CHƯƠNG 4. PHÂN PHỐI TỐI ƯU PHỤ TẢI GIỮA CÁC TỔ MÁY TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
4.1. Đặt vấn đề
Nhà máy nhiệt điện gồm nhiều tổ máy Phụ tải của nhà máy luôn thay đổi Số tổ máy cần hoạt động, công suất từng tổ máy sao cho cho phí sản xuất là nhỏ nhất Chi phí sản xuất:
Chi phí nhiên liệu chiếm tỷ trọng lớn nhất Cnhiên liệu = g.B Nhiên liệu tiêu hao phụ thuộc chế độ vận hành Phân phối phụ tải cho các tổ máy được gọi là tối ưu khi đáp ứng nhu cầu phụ tải với tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất
Bài toán phân phối tối ưu phụ tải trong nhà máy NĐ
Hàm mục tiêu: B → min Ni = P Ràng buộc: Nmin Ni Nmax hoặc Ni = 0
Phân xưởng cùng loại tuabin, lò hơi, chia đều phụ tải Toàn nhà máy:
Đảm bảo nhu cầu phụ tải và Tổng tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất Lò hơi: Tổng tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất Tuabin: Tổng tiêu hao nhiệt nhỏ nhất Lò hơi hiệu suất cao hơn tuabin, phân phối tối ưu cho
tuabin đóng vai trò quan trọng
4.2. Chọn số tổ máy làm việc đồng thời
Không yêu cầu tất cả các tổ máy làm việc Chọn số tổ máy làm việc đồng thời Phân phối tối ưu cho các tổ máy vận hành Nguyên tắc chọn số tổ máy làm việc đồng thời:
Đảm bảo cung cấp phụ tải nhiệt cho các hộ yêu cầu Đảm bảo cung cấp điện cho các hộ phụ tải Tiêu hao nhiên liệu cho nhà máy nhỏ nhất Xét tiêu hao khởi động, tiêu hao không tải, suất tăng tiêu hao, thời gian vận hành, thay đổi chế độ làm việc tổ máy khác trong hệ thống...
(Gcal/ h) (Gcal/ h)
Giả sử xét cho chạy 1 tổ máy hay đồng thời 2 tổ máy của nhà máy điện ngưng hơi cùng công suất Tổ máy 1: Q1 = Qkht1 + r1N Tổ máy 2: Q2 = Qkht2 + r2N
Giả thiết suất tăng tiêu hao nhiệt
Tiêu hao nhiệt cho mở máy tổ máy 1: Qmm1(Gcal) tổ máy 2: Qmm2(Gcal) : r1 > r2
Tổng nhiệt lượng tiêu hao cho mỗi tổ máy sẽ được tính như sau:
(Gcal)
Q1 = Qmm1+ Qkht1.t + r1.N1.t
(Gcal)
Q2 = Qmm2+ Qkht2.t + r2.N2.t
Nếu cho hai tổ máy chạy đồng thời, tổng tiêu hao nhiệt tương ứng: Q1,2 = Qmm1+ Qmm2 + Qkht1.t + Qkht 2.t + r1.N1.t + r2.N2.t (Gcal) r1 > r2, nên tổ máy 2 sẽ được ưu tiên mãn tải trước và N1=N-N2 và lượng điện năng tương ứng W1=W- W2
Hệ thống yêu cầu lượng điện năng W (W > Wđm) nếu chỉ cho 1 tổ chạy sẽ không đảm nhiệm đủ, lượng điện năng thiếu hụt: W = W – Wđm (MWh)
Nếu cho 1 tổ chạy thì lượng điện năng thiếu hụt này
phải được bù đắp do tổ máy khác trong hệ thống
Nếu tổ máy 1 và một tổ máy khác trong hệ thống
làm việc thì tiêu hao nhiệt: Q1,HT = Qmm1+ Qkht1.t + r1.W1+ rHT. W (GCal)
Nếu tổ máy 2 và một tổ máy khác trong hệ thống
đảm nhiệm thì tiêu hao nhiệt: Q2,HT = Qmm2 + Qkht2.t + r2.W2 + rHT. W (Gcal)
So sánh tiêu hao nhiệt trong 3 trường hợp Chọn phương án có tiêu hao nhiệt nhỏ hơn Xác định được số tổ máy vận hành đồng thời
4.3. Phân phối tối ưu phụ tải điện cho các tổ máy làm việc không đồng thời Phụ tải nhỏ chỉ cần vận hành 1 tổ máy
(Gcal/ h) (Gcal/ h)
Tổ máy 1: Q1 = Qkht1 + r1N1 Tổ máy 2: Q2 = Qkht2 + r2N2
a. Nếu:
thì luôn có Q1 < Q2 N
Q
II
2
I
Qkht2
1
Qkht1
N
(I)
b. Nếu:
Q
(II)
N
Nđm
Nmin Ngh
Các tuabin lần lượt vận hành theo mức tăng phụ tải Nhu cầu phụ tải tăng dần, các tuabin lần lượt đưa vào Xác định thứ tự các tuabin đưa vào vận hành Xác định công suất từng tuabin ở từng mức phụ tải
I
Q
II
III
N
N23 N13 N12 Nđm
B¶ng ph©n phèi phô t¶i cho c¸c tæ m¸y
1
Nmin - N13
Nmin - N13
Phô t¶i nhµ m¸y Tæ m¸y Phô t¶i tæ m¸y
3
N®m
3 N13 - N®m N13 - N®m
N®m-2N®m
3
N®m
1 Nmin - N®m
1
N®m
2N®m - 3N®m 2 N®m
(3)+(2)+(1)
Q
(3)+(1)
Phụ tải ảo
Phụ tải ảo
(3)
(1)
Phụ tải ảo
Pn/m
Nmin
N13 Nđm
2Nđm
3Nđm
4. Phân phối tối ưu phụ tải điện cho các tổ máy làm việc song song Nhà máy chỉ có 2 tổ máy Phụ tải nhà máy lớn hơn công suất định mức 1 tổ máy Hai tổ máy phải làm việc đồng thời Cần ưu tiên phân phối cho tổ máy nào trước
Q1 = Qkht1 + r1P Q2 = Qkht2 + r2P
r1 (Gcal/h)
(Gcal/h)
Khi 2 tổ máy vận hành song song, tiêu hao nhiệt của NMáy
Qnm = Q1 + Q2 = Qkht1 + r1P1 + Qkht2 + r2P2
Qnm = (Qkht1 + Qkht2 )+ r1P1+ r2P2
+ r1P1+ r2P2
f(P1, P2) const =
Qnm = Khi 2 tuabin vận hành đồng thời (song song), tiêu hao nhiệt của nhà
máy: - Không phụ thuộc vào tiêu hao nhiệt không tải
- Nhỏ hơn khi tăng tải cho tuabin có suất tăng tiêu
hao nhiệt nhỏ hơn và ngược lại Với giả thiết suất tăng tiêu hao nhiệt (r1< r2)
Tiêu hao nhiệt của nhà máy nhỏ nhất, cần phân phối phụ tải cho 2 tổ
máy như sau:
Tổ máy 1:
Tổ máy 2: P1 = N1đm
P2 = N-N1đm Đường đặc tính của tuabin là đường gãy thì coi tổ máy này như hai tổ
máy có hai trị số suất tăng tiêu hao nhiệt khác nhau Nguyên tắc phân phối tối ưu cho các tổ máy làm việc
song song trong nhà máy là cho các tuabin có suất tăng
tiêu hao nhiệt nhỏ nhất đầy tải trước Ncn = Ncn1+ Ncn2 = 1Qcn1 + 2Qcn2 - (Nkht1 + Nkht2 )
Ncn = 1Qcn1 + 2(Qcn- Qcn1) - Nkht = (1-2)Qcn1+ 2Qcn - Nkht Với Qcn nhất định thì 2Qcn - Nkht = const Vậy: Ncn = (1-2)Qcn1 + const Nếu: 1 > 2 → 1-2 > 0 (1-2)Qcn1 max Nếu: 1 < 2 → 1-2 < 0 (1-2)Qcn1 max Kết luận: Khi phân phối phụ tải nhiệt cho tuabin đối áp,
thì tuabin nào có suất tăng công suất điện cung nhiệt của
tuabin (cn) lớn sẽ mang tải trước tới mức lớn nhất có
thể được. Sau đó mới cho các tuabin có suất tăng công suất
điện cung nhiệt nhỏ mang tải Nếu phụ tải điện của trung tâm nhiệt điện không lớn, không
yêu cầu các tuabin đầy tải, khi phân phối phụ tải nhiệt lưu ý
phụ tải điện nhỏ nhất Nmin của mỗi tuabin để xem nên để
chạy không tải hay ngừng hẳn. Khi trung tâm nhiệt điện làm việc với công suất điện lớn
nhất khi phân phối phụ tải nhiệt cho tuabin cần lưu ý khả
năng quá tải của các tuabin khác nhau ở các mức áp lực
khác nhau. B1 = f(Q1)
B2 = f(Q2) Tổng tiêu hao nhiên liệu của 2 lò hơi: B = B1 + B2 = f(Q1) + f(Q2) Phân phối phụ tải cho lò hơi sao cho B → min = minb’ min pxëng imin
Qj = Qj min imax max pxëng = max b’
maxpxëng b’ Qj = Qjmax (®iÓm g·y) (®iÓm g·y) b’
≤ b’jmin
b’pxëng
Qmin px = Q1min + Q2min + Q3min
b’
b’
j max
Qmax px = Q1max + Q2max + Q3max
Q1 px = Q1 + Q2min + Q3min
+ Q3min
Q2 px = Q1 + Q2 P
n
Pi
Bi Hàm Lagrăng: Điều kiện cho hàm Lagrang đạt cực trị: Tại điểm phân phối tối ưu suất tăng tiêu hao nhiên liệu của
các tổ máy bằng nhau Hàm Lagrang đạt cực trị chưa chắc đã là cực tiểu
Hàm đạt cực tiểu khi đạo hàm bậc 2 >0 Đường đặc tính lõm của tổ máy cho giá trị cực tiểu
Khi giải hệ phương trình để tìm P1, P2..Pn
So sánh (Pimin Pi Pimax hoặc P = 0)
Nếu P > 0 và - Tính lại nhu cầu phụ tải cần đáp ứng
- Tiến hành lại từ đầu việc phân phối tối ưu cho các tổ máy
còn lại
- Nếu Pi < 0 Pi = 0 phân phối tối ưu lại phụ tải cho các
tổ máy còn lại
- Phụ tải được phân phối có thể được giải trực tiếp từ hệ
phương trình hoặc bằng phương pháp thử dần
- Các bước thử:
+ Chọn một giá trị () bất kỳ thay vào phương trình tìm ra
các trị số (Pi)
+ Tính tổng (Pi) và kiểm tra xem (Pi = P) hay chưa nếu
(Pi < P), thì tăng giá trị của () lên
+ Nếu (Pi > P) giảm giá trị của () xuống
+ Lặp lại các bước tính từ đầu
+ Thay đổi giá trị của () đến khi nào đạt được (Pi= P)
phép lặp dừng Mô hình quy hoạch động giải quyết một cách điển hình
vấn đề tối ưu hóa theo giai đoạn, từ đó giải quyết vấn đề
tối ưu hoá toàn bộ Mô hình quy hoạch động là một phương pháp toán học
giải quyết vấn đề lựa chọn tối ưu bằng cách phân chia vấn
đề cần giải quyết thành các giai đoạn nhỏ dễ giải quyết
hơn Việc tính toán trong các giai đoạn khác nhau được liên
kết thông qua mối quan hệ lặp (lặp xuôi và lặp ngược) Nguyên tắc tối ưu hoá của Bellman (1957) phát biểu:
“Một quỹ đạo tối ưu có đặc điểm là dù bất kỳ tình
trạng và quyết định ban đầu như thế nào, những quyết
định còn lại phải tạo thành quỹ đạo tối ưu, với việc
xem trạng thái đó là kết quả từ quyết định đầu tiên” Vấn đề của bài toán quy hoạch động là tìm quỹ đạo tối
ưu chứ không tìm chỉ một bộ phận tối ưu i(n-1): Tổng chi phí nhỏ nhất tới trạng thái (i) của bước Cij : Chi phí chuyển từ trạng thái i của bước thứ (n-1)
(bước trước) tới trạng thái (j) của bước thứ (n) (bước hiện
tại)
fij(n): Tổng chi phí của việc chuyển tới trạng thái (j) ở
bước hiện tại (n) từ trạng thái (i) của bước trước (n-1)
f*
(n-1)
Đi từ C0 đến C7, dòng tiền sẽ được tích luỹ dần hướng từ
C0 đến C7
Thủ tục lặp như vậy được gọi là thủ tục lặp xuôi Bíc 1 (n=1) 2 0 2 C1 C0 3 0 3 C2 C0 2 0 2 C3 C0 Bíc 2 (n=2) f* f* Sj Si Cij fij= Cij+
f*
i(n-1) 2 3 5 3 1 2 3 4 2 6 4 3 7 4 2 2 4 3 2 5 4 1 3 4 C4
C4
C5
C5
C5
C6
C6 C1
C2
C1
C2
C3
C2
C3 Bíc 3 (n=3) f* f* Sj Si Cij 3 3 C7 C4 fij= Cij+
f*
i(n-1)
6 6 2 4 C7 C6 C7, C5, C3, C0 → C0, C3, C5, C7 víi tæng chi phÝ nhá nhÊt lµ 5$ 5 5 1 4 C7 C5 Công thức lặp Bellman được áp dụng trong phân phối tối
ưu bước (n): Ràng buộc: + Chỉ xét một tổ máy chạy với phạm vi công suất
+ Xét tiêu hao năng lượng với phạm vi đã cho - Bước tiếp theo (bước 2) + Đưa thêm một tổ máy bất kỳ vào
+ Tính toán các tiêu hao năng lượng tương ứng với các nấc công suất có thể của cả hai tổ máy cung cấp được + Chọn sự phối hợp tối ưu ở từng nấc công suất (tiêu - Các bước tiếp theo đẳng trị của các tổ máy
- Bước lặp được thực hiện liên tiếp cho đến tổ máy cuối
cùng + Lần lượt đưa các tổ máy vào vận hành
+ Tìm tiêu hao năng lượng tối ưu cho các nấc công suất Sự phối hợp tối ưu của các tổ máy ở bước cuối cùng là kết
quả phân phối tối ưu công suất cho tổ máy cuối cùng và
các tiêu hao năng lượng nhỏ nhất đối với từng nấc công
suất của nhà máy Phụ tải tối ưu phân cho các tổ máy khác được tìm bằng
cách đi ngược lại quá trình tính toán trên Tæ m¸y C«ng suÊt (MW) 2 3 4 5 B1 (t/h) 1 2 3 6 B2 (t/h) 1 3 4 5 B3 (t/h) = min{ f1(0-P2) + Q2(P2)} f2(0) f2(0) = 2+1 = 3 (t/h)
f2(2) = min{ f1(2-P2) + Q2(P2)} và P2 = 2MW) P2 = 0MW) (P1 = 2MW = f1(0) + Q2(2) = 2 + 2 = 4 (t/h)
= f1(2) + Q2(0) = 3 + 1 = 4 (t/h)
= 4 (t/h) f2(2)
f2(2)
f2(2) P = 4MW f2(4) = min{ f1(4-P2) + Q2(P2)}
Tiêu hao năng lượng tương ứng với công suất đẳng trị: P = 6MW f2(6) = min{ f1(6-P2) + Q2(P2)}
Tiêu hao năng lượng tương ứng với công suất đẳng trị: f2(4) = f1(0) + Q2(4) = 2 + 3 = 5 (t/h)
f2(4) = f1(2) + Q2(2) = 3 + 2 = 5 (t/h)
f2(4) = f1(4) + Q2(0) = 4 + 1 = 5 (t/h)
f2(4) = 5 (t/h) f2(6) = f1(0) + Q2(6) = 2 + 6 = 8 (t/h)
f2(6) = f1(2) + Q2(4) = 3 + 3 = 6 (t/h)
f2(6) = f1(4) + Q2(2) = 4 + 2 = 6 (t/h)
f2(6) = f1(6) + Q2(0) = 5 + 1 = 6 (t/h)
f2(6) = 6 (t/h) f2(10) = min{ f1(10-P2) + Q2(P2)} P = 10MW
Tiêu hao năng lượng tương ứng với công suất đẳng trị:
f2(10) = f1(4) + Q2(6) = 4 + 6 = 10 (t/h)
f2(10) = f1(6) + Q2(4) = 5 + 3 = 8 (t/h)
f2(10) = 8 (t/h) f2(12) = min{ f1(12-P2) + Q2(P2)} P = 12MW
Tiêu hao năng lượng tương ứng với công suất đẳng trị:
f2(12) = f1(6) + Q2(6) = 5 + 6 = 11 (t/h)
f2(12) = 11 (t/h) f3(P) = min{ f2(P-P3) + Q3(P3)} Hàm xác định trong khoảng phụ tải (0 - 18MW), với các tiêu hao năng
lượng ở từng nấc công suất đẳng trị: = min{ f2(0-P3) + Q3(P3)} f3(0) P = 0MW
Vì P1, P2, P3 không thể nhỏ hơn 0MW nên chỉ có một trường hợp (P1, P2,
P3 = 0) và tiêu hao năng lượng tương ứng: f3(0) = 2+1+1 = 4 (t/h) = min{ f2(2-P3) + Q3(P3)} f3(2) P = 2MW
Các phối hợp công suất có thể giữa 3 tổ máy để cung cấp 2MW:
(P1,2 = 0MW P3= 2MW) và (P1,2 = 2MW P3= 0MW) Tiêu hao năng lượng tương ứng với công suất đẳng trị: = f2(0) + Q3(2) = 3 + 3 = 6 (t/h)
= f2(2) + Q3(0) = 4 + 1 = 5(t/h)
= 5 (t/h) f3(2)
f3(2)
f3(2) f3(18) = min{ f2(18-P3) + Q3(P3)} P3 = 6MW) P = 18MW
Các phối hợp công suất có thể giữa 3 tổ máy để cung cấp
18MW:
(P1,2 = 12MW
Tiêu hao năng lượng tương ứng với công suất đẳng trị: f3(18) = f2(12) + Q3(6) = 11 + 5 = 16(t/h)
f3(18) = 16(t/h) P1 f2(P) P3 f3(P) P2 P 0 0 3 0 4 2 3 2 0,2 4 0 5 4 4 0,2,4 5 0 6 6 5 6 0,2,4 6 0 7 8 2,4 7 0 8 10 4 8 0 9 12 6 11 2,4,6 11 4,6 12 16 6 13 18 6 16 Bíc 1 (Tæ m¸y 1 vµ 2)Khi 2 tuabin làm việc song song, phương án phân phối phụ tải tối
ưu là cho tổ máy có suất tăng tiêu hao nhỏ mãn tải trước
Nhà máy có nhiều tổ máy
Quy tắc phân phối tối ưu phụ tải cho các tổ máy được áp
dụng như trường hợp hai tổ máy
Phân phối phụ tải điện cho các tuabin trong trung
tâm nhiệt điện
Phân phối phụ tải nhiệt trước
Phụ tải điện sản xuất theo phương thức cung nhiệt
được xác định theo phụ tải nhiệt đã được phân phối
(MW)
Ncn = ωcn (Qcn – Qcnkht)
Công suất điện tối thiểu của nhà máy được xác định
(MW)
(MW)
Nmin n/m = Ncn(i) + Nng min
Nng min = Nđm - Ncn(tt)
Phân phối phần phụ tải còn lại cho các tuabin trích
hơi và ngưng hơi chưa mang đầy tải theo qui tắc suất
tăng tiêu hao nhiệt nhỏ nhất
(MW)
Pclại
= N - Nmin n/m.
4.5. Phân phối phụ tải nhiệt cho tuabin
- Trong trung tâm nhiệt điện, việc phân phối tối ưu cho
phụ tải nhiệt được tiến hành trước
- Phụ tải nhiệt được cung cấp cho các hộ tiêu thụ nhiệt
từ các tuabin đối áp, tuabin trích hơi và qua giảm ôn
giảm áp nếu cần
- Phụ tải nhiệt sẽ được phân phối sao cho điện năng sản
xuất ra theo phương pháp cung nhiệt của toàn nhà máy
là lớn nhất
- Vì nếu tận dụng được điện sản xuất theo phương thức
cung nhiệt thì sẽ tiết kiệm được nhiệt cho toàn nhà máy
4.5. Phân phối phụ tải nhiệt cho tuabin đối áp
Giả sử nhà máy đặt 2 tuabin đối áp có phương trình
đặc tính năng lượng:
Với tổng phụ tải nhiệt (Qcn) hãy phân phối sao cho:
Ncn = Ncn(i) = Ncn1+ Ncn2 → max
Giả sử phụ tải nhiệt phân phối cho tổ máy 1 (Qcn1)
thì phụ tải nhiệt của tổ máy 2 :
Qcn2 = Qcn- Qcn1
Ncn → max (1-2)Qcn1 → max
Phân phối phụ tải nhiệt cho tuabin trích hơi
▪ Phân phối tối ưu phụ tải nhiệt cho các tuabin trích
hơi về nguyên tắc như tuabin đối áp
▪ Nếu phụ tải nhiệt yêu cầu gần bằng Qcn(tt) của
một tổ máy nào đó thì cho tổ máy đó mang hết phụ
tải dù cho (cn) của tổ máy đó không lớn
tăng tiêu hao nhiệt
▪ Cho tổ máy có suất
theo
phương thức ngưng hơi (rng) lớn hơn mang đầy phụ
tải nhiệt để giảm phần ngưng hơi của tổ.
Phân phối phụ tải nhiệt cho trung tâm nhiệt điện
Một trung tâm nhiệt điện có cả tuabin đối áp và trích hơi,
phân phối phụ tải nhiệt được thực hiện theo nguyên tắc sau:
1. Tổ hợp các tuabin thành từng nhóm theo áp lực hơi trích
(1.2 ata, 2.5 ata, 4ata 6ata ; 13 ata).
2. So sánh phụ tải nhiệt ở các thông số với khả năng trích
của tuabin xem có đủ không hay phải cấp nhiệt qua giảm
ổn, giảm áp.
3. Phân phối phụ tải nhiệt (theo áp lực hơi trích) theo
nguyên tắc suất tăng công suất điện cung nhiệt (cn) lớn.
4. Khi áp lực hơi mới và hơi trích của các tuabin như nhau,
phân phối phụ tải nhiệt cho tuabin đối áp trước vì sản xuất
điện ở tuabin này kinh tế hơn.
Phân phối phụ tải nhiệt cho trung tâm nhiệt điện
5. Phân phối phụ tải nhiệt dân dụng của trung tâm nhiệt
điện cho tuabin trích hơi cho dân dụng và công nghiệp-sinh
hoạt phải so sánh cả chế độ cung nhiệt và chế độ ngưng
hơi.
cn lớn mang tải nhiệt nhiều.
rng lớn mang tải nhiệt chế độ cung nhiệt nhiều.
rng nhỏ mang tải điện theo chế độ ngưng hơi nhiều.
6. Nếu tuabin trích hơi cho dân dụng và công nghiệp-dân
dụng có suất tăng tiêu hao nhiệt để sản xuất điện theo
phương thức ngưng hơi (rng) như nhau, thì không nên dùng
tuabin trích hơi sử dụng cho công nghiệp để cung cấp cho
dân dụng.
Phân phối phụ tải nhiệt cho trung tâm nhiệt điện
7. Nếu trung tâm nhiệt điện có nhiều tuabin cung nhiệt
giống nhau nhiệt giống nhau, phụ tải sẽ được chia đều cho
các tuabin và ưu tiên tuabin có Qcn(tt) gần bằng phụ tải
nhiệt mang đầy tải nhiệt trước cho dù cn không lớn.
4.6. Phân phối tối ưu phụ tải cho lò hơi
Tiêu chuẩn phân phối tối ưu: Tiêu hao nhiên liệu cho lò
là nhỏ nhất
Cần phân phối tối ưu phụ tải (Q) cho 2 lò hơi có đặc
tính năng lượng:
Hàm Lagrang:
- Tại điểm tối ưu suất tăng tiêu hao nhiên liệu 2 lò bằng nhau
- Trường hợp có nhiều lò hơi, kết quả tương tự: Suất tăng tiêu
hao nhiên liệu các lò bằng nhau
Q
4.7. Phương pháp Lagrang trong phân phối tối ưu phụ
tải ở nhà máy nhiệt điện
Bài toán: Nhà máy nhiệt điện có phụ tải:
Số tổ máy làm việc đồng thời:
Tổ máy (i) mang tải:
Tiêu hao nhiên liệu của tổ máy (i):
Tổng tiêu hao nhiên liệu của nhà máy: B = Bi
Hàm mục tiêu: B = Bi → min
Ràng buộc về công suất:
P - Pi = 0
Pimin Pi Pimax
Hoặc Pi = 0
L = Bi + P - Pi → min
4.8. Phương pháp quy hoạch động Bellman trong phân
phối tối ưu phụ tải ở nhà máy nhiệt điện
Quy hoạch động là một phương pháp thường được áp dụng
để giải bài toán phân phối tối ưu phụ tải giữa các tổ máy
trong nhà máy điện cũng như trong hệ thống điện
Bài toán quyết định tuyến đường đi
Có mạng giao thông được cho trong hình, hãy quyết định
tuyến đường để đi từ thành phố C0 đến thành phố C7
C1
1$
C4
4$
3$
2$
2$
C5
C2
3$
4$
1$
C0
C7
2$
1$
2$
2$
3$
S3 bước 3
C3
S1 bước 1
S0 bước 0
C6
S2 bước 2
f*
Tæng chi phÝ
nhá nhÊt nhÊt
®Õn bíc tríc
i(n-1)
Tr¹ng
th¸i tríc
®ã
Si
Chi phÝ
chuyÓn tõ
Si → Sj
Cij
Tæng chi
phÝ tíi
tr¹ng th¸i
hiÖn t¹i:
fij(n) =
Tr¹ng
th¸i
hiÖn
t¹i
Sj
Cij+f*
i(n-1)
Tæng chi
phÝ nhá
nhÊt ®Õn
tr¹ng th¸i
hiÖn t¹i
f*
j(n)
2
3
2
i(n-1)
j(n)
i(n-1)
j(n)
Tæng chi phÝ cña thñ tôc lÆp ngîc:
Áp dụng QHĐ Bellman vào phân phối tối ưu phụ tải
Bài toán: Cần phân phối phụ tải (P) cho (n) tổ máy đang
vận hành của nhà máy. Đặc tính năng lượng của các tổ
máy là Qi(Pi) đã cho.
Hàm mục tiêu:
fn(P) = min {fn-1(P-Pn) + Qn(Pn)}
Kết quả ở bước thứ (n) sẽ là kết quả tối ưu từ (n) bước lặp
- Bước quyết định đầu tiên (bước 1)
hao năng lượng nhỏ nhất)
Cần tìm tiêu hao năng lượng tối ưu cho các khả năng
phối hợp cung cấp công suất đẳng trị của 2 tuabin
Ví dụ: Áp dụng phương pháp quy hoạch động Bellman để
phân phối tối ưu phụ tải cho 3 tổ máy sau. Biết 3 tổ máy
chạy song song và các tiêu hao năng lượng được cho ở
bảng:
0
2
4
6
Bước 1: Chỉ cần xác định tiêu hao năng lượng của tổ máy 1 ở các nấc công suất
khác nhau: f1(P) = Q1 (P1)
Phạm vi phụ tải từ (0,2,4,6MW). Các tiêu hao năng lượng tương ứng: 2,3,4,5 (t/h)
Bước 2: Đưa tổ máy 2 vào vận hành, xác định hàm f2(P) theo công thức
f2(P) = min {f1(P-P2) + Q2(P2)}
Hàm xác định trong khoảng phụ tải (0-12MW), với các tiêu hao năng lượng ở
từng nấc công suất đẳng trị:
P = 0MW
P1, P2 không thể nhỏ hơn 0MW nên chỉ có một trường hợp (P1, P2 = 0) và tiêu hao
năng lượng tương ứng:
P = 2MW
Các phối hợp công suất có thể giữa 2 tổ máy để cung cấp 2MW:
(P1 = 0MW
Tiêu hao năng lượng tương ứng với công suất đẳng trị:
Bước 3: Đưa tổ máy thứ 3 vào vận hành, xác định hàm f3(P) theo công
thức:
0
f1(P)
2
4
14
0
2
4
6
P1
2
3
4
5
B1
P2
B2
0
1
3
4
5
6
2
2
4
5
6
7
4
3
5
6
7
8
6
6
11
8
9
10
Bíc 2 (Tæ m¸y 1,2 vµ 3)
2
10
12
8
6
4
P1,2 0
4
7
8
6
5
11
P3 B3 B1,2 3
0
1
5
4
8
9
7
6
12
2
3
11
7
6
9
8
10
14
4
4
11
12
8
7
9
10
15
6
5
11
12 13
16
9
8
10
0
2
4
6
8
12
14
10
16
18
P1,2,3(MW)
4
5
6
7
8
11
12
9
13
16
B1,2,3 (t/h)
0
0
0
0
0
2,4,4,6,6,6
4,6,6
0
6
6
P3
0
0,2 0,2,4 0,2,4
4,6
4,4,2,0,2,4
4,4,2
4
4
6
P2
0
2,0 4,2,0 6,4,2
4,2
6,4,6,6,4,2
6,4,6
6
6
6
P1