phân tích so sánh kinh tế tài chính hai dự án đầu tư xây dựng nhà máy nhiệt điện ngưng hơi

Website: Email : Tel : 0918.775.368
ã
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
************************
nhiệm vụ
thiết kế tốt nghiệp
Họ và tên sinh viên: Phạm Lê Hoàng Khóa 45
Lớp: Hệ thống điện 3
I. Đầu đề thiết kế: Quy hoạch nguồn điện và phân tích kinh tế - tài chính của dự án đầu
t
II. Nội dung cụ thể:
Phần I: Quy hoạch phát triển nguồn điện bằng phơng pháp quy hoạch nguyên cho
một hệ thống điện trong giai đoạn 2005-2020 sau:
Xét một hệ thống điện vào năm 2005 đã có sẵn ba nhà máy: nhiệt điện 1 (640
MW), nhiệt điện 2 (460 MW) và thủy điện 1 (720 MW).
Biểu đồ phụ tải trong tơng lai đợc biểu diễn dới dạng đờng cong kéo dài và đợc
đẳng trị hóa theo 3 bậc trong bảng 1:
Bảng 1: Dự báo nhu cầu phụ tải điện trong giai đoạn 2010-2020
Miền phụ tải (p) Thời gian
làm việc
(giờ)
Công suất
năm 2010
(MW)
Công suất
năm 2015
(MW)
Công suất
năm 2020
(MW)
1. Phụ tải đỉnh 600 2600 3700 6200

2. Phụ tải nửa đỉnh 2800 1800 2600 3700
3. Phụ tải gốc 8760 800 1800 2400
Thông số của các loại nhà máy điện đợc cho trong bảng 2:
Bảng 2: Thông số của các nhà máy điện.
Loại nhà máy Chi phí
đầu t C
(USD/kW)
Chi phí
vận hành F
(USD/MWh)
Hệ số
khả
dụng a
Công suất
cực đại
(MW)
Nhiệt điện 1 15 0,84 640
Nhiệt điện 2 11 0,84 460
Thủy điện 1 0,8 0,96 720
Thủy điện 2 1590 0,75 0,98 1700
Tuốc bin khí hỗn hợp 1 710 62 0,92 980
Tuốc bin khí hỗn hợp 2 690 72 0,9 1000
Điện nguyên tử 2200 30 0,9 1900
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Năng lợng của nhà máy thủy điện đợc cho trong bảng 3:
Bảng 3: Năng lợng đảm bảo nớc của nhà máy thủy điện.
Năm Thủy điện 1 (MWnăm) Thủy điện 2 (MWnăm)
2010 1000 1700
2015 980 1600
2020 960 1500

Hệ số mùa = 0,75.
Biết rằng dự trữ công suất của toàn hệ thống là 10% và hệ số chiết khấu r là 9%.
Phần II: Phân tích so sánh kinh tế tài chính hai dự án xây dựng nhà máy nhiệt điện
ngng hơi có các thông số sau:
tt Thông số Đơn vị Phơng án 1 Phơng án 2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Công suất thiết kế nhà máy
Công suất hoạt động cao
nhất
Giá bán điện
Suất tiêu hao khí
Giá khí
Chi phí nhân công
Chi phí quản lý
Chi phí bán hàng
Vốn đầu t:

Chi phí xây dựng nhà
xởng
Chi phí thiết bị
Chi phí khác
Thời gian khấu hao (tính
chung)
Vốn trung hạn đi vay:
Vay trong nớc:
Lãi suất
Thời gian vay
Vay vốn nớc ngoài:
Lãi suất
Thời gian vay
Thuế doanh thu
Thuế VAT
MW
%
USD/kWh
BTU/kWh
USD/10
6
BTU
USD/kW
USD/kW
USD/kW
USD
USD
USD
USD
Năm

USD
%/năm
năm
USD
%/năm
năm
%/năm
%
860
80
0,05
11.000
2
0,06
0,01
0,004
330.000.000
105.000.000
165.000.000
60.000.000
24
35.000.000
5
10
295.000.000
3
15
25
10
860

80
0,05
10.000
2
0,05
0,01
0,004
370.000.000
110.000.000
190.000.000
70.000.000
24
55.000.000
5
10
315.000.000
3
15
25
10
III. Giáo viên hớng dẫn: TS. Nguyễn Lân Tráng
IV. Giáo viên duyệt:
IV. Ngày giao đồ án: 31/01/2005
V. Ngày hoàn thành đồ án: 28/05/2005
Hà nội ngày 28 tháng 5 năm 2005
Chủ nhiệm bộ môn Cán bộ hớng dẫn thiết kế Giáo viên duyệt
Website: Email : Tel : 0918.775.368
TS. NguyÔn L©n Tr¸ng
Website: Email : Tel : 0918.775.368
!

Trang
Phần 1. quy hoạch phát triển nguồn điện
Chơng 1.tổng quan về quy hoạch HTĐ
"#"#Nhiệm vụ và vị trí của quy hoạch phát triển HTĐ trong quy hoạch
năng lợng
1.2. Sử dụng mô hình toán học trong bài toán quy hoạch hệ thống điện
Chơng 2.quy hoạch nguồn điện
2.1. Phát biểu bài toán
2.2. Các bớc tìm lời giải của bài toán quy hoạch phát triển nguồn
2.3. Một số mô hình ứng dụng trong quy hoạch phát triển nguồn
2.3.1. Mô hình quy hoạch tuyến tính
2.3.2. Mô hình quy hoạch phi tuyến
2.3.2.1. Phơng pháp tuyến tính hóa
2.3.2.2. Các phơng pháp đa về quy hoạch phi tuyến không ràng buộc
2.3.3. Mô hình quy hoạch động
Chơng 3.giải bài toán quy hoạch nguồn điện bằng mô
hình quy hoạch tuyến tính
3.1. Mô hình bài toán quy hoạch nguồn điện bằng phơng pháp QHTT
3.1.1. Hàm mục tiêu
3.1.2. Các ràng buộc
3.2. p mô hình QHTT thuần túy chọn cấu trúc tối u trong quy hoạch
và phát triển nguồn
3.2.1. Thông số đầu vào của bài toán
3.2.1.1. Dự báo phụ tải
3.2.1.2. Chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của các nhà máy
3.2.1.3. Năng lợng của các nhà máy thủy điện
3.2.2. Hàm mục tiêu
3.2.2.1. Chi phí đầu t H
1
3.2.2.2. Chi phí vận hành H

2
3.2.3. Các điều kiện ràng buộc
3.2.3.1. Ràng buộc về công suất đặt
3.2.3.2. Ràng buộc về thỏa mãn nhu cầu phụ tải
3
3
3
4
8
8
8
10
11
12
13
13
14
17
17
17
18
19
19
19
20
20
21
22
22
26

26
Website: Email : Tel : 0918.775.368
3.2.3.3. Ràng buộc công suất đặt từng nhà máy
3.2.3.4. Ràng buộc về giới hạn công suất từng nhà máy
3.2.3.5. Ràng buộc năng lợng phát của nhà máy thủy điện
3.2.3.6. Ràng buộc đảm bảo nhu cầu điện năng
3.2.4. Kết quả của bài toán QHTT nguồn điện
3.2.5. Nhận xét kết quả
Chơng 4.giải bài toán quy hoạch nguồn điện bằng ph-
ơng pháp quy hoạch nguyên hỗn hợp
4.1. Nội dung của phơng pháp quy hoạch nguyên hỗn hợp
4.2. Giải bài toán quy hoạch nguồn điện bằng phơng pháp quy hoạch
nguyên hỗn hợp
4.2.1. Hàm mục tiêu
4.2.2. Các ràng buộc
4.2.3. Kết quả giải bài toán bằng phơng pháp QHNHH
4.2.4. Nhận xét kết quả bài toán
Phần II. phân tích so sánh kinh tế tài chính hai dự án
đầu t xây dựng nhà máy nhiệt điện ngng hơi
Chơng 1.các vấn đề cơ bản về dự án đầu t
1.1. Khái niệm dự án đầu t
1.2. Vai trò của đầu t phát triển
1.3. Một số thông số cơ bản của đầu t
1.4. Các tiêu chuẩn đánh giá dự án đầu t
1.5. Đánh giá dự án đầu t theo tiêu chuẩn động
1.5.1. Các bớc chuẩn bị đánh giá dự án đầu t
1.5.2. Tính qui đổi thời gian của tiền tệ
1.5.2.1. Trờng hợp chung
1.5.2.2. Khi lợi nhuận và chi phí của mỗi năm là nh nhau trong một
số năm của đời sống dự án

1.5.3. Các phơng pháp đánh giá dự án đầu t
1.5.3.1. Phơng pháp giá trị tơng đơng
1.5.3.2. Phơng pháp hệ số hoàn vốn nội tại
1.5.3.3. Phơng pháp tỉ số lợi nhuận/chi phí
1.5.3.4. Phơng pháp thời gian thu hồi vốn đầu t
1.6. Phân tích tài chính các dự án
26
28
29
33
34
37
38
39
40
41
42
42
42
43
44
45
45
47
48
49
50
50
52
52

55
56
57
60
66
68
Website: Email : Tel : 0918.775.368
1.6.1. Khái niệm, đặc điểm và vai trò của thuế
1.6.1.1. Khái niệm
1.6.1.2. Đặc điểm của thuế
1.6.1.3. Vai trò của thuế
1.6.2. Các phơng pháp tính khấu hao
1.6.2.1. Khấu hao tuyến tính SL
1.6.2.2. Khấu hao theo số d giảm dầm DB
1.6.2.3. Khấu hao theo số lợng, khối lợng sản phẩm
1.6.3. Dòng tiền dự án khi phân tích tài chính
1.6.3.1. Dự án không vay vốn
1.6.3.2. Dự án có vay vốn
Chơng 2.phân tích so sánh kinh tế tài chính hai dự án
đầu t xây dựng nhà máy nhiệt điện ngng hơi
2.1. Các thông số kinh tế kĩ thuật của hai nhà máy
2.2. Phân tích kinh tế hai dự án xây dựng nhà máy nhiệt điện ngng hơi
2.3. Phân tích tài chính hai dự án đầu t xây dựng nhà máy nhiệt điện
2.4. So sánh kinh tế tài chính hai dự án xây dựng nhà máy nhiệt điện ngng
hơi
2.5. Phân tích độ nhạy của dự án đầu t đợc chọn
Phụ lục
69
69
69

70
70
71
71
71
72
72
72
73
74
74
75
81
85
86
92
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Lời nói đầu
Quy hoạch năng lợng nói chung và quy hoạch nguồn điện nói riêng đóng
một vai trò hết sức quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu điện năng cho mọi lĩnh
vực hoạt động của kinh tế xã hội, điều này lại càng quan trọng đối với nớc ta đang
trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nớc. Tùy thuộc vào trình độ
phát triển và điều kiện cụ thể của mỗi quốc gia mà mức độ quan tâm và cách giải
quyết đối với bài toán quy hoạch năng lợng và quy hoạch nguồn điện có khác nhau.
Trong phạm vi của đề tài tốt nghiệp này em xin trình bày bài toán quy hoạch
phát triển nguồn điện, các phơng pháp đánh giá lựa chọn dự án đầu t hiện đang đợc sử
dụng phổ biến để phân tích và lựa chọn dự án đầu t xây dựng nhà máy điện.
Đề tài đã thực hiện bao gồm những vấn để sau:
Phần một: Sử dụng mô hình quy hoạch tuyến tính thuần túy và quy hoạch
tuyến tính - nguyên hỗn hợp cho bài toán quy hoạch phát triển nguồn. Nhận lời giải

trên máy tính với chơng trình XA.
Phần hai: Phân tích so sánh kinh tế tài chính hai dự án xây dựng nhà máy
nhiệt điện ngng hơi.
Trong đồ án tốt nghiệp này, mặc dù đã có rất nhiều cố gắng nhng do bản đồ án
đề cập đến nhiều kiến thức mới, phức tạp nên không tránh khỏi sai sót. Kính mong các
thầy cô trong khoa và các bạn đồng môn góp ý để bản đồ án đợc hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa, các bạn đồng môn và đặc
biệt là TS. Nguyễn Lân Tráng đã tận tình hớng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án
tốt nghiệp này. Qua nội dung của đồ án tốt nghiệp giúp em tổng kết đợc các kiến thức
mà mình đã đợc tiếp thu từ các thầy cô trong quá trình học tập tại trờng và giúp em
học hỏi thêm đợc nhiều kiến thức bổ ích cho việc học tập và công tác sau này.
PhÇn 1-Quy ho¹ch vµ ph¸t triÓn nguån ®iÖn
PhÇn I
Quy ho¹ch vµ ph¸t triÓn nguån ®iÖn
Ph¹m Lª Hoµng-HT§ 3-K45 
3
Phần I-Chơng 1-Tổng quan về quy hoạch HTĐ
Chơng 1
Tổng quan về quy hoạch hệ thống điện
"#"#$ %&'()*+
'(),!-
Quy hoạch phát triển hệ thống điện (HTĐ) là một bộ phận quan trọng nhất
trong quy hoạch năng lợng. Dựa vào chiến lợc và chính sách năng lợng quốc gia,
mỗi ngành (điện, than, dầu khí) xây dựng định hớng phát triển cho từng ngành
trong tơng lai 20-30 năm tới. Nhiệm vụ của quy hoạch phát triển hệ thống điện là:
- Dự báo nhu cầu điện năng của hệ thống cho tơng lai có xét đến định hớng
phát triển kinh tế - xã hội của đất nớc.
- Xác định tỉ lệ tối u giữa các loại nguồn năng lợng sơ cấp thủy năng, nhiên
liệu hoá thạch (than, dầu, khí thiên nhiên), hạt nhân, các dạng năng lợng mới và
tái sinh dùng để chuyển hoá thành điện năng trong từng giai đoạn tơng lai.

- Xác định khả năng xây dựng và điều khiển đa vào hoạt động của các loại
nhà máy điện khác nhau trong hệ thống điện sao cho đạt đợc hiệu quả tối u.
- Xây dựng những nguyên tắc cơ bản về phát triển hệ thống lới điện truyền
tải và phân phối. Vấn đề liên kết hệ thống, tải điện đi xa, cấu trúc tối u của lới
điện, vấn đề sử dụng hợp lí và tiết kiệm điện năng, vấn đề giảm thiểu ảnh hởng
của việc phát triển điện năng lên môi trờng.
- Ước tính mức độ đầu t cho các công trình và hoạt động điện lực, khả
năng huy động vốn cho đầu t điện lực.
Vị trí và cấu trúc của quy hoạch HTĐ đợc thể hiện ở hình 1.1 (trang bên).
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45
./0(1&
2,!3-
Quy hoạch năng l;ợng
quy hoạch hệ thống điện
45* 6
7()!38
7()(
7()


7()

9:(&
7()

,
!3-
8
Cân bằng năng l;ợng
4

Phần I-Chơng 1-Tổng quan về quy hoạch HTĐ
Hình 1.1.Vị trí và cấu trúc của quy hoạch hệ thống điện
1.2. 2;9 <'()
Bài toán quy hoạch phát triển hệ thống điện là bài toán kinh tế - kĩ thuật lựa
chọn phơng án tối u về mặt kinh tế để phát triển ngành điện nhằm đảm bảo cung
cấp đủ năng lợng cho hộ tiêu thụ với chất lợng cao.
Trong thực tế thờng không có phơng án tối u tuyệt đối, nghĩa là luôn tồn tại
sự mâu thuẫn giữa tính kinh tế với yêu cầu kĩ thuật, chẳng hạn nh vốn đầu t ít nhng
lại cần độ tin cậy cung cấp điện cao, phí tổn vận hành nhỏVì thế, chỉ tiêu tối u
không thể mang tính tuyệt đối mà chỉ có thể mang tính dung hòa, phụ thuộc từng
năm, hoàn cảnh kinh tế và phần nào mang tính chủ quan của ngời quyết định dự án.
Đặc biệt là đối với hệ thống điện là một hệ thống có cấu trúc phức tạp, nhiều cấp,
luôn luôn phát triển và chịu tác động của nhiều yếu tố ngẫu nhiên của xã hội, môi
trờng.
Ngày nay, để giải quyết những bài toán tối u trong HTĐ thờng sử dụng ph-
ơng pháp mô hình toán học kết hợp với máy tính điện tử. Tức là bài toán quy hoạch
sẽ đợc phát biểu dới dạng toán học.
Một bài toán quy hoạch tổng quát đợc phát biểu nh sau:
Xác định tập giá trị các biến X = {x
1
,x
2
,,x
n
} (1-1)
Sao cho hàm f(x
j
) min (max) (j = 1,2,,n)
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45
5

Phần I-Chơng 1-Tổng quan về quy hoạch HTĐ
Đồng thời thỏa mãn các điều kiện (ràng buộc) :
g
i
(X) (, =, ) b
i
(i = 1,2,,m) (1-2)
x
j
X R
n
đợc gọi là 1 bài toán quy hoạch.
Hàm f(X) gọi là hàm mục tiêu.
Các hàm g
i
(X) (i = 1,2,,m) đợc gọi là các ràng buộc.
Tập hợp D = {x
j
X ; g
i
(X) ( , = , ) b
i
} (i = 1, 2,, m) gọi là miền ràng
buộc.
Mỗi điểm X = {x
1
, x
2
,, x
n

} D gọi là 1 phơng án.
Một phơng án có X* D đạt cực đại hay cực tiểu của hàm mục tiêu, cụ thể:
f(X*) f(X) với X D (đối với bài toán min) hoặc
f(X*) f(X) với X D (đối với bài toán max) đợc gọi là lời giải tối u.
Khi đó, giá trị f(X*) đợc gọi là giá trị tối u hóa của bài toán quy hoạch.
Quy hoạch phát triển HTĐ đợc tiến hành theo hai mảng lớn là quy hoạch
nguồn điện và quy hoạch lới điện. Nếu xây dựng một mô hình tổng hợp để giải
quyết bài toán tối u cho quy hoạch nguồn và quy hoạch lới cùng một lúc sẽ gặp khó
khăn rất lớn vì tổ hợp các phơng án sẽ tăng theo hàm mũ với số lợng công trình
nguồn và lới điện xem xét.
Với một hệ thống điện cỡ trung bình, ý tởng xây dựng và sử dụng mô hình
quy hoạch tổng hợp nguồn và lới đã khó có thể thực hiện.
Việc xét kết hợp các phơng án phát triển nguồn và lới có thể thực hiện theo
phơng án gần đúng sau đây:
1. Sử dụng các mô hình quy hoạch nguồn điện tập trung (cha xét đến ảnh h-
ởng của lới điện) xác định không phải chỉ một phơng án tối u mà là một tập hợp
các phơng án tối u và gần tối u.
2. Với mỗi phơng án nguồn trong tập hợp đợc chọn, xem xét phơng án phát
triển lới điện hợp lý nhất.
3. Các tổ hợp nguồn và lới đợc chọn lại đợc phân tích so sánh với nhau để
tìm lời giải tốt nhất cho phơng án quy hoạch cả nguồn và lới điện.
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45
6
Phần I-Chơng 1-Tổng quan về quy hoạch HTĐ
Những phơng pháp và mô hình toán học hiện nay đã trở thành công cụ hiệu
quả để xác định nhanh chóng và tơng đối chính xác lời giải tối u và đề ra phơng h-
ớng phát triển HTĐ một cách đúng đắn.
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45
7
Phần I-Chơng 2-Quy hoạch nguồn điện

Chơng 2
Quy hoạch nguồn điện
2.1. *+(#
Nh phân tích ở trên, bài toán quy hoạch phát triển nguồn điện (các nhà máy
điện) là một trong hai bài toán quan trọng nhất, là một phần không thể tách rời của
bài toán tổng hợp về sự phát triển tối u HTĐ. Tuy nhiên, trong một chừng mực nhất
định bài toán quy hoạch phát triển nguồn có thể xem xét độc lập với các nội dung
khác (dự báo nhu cầu điện năng, quy hoạch phát triển lới điện, cân bằng năng lợng-
nhiên liệu).
Bài toán quy hoạch phát triển nguồn dựa trên giả thiết các nguồn điện tập
trung có thể phát biểu nh sau:
Xuất phát từ đồ thị phụ tải tổng của hệ thống đợc dự báo (gồm các đồ thị phụ
tải một số ngày điển hình và đồ thị phụ tải năm), căn cứ vào các nguồn điện hiện
hữu và nguồn điện có kế hoạch phát triển chắc chắn, đặc tính kinh tế kĩ thuật của
các nguồn có thể phát triển trong tơng lai, các khả năng về các nguồn năng lợng
thiên nhiên, nguồn vốn phải xác định: loại nhà máy điện, công suất và trình tự đa
vào xây dựng, mở rộng cũng nh đa vào vận hành các loại nhà máy đó để đạt điều
kiện chi phí tính toán nhỏ nhất, trên cơ sở đảm bảo các ràng buộc về kinh tế, kĩ
thuật.
Để đảm bảo cùng mặt bằng về chỉ tiêu kinh tế phải sử dụng các chỉ tiêu đánh
giá chi phí và hiệu quả giống nhau đợc hiện tại hóa về một mốc thời gian nh nhau.
Trong phần chi phí của từng phơng án phải kể đến sự khác nhau của hệ thống tải
điện tơng ứng với từng phơng án nguồn xem xét và thành phần nhiên liệu cho từng
loại nhà máy điện cũng nh chi phí để vận chuyển nhiên liệu đến nơi sử dụng.
2.2. 8<!6'()*+(=
Các bớc chủ yếu trong quá trình tìm lời giải của bài toán quy hoạch phát
triển nguồn theo mô hình nguồn điện tập trung đợc thể hiện trên hình 2.1. >đây
cần chú ý là bớc xác định hàm mục tiêu cho phơng án chỉ là một khâu của bài toán
quy hoạch phát triển nguồn. Để thực hiện khâu này trong quá trình tính lặp cần giải
một loạt các bài toán: phân bố tối u công suất để xác định chi phí vận hành, xác

định dự phòng công suất.
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45
8
Phần I-Chơng 2-Quy hoạch nguồn điện
Chi tiết về các bớc lặp nh sau:
Yếu tố chi phí vận hành của mỗi nhà máy ảnh hởng đáng kể đến kết quả của
bài toán quy hoạch phát triển nguồn. Cùng một lợng điện năng sản xuất ra, chi phí
nhiên liệu có thể thay đổi đáng kể theo hệ số điền kín, hệ số không đồng đều của
đồ thị phụ tải đợc phân công của nhà máy. Do đó phải xác định (gần đúng) đồ thị
phụ tải một số ngày điển hình và đồ thị phụ tải năm của mỗi nhà máy (bằng cách
giải bài toán phân bố công suất trong hệ thống theo phơng pháp thích hợp) để đánh
giá tiêu hao nhiên liệu. Khó khăn ở chỗ khi đó công suất các nguồn còn cha xác
định, vì vậy phải thực hiện quá trình tính lặp.
>bớc đầu tiên chi phí vận hành của mỗi nhà máy đợc khởi tạo bằng một
giá trị tiêu chuẩn ứng với loại nhà máy đó (thủy điện, nhiệt điện, tua-bin khí).
Sau khi giải bài toán quy hoạch nguồn, quay trở lại phân bố tối u công suất cho cấu
hình nguồn thu đợc. Tính lại chi phí vận hành mới giải lại bài toán quy hoạch
nguồn.
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45
Phân tích
tiềm năng
Tính toán
chế độ
Tính chi phí
sản xuất
Phân tích
sự cố
Xác định
dự phòng
công suất

Thiệt hại do
thiếu điện
năng
Dự báo và
phân tích
phụ tải
Các phơng
án phát triển
HTĐ
Chi phí
đầu t
riêng biệt
Thiết lập mô hình toán
Kết quả QHPT nguồn
Giải bài toán
Hình 2.1.Bài toán quy hoạch phát triển nguồn điện
9
Phần I-Chơng 2-Quy hoạch nguồn điện
Cũng giống nh chi phí vận hành, công suất dự phòng yêu cầu ảnh hởng quan
trọng đến kết quả của bài toán quy hoạch phát triển nguồn. Công suất dự phòng lại
phụ thuộc vào cấu hình nguồn của hệ thống. Do đó, trong mỗi bớc lặp cũng tính lại
công suất dự phòng.
Kết thúc quá trình lặp khi lời giải của bài toán quy hoạch nguồn ở hai bớc kế
tiếp sai khác nhau một số đủ nhỏ.
Khối lợng tính toán sẽ giảm nhiều nếu các khối phân bố tối u công suất và
tính dự phòng công suất có thuật toán đơn giản và hiệu quả. Trong trờng hợp này
bài toán phân bố tối u công suất có thể đợc giải gần đúng bằng cách tách thành hai
bài toán độc lập nhau:
1- Phân bố trớc thủy điện vào đồ thị phụ tải theo nguyên tắc sao cho phần
còn lại cho nhiệt điện là bằng phẳng nhất.

2- Phân bố tối u công suất còn lại cho các nhiệt điện.
?#@#2<A9 '()*+(=
Bài toán quy hoạch phát triển nguồn nói riêng, cũng nh nhiều bài toán tối u
khác thờng đợc giải nhờ những phơng pháp quy hoạch toán học.
>dạng tổng quát các bài toán quy hoạch có thể đợc biểu diễn nh sau:
Xác định tập giá trị X={x
j
} thỏa mãn:
f(X) = f(x
1
,x
2
,,x
n
) min (max) (2-1)
đồng thời thỏa mãn các ràng buộc sau:
h
i
(X) = h
i
(x
1
,x
2
,,x
j
, ) = 0 (i = 1ữ m) (2-2)
g
i
(X) = g

i
(x
1
,x
2
,,x
j
, ) 0 (i = 1ữ m) (2-3)
trong đó: f(X) là hàm mục tiêu.
x
j
là các ẩn.
Đối với bài toán quy hoạch phát triển tối u HTĐ, hàm mục tiêu (2-1) chính là
tiêu chuẩn tối u, có thể là điều kiện cực tiểu chi phí tính toán hoặc có thể là điều
kiện tối đa lợi nhuận trong thời gian khảo sát. Còn các ràng buộc (2-2) chính là các
ràng buộc về cân bằng công suất, hạn chế về điều kiện tự nhiên, điều kiện kĩ thuật
và kinh tế.
Tùy theo tính chất của hàm mục tiêu và các ràng buộc, bài toán có thể đợc
giải bằng phơng pháp quy hoạch tuyến tính, quy hoạch phi tuyến hoặc bằng phơng
pháp quy hoạch động
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45
10
Phần I-Chơng 2-Quy hoạch nguồn điện
2.3.1. Mô hình quy hoạch tuyến tính (QHTT)
Mô hình quy hoạch tuyến tính có thể áp dụng nếu các điều kiện ràng buộc và
hàm mục tiêu là những biểu thức tuyến tính. Lúc đó bài toán có dạng:
Xác định tập giá trị X = {x
1
,x
2

,,x
n
} sao cho hàm mục tiêu:
min(max))(
1
=

=
n
j
jj
xcXf
thỏa mãn các điều kiện: (2-4)
m
i ij j i
i=1
h (X) = a x = b

(2-5)
trong đó: x
j
là các ẩn.
c
j
,a
ij
,b
i
là các hằng số tự do.
Một số u, nh ợc điểm của quy hoạch tuyến tính:

Ưu điểm: Dùng mô hình tuyến tính để giải bài toán chọn cấu trúc tối u trong
quy hoạch và phát triển nguồn điện có những u điểm cơ bản nh tính đơn giản của
mô hình toán học, tính chắc chắn của lời giải, tính phổ biến của thuật toán. Đa đợc
bài toán về mô hình quy hoạch tuyến tính thì lời giải sẽ dễ dàng tìm đợc và hiện
nay đã có những thuật toán và các chơng trình chuẩn trên máy tính điện tử cho
phép giải triệt để bài toán tối u bằng phơng pháp quy hoạch tuyến tính với kích cỡ
đủ lớn rất thuận tiện. Lời giải nhận đợc thờng cho phép dễ dàng kiểm tra tính hợp
lý cũng nh thiếu sót của mô hình xuất phát.
Nhợc điểm: Nhợc điểm chính của mô hình QHTT khi giải quyết bài toán
quy hoạch phát triển nguồn điện là không cho độ chính xác cao. Chẳng hạn để đa
hàm mục tiêu về dạng Z(x
1
,x
1
,,x
n
) min(max), khi xét các biến công suất x
1
,x
1
,
,x
n
là công suất nguồn cần phải chấp nhận vốn đầu t và chi phí vận hành tỉ lệ với
công suất đặt, suất chi phí sản xuất điện năng không phụ thuộc vào công suất
nguồn
Có thể thấy sai số rất đáng kể đối với vốn đầu t cho các nhà máy thủy điện.
Đó là vì với diện tích đất tự nhiên để xây dựng nhà máy thủy điện yêu cầu vốn đầu
t ban đầu hầu nh không đổi với công suất đặt của tổ máy. Vì vậy khi lời giải tối u
(nhận đợc theo mô hình QHTT) có trị số nhỏ (công suất đặt của nhà máy thủy điện

bé) thì trị số đó không còn là tối u nữa, do suất vốn đầu t thực tế (tỉ lệ với tg
1
) lớn
hơn trị số đã sử dụng trong tính toán rất nhiều (hình 2.2 và 2.3). Vốn đầu t của nhà
máy thủy điện thờng chiếm từ 60-70% vốn đầu t tổng. Trong đó:
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45
11
Phần I-Chơng 2-Quy hoạch nguồn điện
E
p
đ
V
A = - suất vốn đầu t trên 1 đơn vị công suất điện, $ /kW
N

E
p
đ
V
a = - suất vốn đầu t trên 1 đơn vị công suất đặt thêm, $ /kW
N


N
đ
- công suất đặt của nhà máy thủy điện.
V
E
- vốn đầu t cho sản xuất điện năng của nhà máy thủy điện.

Một yếu tố khác cũng ảnh hởng đáng kể đến độ tuyến tính của hàm mục tiêu
là suất chi phí nhiên liệu b cho một đơn vị điện năng sản xuất ra của các nhà máy
nhiệt điện. Thực tế b phụ thuộc phức tạp vào trị số công suất vận hành mà trờng
hợp chung không thể coi là hằng số. Để khắc phục những nhợc điểm trên đồng thời
vẫn phát huy u điểm cơ bản của mô hình tuyến tính có thể sử dụng thuật toán
QHTT chứa tham số hoặc QHTT nguyên hỗn hợp.
2.3.2. Mô hình quy hoạch phi tuyến (QHPT)
Nếu nh mô hình QHTT không cho độ chính xác khi mô tả bài toán thì mô
hình QHPT về nguyên tắc lại cho phép mô phỏng bài toán quy hoạch phát triển
nguồn điện chính xác hơn. Nhng theo mô hình này vấn đề tìm một phơng pháp toán
học để giải là một khó khăn. Vì khi mô tả đúng đắn hiện thực bài toán quy hoạch
thì phải vợt lên những giả thiết đơn giản hóa nh chi phí sẽ không tuyến tính theo
công suất, hàm tổn thất cũng là hàm phi tuyếnvà khi đó mô hình toán học sẽ
phức tạp và không có hiệu lực để nhận đợc lời giải.
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45
C
1
= tg
1
C
2
= tg
N
op
N
đ
V
0
V
A

p
a
p
A
p
0
N
đ
Hình 2.3. 6nh hởng vốn đầu t ban đầu
của nhà máy thuỷ điện
Hình 2.2. Suất vốn đầu t tính
cho 1 đơn vị công suất đặt
12
Phần I-Chơng 2-Quy hoạch nguồn điện
Phơng pháp giải bài toán QHPT ngày nay là phơng pháp gradient, phơng
pháp lagrange. Với phơng pháp gradient thì kết quả chỉ cho phép tìm điểm tối u cục
bộ. Còn điểm tối u tuyệt đối chỉ tìm đợc khi hàm mục tiêu và miền lời giải cho
phép đều có tính chất lồi. Ngoài ra phơng pháp gradient dựa trên thủ tục lặp để đi
tìm lời giải tối u, do đó sự hội tụ của quá trình tính toán thờng chậm.
2.3.2.1. Ph ơng pháp tuyến tính hóa
Phơng pháp tuyến tính hóa là một trong những phơng pháp đợc sử dụng rộng
rãi nhất để giải bài toán quy hoạch phi tuyến. Nội dung của phơng pháp là các hàm
phi tuyến f(X), h
i
(X) và g
i
(X) của bài toán (2.1) ữ (2.3) đợc thay thế bằng khai triển
taylor nhng chỉ lấy đến bậc 1. Giả sử đã có X
(k)
thì X

(k+2)
đợc tính nh sau:
Trớc hết tính:
( )
( )
( )
( )
( )
( )

n
k k k
i i
i=1
f(X) = f X + f' X x - x

(2.6)
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
j
m
k k k
'
i i i x j j
j=1

h X = h X + h X x -x

(2.7)
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
j
m'
k k k
'
i i i x j j
j=1
g X = g X + g X x - x

(2.8)
Giải QHTT với các hàm tiệm cận (2.6), (2.7) và (2.8) đợc X
(k+1)
.
So sánh các thành phần j của X
(k)
và X
(k+1)
:
+ Nếu x
j
(k+1)

> x
j
(k)
: x
j
(k+2)
= x
j
(k+1)
-
(k)
(2.9)
+ Nếu x
j
(k+1)
< x
j
(k)
: x
j
(k+2)
= x
j
(k+1)
+
(k)
(2.10)

(k)
là độ dài bớc lặp thứ k,

(1)
> 0 tùy chọn

(k+1)
= à*
(k)
(2.11)
với 0 à 1 tùy chọn
Quá trình lặp kết thúc khi với đủ nhỏ chọn trớc.
2.3.2.2. Các ph ơng pháp đ a về quy hoạch phi tuyến không ràng buộc
a) Ph ơng pháp Lagrange
Đây là phơng pháp kinh điển để giải bài toán (2.1) ữ (2.2) khi hàm mục tiêu
và các ràng buộc liên tục cùng đạo hàm bậc nhất của nó.
Từ bài toán gốc (2.1) ữ (2.2) lập bài toán Lagrange:
Xác định tập (X, ) sao cho:
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45
13
Phần I-Chơng 2-Quy hoạch nguồn điện
( ) ( ) ( )
m
i i
i=1
L X, l = f X + l h X min(max)

(2.12)
Điều kiện tối u của hàm này là:
( ) ( )
( )

m
i
i
i=1
j j j
i
i
f X h X
L
j 1,n
x x x
L
h X 0 i 1,m


= + =






= = =




(2.13)
Hệ (2.13) có m + n phơng trình, tìm đợc n ẩn x

j
và m ẩn
i
.
b) Ph ơng pháp hàm phạt
Phơng pháp hàm phạt đợc diễn tả dới các dạng khác nhau nhng có một đặc
điểm chung là biến đổi bài toán có ràng buộc về một hay dãy các bài toán không có
ràng buộc bằng cách đa thêm một hàm phạt vào hàm mục tiêu.
Bài toán (2.1) ữ (2.3) đợc biến đổi thành bài toán:
U(X) = f(X) +P(X) min (max) (2.14)
Trong đó U(X) gọi là hàm phạt đợc thành lập từ các ràng buộc (2.2) ữ (2.3),
đặc tính của hàm phạt là có giá trị 0 khi biến X nằm trong miền cho phép và có giá
trị rất lớn khi biến X nằm ngoài miền cho phép. Ưu điểm của phơng pháp này là
đơn giản. Nhợc điểm của phơng pháp là khối lợng tính toán có thể lớn và phải
thành lập đợc hàm P(X) khả vi.
Các phơng pháp kể trên có nhợc điểm chung là không đảm bảo đợc tính hội
tụ chắc chắn. Thông thờng tính hội tụ đảm bảo đợc khi các giá trị ban đầu của lời
giải lựa chọn đợc gần với lời giải tối u. Nhợc điểm quan trọng khác của các phơng
pháp giải bài toán quy hoạch phi tuyến là không đảm bảo lời giải tối u toàn cục.
Phụ thuộc vào xấp xỉ đầu, lời giải cục bộ có thể khác nhau. Cần tính toán nhiều lần
cũng nh sử dụng các phân tích phụ mới có thể tin cậy đợc vào lời giải. Nhợc điểm
càng tăng khi số biến cần tìm của bài toán càng nhiều. Từ đó, tính phức tạp, nhiều
yếu tố của bài toán quy hoạch phát triển nguồn đã giải thích tại sao mô hình quy
hoạch phi tuyến ít đợc sử dụng.
2.3.3. Mô hình quy hoạch động
Theo mô hình toán học này thì khối lợng tính toán khá lớn, để giảm bớt khối
lợng tính toán thực tế thờng phải bớt đi ở bớc ban đầu một số phơng án cho phép.
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45
14
Phần I-Chơng 2-Quy hoạch nguồn điện

Khi đó hạn chế nhiều tính tối u của lời giải. Ngoài ra giải bài toán quy hoạch theo
mô hình quy hoạch động đòi hỏi những thuật toán phức tạp, công cụ tính toán hiện
đại, đặc biệt cần đa vào một khối lợng lớn số liệu đầu vào.
Để áp dụng phơng pháp quy hoạch động giải bài toán quy hoạch phát triển
nguồn, ngời ta đã đa ra mô hình trên máy tính WASP-III (Wiena Automatic System
Planning - III). Đây là một môđun trong bộ chơng trình phân tích năng lợng - điện
lực (ENPEP) do cơ quan Năng lợng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) và viện Nghiên cứu
Quốc gia BC của Mĩ thực hiện. WASP là một mô hình tối u hóa phát triển
dài hạn nguồn điện (thời gian tính toán có thể tới 30 năm).
Mô hình thuật toán WASP-III bao gồm các môđun con (xem hình 2.4) với
các chức năng nh sau:
a. LOADSYS (Load System Description): Đa vào các số liệu và tính toán
nhu cầu phụ tải và chế độ tiêu thụ điện bao gồm nhu cầu công suất, điện năng và đ-
ờng tích phân phụ tải.
b. FIXSYS (Fixed System Description): Đa vào các thông tin kinh tế-kĩ
thuật-môi trờng của các nhà máy điện hiện có và của các nhà máy điện đã có kế
hoạch đa vào hệ thống.
c. VARSYS (Variable System Description): Đa vào các thông tin kinh tế-kĩ
thuật-môi trờng của các nhà máy điện dự kiến có thể phát triển trong tơng lai.
d. CONGEN (Configuration Generator): Tính toán các kịch bản có thể có
trong những năm tơng lai, thỏa mãn nhu cầu về phụ tải và các điều kiện ràng buộc.
e. MERSIM (Merge and Simulate): Phủ biểu đồ phụ tải của các kịch bản
nguồn, tính toán chi phí vận hành của hệ thống và điện năng không đáp ứng đợc
của kịch bản.
f. 9)* (Dynamic Programming Optimization): Đa vào các thông tin về
kinh tế của hệ thống và các nguồn điện, dùng thuật toán quy hoạch động để xác
định phơng án tối u.
g. REPROBAT (Report Writer of WASP in a Batched Environment): Kết
quả tính toán của phơng án tối u phát triển nguồn điện.
Chơng trình WASP-III có nhợc điểm là đã coi toàn bộ hệ thống điện là một

nút duy nhất, không tính đến sự trao đổi giữa các vùng có xét đến khả năng của các
đờng dây liên kết. Để khắc phục nhợc điểm này cần bổ sung ràng buộc liên quan
đến ảnh hởng của khả năng tải của các đờng dây liên lạc.
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45
15
Phần I-Chơng 2-Quy hoạch nguồn điện
Kết luận
Những phân tích trên cho thấy việc tìm tòi những phơng pháp thích hợp cho
bài toán quy hoạch phát triển nguồn vẫn còn là nội dung rất cần thiết. Phát triển mô
hình quy hoạch tuyến tính là một hớng đi có nhiều triển vọng và hấp dẫn.
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45
Số liệu
Mô đun 1
LOADSYS
Mô đun 2
FIXSYS
Mô đun 3
VARSYS
Số liệu Số liệu
Mô đun 4
CONGEN
Số liệu
Số liệu
Mô đun 6
DYNPRO
Mô đun 5
MERSIM
Số liệu
Mô đun 7
REPROBAT

Số liệu
Báo cáo
PA tối u
Hình 2.4. Kết cấu mô hình WASP-III
16
Phần I-Chơng 3-Mô hình quy hoạch tuyến tính
Chơng 3
Giải bài toán quy hoạch nguồn điện bằng
mô hình quy hoạch tuyến tính
3.1.<'()(=D*E**7F
3.1.1. Hàm mục tiêu
Xác định công suất {X} và {U} sao cho:
F(X,U) = H
1
+ H
2
=
0 0
1 1
J t J T t D
jv jv jv jvtd jvtd d
v-v v-v
j=1 v=v j=1 t=1 v=v d=1
1 1
(C -S ) X + F .U .q min
(1+ r) (1+ r)


Hàm mục tiêu gồm hai thành phần: vốn đầu t H
1

và chi phí vận hành H
2
:
Trong biểu thức trên:
* Chỉ số j: Chỉ số thứ tự của nhà máy (chỉ số thứ nhất theo cách viết).
* Chỉ số v: Năm đa nhà máy vào vận hành (chỉ số thứ 2).
* v
1
: Năm đầu tiên dự kiến đa nhà máy vào vận hành.
* Chỉ số t: Chỉ giai đoạn con đang xét trong cả giai đoạn quy hoạch (chỉ số thứ 3).
* Chỉ số d: Chỉ số miền đồ thị phụ tải (chỉ số thứ 4).
* r: Hệ số chiết khấu.
* J: Tổng số nhà máy điện dự kiến đa vào khảo sát.
* T: Thời hạn khảo sát.
* D: Số bậc của đồ thị phụ tải đã đẳng trị.
* X
jv
: Công suất của nhà máy j đa vào vận hành năm v.
* C
jv
: Suất vốn đầu t cho nhà máy j đa vào vận hành năm v.
* S
jv
: Giá trị còn lại cuối thời gian quy hoạch của nhà máy j đa vào vận hành
năm v.
* U
jvtd
: Công suất vận hành thực tế của nhà máy j của tổ máy đa vào vận
hành ở năm v, giai đoạn t, trên miền đồ thị phụ tải d.
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45

17
Phần I-Chơng 3-Mô hình quy hoạch tuyến tính
* F
jvtd
: Suất chi phí vận hành của nhà máy j đa 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 d trong năm.
3.1.2. Các ràng buộc
1. Ràng buộc về công suất đặt
1
J t
jv jv td
j=1 v=v
a .X P (1+ m)

trong đó:
a
jv
: hệ số khả dụng của nhà máy j;
X
jv
: công suất đặt nhà máy j đa vào vận hành năm v;
P
td
: phụ tải cực đại ở thời điểm đa nhà máy vào hoạt động;
m: hệ số dự trữ công suất.
2. Ràng buộc về công suất phát thực tế (thỏa mãn nhu cầu phụ tải)
1

J t
jvtd td
j=1 v=v
U P

d = 1,2,,D ; t=1,2,,T
3. Ràng buộc về khả năng phát công suất từng nhà máy
0 U
jvtd
a
jv
.X
jv
j = 1,,J; v = v
1
,,t; t = 1,,T; d = 1,,D
4. Ràng buộc năng lợng phát của nhà máy thủy điện
D
jvtd d vt
d=1
U H

v = v
1
,,t ; t = 1,,T
H
vt
: Giới hạn đảm bảo năng lợng nớc năm thứ v giai đoạn t.
5. Ràng buộc công suất đặt từng nhà máy
X

jv
X
jvmax
X
jvmax
: công suất đặt giới hạn của nhà máy j năm v.
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45
18
Phần I-Chơng 3-Mô hình quy hoạch tuyến tính
6. Ràng buộc đảm bảo cân bằng năng lợng
1 2
1
J J
D t D
jv jv d jv jvtd d td d
d=1 v=v j=1 j=1 d=1
a .X . .U . P .

+
ữ ữ
ữ ữ


trong đó:
J
1
: số các nhà máy không phải thủy điện.
J
2
: số các nhà máy thủy điện.

jv
: hệ số mùa của nhà máy thủy điện.
Năng lợng năm ít nớc trong giai đoạn thống kê
Năng lợng năm nớc trung bình trong giai đoạn thống kê
=

3.2. *9 <7F(:G)H(G('()
*+(=
Quy hoạch phát triển nguồn điện cho một hệ thống điện trong giai đoạn
2005-2020 sau:
Xét một hệ thống điện vào năm 2005 đã có sẵn ba nhà máy: nhiệt điện 1
(640 MW), nhiệt điện 2 (460 MW) và thủy điện 1 (720 MW).
3.2.1. Thông số đầu vào của bài toán
3.2.1.1. Dự báo phụ tải
Bảng 3.1: Dự báo nhu cầu phụ tải điện trong giai đoạn 2010-2020
Miền phụ tải (p) Thời gian
làm việc
(giờ)
Công suất
năm 2010
(MW)
Công suất
năm 2015
(MW)
Công suất
năm 2020
(MW)
1. Phụ tải đỉnh 600 2600 3700 6200
2. Phụ tải nửa đỉnh 2800 1800 2600 3700

3. Phụ tải gốc 8760 800 1800 2400
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45
19
Phần I-Chơng 3-Mô hình quy hoạch tuyến tính
3.2.1.2. Chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của các nhà máy
Bảng 3.2: Thông số của các nhà máy
Loại nhà máy
Chi phí
đầu t C
(USD/kW)
Chi phí
vận hành F
(USD/kWh)
Hệ số khả
dụng a
Công suất
cực đại
(MW)
Nhiệt điện 1 15 0,84 640
Nhiệt điện 2 11 0,84 460
Thủy điện 1 0,8 0,96 720
Thủy điện 2 1590 0,75 0,98 1700
Tuốc bin khí hỗn hợp 1 710 62 0,92 980
Tuốc bin khí hỗn hợp 2 690 72 0,9 1000
Điện nguyên tử 2200 30 0,9 1900
3.2.1.3. Năng lợng của các nhà máy thủy điện
Bảng 3.3: Năng lợng đảm bảo nớc của các nhà máy thủy điện
Năm Thủy điện 1 (MWnăm) Thủy điện 2 (MWnăm)
2010 1000 1700
2015 980 1600

2020 960 1500
Hệ số mùa = 0,75.
Yêu cầu dự trữ công suất của toàn hệ thống là 10%.
Hệ số chiết khấu r là 9%.
3.2.2. Hàm mục tiêu
Phạm Lê Hoàng-HTĐ 3-K45
20