Điều phối tối ưu công suất P1

Chia sẻ: Thanh Tuấn | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

100
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'điều phối tối ưu công suất p1', kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Điều phối tối ưu công suất P1

VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN Chương 4 Điều phối tối ưu công suất phát TS. Huỳnh Châu Duy Bộ môn Hệ thống điện Trường Đại học Bách Khoa TP. HCM 1. Giôùi thieäu chung Vieäc vaän haønh kinh teá heä thoáng ñieän lieân quan ñeán vieäc giaûm ñeán nhoû nhaát chi phí saûn xuaát ñieän naêng laø muïc tieâu cuûa caùc cheá ñoä xaùc laäp cuûa heä thoáng ñieän. Ñieàu naøy töông öùng vôùi vieäc giaûm chi phí nhieân lieäu cho vaän haønh caùc nhaø maùy ñieän. ÑIEÀU PHOÁI TOÁI ÖU COÂNG SUAÁT PHAÙT CUÛA CAÙC TOÅ MAÙY PHAÙT ÑIEÄN (NHAØ MAÙY ÑIEÄN) 2 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 1
Caùc muïc tieâu treân ñöôïc thöïc hieän baèng caùch: * Quy hoaïch thieát keá heä thoáng ñieän vôùi caùc cheá ñoä kinh teá nhaát vaø coù ñuû caùc trang thieát bò caàn thieát ñeå ñieàu khieån caùc cheá ñoä vaän haønh. * Trong vaän haønh, laäp keá hoaïch vaän haønh ñuùng ñaén vaø thöïc hieän ñöôïc keá hoaïch ñoù. 3 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát Giaûm chi phí nhieân lieäu trong vaän haønh bao goàm: * Trieät ñeå söû duïng nguoàn nöôùc cuûa thuûy ñieän, giaûm ñeán möùc nhoû nhaát löôïng nöôùc xaû khoâng qua tua bin. * Phoái hôïp söû duïng nöôùc cuûa thuûy ñieän vôùi vieäc söû duïng nöôùc cuûa caùc nhaø maùy nhieät ñieän vaø phoái hôïp giöõa caùc nhieät ñieän vôùi nhau sao cho chi phí saûn xuaát ñieän naêng laø nhoû nhaát. 4 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 2
Keá hoaïch vaän haønh heä thoáng ñieän ñöôïc thöïc hieän nhö sau: • * Laäp keá hoaïch khai thaùc caùc thuûy ñieän cho naêm (thuûy ñieän ñieàu tieát naêm), löôïng nöôùc söû duïng trong töøng thaùng sau ñoù cho töøng tuaàn leã. * Laäp keá hoaïch vaän haønh chi tieát cho töøng tuaàn leã goàm: thaønh phaàn toå maùy tham gia vaän haønh, löôïng nöôùc söû duïng trong tuaàn, trong ngaøy. 5 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát * Laäp keá hoaïch vaän haønh ngaøy ñeâm baèng caùch xaùc ñònh coâng suaát phaùt töøng giôø cuûa töøng nhaø maùy tham gia vaän haønh, keá hoaïch ngöøng vaø khôûi ñoäng laïi caùc toå maùy. * Keá hoaïch cuoái cuøng laø keá hoaïch ñeå thöïc hieän, ñöôïc laäp haøng ngaøy cho ngaøy hoâm sau. 6 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 3
Keá hoaïch ñöôïc laäp treân cô sôû: - Döï baùo nöôùc veà caùc hoà chöùa. - Döï baùo phuï taûi daøi haïn, ngaén haïn. Keá hoïach saûn xuaát bao goàm caû keá hoïach baûo döôõng ñònh kyø caùc toå maùy trong naêm 7 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát * Ñeå laäp caùc keá hoïach treân coù 2 baøi toaùn cô sôû, phaûi söû duïng thöôøng xuyeân ñoù laø: - Phaân boá coâng suaát phaùt toái öu giöõa caùc nhaø maùy nhieät ñieän. - Phaân boá coâng suaát phaùt toái öu giöõa thuûy ñieän vaø nhieät ñieän. 8 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 4
Sô ñoà caùc loïai nhaø maùy ñieän ñang ñöôïc söû duïng treân theá giôùi: 9 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát Ñeå giaûi baøi toaùn phaân boá coâng suaát phaùt toái öu caàn phaûi bieát: - Caùc thoâng soá cuûa toaøn nhaø maùy ñieän. - Caùc thoâng soá cuûa heä thoáng ñieän. 10 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 5
Thoâng soá cuûa nhaø maùy ñieän bao goàm: • - Giaù tieàn ñôn vò nhieân lieäu, thöôøng ngöôøi ta xaùc ñònh chi phí nhieân lieäu cho caùc toå maùy, sau ñoù nhaân vôùi giaù tieàn nhieân lieäu ñeå coù ñaëc tính chi phí saûn xuaát cuûa caùc toå maùy. • - Caùc ñaëc tính kyõ thuaät vaø vaän haønh cuûa nhaø maùy. • - Thôøi gian toái thieåu giöõa taêng taûi vaø giaûm taûi giöõa caùc toå maùy lieân tieáp. • - Caùc haïn cheá khaùc, neáu coù. 11 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát Thoâng soá cuûa heä thoáng ñieän bao goàm: • - Ñoà thò phuï taûi. • - Caùc haïn cheá khaû naêng taûi cuûa löôùi ñieän. • - Yeâu caàu döï tröõ quay. • - Thoâng soá cuûa löôùi ñieän, bao goàm caû khaû naêng taûi vaø ñoä tin caäy. 12 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 6
2. Phaân boá toái öu coâng suaát giöõa caùc nhaø maùy nhieät ñieän: Baøi toaùn phaân boá toái öu coâng suaát giöõa caùc nhaø maùy nhieät ñieän coù caùc daïng sau: - Phaân boá coâng suaát giöõa caùc toå maùy trong moät nhaø maùy. - Phaân boá coâng suaát giöõa caùc nhaø maùy trong heä thoáng ñieän. 13 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát Söï khaùc nhau giöõa hai baøi toaùn naøy laø ôû choã: - Trong baøi toaùn sau phaûi keå ñeán söï bieán ñoåi cuûa toån thaát coâng suaát taùc duïng treân löôùi ñieän theo coâng suaát phaùt cuûa caùc nhaø maùy nhieät ñieän. - Do ñoù, caàn laäp ñaëc tính chi phí saûn xuaát toái öu cuûa töøng nhaø maùy tröôùc, sau ñoù giaûi baøi toaùn phaân boá coâng suaát giöõa caùc nhaø maùy trong heä thoång. - Trong heä thoáng ñieän taäp trung, bieán ñoåi toån thaát coâng suaát taùc duïng theo coâng suaát caùc nhaø maùy ñieän coù theå khoâng ñaùng keå, trong tröôøng hôïp naøy hai baøi toaùn trôû neân gioáng nhau vaø coù theå giaûi moät laàn. 14 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 7
Trong baøi toaùn naøy giaû thieát raèng: - Taát caû caùc toå maùy ñeàu tham gia vaän haønh trong töøng giôø ñaõ ñöôïc xaùc ñònh. - Trong caùc giôø khaùc nhau, soá toå maùy laøm vieäc coù theå khoâng gioáng nhau, moät soá toå maùy coù theå phaûi nghæ do ñieàu kieän kyõ thuaät hoaëc ñieàu kieän kinh teá. 15 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát Ñaëc ñieåm cuûa caùc nhaø maùy nhieät ñieän laø khoâng bò haïn cheá veà ñieän naêng phaùt, coù nghóa laø noù coù theå phaùt coâng suaát ñònh möùc trong moïi thôøi ñieåm caàn thieát. Do ñoù, coâng suaát phaùt cuûa nhaø maùy nhieät ñieän ñöôïc xaùc ñònh trong töøng giôø vaän haønh vaø baøi toaùn phaân boá toái öu coâng suaát giöõa caùc nhaø maùy nhieät ñieän chæ caàn giaûi cho töøng giôø vaän haønh, ñoù laø baøi toaùn cô baûn . Ñeå tìm cheá ñoä vaän haønh cho 1 ngaøy ñeâm, caàn giaûi 24 baøi toaùn cô baûn cho 24 giôø. 16 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 8
Baøi toaùn cô baûn phaân boá coâng suaát toái öu giöõa caùc nhaø maùy nhieät ñieän nhö sau: Coù n toå maùy nhieät ñieän hoaëc nhaø maùy nhieät ñieän vôùi ñaëc tính chi phí saûn xuaát giôø cuûa moãi toå maùy hoaëc nhaø maùy nhieät ñieän laø Ti, giôùi haïn coâng suaát laø Pimax vaø Pimin. Bieát coâng suaát yeâu caàu cuûa phuï taûi laø: Pyc = Ppt + ΔP (4.1) Trong ñoù: Ppt laø coâng suaát phuï taûi, ΔP laø toån thaát trong löôùi ñieän. 17 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát Giaû thieát raèng: Phuï taûi laø haèng soá trong 1 giôø vaø taát caû caùc toå maùy ñeàu tham gia vaän haønh. Caàn xaùc ñinh coâng suaát phaùt cuûa moãi toå maùy sao cho: - Toång chi phí saûn xuaát trong 1 giôø vaän haønh cuûa nhaø maùy ñieän hoaëc heä thoáng ñieän laø thaáp nhaát. 18 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 9
Moâ hình baøi toaùn nhö sau: Haøm muïc tieâu: Toång chi phí saûn xuaát cuûa heä thoáng: n MinC = ∑ C i (4.2) i =1 Raøng buoäc: Caân baèng coâng suaát trong heä thoáng: W = P + P2 + ... + Pn − Ppt − ΔP = 0 (4.3) 1 Coâng suaát giôùi haïn cuûa moãi toå maùy: Pi min ≤ Pi ≤ Pi max (4.4) 19 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát a. Giaûi baøi toaùn trong tröôøng hôïp ΔP laø haèng soá ñoái vôùi coâng suaát phaùt Pi Thaønh laäp haøm Lagrange: (4.5) MinL = C − λW Ñieàu kieän toái öu cuûa haøm naøy laø: ∂W ∂C1 ∂L ∂C = −λ = − λ = ε1 − λ = 0 ∂P1 ∂P1 ∂P1 ∂P1 (4.6) ∂W ∂C 2 ∂L ∂C = −λ = − λ = ε2 − λ = 0 ∂P2 ∂P2 ∂P2 ∂P2 ...... 20 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 10
...... ∂W ∂C n ∂L ∂C = −λ = − λ = εn − λ = 0 ∂Pn ∂Pn ∂Pn ∂Pn ∂L = − W = −(P1 + P2 + ... + Pn − Ppt − ΔP) = 0 ∂Pn ∂C i εi = laø suaát taêng chi phí saûn xuaát cuûa toå maùy i. (47) ∂Pi λ = laø suaát taêng chi phí saûn xuaát cuûa heä thoáng. 21 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát Töø (4.6) vaø (4.7), ta suy ra ñieàu kieän toái öu: ε1 = ε 2 = ... = ε n = λ (4.8) P1 + P2 + ... + Pn − Ppt − ΔP = 0 Ñieàu kieän (4.8) ñöôïc goïi laø nguyeân lyù caân baèng suaát taêng chi phí saûn xuaát. Chi phí saûn xuaát ñieän naêng cuûa heä thoáng ñieän seõ nhoû nhaát khi caùc toå maùy phaùt coâng suaát sao cho suaát taêng chi phí saûn xuaát cuûa chuùng baèng nhau. 22 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 11
Ñieàu kieän (4.8) ñöôïc duøng ñeå giaûi baøi toaùn phaân boá toái öu coâng suaát phaùt trong heä thoáng ñieän trong caùc tröôøng hôïp: 1. Phaân boá coâng suaát giöõa caùc toå maùy trong cuøng moät nhaø maùy. 2. Phaân boá coâng suaát giöõa caùc nhaø maùy khoâng xeùt aûnh höôûng cuûa phaân boá coâng suaát ñeán toån thaát trong löôùi ñieän (cho heä thoáng ñieän taäp trung). 23 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát b. Giaûi baøi toaùn trong tröôøng hôïp ΔP phuï thuoäc coâng suaát phaùt Pi Ñieàu kieän toái öu laø: ∂W ∂C1 ∂L ∂C ∂ΔP = −λ = − λ(1 − ) = ε1 − λ = 0 ∂P1 ∂P1 ∂P1 ∂P1 ∂P1 (4.9) ∂W ∂C 2 ∂L ∂C ∂ΔP = −λ = − λ(1 − ) = ε2 − λ = 0 ∂P2 ∂P2 ∂P2 ∂P2 ∂P2 ...... 24 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 12
...... ∂W ∂C n ∂L ∂C ∂ΔP = −λ = − λ(1 − ) = εn − λ = 0 ∂Pn ∂Pn ∂Pn ∂Pn ∂Pn ∂L = − W = −( P1 + P2 + ... + Pn − Ppt − ΔP) = 0 (4.10) ∂Pn 25 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát ∂ΔP = σi Vôùi: laø heä soá bieán thieân cuûa toån ∂Pi thaát theo coâng suaát phaùt ∂C i εi = laø suaát taêng chi phí saûn xuaát ∂Pi cuûa toå maùy i λ = laø suaát taêng chi phí saûn xuaát cuûa heä thoáng ε1 ε2 εn Suy ra: = = ... = =λ 1 − σ1 1 − σ 2 1 − σn (4.11) P1 + P2 + ... + Pn − Ppt − ΔP = 0 26 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 13
3. BAØI TAÄP: BAØI 1: Nhaø maùy ñieän coù 2 toå maùy vôùi: C1 = 0,005P12 + 2P1 + 500( USD / h ) C 2 = 0,006P22 + 1,6P2 + 400( USD / h ) P1max = P2max = 125 MW P1min = P2min = 20 MW Hai toå maùy laøm vieäc ñoàng thôøi caáp ñieän cho phuï taûi bieán thieân töø 40 ñeán 250 MW. Phaân boá toái öu coâng suaát cho 2 toå maùy khi Ppt= 50 vaø 180 MW, khoâng xeùt ΔP. 27 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát BAØI 2: Nhaø maùy ñieän coù 2 toå maùy vôùi: C1 = 0,005P12 + 2P1 + 500( USD / h ) C 2 = 0,006P22 + 1,6P2 + 400( USD / h ) P1max = P2max = 125 MW P1min = P2min = 20 MW ΔP = 0,02P1 + 0,05P2 Hai toå maùy laøm vieäc ñoàng thôøi caáp ñieän cho phuï taûi bieán thieân töø 40 ñeán 250 MW. Phaân boá toái öu coâng suaát cho 2 toå maùy khi Ppt= 50 vaø 180 MW. 28 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 14
BAØI 3: Moät nhaø maùy nhieät ñieän coù 3 toå maùy vôùi haøm chi phí nhieân lieäu nhö sau: C1 = 0,004P12 + 5,3P1 + 500 ($/h) C2 = 0,006P22 + 5,5P2 + 400 ($/h) C3 = 0,009P32 + 5,8P3 + 200 ($/h) P1, P2, P3 (MW) Ba toå maùy cung caáp cho phuï taûi Ppt = 800 MW Boû qua toån thaát vaø giôùi haïn cuûa caùc maùy phaùt. Ñieàu phoái toái öu coâng suaát phaùt cuûa caùc toå maùy, giaù ñieän cho 1 MWh ñieän taïi nhaø maùy ($/MWh) vaø toång chi phí phaùt ñieän. 29 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát BAØI 4: Moät nhaø maùy nhieät ñieän coù 3 toå maùy vôùi haøm chi phí nhieân lieäu nhö sau: C1 = 0,004P12 + 5,3P1 + 500 ($/h) C2 = 0,006P22 + 5,5P2 + 400 ($/h) C3 = 0,009P32 + 5,8P3 + 200 ($/h) Vôùi 200 MW ≤ P1≤ 450 MW 150 MW ≤ P2≤ 350 MW 100 MW ≤ P3≤ 225 MW Ba toå maùy cung caáp cho phuï taûi Ppt = 975 MW Boû qua toån thaát. Ñieàu phoái toái öu coâng suaát phaùt cuûa caùc toå maùy, giaù ñieän cho 1 MWh ñieän taïi nhaø maùy ($/MWh) vaø toång chi phí phaùt ñieän. 30 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 15
BAØI 5: Moät nhaø maùy nhieät ñieän coù 3 toå maùy vôùi haøm chi phí nhieân lieäu nhö sau: C1 = 0,008P12 + 7,0P1 + 200 ($/h) C2 = 0,009P22 + 6,3P2 + 180 ($/h) C3 = 0,007P32 + 6,8P3 + 140 ($/h) Vôùi 10 MW ≤ P1≤ 85 MW 10 MW ≤ P2≤ 80 MW 10 MW ≤ P3≤ 70 MW ΔP = 0,000218P12 + 0,000228P22 + 0,000179P32 Ba toå maùy cung caáp cho phuï taûi Ppt = 150 MW Ñieàu phoái toái öu coâng suaát phaùt cuûa caùc toå maùy, giaù ñieän cho 1 MWh ñieän taïi nhaø maùy ($/MWh) vaø toång chi phí phaùt ñieän. 31 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát BAØI 6: Xeùt sô ñoà löôùi ñieän nhö hình 4.3.Cho bieát: Nhaø maùy ñieän 1 vaø 2 coù: C1 = 0,005P12 + 2P1 + 500( USD / h ) C 2 = 0,006P22 + 1,6P2 + 400( USD / h ) P1max = P2max = 125 MW P1min = P2min = 20 MW Phụ tải: Ppt1 = 10MW; Ppt2 = 190 MW; R = 20Ω; Udm = 220kV; cosϕ = 1; 32 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 16
~ ~ G2 G1 P1 P2 R + jX Ppt1 Ppt2 P12 = P1 - Ppt1 Xác định công suất phát tối ưu của các nhà máy điện 1 và 2. 2 R × P12 Gợi ý: ΔP = 2 U dm 33 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát BAØI 7: Caùc soá lieäu thoáng keâ veà chi phí cuûa moät nhaø maùy ñieän cho trong baûng sau: P (MW) 20 30 40 60 80 100 Z.103 (đ/h) 8530 12760 17020 26600 40920 55200 Xác định hàm chi phí của nhà máy, biết hàm có dạng: C = a.P2 + b.P + c 34 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 17
HẾT CHƯƠNG 4 (phần 1) 35 Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS. Huỳnh Châu Duy Chương 4 – Điều phối tối ưu công suất phát 18