quy hoạch phát triển hệ thống điện, chương 9 pot

Chương 9: Trình bày bài toán quy hoach
ngu
ồn 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 v
òng 10 – 20 năm trước khi thiết kế xây dựng các
NMĐ, TBA, lưới điện. Nếu không l
àm 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 ho
ạch nguồn thì việc chọn cấu trúc tối ưu của nguồn điện
là cơ bản nhất nên thường xem b
ài 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) = H
1
+ H
2
=
 

 
 
0 0
1 1
1 1 1 1
1 1
. . min
1 1
J t J T t D
jv jv jv jvtd jvtd d
v v t v
j v v j t v v d
C S X F U
r r

 
     
  
 
 
Hàm mục tiêu gồm 2 thành phần: vốn đầu tư H
1
và chi phí vận
hành H
2
:
Trong bi
ểu thức trên:
j: ch
ỉ số thứ tự của nhà máy (chỉ số thứ nhất theo cách viết)

v : năm đưa nhà máy vào vận h
ành (chỉ số thứ 2)
v
1
: năm đầu tiên dự kiến đưa nhà máy vào vận hành.
t: ch
ỉ 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
X
jv
: công suất của NM j đưa vào vận hành năm v
C
jv
: suất đầu tư vốn cho nhà máy j đưa vào vận hành năm v
S
jv
: suất giá trị còn lại thời gian quy hoạch của NM j đưa vào vận
hành ở năm v
U
jvtd
: 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
F
jvtd
: suất chi phí vận hành của NM j đưa vào vận hành ở năm v,

giai đoạn t, tr
ên 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
. 1
J t
jv jv td
j v v
a X P m
 
 

Trong đó:
a
jv
: hệ số khả dụng của NM thứ j
X
jv
: công suất đặt NM j đưa vào vận hành năm v
P
td
: 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 .
jvtd jv jv
U a X
 
j = 1,….J ; v = v
1
,… T; d = 1, ….D
4. Ràng buộc về năng lượng phát của NMTĐ
0
1
D
jvtd vt
d
U H





v = v
1
,……t; t = t
1
,……, T
H
vt
: giới hạn đảm bảo năng lượng nước năm thứ v giai đoạn t
5 Ràng buộc về công suất đặt của từng NM
X
jv

X
jvmax
X
jvmax
: 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 2
1
1 1 1 1
. . . . .
J J
D t D
jv jv d jv jvtd d td d
d v v j j d
a X U P
   
    
 
 
 

 
   
Trong đó:
J
1
: số các NM không phải thủy điện;
J
2
: số các NM thủy điện
jv

: hệ số mùa của NMTĐ
_ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _
jv
Nang luong nam nuoc it trong giai doan thong ke
Nang luong nam nuoc trung binh trong giai doan th
ong 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 gi
ữa 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 t
ạo 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 ,m
ột 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 ti
ên 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 n
ữa 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 th
ể mô tả như sau:
Xác định tập {Iij}sao cho

 IijBLijZ .
2
min
V
ới các điều kiện ràg buộc
IiIij 

.
(i=1,n-1)(i<>j)
B3.Th
ực 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 v
à 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 nh

ững 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 h
ành 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 n
ên 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 v
à 3 nhánh bất kì khác, đỉnh
B ứng với tập hợp các PA chứa nhánh a,b và 2 nhánh bất kì
khác,T
ại D ta có 1 cây duy nhất là cây bao trùm nhỏ nhất nên ta có
th
ể tính được giá trị hàm mục tiêu:
ZD=W1D+Z2D
Vì dây là cây bao trùm nh
ỏ nhất nên Z1D=W1D=W1
Ta l
ấy 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
t
ới 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
V
ậy WE=W1E+W2E= W1E+W2
So sánh WE v
ới 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 c
ủa cây bao trùm nhỏ nhất của các cây ở
đỉnh F
W2 =Z2min đ
ã 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 t
ỉ 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 t
ại 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 chuy
ển 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 chuy
ển 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
N
ếu ZM >ZK thì thuật toán dừng vì không thể tìm ra Pa nào có
hàm chi phí tính toán nh
ỏ hơn Zk
Vậy PA tối ưu ứng với đỉnh K