Ứng dụng thuật toán sohpso tvac để giải bài toán điều độ kinh tế trong hệ thống điện đa vùng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------------------

LÊ CAO TRÍ

ÁP DỤNG THUẬT TỐN SOHPSO- TVAC
ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN ĐIỀU ĐỘ KINH TẾ
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ĐA VÙNG

CHUYÊN NGÀNH : THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN
MÃ SỐ NGÀNH

: 60.52.50

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2010


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH
TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Võ Ngọc Điều....................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 : ..........................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2 :..........................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM

ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. ..............................................................
2. ..............................................................
3. ..............................................................
4. ..............................................................
5. ..............................................................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau
khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

Bộ môn quản lý chuyên ngành


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHO A
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ N GHĨA VIỆT N AM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh P húc
---oOo--Tp. HCM, ngày . . . . . tháng . . . . . năm . . . . . .

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên:

LÊ CAO TRÍ

Phái:

Nam

Ngày, t háng, năm sinh:

19-10-1986

Nơi sinh:

TPHCM

Chuyên ngành:

Thiết bị Mạng và Nhà máy điện

MSHV:

09180088

1- TÊN ĐỀ TÀI :
ÁP DỤNG THUẬT TOÁN SOHPSO- TVAC ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN ĐIỀU
ĐỘ KINH TẾ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ĐA VÙNG
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN :
 Nghiên cứu t huật toán SOHPSO-TVAC.
 Nghiên cứu bài toán điều độ kinh tế trong hệ thống điện đa vùng
(Multi-Area Economic Dispatch)
 Ứng dụng t huật toán SOHP SO-TVAC gi ải bài to án điều độ kinh tế MAED với
nhiều hệ thống khác nhau
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05-07-2010
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 06-12-2010
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯ ỚNG DẪN : TS. VÕ NGỌC ĐIỀU

Nội dung và đề cương Luận văn t hạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành t hông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

(Họ tên và chữ ký)

QUẢN LÝ CHUYÊN NG ÀNH
(Họ tên và chữ ký)

TS. Võ Ngọc Điều

KHOA QL CHUYÊN NG ÀNH
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS.Võ Ngọc
Điều, người thầy đã giúp đỡ cung cấp nhiều tài liệu quý giá cũng
như đưa ra những lời khun hữu ích để giúp tơi hồn thành luận văn
này.
Xin chân thành c ám ơn đến t ất cả Quý Thầy, Cô đã gi ảng
dạy, trang bị cho tơi những kiến thức rất bổ ích và q báu trong
s uốt quá trình học tập cũng như nghiên cứu sau này.
Xin cảm ơn Gi a đì nh đã tạo mọi điều kiện để tôi yên tâm
học tập tốt trong suốt thời gi an vừa qua.
Xin c ảm ơn tất c ả bạn bè thân thuộc đã động viên, t ạo
điều kiệ n thuận lợi và hỗ trợ cho tơi rất nhiều trong q trì nh học
tập, cơng t ác cũng như trong s uốt thời gi an thực hiện l uận văn.
Xin cảm ơ n các Anh, các Bạn học viên Cao học (khóa

2009-2011) ngành Thiết bị Mạng Nhà máy điện, những người đã
cùng tôi chia ngọt sẻ bùi trong những năm tháng trên
giảng đường

Tp. Hồ Chí Mi nh, t háng 12 năm 2010
Người thực hiện

Lê Cao Trí


Tóm tắt luận văn

TĨM TẮT LUẬN VĂN
Luận văn này trình bày thuật tốn SOHPSO-TVAC và ứng dụng vào tính
tốn tối ưu chi phí vận hành trong hệ thống điện lớn có cấu trúc phân chia gồm
nhiều vùng nhỏ liên kết. Hai phần nội dung chính được thể hiện trong luận văn là:


Nghiên cứu thuật tốn : tì m h iể u th uậ t t oá n PSO (Pa rt ic al

Sw ar m O pt i miz at i on ) và c ác n há nh n hỏ l iê n qu an . Đi s âu v ào
ng hi ên cứ u nh án h ph át tr iể n mới từ PSO là SOH PSO - TV A C, th iế t
lậ p cá c th ôn g s ố cầ n th iế t để ứ ng d ụn g và o bà i to á n M A ED
 Bá i to á n điề u độ ki nh tế M A ED : ứng d ụ ng SO HPSO -T V AC
gi ải c ác b ài t oá n MA E D mẫ u mự c từ đ ơn g i ản đ ến p hứ c t ạp
 Hệ t hố n g 2 vù ng 4 tổ má y
 Hệ t hố n g 2 vù ng 3 tổ má y, xé t c hi p hí t ổn h ao t ru yề n t ải
 Hệ t hố n g 2 vù ng 4 0 tổ má y
 Hệ t hố n g 4 vù ng 1 6 tổ má y
Kết quả chính mà nghiên cứu đạt được là ứng dụng kỹ thuật tính tốn

tiến hóa mà điển hì nh là thuật tốn SOHPSO-TVAC vào gi ải quyết những bài
toán tối ưu phức tạp trong hệ thống điện và đã đạt được những kết quả khả
quan hơn những phương pháp đã từng được sử dụng trước đây, được so sánh
trên hai phương diện chính : kết quả hội tụ và thời gian tính tốn.


Mục Lục

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Đặt vấn đề ...........................................................................................................1
1.2 Mục tiêu ..............................................................................................................1
1.3 Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................2
1.4 Kết quả mong muốn ............................................................................................3
CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan về các bài toán điều độ kinh tế đa vùng ............................................4
2.1.1 Vận hành tối ưu giữa các đối tượng trong vùng ...........................................4
2.1.2 Vận hành tối ưu giữa các vùng .....................................................................5
2.1.3 Các yếu tố ràng buộc của bài toán điều độ kinh tế đa vùng .........................6
2.2 Tổng quan các phương pháp đã được áp dụng theo một số bài báo .................12
CHƯƠNG 3 : GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP SOHPSO-TVAC
3.1 PSO nguyên thủy...............................................................................................16
3.2 Canonical Partical Swarm Optimization ...........................................................21
3.3 Time-Varying Inertia Weight Particle Swarm Optimizer .................................21
3.4 Radom Inertia Weight Particle Swarm Optimizer ............................................22
3.5 Fully Informed Particle Swarm Optimizer........................................................23
3.6 Adaptive Hierarchical Particle Swarm Optimizer ............................................23
3.7 Particle Swarm Optimizer with Time-varying
Acceleration Coefficients ........................................................................................24
3.8 Particle Swarm Optimizer With “Mutation” and

Time-Varying Acceleration Coefficients (MPSO-TVAC) .....................................27


Mục Lục

3.9 Self-Organizing Hierarchical Particle Swarm Optimizer
With Time-Varying Acceleration Coefficients (HPSO-TVAC).............................29
CHƯƠNG 4 : THÀNH LẬP BÀI TOÁN MAED SỬ DỤNG SOHPSO-TVAC
...........................32
4.2 Áp dụng SOHPSO-TVAC giải bài toán phân bố tối ưu công suất
giữa các tổ máy ở nhiều vùng khác nhau trong hệ thống .......................................34
4.2.1 Thành lập bài toán cho vấn đề ....................................................................34
4.2.2 Xây dựng giải thuật SOHPSO-TVAC
cho bài toán Multi-Area Economic Dispatch .....................................................36
CHƯƠNG 5 : KẾT QUẢ TÍNH TỐN
5.1 Bài toán 1 ..........................................................................................................40
5.2 Bài toán 2 ..........................................................................................................45
5.3 Bài toán 3 ..........................................................................................................50
5.4 Bài toán 4 ..........................................................................................................55
5.5 Bài toán 5 ..........................................................................................................63
CHƯƠNG 6 : TỔNG KẾT VÀ KIẾN NGHỊ
6.1 Tổng kết đề tài ...................................................................................................67
6.2 Hướng phát triển của đề tài ...............................................................................68
6.3 Lời kết ...............................................................................................................68


Danh mục các bảng trong luận văn

DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN

Bảng 5.1 : Kết quả cho bài toán 1
trường hợp PD = 800W và PD = 950W ..................................................................41
Bảng 5.2 : Kết quả cho bài toán 1
trường hợp PD = 1030W và PD = 1120W ..............................................................42
Bảng 5.3 : Kết quả cho bài toán 1
so sánh với phương pháp EDSM, ALHN ...............................................................42
Bảng 5.4 : Thời gian tính tốn bài tốn 1
so sánh với phương pháp ALHN ............................................................................43
Bảng 5.5: Kết quả cho bài toán 2
trường hợp PD = 800W; PD = 950W .....................................................................46
Bảng 5.6 : Kết quả cho bài toán 2
trường hợp PD = 1030W; PD = 1120W .................................................................47
Bảng 5. 7: Kết quả số bài toán 2
so sánh với các phương pháp QPM, PHN, EDSM, ALHN ....................................48
Bảng 5.8 : Kết quả cho bài toán 3
trường hợp PD = 800W; PD = 1030W ...................................................................51
Bảng 5.9 : Kết quả cho bài toán 3
trường hợp PD = 1120W .........................................................................................52
Bảng 5.10 : Kết quả số bài toán 3
so sánh với phương pháp PHN, ALHN ..................................................................52
Bảng 5.11 : Kết quả số cho bài toán 4
trường hợp PD = 6000W .........................................................................................58
Bảng 5.12 : Kết quả chi tiết bài toán 4
trường hợp PD = 6000W, Iter = 1000, D = 500 ......................................................59


Danh mục các bảng trong luận văn

Bảng 5.13: Kết quả số bài toán 4
so sánh với PHN, ALHN.........................................................................................60

Bảng 5.14 : Kết quả độ lệch chuẩn cho bài toán 4
trường hợp D = 25, 100, 500 ...................................................................................62
Bảng 5.15 : Thông số về giới hạn cơng suất phát
và hệ số chi phí bài toán 5 .......................................................................................63
Bảng 5.16 : Kết quả số cho bài toán 5
trường hợp D = 25, 100, 500 ...................................................................................64
Bảng 5. 17 : Kết quả số bài toán 5
so sánh với các phương pháp khác ..........................................................................65
Bảng 5.18 : Kết quả chi tiết
cơng suất phát các tổ máy cho bài tốn 5 ................................................................65


Danh mục các hình trong luận văn

DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN VĂN

Hình 4.1 : Lưu đồ giải thuật theo phương pháp SOHPSO-TVAC.........................39
Hình 5.1 : Đồ thị so sánh tốc độ tính tốn bài tốn 1
so với phương pháp ALHN .....................................................................................43
Hình 5.2 : Đồ thị hội tụ hàm chi phí bài toán 1
trường hợp PD = 800MW; PTmax = 90MW ..........................................................44
Hình 5.3 : Đồ thị hội tụ cơng suất truyền tải bài toán 1
trường hợp PD = 800MW; PTmax = 90MW ..........................................................44
Hình 5.4 : Đồ thị so sánh kết quả tối ưu chi phí bài tốn 2
so với phương pháp ALHN .....................................................................................48
Hình 5.5 : Đồ thị hội tụ hàm chi phí bài tốn 2
trường hợp PD = 1030MW; PTmax = 90MW ........................................................49
Hình 5.6 : Đồ thị hội tụ hàm chi phí bài tốn 2
trường hợp PD = 1030MW; PTmax = 90MW ........................................................49
Hình 5.7 : Tốc độ hội tụ bài tốn 3

của SOHPSO-TVAC so với PHN, ALHN ..............................................................53
Hình 5.8 : Kết quả hội tụ bài toán 3
của SOHPSO-TVAC so với PHN, ALHN ..............................................................53
Hình 5.9 : Đồ thị hội tụ hàm chi phí bài tốn 3
trường hợp PD = 1120MW; PTmax = 100MW ......................................................54
Hình 5.10 : Đồ thị hội tụ cơng suất truyền tải bài toán 3
trường hợp PD = 1120MW; PTmax = 100MW ......................................................55
Hình 5.11 : Đồ thị hội tụ hàm chi phí bài tốn 4
trường hợp PD = 6000MW; PTmax = 1000MW; D = 500.....................................59


Danh mục các hình trong luận văn

Hình 5.12 : Đồ thị hội tụ cơng suất truyền tải bài tốn 4
trường hợp PD = 6000MW; PTmax = 1000MW; D = 500.....................................60
Hình 5.13 : Kết quả bài toán 4
theo phương pháp SOHPSO-TVAC so với ALHN, PHN ......................................61
Hình 5.14 : Đồ thị hội tụ hàm chi phí bài tốn 5
trường hợp PD = 1250MW; PTmax = 100MW; D = 500.......................................66


Chữ viết tắt trong luận văn

CHỮ VIẾT TẮT
AH-PSO

: Adaptive Hierarchical Particle Swarm Optimizer

ALHN

: Augmented Lagrange Hopfield Network

DSM

: Direct Search Method

EDSM

: Enhanced Direct Search Methods

GA

: Genetic Algorithm

ISO/RTO

: Independent System Operator or Regional Transmission
Organization

MAED

: Multi Area Economic Dispatch

MPSO-TVAC

: Particle Swarm Optimizer With “Mutation” and
Time-Varying Acceleration Coefficients

PD

: Demand Power

PHN

: Proposed Hopfield Network

PSO

: Particle Swarm Optimization

PSO-RANDIW

: Particle Swarm Optimizer with Random Inertia Weight

PSO-TVIW

: Particle Swarm Optimizer with Time-Varying Inertia Weight

QPM

: Quadratic Programming Method

SOHPSO–TVAC

: Self-Organizing Hierarchical Particle Swarm Optimizer With
Time-Varying Acceleration Coefficients


Chương 1: Giới thiệu chung
Vấn đề cần giải quyết và phương pháp giải quyết

Tóm tắt : Chương này giới thiệu bài toán điều độ kinh tế, phương pháp tối ưu
SOHPSO-TVAC, mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài.


Chương 1: Giới thiệu chung

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG

1.1

Đặt vấn đề
Điện là nguồn năng lượng quan trọng, quyết định sự thành bại, phát triển của
bất kỳ quốc gia nào trên thế giới. Do đó việc sử dụng nguồn năng lượng này
như thế nào để hiệu quả nhất luôn là đề tài nghiên cứu của các nhà khoa học
từ trước đến nay. Bên cạnh vấn đề tối ưu trào lưu cơng suất thì vấn đề vận
hành kinh tế máy phát được xem là quan trọng nhất.
Vấn đề vận hành kinh tế máy phát được chia làm hai chủ đề chính :
o Điều độ kinh tế trong môi trường đa vùng
o Điều độ kinh tế trong môi trường sử dụng đa nhiên liệu.
Trong luận văn này, chúng ta sẽ tập trung giải quyết bài tồn điều độ kinh tế
trong mơi trường đa vùng

1.2

Mục tiêu
Các hệ thống điện trong một quốc gia ln được kết nối với nhau để có thể
vận hành linh hoạt hơn, đạt được độ tin cậy tốt nhất, tăng tính ổn định cũng
như giảm thiếu chi phí sản xuất. Điều độ kinh tế đa vùng thực chất là sự phối
hợp một cách tối ưu hóa việc vận hành các tổ máy phát điện trong các nhà

máy sao cho chi phí cực tiểu trong khi vẫn đáp ứng được các điều kiện ràng
buộc về kỹ thuật như : hạn mức công suất máy phát điện, sự cân bằng công
suất giữa các khu vực, các yếu tố an toàn của đường dây truyền tải… Do đó,
điều độ kinh tế đa vùng là một vấn đề tối ưu quy mô lớn, thỏa mãn nhiều
điều kiện ràng buộc tuyến tính và khơng tuyến tính.

Trang 1


Chương 1: Giới thiệu chung

Trong lịch sử phát triển, nhiều phương pháp đã được áp dụng để giải quyết
bài toán trên như : nonlinear convex network flow programming [12],
Evolutionary algorithm [4], Hybrid Evolutionary Programming [5],
Lagrangian relaxation approach [7], Tabu Search [4]. Trong một hệ thống
điện nhỏ, các phương pháp vừa nêu có thể thực hiện nhanh và mang lại hiệu
quả tốt. Tuy nhiên, đối với một hệ thống điện với quy mô lớn, phức tạp, số
lượng biến ràng buộc tăng lên thì tốc độ tính tốn của các phương pháp trên
giảm đáng kể.
Thuật toán PSO (Particle Swarm Optimization) dựa trên kỹ thuật tối ưu hóa
theo nhóm bầy được Kennedy và Eberhart giới thiệu lần đầu tiên vào năm
1995 được xem như một bước cải tiến đáng kể so với các phương pháp trước
đó. Năm 2004, ba nhà khoa học Asanga Ratnaweera, Saman K. Halgamuge
và Harry C. Watson [16] đã phát triển thuật toán SOHPSO (Self-Organizing
Hierarchical Particle Swarm Optimizer), thuật toán này cũng dựa trên PSO
truyền thống nhưng tốc độ tính toán cải thiện đáng kể. Thuận toán SOHPSO
ngày nay được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực, đặc biệt khi được áp dụng
để giải quyết các bài toán tối ưu trong hệ thống điện mang lại kết quả rất khả
quan.

1.3

Phạm vi nghiên cứu
Ứng dụng thuật toán HSOPSO giải bài toán MAED 2 vùng 4 phần tử
Ứng dụng thuật toán HSOPSO giải bài toán MAED 2 vùng 3 phần tử
Ứng dụng thuật toán HSOPSO giải bài toán MAED 4 vùng 16 phần tử
Ứng dụng thuật toán HSOPSO giải bài toán MAED 2 vùng 40 phần tử

Trang 2


Chương 1: Giới thiệu chung

1.4

Kết quả mong muốn
Luận án này đề xuất thuật toán SOHPSO để giải bài toán điều độ kinh tế đa
vùng cho kết quả tốt hơn và thời gian tính tốn nhanh hơn.
Luận án này tiến hành áp dụng SOHPSO cho hệ thống điện :
o Hai vùng 4 phần tử khơng xét chi phí truyền tải
o Hai vùng 3 phần tử xét chi phí truyền tải
o Bốn vùng 16 phần tử khơng xét chi phí truyền tải
o Hai vùng 40 phần tử khơng xét chi phí truyền tải
Các hệ thống trên được tính tốn qua các ví dụ số cụ thể để chứng minh ưu
thế vượt trội

Trang 3


Chương 2 : Tổng quan

Bài toán điều độ kinh tế đa vùng và các phương
pháp đã áp dụng

Tóm tắt : Chương này đề cập đến bài toán điều độ kinh tế đa vùng cổ điển, các yếu
tố ràng buộc trong thực tế cũng như một số phương pháp đã được áp dụng để giải
bài toán trên.


Chương 2 : Tổng quan

CHƢƠNG 2 : TỔNG QUAN
2.1

Tổng quan về các bài toán điều độ kinh tế đa vùng :

2.1.1 Vận hành tối ưu của các đối tượng trong vùng
Đây là dạng bài toán được đặt ra từ rất lâu mang tính cổ điển nhưng vẫn
cịn giữ ngun giá trị thời đại của nó. Trong một vùng nhất định, phụ tải
luôn thay đổi liên tục tùy vào các thời điểm trong ngày, người vận hành
không thể khởi động các máy phát một cách ngẫu nhiên mà phải suy nghĩ,
tính tốn trước. Giả sử trong vùng có 5 máy phát, và ta cũng biết một số giá
trị ràng buộc như : dự báo công suất phụ tải, công suất dự trữ, giá thành
khởi động, tắt máy, thời gian khởi động …Người vận hành sẽ tính tốn để
chi phí bỏ ra là thấp nhất sao cho vẫn đảm bảo các điều kiện ràng buộc,
chẳng hạn các máy phát chi phí nhiên liệu thấp sẽ được vận hành trước, các
máy phát có chi phí nhiên liệu cao chỉ được khởi động khi nhu cầu phụ tải
tăng cao.
Ta đặt chế độ vận hành máy phát là 1, chế độ nghỉ máy phát là 0, bài toán
điều độ cho kết quả cần mở máy 2, 3, 5 => ta có ma trận mở máy [0, 1, 1, 0,
1]. Câu hỏi được đặt ra ở đây là làm sao đạt được kết quả trên. Cách đơn

giản nhất là đối với mỗi nhu cầu phụ tải khác nhau ta sẽ thực hiện sự kết
hợp các tổ máy cho từng thời điểm trong ngày. Đối với mỗi sự kết hợp
trong từng thời điểm ta giải bài toán kinh tế. Trong từng thời điểm phụ tải
lại chọn ra sự kết hợp có giá thành tối ưu nhất.

Trang 4


Chương 2 : Tổng quan

Hàm chi phí của từng máy phát có thể coi là một hàm theo cơng suất phát,
dạng đơn giàn nhất là một hàm bậc hai :
fi

ai

bi .Pi

ci .Pi 2

( 2.1)

Trong đó fi : chi phí vận hành máy phát thứ i
Pi : công suất phát máy phát thứ i.

2.1.2 Vận hành tối ưu giữa các vùng :
Khi một hệ thống có nhiều khu vực khác nhau, ngoài việc tối ưu giữa các
máy phát trong nhà máy ta còn phải xét đến sự tổn hao trên đường dây
truyền tải. Có thể một nhà máy có suất tăng chi phí nhiên liệu thấp nhất
nhưng khoảng cách đến phụ tải lại xa dẫn đến tổng chi phí vận hành cao

hơn các nhà máy khác. Sự tổn thất này sẽ trở thành một yếu tố ràng buộc
quan trọng trong quá trình tính tốn việc vận hành tối ưu.
Tổn thất trong hệ thống có thể được xác định bằng phương pháp phân luồng
cơng suất. Do hàm chi phí được xem phụ thuộc cơng suất phát nên để thuận
tiện tính tốn ta cũng công suất tổn thất là một hàm theo công suất phát và
áp dụng mơ hình của Kron :
K

K

PL

K

Pi .Bij .Pj
i 1 j 1

Bi 0 .Pi

B00

(2.2)

i 1

Trong đó:
o K: là số nhà máy có trong hệ thống
o
o

: là tổng cơng suất tổn hao do truyền tải
: là hệ số tổn hao trên đoạn nối giữa vùng i và vùng j, các
giá trị Bij hợp thành ma trận hệ số tổn hao hao còn gọi tắt là ma trận B.

Trang 5


Chương 2 : Tổng quan

2.1.3 Các yếu tố ràng buộc của bài toán điều độ kinh tế đa vùng
a.

Ràng buộc về hợp đồng mua bán điện

1)

Hợp đồng mua bán điện chuyển tiếp
Đối với dạng hợp đồng này, khách hàng có quyền mua hoặc bán

điện. Quyết định mua hoặc bán của khách hàng sẽ được thực hiện tùy theo sự
so sánh giữa mức giá đấu của công ty điện lực với giá cả trên thị trường điện.
Vì vậy vận hành tối ưu trong trường hợp này cần xem xét đến các quyết định
mua bán của khách hàng.

2)

Hợp đồng ràng buộc cung cấp điện liên tục
Vận hành các nhà máy được chỉ định phải cung cấp điện liên tục chỉ
đơn giản là xác định trước công suất nhỏ nhất của nhà máy bằng với
lượng công suất yêu cầu từ ISO/RTO (independent system operator or

regional transmission organization – vận hành hệ thống độc lập hay tổ
chức sự truyền tải nội vùng). Với trạng thái này, các nhà máy sẽ được
tách khỏi quá trình tối ưu của tồn hệ thống, cơng suất của chúng sẽ tập
trung cho một vùng cố định.
Nếu công suất cần cung cấp cố định cho vùng bé hơn công suất định
mức máy thì lượng cơng suất thừa có thể tham gia vào quá trình vận
hành tối ưu. Để đưa dạng ràng buộc này vào trong bài toán điều độ kinh
tế đa vùng trước tiên ta phải tiến hành các vần đề sau :
 Độ tin cậy cung cấp của các vùng ưu tiên được tăng lên trong khi
giới hạn truyền tải công suất ra khỏi vùng giảm xuống (do phải đảm
bảo cung cấp liên tục cho một số đối tượng trong hợp đồng) trong

Trang 6


Chương 2 : Tổng quan

khoảng thời gian nhất định, trừ khi có thỏa thuận giữa các nguồn bên
ngồi vùng với khu vực không ưu tiên.
 Độ tin cậy cung cấp của các vùng không ưu tiên giảm, công suất
truyền tải vào vùng giảm một lượng bằng với lượng công suất phải
cung cấp liên tục theo hợp đồng trong khoảng thời gian nhất định,
trừ khi có sự thỏa thuận giữa các nhà máy trong vùng ưu tiên với các
khu vực không ưu tiên ngoài vùng.
 Các tổ máy phục vụ cho khu vực ưu tiên ràng buộc theo hợp đồng
phải được vận hành để đáp ứng đủ công suất yêu cầu, lượng cơng
suất cịn dư so với cơng suất định mức trong bấ kỳ thời gian nào sẽ
được sử dụng điều chỉnh vận hành kinh tế.
Tóm lại, khả năng truyền tải của đường dây phải được điều chỉnh để đáp ứng
cho các khu vực ưu tiên cung cấp điện liên tục.

b. Các yếu tố ràng buộc về mặt kinh tế - kỹ thuật
Ràng buộc cân bằng công suất trong vùng

(2.3)

: Công suất phát của đối tượng thứ i trong vùng k tại thời điểm t
[MW]
: Dự đốn cơng suất phụ tải trong vùng k tại thời điểm t [MW]
: Trạng thái hoạt động của đối tượng thứ i trong vùng k tại thời
điểm t (biểu diễn theo mã nhị phân 1 : hoạt động, 0 : không hoạt
động)
: Công suất tổn thất trong vùng k tại thời điểm t [MW]

Trang 7


Chương 2 : Tổng quan

Ràng buộc dự trữ năng lƣợng quay

(2.4)

: Công suất phát của đối tượng thứ i trong vùng k tại thời điểm t
[MW]
: Dự đốn cơng suất phụ tải trong vùng k tại thời điểm t [MW]
: Trạng thái hoạt động của đối tượng thứ i trong vùng k tại thời
điểm t (biểu diễn theo mã nhị phân 1 : hoạt động, 0 : không hoạt
động)
: Công suất dự trữ năng lượng quay trong vùng k tại thời điểm t

[MW]

Ràng buộc về tổng công suất truyền tải giữa các vùng

(2.5)

(2.6)

: Công suất phát lớn nhất của đối tượng thứ i trong vùng k
tại thời điểm t [MW]
: Công suất phát nhỏ nhất của đối tượng thứ i trong vùng k
tại thời điểm t [MW]
: Dự đốn cơng suất phụ tải trong vùng k tại thời điểm t [MW]

Trang 8


Chương 2 : Tổng quan

: Trạng thái hoạt động của đối tượng thứ i trong vùng k tại thời
điểm t (biểu diễn theo mã nhị phân 1 : hoạt động, 0 : không hoạt
động)
: Công suất dự trữ năng lượng quay trong vùng k tại thời điểm t
[MW]
: Công suất giới hạn truyền vào vùng k tại thời điểm t [MW]
: Công suất giới hạn truyền ra vùng k tại thời điểm t [MW]

Ràng buộc về khả năng truyền tải của dây dẫn
Tổng công suất truyền tải trên đường dây f nối giữa hai vùng phải
nằm trong giới hạn của đường dây đối với chiều truyền tải cụ thể.

Dòng chảy công suất trên các đường dây cụ thể, theo hướng nhất
định từ tất cả các vùng K có thể được xác định bằng cách sử dụng
hệ số di chuyển của mỗi vùng như công thức bên dưới :

(2.7)

: hệ số di chuyển hay dịng chảy cơng suất theo chiều f của 1
MW nhận được vùng k và 1 MW mất đi của vùng truyền.
: Công suất phát của đối tượng thứ i trong vùng k tại thời điểm t
[MW]
: Dự đốn cơng suất phụ tải trong vùng k tại thời điểm t [MW]
: Trạng thái hoạt động của đối tượng thứ i trong vùng k tại thời
điểm t
: Giới hạn khả năng truyền tải của đường dây theo chiều truyền f
Trang 9


Chương 2 : Tổng quan

Hệ số di chuyển được áp dụng dưới các giả định như sau :
Mơ hình dịng chảy công suất một chiều.
Điện áp tại các vùng bằng 1 đvtđ.
Trở kháng hiệu dụng trong mỗi vùng là như nhau hay nói
cách khác cơng suất ra vào các nút là như nhau.
Ràng buộc về các điều kiện ban đầu của các đối tƣợng
Điều kiện ban đầu của các đối tượng bao gồm số giờ các đối tượng
liên tục hoạt động (

> 0) hay không hoạt động (

< 0) và cơng

suất phát trong một giờ trước q trình tính tối ưu (

Ràng buộc về công suất tối đa của các tổ máy phát

(2.8)
: công suất cực tiểu của phần tử thứ I, vùng k, thời điểm t
: công suất cực đại của phần tử thứ I, vùng k, thời điểm t

Ràng buộc về công suất dao động tối đa sau mỗi lần điều chỉnh

(2.9)
(2.10)
: tốc độ tăng công suất của phần tử thứ i khu vực thứ k
[MW/min]
: tốc độ giảm công suất của phần tử thứ i khu vực thứ k
[MW/min]

Trang 10


Chương 2 : Tổng quan

Ràng buộc về công suất dao động tối đa sau mỗi lần điều chỉnh sẽ
tác động đến rang buộc về công suất tối đa của các tổ máy phát như
sau :

(2.11)
(2.12)

Ràng buộc về thời gian điều chỉnh bé nhất

(2.13)

: số giờ liên tục phần tử thứ i vùng k đã hoạt động hoặc khơng
hoạt động tính từ thời điểm bắt đầu trạng thái đến thời điểm (t – 1)
[h]
: số giờ tối thiểu mà phần tử thứ i vùng k phải giữ trạng thái On
sau khi hoạt động (thời gian hoạt động tối thiểu) [h]
: số giờ tối thiểu mà phần tử thứ i vùng k phải giữ trạng thái
Off sau khi ngừng hoạt động (thời gian hoạt động tối thiểu) [h]

Ràng buộc về thao tác vận hành
Do đội ngũ nhân viên có hạn nên khi cần khởi động hoặc ngừng hai
hay nhiều tổ máy khác nhau trong cùng một khu vực có thể phải sử
dụng một thời gian lâu hơn dự kiến.

Trang 11