Áp dụng phương pháp đơn hình quy hoạch phát triển hệ thống điện

TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 10, SOÁ 03 - 2007

ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN

HỆ THỐNG ĐIỆN

Lưu Hữu Vinh Quang

Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG – HCM

(Bài nhận ngày 02 tháng 06 năm 2006, hoàn chỉnh sửa chữa ngày 09 tháng 03 năm 2007)

TÓM TẮT: Tập thông số cấu trúc của hệ thống điện được hiểu là các thông số liên quan đến các

nguồn phát và đường dây truyền tải điện chủ đạo. Mức công suất máy phát và sản lượng điện năng tối

ưu của các nhà máy điện phụ thuộc vào chi phí nhiên liệu và chi phí lắp đặt tổ máy, và đồng thời cũng

phụ thuộc vào chi phí lắp đặt đường dây, có xét khấu hao thiết bị và tổn thất điện truyền tải hàng năm.

Thông thường thì bài toán tối ưu hóa cấu trúc của hệ thống điện thuộc lớp bài toán tối ưu đa mục tiêu

với hàm mục tiêu có dạng phi tuyến. Áp dụng phép tuyến tính hóa hàm mục tiêu cùng với các phương

trình ràng buộc dạng tuyến tính cho phép ứng dụng thuận lợi giải thuật quy hoạch tuyến tính để tối ưu

hóa cấu trúc của hệ thống điện. Một chương trình áp dụng phương pháp đơn hình cho phép tính toán

cực tiểu hàm tổng chi phí quy dẫn và thỏa mãn các điều kiện ràng buộc truyền tải công suất, có xét mức

dự trữ công suất của các nút và mức dự trữ nhiên liệu để phát triển mở rộng cấu trúc hệ thống điện.

1. GIỚI THIỆU

Mô hình toán quy hoạch hệ thống điện truyền tải thông thường là loại mô hình tổng hợp, được xem

như là một phương tiện tính toán khởi đầu từ việc nhập các số liệu dự báo, phối hợp mở rộng tính toán

theo một quy trình xác định trước nhằm đưa ra các phương án thiết kế tối ưu hoặc gần tối ưu. Mô hình

toán quy hoạch có thể thực hiện các luận lý phối hợp với chuyên gia thiết kế, các phối hợp này thường có

giới hạn ở mức hiệu chỉnh số liệu trong khi chương trình đang thi hành tính toán. Một số phương pháp

toán tối ưu hóa được ứng dụng nhiều trong quy hoạch mở rộng hệ thống điện, ví dụ như : quy hoạch

tuyến tính [1][2][3], quy hoạch động, quy hoạch phi tuyến, quy hoạch nguyên hỗn hợp, phương pháp cận

và nhánh, cũng như các kỹ thuật định vị, phân lập và phối hợp …Tùy theo quy trình quy hoạch mở rộng

một hệ thống điện mà mô hình tính toán quy hoạch hệ thống có thể áp dụng phương pháp toán tối ưu

chặt chẽ hoặc chỉ có thể vận dụng các quy phạm kỹ thuật để áp dụng các giải pháp tính toán ước lượng,

dẫn đến kết quả chấp nhận gần tối ưu. Thực tế áp dụng một mô hình toán chặt chẽ sẽ cho ra một giải

pháp quy hoạch tối ưu, nhưng chỉ là tối ưu thỏa mãn các giả thiết theo thông tin dự báo chưa đủ chính

xác trong điều kiện biến động về kỹ thuật, về tài chính và về môi trường đầu tư.

Mô hình quy hoạch hệ thống điện truyền tải có thể phân biệt thành loại mô hình tĩnh hay mô hình

động. Mô hình tĩnh thường được áp dụng khi quy hoạch hệ thống điện trong một giai đoạn duy nhất,

không xét đầu tư vốn lắp đặt thiết bị ở nhiều thời điểm khác nhau, chỉ xác định một tình huống phương

án tối ưu quy dẫn về một năm. Trong bài viết này chúng tôi đưa ra kết quả áp dụng mô hình động với

phương pháp đơn hình trong việc quy hoạch phát triển mở rộng hệ thống điện, xem xét vài giai đoạn đầu

tư vốn lắp đặt thiết bị trong nhiều năm, xác định phương án phát triển tối ưu của các giai đoạn khác

nhau đối với một hệ thống điện cần quy hoạch.

2. THIẾT KẾ MỞ RỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐƠN HÌNH

2.1. Vấn đề quy hoạch thiết kế mở rộng hệ thống điện

Công suất điện tiêu thụ cho phát triển sản xuất hàng hóa và phục vụ nhu cầu hoạt động văn hóa xã

hội ngày càng phát triển. Quy luật phát triển tương lai của phụ tải điện được cơ quan chức năng dự báo,

quy hoạch thành bản đồ phát triển MW/km²của các đơn vị khu vực tiêu thụ điện tập trung. Thông

thường các số liệu khởi đầu để giải quyết bài toán này là các trị số P(MW) và cosj của tải điện được phát

Trang 63

Science & Technology Development, Vol 10, No.03 - 2007

triển theo thời gian tại các điểm nút trên lưới điện; Tập hợp các công trình điện hiện hữu và phương án

quy hoạch các công trình điện mới; Các đặc tính kỹ thuật của trang thiết bị điện và các chỉ số quy phạm

kinh tế –kỹ thuật, giá cả trang thiết bị và định mức chi phí vận hành. Để thiết kế mở rộng một sơ đồ hệ

thống điện tương lai thì cần định hướng các phương án sơ đồ cơ sở phát triển của hệ thống mạng lưới

điện; cần chọn lựa thành phần cấu trúc và thông số của các phần tử tham gia trong sơ đồ hệ thống điện

theo từng giai đoạn quy hoạch phát triển hệ thống và xác định thời hạn hoạt động hiệu quả kinh tế – kỹ

thuật của tổng sơ đồ quy hoạch hệ thống điện.

Bài toán tối ưu hóa cấu trúc hệ thống điện bao gồm tính toán đáp ứng cực tiểu chi phí đặt trang thiết

bị và cực tiểu chi phí vận hành các phần tử lưới điện, đồng thời đảm bảo tuân thủ các định mức quy

phạm kỹ thuật đối với chất lượng và độ tin cậy cung cấp điện trong các giai đoạn phát triển sơ đồ hệ

thống điện. Điều kiện tối ưu được thiết lập ở dạng cực tiểu tổng các chi phí quy dẫn xét trên tất cả các

phần tử lưới điện có xét đến tính chất động của sự biến đổi các chi phí này theo tiêu chuẩn kinh tế –kỹ

thuật. Khi so sánh các phương án khác nhau để xây dựng sơ đồ lưới điện thì có thể giả thiết rằng thành

phần chi phí cố định đối với các công trình hiện hữu là bằng nhau đối với các phương án, và có thể loại

bỏ ra khỏi hàm mục tiêu. Thực hiện tối ưu hóa về tiết diện dây dẫn truyền tải điện sau khi chọn được

phương án sơ đồ lưới điện. Tùy theo dòng công suất tải trên đường dây biến đổi ở vùng kinh tế –kỹ thuật

nào mà chọn được số lộ tối ưu, hàm chi phí tối ưu tùy thuộc vào số mạch song song của đường dây.

Bài toán thiết kế mở rộng hệ thống điện thường xuất phát từ các số liệu khởi điểm không đủ chính

xác về số lượng cũng như chất lượng. Bởi vậy, cho nên có thể chấp nhận các phương án gần tối ưu theo

các cách tiếp cận giải quyết bài toán như sau : Biến đổi bài toán tối ưu hóa hệ thống điện về dạng cho

phép áp dụng được một phương pháp toán tối ưu có giải thuật chặt chẽ, cho phép dẫn đến một dạng đáp

số tối ưu toàn cục; Có thể bỏ qua một số điều kiện ràng buộc, như thế cho phép giải được bài toán một

cách chặt chẽ về mặt toán học, tuy nhiên có thể chỉ nhận được lời giải gần tối ưu. Giải quyết bài toán quy

hoạch phát triển mở rộng hệ thống điện theo tình huống động của các giai đoạn phát triển kinh tế, xét

theo một quy trình nhiều giai đoạn tính toán liên tiếp lặp lại để tiến đến một giải pháp tốt nhất. Điều kiện

cho phép phát triển hệ thống theo từng giai đoạn phải được thỏa mãn trên mỗi giai đoạn phát triển hệ

thống điện, phải đảm bảo đủ các quy phạm kỹ thuật và phải cho phép phát triển chuyển biến từ một trạng

thái sơ đồ này sang một trạng thái sơ đồ khác. Trong trường hợp đầu tư vốn thực hiện cho phương án sơ

đồ phát triển trên các thời hạn khác nhau thì chi phí biến đổi theo thời gian, khi so sánh các phương án

khác nhau cần phải thực hiện một tiêu chuẩn tối ưu mà các chi phí ở mỗi thời điểm khác nhau phải được

quy dẫn về cùng một thời điểm.

2.2.Phương pháp quy hoạch tuyến tính.

Bài toán quy hoạch tuyến tính tổng quát [4][5][6][7] được phát biểu như sau, yêu cầu tìm cực tiểu

hàm mục tiêu :

n

F(x) = c x → min ;

(1)

∑

i

i=1

thỏa mãn tập (m) điều kiện ràng buộc :

n

a x ≥ b ;

a' x ≤ b' ;

a" x = b" ;

i = 1,2,.. ;

(2)

∑

ij

j

i

ij

j

i

ij

j

i

j=1

với x_i≥0 là các biến số tối ưu hóa tham gia trong hàm mục tiêu; c_ilà các hệ số liên quan đến định

mức chi phí kinh tế –kỹ thuật xét theo biến x_i; a_ij, a’_ij, a”_ij, b_i, b’_i,b”_ilà các hệ số mô tả các điều kiện

giới hạn kinh tế –kỹ thuật liên quan đến biến x_jtrong mối liên hệ thuộc phạm vi của bài toán tối ưu hóa.

Thông thường giải bài toán này bằng phương pháp đơn hình, còn có thể gọi tên là phương pháp lần

lượt cải thiện mặt bằng. Bản chất của phương pháp đơn hình là trước hết phải bằng cách nào đó xác định

một mặt bằng khởi đầu làm chuẩn của bài toán được khảo sát, mặt bằng này được biểu thị bởi một tập x_{j t}

, mà có số lượng bằng với số m các điều kiện ràng buộc. Các biến x_kkhông liên quan đến mặt bằng

chuẩn khởi điểm được cho bằng zero. Biết rằng lời giải tối ưu của bài toán quy hoạch tuyến tính sẽ đạt

Trang 64

TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 10, SOÁ 03 - 2007

được trên một trong số các mặt bằng chuẩn như thế, mà số lượng các mặt bằng này không vượt quá

n!

n − m !

mức

. Như vậy thì việc tìm được lời giải tối ưu chính là lần lượt chọn lọc có định hướng các

m!

(

)

mặt bằng chuẩn, sao cho trong quá trình tìm kiếm dần dần làm giảm hàm mục tiêu F(x) bởi đưa vào mặt

bằng chuẩn các biến số mới với các hệ số nhỏ nhất có trong hàm mục tiêu F(x).

Khi áp dụng để giải bài toán tối ưu hóa cấu trúc công suất nguồn phát của hệ thống điện thì các biến

số x_iđược nhận bởi các trị số công suất và điện năng phát ra từ các nguồn điện, cũng như dòng công

suất và điện năng truyền tải trên các tuyến đường dây.

3. MÔ HÌNH TOÁN TỐI ƯU HÓA CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỆN

Bài toán tối ưu hóa cấu trúc hệ thống điện là loại bài toán phức tạp. Phân tích các phương pháp quy

hoạch toán học (phi tuyến, tuyến tính, quy hoạch động và lý thuyết quá trình tối ưu) đã rút ra kết luận

rằng có thể áp dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính một cách hiệu quả cao đối với lớp bài toán này

[2].

Hàm mục tiêu F(x) được nhận bởi tổng chi phí quy dẫn C để phát triển nguồn và đường dây. Điều

kiện ràng buộc là các phương trình cân bằng công suất cung cấp điện của hệ thống và các ràng buộc về

giới hạn các dạng nhiên liệu khác nhau. Có thể phát biểu bài toán như sau : tìm cấu trúc tối ưu của công

suất nguồn phát và các đường dây truyền tải chủ đạo sao cho cực tiểu chi phí tính toán quy dẫn, có xét

đến tính chất phát triển động của các nút phụ tải, có xét đến thành phần các công trình năng lượng hiện

hữu và được đưa vào khai thác mới trong suốt khoảng thời hạn quy hoạch và có xét đến độ tin cậy của hệ

thống điện.

Đầu tiên sẽ xét đến bài toán tối ưu hóa chỉ trong một khoảng thời gian ngắn nào đó (chưa xét đến sự

phát triển động). Hàm mục tiêu cực tiểu tổng chi phí tính toán sẽ được viết như sau :

(r,f )

C =

c^{(r,f )}

P

+

c P^M→min ;

(3)

∑

i

gi

ij ij

i,r,f

i,j

(r,f )

gi

với P

là công suất của nguồn phát (r) hoạt động với loại nhiên liệu (f) tại hệ thống thứ (i) ; P^Mlà

ij

mức truyền tải dòng công suất của các đường dây (i-j) mới đưa vào vận hành; c^(r,f)và c_ilà suất chi phí

i

quy dẫn của nguồn thuộc hệ thống (i) và của tuyến đường dây (i-j).

Tại mỗi hệ thống thuộc nút thứ (i) thành lập được điều kiện ràng buộc bất đẳng thức về công suất

MW, thỏa mãn điều kiện cung cấp điện ở thời điểm tải tính toán:

P^{(r,f )}

+

P − h^(p)P ≥ P + P^dt

;

(4)

∑

∑ ∑

gi

ij

ji

pti

i

r,f

j

với P_ptilà tổng công suất phụ tải của hệ thống thuộc nút (i) ; P^dtlà mức độ yêu cầu dự trữ công

i

suất đối với hệ thống thứ (i) ; P_ijvà P_jilà công suất trên nhánh (i-j) cũng như nhánh (j-i) ; h^(p)hệ số

ij

xét đến mức tổn hao công suất trên đường dây (i-j).

Thực chất việc huy động công suất máy phát có thể bị giới hạn thời gian sử dụng trong năm bởi quy

phạm kỹ thuật hoạt động của chúng, ví dụ một khối tổ máy nhiệt điện ngưng hơi được quy định hoạt

động trong một năm không ít hơn 1500giờ và không nhiều hơn 7200giờ. Do đó, cần thành lập bất đẳng

thức đối với điều kiện cung cấp điện năng tại nút thứ (i):

P^{(r,f )}T^{(r,f )}

+

A − h^(w)A ≥ A

;

pti

(5)

∑

gi

ij

ji

r,f

j

với A_ijvà A_jilà lượng điện năng truyền giữa 2 nút (i-j) trong một năm ; h^(A)là hệ số xét đến tổn

ji

hao điện năng truyền tải trên đường dây (i-j) ; A_ptilà mức độ yêu cầu điện năng hàng năm của phụ tải ở

Trang 65

Science & Technology Development, Vol 10, No.03 - 2007

hệ thống thuộc nút (i) ; T^(r,f)là số giờ hoạt động công suất của nguồn phát thuộc hệ thống (i) trong một

gi

năm ;

Viết được dạng bất phương trình về điều kiện cân bằng điện năng như ở đây là nhờ giả thiết rằng chế

độ hoạt động của các nhà máy điện đã được biết, do đó mà T^(r,f)được xem là các hằng số. Tuy nhiên,

gi

trong thực tế chế độ hoạt động của các nhà máy điện chưa được biết, chỉ biết được sau khi tối ưu hóa

xong cấu trúc công suất các nguồn phát.

Để áp dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính thì áp dụng cách tính như sau:

Công suất phải tìm của các nguồn máy phát được biểu thị ở dạng tổng các số hạng công suất thành

phần P_gi= ( P’_gi+ P”_gi+ … ) và mỗi thành phần công suất này sẽ tương ứng với mỗi trị số thời gian sử

dụng trong năm là T’_gi, T”_gi, …

Như vậy, điều kiện cung cấp điện năng trong năm tại hệ thống (i) được viết như sau :

(P' ^{(r,f )}T' ^{(r,f )}+ P" ^{(r,f )}T" ^{(r,f )}+ ...) + A − h^(w)A ≥ A

; (6)

∑

gi

ij

ji

pti

r,f

j

Đồng thời phải xét đến các giới hạn ràng buộc về công suất phát và lượng điện năng sản xuất ra

trong năm:

(r,f )

gi

(r,f )

ggh

P

≤ P

;

(7)

và

P^{(r,f )}T^{(r,f )}≤ A^{(r,f )}

;

ggh

(8)

∑

gi

Các ràng buộc về giới hạn truyền công suất và điện năng trên các đường dây hiện hữu và cải tạo

mới:

P + P_ji− P^M≤ P^H;

(9)

ij

và A_ij+ A_ji− P^MT ≤ P^HT ;

(10)

ij

ij ij

Ràng buộc về dự trữ khai thác sử dụng nguồn nhiên liệu :

(r,f )

P^{(r,f )}

T

SC⁽_i^{r,f )}≤ B_f;

(11)

∑

gi

i,r

Với SC^(r,f)là suất chi phí nhiên liệu dạng (f) của loại nguồn điện (r) tại nút (i) trong khoảng thời

i

gian T^(r,f)phát công suất P^(r,f)_gi; còn B_flà định mức giới hạn sử dụng tài nguyên nhiên liệu dạng (f) ;

gi

Có thể xét đến điều kiện bị hạn chế mức vốn đầu tư xây dựng công trình điện lực dạng (r) liên quan

đến tiêu thụ nguyên nhiên liệu dạng (f) thuộc hệ thống thứ (i) :

(r,f )

V^{(r,f )}

P

≤ V_gh;

(12)

∑

i

gi

i,r,f

Ngoài ra, còn có thể phát sinh các điều kiện ràng buộc khác, tùy thuộc vào nội dung cụ thể của bài

toán áp dụng trong thực tế.

Cần có phương pháp thích hợp để xác định các hệ số của hàm mục tiêu.

Đối với các nguồn máy phát xây dựng mới, cần phải viết biểu thức suất chí phí quy dẫn với hệ số

như sau : c⁽_i^{r,f )}= C⁽_i^r_V^{,f )}+ C^{(f )}

;

(13)

i N

với C^(r,f)là hệ số liên quan đến chi phí đầu tư đặt và khấu hao tổ máy hàng năm ; C^(f)

là hệ số

i V

i N

liên quan đến chi phí nhiên liệu dạng (f) của tổ máy ở nút (i) ;

Trang 66

TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 10, SOÁ 03 - 2007

Đối với các đường dây xây dựng mới thì hệ số đối với P^Mlà c_ij= aV_ij; với V_ijlà suất vốn đầu

ij

tư cho một kW khả năng truyền tải của đường dây (i-j); a là hệ số định mức khấu hao, bảo trì và sửa

chữa đối với đường dây.

Đối với nguồn máy phát điện hiện hữu thì: c⁽_i^{r,f )}= C^{(f )}

;

i N

Đối với các đường dây hiện hữu thì các hệ số đối với P_ijvà P_jiđược cho bằng zero.

4. VÍ DỤ QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN MỞ RỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN

Xét bài toán yêu cầu quy hoạch phát triển tối ưu hóa cấu trúc của một hệ thống liên kết 3 hệ thống

điện khu vực (xem sơ đồ mô phỏng đẳng trị như trên Hình 1) với bảng số liệu dự báo tổng tải điện phát

triển trong một giai đoạn 12 năm.Trong hệ thống điện khu vực I (mô phỏng đẳng trị bởi nút số 1) quy

hoạch phát triển 2 nguồn công suất gồm: một nhà máy nhiệt điện ngưng hơi chạy bằng than và một nhà

máy nhiệt điện turbin khí. Trong hệ thống điện khu vực II (được đẳng trị bởi nút số 2) quy hoạch phát

triển nhà máy nhiệt điện nhiên liệu dầu khí hỗn hợp với mức giới hạn cho phép sử dụng nhiên liệu là

2900000tấn/năm.Trong hệ thống điện khu vực III (được đẳng trị bởi nút số 3) dự kiến sẽ đặt một nhà

máy điện nhiên liệu dầu khí hỗn hợp với mức giới hạn cho phép sử dụng nhiên liệu là 2570000tấn/năm.

Đường dây liên kết hiện hữu, nối hệ thống I với các hệ thống II và III, có khả năng truyền tải điện

300MW.

Trang 67

Science & Technology Development, Vol 10, No.03 - 2007

Nhà máy điện nhiên liệu than và nhà máy điện dầu khí hỗn hợp có hai mức phát công suất tính toán

tương ứng với các khoảng thời gian sử dụng xấp xỉ 6000giờ và 4000giờ. Nhà máy điện turbin khí cũng

có 2 mức công suất phát với hai khoảng thời gian sử dụng xấp xỉ 1000giờ và 500giờ. Lượng công suất

truyền tải trên các đường dây được biểu thị với hệ số xét tổn hao gần bằng 0,97.

Bài toán quy hoạch phát triển hệ thống điện này được thành lập với hàm mục tiêu gồm có 23 biến số

và 14 điều kiện ràng buộc.

4.1.Áp dụng tính số cụ thể đối với thời điểm ngay trước khi khởi đầu giai đoạn quy hoạch:

Hàm mục tiêu:

F(x)=65,6x₁+55,3x₂+30,5x₃+25,5x₄+68,8x₅+57x₆+7x₁₁+7x₁₄+7x₁₉+68,8x₂₂+57x₂₃→ min ;

Khi khởi đầu giai đoạn quy hoạch thì hàm mục tiêu phải thỏa mãn 14 điều kiện ràng buộc như sau:

x₁+ x₂+ x₃+ x₄− x₇+ 0,97x₈− x₁₂+ 0,97x₁₃≥ 1,3;

6x₁+ 4x₂+ x₃+ 0,5x₄− x₉+ 0,97x₁₀− x₁₅+ 0,97x₁₆≥ 6,464 ;

x₅+ x₆+ 0,97x₇− x₈− x₁₇+ 0,97x₁₈≥ 1,7 ;

6x₅+ 4x₆+ 0,97x₉− x₁₀− x₂₀+ 0,97x₂₁≥ 8,5;

0,97x₁₂– x₁₃+ 0,97x₁₇–x₁₈+ x₂₂+ x₂₃≥ 0, 05;

0,97x₁₅– x₁₆+ 0,97x₂₀–x₂₁+ 6x₂₂+ 4x₂₃≥ 0, 25;

x₇+ x₈– x₁₁≤ 0,3 ;

x₉+ x₁₀– 8x₁₁≤ 2,4 ;

x₁₇+ x₁₈– x₁₉≤ 0 ;

x₂₀+ x₂₁– 8x₁₉≤ 0 ;

x₁₂+ x₁₃–x₁₈≤ 0,3 ;

x₁₅+ x₁₆– 8x₂₁₈≤ 2,4 ;

1,87x₅+ 1,3x₆≤ 2,9;

1,87x₂₂+ 1,3x₂₃≤ 2,57 ;

Áp dụng chương trình tính toán theo phương pháp đơn hình, sau 10 lần tính lặp (sai số cho phép là

0,001) nhận được kết quả tối ưu cấu trúc hệ thống là: min F(x)=182,38629 (triệu $/năm); Và nhận thấy :

khi chưa đưa đường dây nối các hệ thống II và III vào vận hành thì cần phải quy hoạch như sau :

Yêu cầu công suất phát tại hệ thống khu vực I: P_g1(Than)=1080,61MW; P_g1(Khí)=570,93MW; Yêu

cầu công suất phát tại hệ thống khu vực II: P_g2(DầuKhí)=1409MW; Chưa cần phát công suất tại hệ

thống khu vực III.

4.2.Kết quả tính số cụ thể đối với 12 năm của giai đoạn quy hoạch :

Tổng tải của hệ thống điện khởi đầu là 3050MW ở năm đầu tiên đến năm thứ 12 tăng đến 6350MW.

Quy hoạch mở rộng nguồn công suất của các nhà máy điện ở các khu vực và xây dựng tăng cường các

tuyến đường dây liên kết các hệ thống điện sẽ dựa theo kết quả tính toán như sau:

Trang 68

TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 10, SOÁ 03 - 2007

4.3.Từ bảng số liệu kết quả tính toán quy hoạch hệ thống điện nhận thấy như sau :

Đưa vào vận hành đường dây nối hai hệ thống II và III ngay từ năm thứ 1 sẽ có lợi vì làm giảm được

tổng chi phí tính toán từ 182,386 triệu $/năm xuống còn 182,275 triệu $/năm; (Hình 2).

Từ bảng kết quả cho thấy : các năm thứ 1 và 2 chưa cần phát công suất tại hệ thống III, nhưng đến

năm thứ 3 thì nên bắt đầu đưa nhà máy điện của hệ thống III vào vận hành phát điện thì sẽ đạt được hiệu

quả kinh tế -kỹ thuật; (Hình 2 và Hình 3).

Để đảm bảo điều kiện kỹ thuật truyền tải thì cần phải đầu tư xây dựng tăng cường thêm đường dây

truyền tải điện nối hệ thống I và hệ thống II, cần mở đề án thiết kế cải tạo mở rộng đường dây, xem xét

công suất tăng từ năm thứ 6 cho đến năm thứ 12 của giai đoạn quy hoạch, sao cho đáp ứng tăng cường

khả năng truyền tải công suất trên đường dây này; (Hình 4 và Hình 5).

Công suất nguồn cần phát triển liên tục đảm bảo cung cấp điện liên tục theo mức tăng trưởng của tải

điện, sao cho đến năm thứ 12 thì nguồn của hệ thống I phải được đặt công suất máy phát lớn hơn

3700MW (có thể đặt máy phát đến công suất 4500MW). Còn ở hệ thống II và III cần đặt công suất máy

phát trên 1600MW.

Cần tiến hành phối hợp bổ sung các tính toán kỹ thuật kiểm tra ổn định hệ thống điện theo tiêu chuẩn

thiết kế dự phòng sự cố bị cắt mất đường dây và bị cắt mất công suất nguồn máy phát.

Trang 69

Science & Technology Development, Vol 10, No.03 - 2007

4.4. Quan sát trên sơ đồ đẳng trị tóm tắt từng giai đoạn phụ trong quá trình quy hoạch phát

triển hệ thống điện:

Trang 70

TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 10, SOÁ 03 - 2007

5. KẾT LUẬN

Áp dụng phương pháp đơn hình cho phép thực hiện mô hình toán tối ưu hóa cấu trúc hệ thống liên

tục trong quá trình quy hoạch phát triển động của hệ thống điện. Trong quá trình tính toán cho phép xác

định được các thời điểm đầu tư vốn hợp lý để lắp đặt tăng cường tối ưu trang thiết bị theo sự phát triển

tổng phụ tải của các hệ thống điện khu vực. Bài toán quy hoạch thiết kế tối ưu hóa cấu trúc của hệ thống

điện lực bao gồm quy hoạch tối ưu công suất nguồn máy phát và thiết kế tối ưu đường dây truyền tải

điện, có xét đến điều phối kinh tế công suất P của các nguồn điện, có xét các điều kiện ràng buộc kỹ

thuật hoạt động của hệ thống.

SIMPLEX METHOD APPLICATION FOR ELECTRIC POWER SYSTEM

EXPANSION PLANNING

Luu Huu Vinh Quang

University of Technology, VNU-HCM

ABSTRACT: The set of power system structure parameter is considered as the parameters related

to the electrical power sources and interconnection transmission lines. The optimum generation capacity

and electric productivity of electric power stations depend on fuel costs and generator installation costs,

and also depend on the transmission line construction costs, including the annual amortizations and the

annual electrical transmission loss. Generally, the problems of power system structure optimization are

defined as the multi-objective optimization problems with nonlinear target function. A linearized target

function application with the linear constraint equations allows a convenient use of the linear

Trang 71

Science & Technology Development, Vol 10, No.03 - 2007

programming algorithm for power system structure optimization. A PC program using the simplex

method allows to compute the cost function minimum and to satisfy the power transmision constraint

conditions, including the bus power reserves and the fuel reserves for the expansion of electric power

system structure.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. J.K.Delson& S.M.Shahidehpour, Linear programming applications to power system economics

planning and operations, EEE Transactions on Power System,Vol.7. No.3, August, (1992).

[2]. O.V.Sherbatchev, Ứng dụng máy tính số trong kỹ thuật điện lực. Energie –Leningrad, (1980).

[3]. H.M.Khodr, J.F.Gomez, L.Barnique, J.H.Vivas, P.Paiva, J.M.Yusta, A.J.Urdaneta, A Linear

Programming Methodology for the Optimization of Electric Power–Generation Schemes. IEEE

[4]. Transactions on Power Systems, Vol.17, No.3, August, (2002).

[5]. Stephen G.Nash, Ariela Sofer, Linear and nonlinear programming, Mc-GrawHill, (1996).

[6]. Bùi Thế Tâm, Trần Vũ Thiệu, Các phương pháp tối ưu hóa, NXB Giao thông vận tải, (1998).

[7]. Đặng Hấn, Quy hoạch tuyến tính, Đại học Kinh tế Tp.HCM, (1995).

[8]. Nguyễn Cảnh, Quy hoạch tuyến tính, ĐHQG – HCM, (2004).

Trang 72