intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Bài giảng Kinh tế vận hành hệ thống: Chương 8 - Dự trữ công suất trong hệ thống điện

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

12
lượt xem
3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Kinh tế vận hành hệ thống: Chương 8 - Dự trữ công suất trong hệ thống điện" được biên soạn với các nội dung chính sau: Khái niệm và phân loại dự trữ công suất; Các biến cố ngẫu nhiên gây thiếu hụt công suất trong hệ thống; Xác định xác suất thiếu hụt công suất hệ thống; Xác định công suất dự trữ tối ưu. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kinh tế vận hành hệ thống: Chương 8 - Dự trữ công suất trong hệ thống điện

  1. CHƯƠNG 8. DỰ TRỮ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 8.1. Khái niệm và phân loại dự trữ công suất 8.1.1. Khái niệm dự trữ công suất trong hệ thống - Hệ thống cần có dự trữ công suất để đảm bảo vận hành an toàn và liên tục - Bài toán dự trữ công suất là bài toán tối ưu phức tạp + Công suất dự trữ quá nhỏ, giảm chi phí, độ tin cậy thấp + Công suất dự trữ quá cao, độ tin cậy cao hơn, lãng phí - Dự trữ công suất: Tối ưu kinh tế và kỹ thuật - Dự trữ công suất tùy thuộc đặc điểm và yêu cầu từng vùng, hệ thống, quốc gia - Dự trữ công suất theo kinh nghiệm 10-15% PHT và lớn hơn công suất tổ máy lớn nhất của hệ thống
  2. 8.1.2. Phân loại dự trữ công suất Phân loại tùy thuộc mục đích nghiên cứu và quản lý Phân loại theo mục đích: - Dự trữ sự cố - Dự trữ sửa chữa Dự trữ sự cố: - Đưa vào khi có sự cố tổ máy - Psự cố > max{Pi} Công suất dự trữ sửa chữa: - Đưa vào khi có tổ máy cần sửa chữa theo kế hoạch - Công suất dự trữ sửa chữa tùy thuộc đặc điểm hệ thống - Thường sửa chữa vào thời kỳ phụ tải hệ thống thấp - Diện tích vùng lõm của đồ thị phụ tải > Diện tích sửa chữa không cần dự trữ công suất sửa chữa và ngược lại
  3. Phân loại dự trữ công suất theo chế độ làm việc - Dự trữ nóng - Dự trữ nguội Dự trữ nóng: - Các thiết bị có thể không mang tải hoặc chưa mãn tải - Luôn sẵn sàng làm việc và tăng tải nhanh Dự trữ nguội: - Các thiết bị thường ở trạng thái không làm việc - Các thiết bị cần thời gian để tăng công suất theo yêu cầu Công suất dự trữ: R = Ptrbị - Pyêu cầu Lý thuyết xác suất được sử dụng trong tính toán dự trữ công suất So sánh chi phí cho tăng (giảm) dự trữ và kỳ vọng tổn thất khi ngừng cung cấp điện
  4. 8.2. Các biến cố ngẫu nhiên gây thiếu hụt công suất trong hệ thống ▪ Giảm công suất vì sự cố các phần tử trong hệ thống ▪ Giảm phụ tải hệ thống so với phụ tải cực đại ▪ Sai số dự báo nhu cầu 8.2.1. Xác suất giảm công suất vì sự cố 8.2.1.1. Dãy xác suất giảm công suất vì sự cố ▪ Công suất các tổ máy là đại lượng rời rạc ▪ Công suất giảm vì sự cố là đại lượng rời rạc ▪ Xác suất giảm sự công suất vì sự cố là đại lượng rời rạc Ví dụ: Hệ thống có 2 tổ máy 100MW, 2 tổ máy 50 MW và 4 tổ máy 25 MW, thì lượng công suất giảm vì sự cố chỉ có thể thay đổi rời rạc 0, 25, 50, 75, ..., 400 MW
  5. ▪ Xác suất giảm công suất do sự cố cũng là dãy rời rạc tương ứng với công suất giảm ▪ Giả sử mức giảm là  (MW) ▪ Dãy xác suất giảm công suất vì sự cố S SC 0 , S SC ε , S SC 2ε , S SC 3ε , ....., S SC nε S SC 0 + S SC ε + S SC 2ε + S SC 3ε + ..... + S nε = 1 SC S : X¸c suÊt x¶y ra sù cè lµm gi¶m c«ng suÊt ε (MW) SC ε 8.2.1.2. Xác định xác suất giảm công suất vì sự cố ▪ Dãy phân bố xác suất giảm công suất vì sự cố phụ thuộc - Số lượng tổ máy - Công suất tổ máy - Xác suất xảy ra sự cố của các tổ máy
  6. ▪ Xác suất xảy ra sự cố tính trung bình từng loại tổ máy TSC q= TSC + Tlv ▪ Nếu trong một hệ thống tất cả các tổ máy cùng loại và xác suất xảy ra sự cố như nhau thì dãy phân bố xác suất giảm công suất vì sự cố được xác định theo công thức phân bố nhị thức. ▪ Giả sử hệ thống gồm (n) nhà máy, xác suất xảy ra sự cố của các tổ máy là như nhau và bằng (q), xác suất làm việc là (p) ▪ Các xác suất xảy ra sự cố của hệ thống là thành phần khai triển (p+q)n = 1
  7. n −1 n(n − 1) n − 2 2 p + np n q+ p q + ..... + q n = 1 2 n  n p q =1 C k n−k k k =0 n! C = k k! ( n − k )! n VÝ dô: HÖ thèng cã 4 tæ m¸y, c«ng suÊt mçi tæ (MW) vµ x¸c suÊt x¶y ra sù cè 1 tæ m¸y lµ q=0.01. TÝnh x¸c suÊt x¶y ra sù cè gi¶m c«ng suÊt 0; 2; 3; 4(MW)
  8. = p = (1 − 0.01) = 0.99 = 0.96 SC n 4 4 S 0 SSC = np n −1q = 4  0.99 3  0.01 = 0.0388 n! n −m m 4! S = Sc p q =  0.99 2  0.012 = 0.000588 m! (n − m )! 2 2!.2! 4! S 3 = SC 0.99  0.013 = 3.96  10 −6 3!.1! S 4SC = q 4 = 0.014 = 10 −8 S SC = (nq ) m e − nq Công thức gần đúng Poisson m m! Sai số của công thức Poisson so với công thức nhị thức là 2% khi số tổ máy (n =10) và (n) càng lớn thì sai số càng giảm.
  9. Hệ thống điện gồm một số nhóm các tổ máy cùng loại ▪ Mỗi nhóm gồm các tổ máy có công suất và xác suất xảy ra sự cố giống nhau ▪ Giả sử có (k) nhóm gồm các tổ máy cùng loại, số tổ máy mỗi nhóm là (n1, n2, ......nk) ▪ Xác suất giảm công suất vì sự cố được tính bằng khai triển: (p1 + q1 ) (p 2 + q 2 ) n1 n2 .......(p k + q k ) nk =1 ▪ Khai triển biểu thức trên thành các tích ▪ Tập hợp các tích có các công suất giảm vì sự cố bằng nhau ▪ Được dãy phân bố xác suất giảm công suất giảm vì sự cố
  10. ▪ Ví dụ: Trong hệ thống có hai tổ máy 100MW, xác suất xảy ra sự cố một tổ máy là q1 = 0.02; Hai tổ máy 50MW có xác suất xảy ra sự cố một tổ máy q2 = 0.015; Bốn tổ máy 25MW với xác suất xảy ra sự cố một tổ máy tương ứng q3 = 0.01. Với lượng giảm công suất là 25 MW. Hãy tính xác suất xảy ra sự cố giảm công suất 25MW, 50MW và 75 MW? ▪ Giải: Xác suất xảy ra sự cố mất 25MW có thể do sự cố 1 trong 4 tổ máy 25 MW, còn các tổ máy khác vẫn làm việc bình thường. Xác suất sự cố này được tính bằng biểu thức sau: S SC = p12 p 22 n3 p33 q3 = 0.98 2  0.985 2  4  0.99 3  0.01 = 0.0361
  11. Xác suất xảy ra sự cố giảm 50MW có thể do 2 trường hợp: ▪ 1 trong 2 tổ máy 50 MW bị sự cố, các tổ máy khác làm việc hoặc 2 tổ máy trong 4 tổ máy 25 MW xảy ra sự cố, các tổ máy khác làm việc. Xác suất xảy ra sự cố: n3 ! S SC = p n2 p 2 q 2 p + p p  2 4 2 2 p32 q32 2!(n3 − 2 )! 2 1 3 1 2 4! 0.98 2  2  0.985  0.015  0.994 + 0.98 2  0.985 2   0.99 2  0.012 = 0.0275 2!.2! Xác suất xảy ra sự cố giảm 75 MW có thể do 2 trường hợp: ▪ 1 trong 2 tổ máy 50 MW và 1 trong 4 tổ máy 25 MW xảy ra sự cố, các tổ máy khác làm việc hoặc 3 trong số 4 tổ máy 25 MW sự cố, các tổ máy khác làm việc. Xác suất xảy ra sự cố: 4! 3 1 4! S 3SCε = p12  2  p 2 q 2  p 3 q 3 + p12 p 22  p 3 q 33 1!.3! 3!.4! 1 2  3  4 0.98 2  2  0.985  0.015   0.99 3  0.011 + 0.98 2  0.985 2  4  0.99  0.013 = 1.105  10 −3 1 2  3
  12. ▪ Nếu trị số công suất tổ máy hay xác suất xảy ra sự cố không khác nhau nhiều có thể sử dụng trị số trung bình để tính xác suất xảy ra sự cố của hệ thống. ▪ Trị số công suất trung bình : Pi = PHT =  Pi (MW) n n Trị số trung bình xác suất xảy ra sự cố trong hệ thống: q tr binh =q=  q P i i =  q i  Pi P i PHT ▪ Xác suất xảy ra sự cố trên đường dây phụ thuộc vào xác suất xảy ra sự cố trên từng đường dây và độ dài đường dây đang xét. q=  qi  li  li
  13. 8.2.2. Xác suất giảm phụ tải hệ thống so với phụ tải cực đại 8.2.2.1 Dãy xác suất giảm phụ tải hệ thống so với phụ tải cực đại ▪ Đại lượng giảm phụ tải hệ thống so với phụ tải cực đại là đại lượng biến thiên liên tục ▪ Giả thiết rằng phụ tải giảm so với phụ tải cực đại theo từng bậc - Trị số mỗi bậc giảm là cố định và bằng  (MW) ▪ Thay đổi phụ tải đường liên tục thành đường bậc thang mỗi bậc  (MW) pt pt pt pt S 0 , S , S - -2  , S -3 ▪ S-nεpt: Xác suất phụ tải thực tế hệ thống giảm so với phụ tải cực đại là nε (MW)
  14. 8.2.2.2. Xác định xác suất giảm phụ tải so với phụ tải cực đại ▪ Sử dụng đồ thị phụ tải khai triển đã được bậc thang hoá, với độ cao mỗi bậc là  (MW) ▪ Đồ thị phụ tải khai triển và đồ thị đã được bậc thang hóa phải đảm bảo có lượng điện năng như nhau (diện tích phần nằm dưới đường cong phụ tải bằng nhau) T0 T1 T2 S = pt 0 ; S - = pt ; S pt -2  = T T T ▪ Thực tế sử dụng đồ thị phụ tải từ điểm cực đại đến điểm phụ tải bằng 15-20% Pmax
  15. P(Mw) T0  T1 T2 Pmax Pmin t 8760 h (24)
  16. 8.2.3. Xác suất sai số dự báo Sdb 8.2.3.1. Dãy xác suất sai số do dự báo ▪ Sai số dự báo là đại lượng biến thiên liên tục ▪ Coi xác suất sai số dự báo là đại lượng rời rạc và không đổi khi xét trong một khoảng nhất định 3 1 0 1 3  −  −   2 2 2 2 S0db : Xác suất sai số dự báo có sai số trung bình bằng 0 Sεdb : Xác suất sai số dự báo có sai số dự báo trung bình  Snεdb : Xác suất phụ tải thực tế lớn hơn phụ tải dự báo n(MW) S-nεdb : Xác suất phụ tải thực tế nhỏ hơn phụ tải dự báo –nε (MW)
  17. 8.3. Xác định xác suất thiếu hụt công suất hệ thống ▪ Biểu thức tổng quát xác định xác suất xảy ra thiếu hụt công suất của hệ thống: (S SC SC SC ( pt pt pt )( db db db db db ) 0 + S  + S 2  + .....) S 0 + S - + S -2  + .... ..... + S -2  + S - + S 0 + S  + S 2  + .... = 1 (*) ▪ Mỗi tích của 3 xác suất là xác suất xảy ra thiếu hụt công suất của hệ thống ở những mức khác nhau ▪ Các sự kiện mới này mang tính loại trừ nhau ▪ Xét 2 trường hợp: ▪ Hệ thống có dự trữ công suất tại phụ tải cực đại ▪ Hệ thống không có dự trữ công suất tại phụ tải cực đại
  18. ▪ Khi hệ thống không có dự trữ ở phụ tải cực đại ▪ Thiếu hụt k (MW): Sk  Sk = S0SC S0pt Skdb + S−pt S(dbk+1) + S−pt2 S(dbk+ 2 ) + .............. +   SSC S0pt S(dbk−1) + S−pt Skdb + S−pt2 S(dbk+1) + ................... + ....  ▪ Khi hệ thống có dự trữ ở phụ tải cực đại ▪ Dự trữ rε (MW) ▪ Thiếu hụt k (MW): Sk rε S kε = S SC 0 S pt 0 S db (r + k )ε +S S pt −ε db (r + k +1)ε +S pt −2ε S db  + ....... (r + k + 2 )ε  S SC S 0pt S (dbr + k −1) + S −pt S (dbr + k ) + S −pt2 S (dbr + k +1) + ..... + ...... ▪ Kỳ vọng toán học của thiếu hụt điện năng trong khoảng thời gian (T): A = (S. + S2.2 + ......+ Sk.k )T (MWh)
  19. 8.4. Xác định công suất dự trữ tối ưu 8.4.1. Kỳ vọng tổn thất khi ngừng cung cấp điện ▪ Phụ thuộc vào tính chất của hộ tiêu thụ, trị số công suất thiếu hụt ▪ Tầm quan trọng của các hộ phụ thuộc vào từng quốc gia và từng thời kỳ nhất định; Yêu cầu độ tin cậy các hộ cũng rất khác nhau ▪ Bài toán: Giả sử các hộ tiêu thụ trong hệ thống được chia thành các nhóm hộ tiêu thụ: hộ tiêu thụ loại 1, có công suất (MW), với suất tổn thất do ngừng cung cấp điện là a1 (đ/MWh); Hộ loại 2,3...n, có công suất (MW), suất tổn thất do ngừng cung cấp điện là a2...an (đ/MWh). Công suất dự trữ lúc phụ tải cực đại là r(MW). Xác định kỳ vọng tổn thất khi ngừng cung cấp điện của hệ thống trong khoảng thời gian T(h).
  20. ▪ Kỳ vọng tổn thất do ngừng cung cấp điện với công suất dự trữ r(MW) trong khoảng thời gian T(h): y = S a1 + S 2 (a1 + a2 ) + S3 (a1 + a2 + a3 ) + ........ T r T yTr = T a1 (S + S 2 + ...) + a2 (S 2 + S3 + ...) + ... I = S + S2 +....... I2 = S2 + S3 +....... Ik = Sk + S(k+1) +....... yTr = T a1 I  + a2 I 2 + ... y = aT I  + I 2 + ... r T
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
6=>0