tối ưu ứng với đỉnh K