ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ĐĂNG TUẤN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH TR

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ĐĂNG TUẤN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Mã số: 60.52.02.02 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2018

Công trình được hoàn thành tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN TẤN VINH Phản biện 1: PGS.TS. NGÔ VĂN DƯỠNG Phản biện 2: GS.TS. NGUYỄN HỒNG ANH Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 03 tháng 03 năm 2018 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách khoa - Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Công trình Thủy điện Đại Ninh thuộc hệ thống bậc thang thủy điện của sông Đồng Nai; Nhà máy cách thành phố Hồ Chí Minh khoảng 260 km về phía Đông Bắc và cách thành phố Đà Lạt khoảng 45 km về phía Tây Nam. Công trình thủy điện Đại Ninh được khởi công xây dựng vào ngày 10/05/2003; có nhiệm vụ phát điện cung cấp cho hệ thống điện Quốc Gia, và chuyển nước từ lưu vực sông Đồng Nai sang lưu vực sông Lũy để tưới và cấp nước cho tỉnh Bình Thuận. Đặc điểm của hồ chứa Đại Ninh có dung tích nhỏ (khoảng 320 triệu m 3 ), tuy nhiên hàng năm cần phải đảm bảo cung cấp nước phục vụ tưới tiêu khu vực tỉnh Bình Thuận (khoảng 500 triệu m 3 ). Mặt khác lưu lượng nước về hồ trong những năm gần đây không thuận lợi, thấp hơn so với trung bình nhiều năm. Ngoài ra, giá điện hợp đồng của nhà máy thủy điện Đại Ninh rất thấp (chỉ khoảng hơn 400 đồng/kwh) do vậy cần tốt đa hóa doanh thu trong thị trường điện. Xuất phát từ những đặc điểm nêu trên, vấn đề Nghiên cứu xây dựng chương trình tính toán vận hành tối ưu cho nhà máy thủy điện Đại Ninh trong thị trường điện. cần được giải quyết. 2. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng chương trình tính toán vận hành tối ưu phục vụ công tác chào giá và vận hành nhà máy thủy điện Đại Ninh trong thị trường điện cạnh tranh và đảm bảo cấp nước vùng hạ du tỉnh Bình Thuận. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Nhà máy thủy điện Đại Ninh. Phạm vi nghiên cứu: Kế hoạch vận hành tối ưu nhà máy

2 thủy điện Đại Ninh. 4. Phương pháp nghiên cứu Để giải quyết các mục tiêu nêu trên, luận văn đưa ra phương pháp nghiên cứu là kết hợp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm: Về lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu khoa học về vận hành các nhà máy thủy điện trong thị trường điện cạnh tranh; các quy định của thị trường phát điện cạnh tranh. Xây dựng mô hình bài toán vận hành tối ưu (các hàm mục tiêu và các ràng buộc); Nghiên cứu các phương pháp để giải quyết bài toán tối ưu. Về thực nghiệm: thu thập dữ liệu vận hành của nhà máy thủy điện Đại Ninh và phần mềm Matlab để giải bài toán tối ưu. 5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn Vận dụng để tham khảo tính toán lập kế hoạch vận hành nhà máy thủy điện Đại Ninh. Vận dụng để tham khảo tính toán xây dựng chiến lược chào giá ngày tới trong thị trường phát điện cạnh tranh. 6. Bố cục đề tài Ngoài các phần mở đầu và kết luận kiến nghị, nội dung đề tài có 4 chương bao gồm: Chương 1: Tổng quan về hoạt động của nhà máy thủy điện Đại Ninh trong thị trường điện. Chương 2: Mô hình bài toán lập kế hoạch vận hành tối ưu nhà máy thủy điện Đại Ninh. Chương 3: Xây dựng thuật toán và chương trình tính toán. Chương 4: Áp dụng tính toán lập kế hoạch vận hành tối ưu nhà máy thủy điện Đại Ninh.

3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH TRONG THỊ TRƯỜNG ĐIỆN 1.1. Tổng quan về lưu vực sông Đồng Nai và Dự án nhà máy thủy điện Đại Ninh 1.1.1. Giới thiệu về lưu vực sông Đồng Nai, đặc điểm lưu vực của hồ chứa Đại Ninh 1.1.1.1. Tổng quan về hệ thống sông Đồng Nai Hình 1.1: Bản đồ lưu vực sông Đồng Nai (Nguồn: Hội đập lớn và phát triển nguồn nước Việt Nam) 1.1.1.2. Đặc điểm tự nhiên 1.1.1.3. Đặc điểm thủy văn 1.1.2. Giới thiệu về tổng quan công trình chính, nhà máy và Trạm phân phối Đại Ninh. 1.1.2.1. Tổng quan công trình thủy điện Đại Ninh

4 Công trình Thủy điện Đại Ninh thuộc hệ thống bậc thang thủy điện của sông Đồng Nai; Nhà máy cách thành phố Hồ Chí Minh khoảng 260 km về phía Đông Bắc và cách thành phố Đà Lạt khoảng 45 km về phía Tây Nam. Công trình thủy điện Đại Ninh được khởi công xây dựng vào ngày 10/05/2003; có nhiệm vụ phát điện cung cấp cho hệ thống điện Quốc Gia, và chuyển nước từ lưu vực sông Đồng Nai sang lưu vực sông Lũy để tưới và cấp nước cho tỉnh Bình Thuận. 1.1.2.2. Tuyến đầu mối: 1.1.2.3. Tuyến năng lượng Gồm cửa nhận nước, đường hầm, giếng điều áp, nhà van và đường ống áp lực. 1.1.2.4. Turbine: Loại xung kích (Pelton) trục đứng, công suất 153 MW, cột nước tính toán 627 m và lưu lượng một tổ máy là 27,7 m 3 /s. 1.1.2.5. Tailrace: Là 1 đường hầm dẫn nước từ tuabin ra hồ Bắc Bình. 1.1.2.6. Máy phát: Đồng bộ kiểu nửa dù, 3 pha cực từ lồi, công suất 150 MW và điện áp đầu cực 13,8 kv; 1.1.2.7. Máy biến áp: Loại MBA dầu 3 pha 3 cục; công suất định mức 180 MVA và điện áp định mức 13.8 kv/242 kv; 1.1.2.8. Trạm phân phối: 1.1.2.9. Nhà xưởng, nhà ở và văn phòng. 1.2. Thông số kỹ thuật chính của nhà máy thủy điện Đại Ninh: 1.2.1. Thủy văn: 1.2.2. Các đập chính, đập phụ, đập tràn hồ chứa: 1.2.2.1. Đập chính:

5 1.2.2.2. Đập phụ: 1.2.2.3. Đập tràn: 1.2.2.4. Đập tràn sự cố 1.2.2.5. Kênh nối hai hồ: 1.2.2.6. Kênh dẫn vào cửa nhận nước: 1.2.2.7. Cửa nhận nước: 1.2.2.8. Đường hầm dẫn nước: 1.2.2.9. Giếng điều áp: 1.2.2.10. Đường ống áp lực: 1.2.2.11. Nhà máy: Máy phát: Tua bin: Máy biến áp chính: 1.2.2.12. Hầm xả: 1.2.2.13. Kênh xả: 1.3. Thị trường điện cạnh tranh Việt Nam 1.3.1. Tổng quan 1.3.1.1. Mục đích phát triển thị trường điện 1.3.1.2. Các cấp độ phát triển của thị trường 1.3.1.3. Thị trường phát điện cạnh tranh Việt Nam 1.3.1.4. Hệ thống các văn bản pháp luật liên quan đến thị trường điện 1.4. Hệ thống điện Việt Nam và khu vực Miền Nam 1.4.1. Tổng quan về hệ thống điện Việt Nam; 1.4.2. Tổng quan về hệ thống điện Miền Nam 1.4.3. Vị trí vai trò của dự án thủy điện Đại Ninh trong khu vực và cơ hội trong thị trường phát điện cạnh tranh. 1.5. Kết Luận Chương này đã giới thiệu các đặc điểm của nhà máy thuỷ điện

6 Đại Ninh - Công trình thủy điện nằm trên lưu vực thuộc hệ thống sông Đồng Nai và đã trình bày các đặc điểm thủy văn của hệ thống sông Đồng Nai. Do đặc điểm thủy văn biến đổi mạnh theo mùa như đã nêu trên, rất khó khăn cho việc việc vận hành tối ưu nhà máy nên việc nghiên cứu xây dựng chương trình tính toán chế độ vận hành tối ưu cho nhà máy thủy điện Đại Ninh với mục tiêu tối đa hóa doanh thu trong thị trường điện, đồng thời đảm bảo được nhu cầu nước cho vùng hạ du trong các tháng mùa khô là điều cần thiết. Với nội dung trình bày liên quan đến thị trường điện cạnh tranh ở Việt Nam, chúng ta đã một phần nào khái quát các giai đoạn phát triển thị trường điện cạnh tranh ở Việt Nam và những thay đổi của chúng so với cơ chế độc quyền ngành dọc đang tồn tại. Ngoài ra, một số nội dung tổng quan về HTĐ Việt Nam nhằm cung cấp thêm một số thông tin về việc phân tích, đánh giá phục vụ cho việc nghiên cứu xây dựng chương trình tính toán tối ưu cho nhà máy Thủy điện Đại Ninh trong thị trường điện.

7 CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH BÀI TOÁN LẬP KẾ HOẠCH VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH 2.1. Mô hình nhà máy thủy điện Mô hình nhà máy thủy điện được mô tả chi tiết như Hình 2.1. Qvề Qxả V Q TB MF Q P Hình 2.1: Mô hình nhà máy thủy điện 2.2. Mô hình bài toán lập kế hoạch vận hành tối ưu 2.2.1. Hàm mục tiêu Nhà máy có mong muốn đạt doanh thu cao nhất trong thị trường trong một giai đoạn khảo sát. Do đó hàm mục tiêu được xác định: 𝑇 𝑓 = 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑖𝑧𝑒 [𝜆𝑡 (𝑃𝑡. 𝑡)] (2.1) 𝑡=1 Trong đó: 𝜆𝑡 : là giá điện dự báo thanh toán của thị trường cho chu kỳ t (đ/kwh) xem như đã biết trước. 𝑃𝑡 : là công suất của nhà máy điện trong chu kỳ t (MW); 𝑡: là thời gian trong 1 chu kỳ tính toán.

8 T: là số chu kỳ trong khoảng thời gian khảo sát. 2.2.2. Các ràng buộc 2.2.2.1. Phương trình cân bằng nước của hồ chứa V t+1 = V t t + t. (Q ve Q t Q t x ) (2.2) Trong đó: V t là dung tích nước ở đầu chu kỳ t (m 3 ), V t+1 là dung tích nước ở cuối chu kỳ t (m 3 ), t (s): là thời gian trong chu kỳ khảo sát. t Q ve (m 3 /s) là lưu lượng nước trong chảy vào hồ trong khoảng t (từ đầu chu kỳ t đến cuối chu kỳ t), chu kỳ t. kỳ t. Q t (m 3 /s) là lưu lượng nước phát điện (trung bình) trong Q x t (m 3 /s) là lưu lượng nước xả tràn (trung bình) trong chu 2.2.2.2. Giới hạn dung tích hồ chứa Trong đó: V V t V (2.3) V (m 3 ) là dung tích ứng với mực nước giới hạn (MNGH) dưới của hồ chứa trong chu kỳ t. V (m 3 ) là dung tích ứng với MNGH trên của hồ chứa. 2.2.2.3. Giới hạn lưu lượng qua turbine của tổ máy Trong đó: máy phát thủy lực; máy phát thủy lực. Q Q t Q (2.4) Q (m 3 /s) là lưu lượng cực tiểu cho phép qua turbine của tổ Q (m 3 /s) là lưu lượng cực đại cho phép qua turbine của tổ

9 2.2.2.4. Ràng buộc về giới hạn công suất phát của tổ máy Trong đó: P P t P (2.5) thủy lực; phát thủy lực. P (MW) là giới hạn công suất phát cực đại của tổ máy phát P (MW) là giới hạn công suất phát tối thiểu của tổ máy 2.2.2.5. Đặc tính quan hệ giữa công suất và lưu lượng chạy máy Trong đó: phát thủy lực; P t =9,81x10-3 η t Q t H t (MW) (2.6) P t : là công suất phát (trung bình) trong chu kỳ t của tổ máy η t, Q t, H t lần lượt là hiệu suất (trung bình) trong chu kỳ t của tổ máy phát thủy lực, lưu lượng nước chạy máy (trung bình ) trong chu kỳ t và cột nước tính toán (trung bình) trong chu kỳ t của nhà máy. 2.2.2.6. Ràng buộc về lưu lượng chạy máy tối thiểu để đảm bảo nhu cầu nước hạ du theo quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Đồng Nai t Trong đó: Q yc Q t hạ lưu trong chu kỳ tính toán t. 2.3. Kế hoạch vận hành tối ưu t Q yc (2.7) (m 3 /s) là lưu lượng nước (trung bình) cấp cho 2.3.1. Kế hoạch vận hành tối ưu dài hạn (kế hoạch hàng năm) Mục tiêu của kế hoạch vận hành tối ưu dài hạn là đạt được doanh thu cực đại trong toàn chu kỳ kế hoạch. Trong chu kỳ kế hoạch này, mục tiêu của công ty phát sẽ đưa ra được các quyết định

10 về lượng nước sẽ tích trữ trong hồ chứa và lưu lượng nước phát điện tối ưu trong từng bước thời gian khảo sát của chu kỳ (bước thời gian khảo sát là một tháng). 2.3.2. Kế hoạch vận hành tối ưu ngắn hạn (kế hoạch hàng tuần, ngày) Kế hoạch vận hành tối ưu ngắn hạn bao gồm kế hoạch vận hành hàng tuần và kế hoạch vận hành hàng ngày. Mục tiêu của Công ty phát điện trong kế hoạch này là xác định điện năng hàng ngày, hàng giờ và diễn biến của hồ chứa phù hợp với những biến đổi của giá thị trường và dòng chảy tự nhiên dự báo. 2.4. Kết luận Chương này đã trình bày mô hình của nhà máy thủy điện và các đại lượng tính toán, xây dựng mô hình bài toán lập kế hoạch vận hành tối ưu và các nội dung chính về kế hoạch vận hành tối ưu nhà máy thủy điện. Kế hoạch vận hành tối ưu dài hạn nhằm mục đích xác định dung tích nước tối ưu sẽ tích trữ trong hồ chứa và lưu lượng nước phát điện tối ưu trong từng tháng của chu kỳ kế hoạch. Kế hoạch vận hành tối ưu ngắn hạn nhằm mục đích xác định sản lượng điện năng hằng tuần, hằng ngày và diễn biến của hồ chứa phù hợp với những biến đổi của giá thị trường và dòng chảy tự nhiên dự báo.

11 CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN 3.1. Lựa chọn phương pháp giải bài toán tối ưu Với những ưu điểm của phương pháp quy hoạch tuyến tính để giải quyết bài toán tối ưu là có thể đưa các ràng buộc vào hệ các phương trình một cách dễ dàng bằng cách tăng số dòng của ma trận ràng buộc; việc hình thành bài toán rất đơn giản bằng cách tuyến tính hóa các phương trình ràng buộc phi tuyến. Từ những đặc điểm như trên, tác giả quyết định chọn phương pháp quy hoạch tuyến tính để giải quyết bài toán. 3.2. Phương pháp quy hoạch tuyến tính 3.2.1. Tổng quan 3.2.2. Các thuật toán 3.2.2.1. Thuật toán đơn hình 3.2.2.2. Ví dụ sử dụng thuật toán đơn hình để giải bài toán quy hoạch 3.3. Ngôn ngữ tính toán kỹ thuật Matlab 3.3.1. Tổng quan 3.3.2. Giải bài toán quy hoạch tuyến tính bằng phần mềm MATLAB Cho bài toán quy hoạch tuyến tính: Tìm nghiệm x để hàm mục tiêu f T x đạt giá trị cực tiểu; sao cho thỏa mãn các điều kiện ràng buộc: A.x b Aeq.x beq lb x ub Trong đó: f, x, beq, lb, và ub là các vector;

12 A và Aeq là các ma trận. MATLAB sử dụng hàm linprog để giải bài toán quy hoạch tuyến tính với dạng min. 3.3.3. Ví dụ về giải bài toán quy hoạch tuyến tính bằng phần mềm Matlab 3.4. Chương trình tính toán 3.4.1. Thiết lập bài toán 3.4.1.1. Bài toán lập kế hoạch vận hành năm: Hàm mục tiêu như công thức (2.1), Tuy nhiên để sử dụng hàm linprog trong Matlab với mục tiêu cực tiểu hóa, nên hàm mục tiêu của bài toán được viết lại: f = minimize [ λ t (P t. t)] t=1 Hoặc: f = minimize c T x Nghiệm số của bài toán là : x = [P; Q; V]. Thỏa mãn các ràng buộc sau: T V t+1 = V t t + t. (Q ve Q t Q t x ) (12 phương trình) V V t V Q Q t Q P P t P (24 phương trình) (24 phương trình) (24 phương trình) Q t t Q yc (12 phương trình) P t = 300Qt (12 phương trình) 55,4 Như vậy, bài toán lập kế hoạch vận hành năm gồm có 108 phương trình và bất phương trình ràng buộc; có 36 biến trạng thái gồm 12 biến P, 12 biến Q và 12 biến V. 3.4.1.2. Bài toán lập kế hoạch vận hành tuần: Hàm mục tiêu như công thức (2.1), thỏa mãn các ràng buộc

13 sau: V t+1 = V t t + t. (Q ve Q t Q t x ) (7 phương trình) V V t V Q Q t Q P P t P (14 phương trình) (14 phương trình) (14 phương trình) Q t t Q yc (7 phương trình) P t = 300Qt (7 phương trình) 55,4 Như vậy, bài toán lập kế hoạch vận hành năm gồm có 63 phương trình và bất phương trình ràng buộc; có 21 biến trạng thái gồm 7 biến P, 7 biến Q và 7 biến V. sau: 3.4.1.3. Bài toán lập kế hoạch vận hành ngày: Hàm mục tiêu như công thức (2.1), thỏa mãn các ràng buộc V t+1 = V t t + t. (Q ve Q t Q t x ) (24 phương trình) V V t V Q Q t Q P P t P (48 phương trình) (48 phương trình) (48 phương trình) P t =9,81x10-3 η t Q t H t (kw) (24 phương trình) Như vậy, bài toán lập kế hoạch vận hành năm gồm có 192 phương trình và bất phương trình ràng buộc; có 120 biến trạng thái gồm 24 biến P, 72 biến Q và 24 biến V. 3.4.2. Xây dựng thuật toán và chương trình tính toán 3.4.2.1. Thuật toán chương trình 3.4.2.2. Chương trình tính toán

14 BẮT ĐẦU Nhập dữ liệu đầu - Tính toán dung tích tương ứng với các thông số đầu vào MNH; - Tính chọn đặc tính phát. Xây dựng vector c là các hệ số của hàm mục tiêu Thành lập các vector cận của các biến lb và ub từ các phương trình ràng buộc. Thành lập ma trận A và vector b từ các phương trình ràng buộc bất đẳng thức. Thành lập ma trận Aeq và vector beq từ các phương trình ràng buộc đẳng thức. Giải bài toán bằng phương pháp quy hoạch tuyến tính In và lưu kết quả KẾT THÚC Hình 3.1: Lưu đồ thuật toán chương trình tính toán lập kế hoạch vận hành tối ưu

15 Chương trình tính toán vận hành tối ưu cho nhà máy thủy điện Đại Ninh được tác giả viết bằng MATLAB. Hình 3.2: Giao diện giới thiệu chương trình Hình 3.3: Giao diện chính của chương trình 3.5. Kết luận Chương 3 đã trình bày lựa chọn phương pháp để giải bài toán tối ưu. Sử dụng phần mềm để xây dựng thuật toán và chương trình tính toán vận hành tối ưu cho nhà máy thủy điện Đại Ninh trong thị trường điện.

16 CHƯƠNG 4 ÁP DỤNG TÍNH TOÁN LẬP KẾ HOẠCH VẬN HÀNH TỐI ƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH 4.1. Tính toán vận hành tối ưu năm, bước thời gian khảo sát là 1 tháng. 4.1.1. Các dữ liệu của bài toán 4.1.1.1. Hàm mục tiêu T f = maximize [λ t (P t. t)] (4.1) t=1 4.1.1.2. Dữ liệu đầu vào Mực nước hồ đầu năm. Lưu lượng nước về hồ trung bình từng tháng trong 12 tháng của năm:. Giá điện dự báo thị trường λ T trong 12 tháng của năm. 4.1.1.3. Các ràng buộc Phương trình cân bằng nước: Giới hạn dung tích hồ chứa Giới hạn lưu lượng qua turbine của tổ máy Ràng buộc về giới hạn công suất phát của tổ máy Đặc tính quan hệ giữa công suất và lưu lượng chạy máy Ràng buộc về lưu lượng chạy máy tối thiểu để đảm bảo nhu cầu nước hạ du theo quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Đồng Nai Ràng buộc về mức nước mục tiêu của tháng 12 để đảm bảo cấp nước trong mùa kiệt trong năm tiếp theo: Ràng buộc về mực nước giới hạn tháng. 4.1.1.4. Dữ liệu đầu ra 4.1.2. Áp dụng chương trình và kết quả tính toán

Sản lượng (MWh) 17 4.1.2.1. Chương trình áp dụng Hình 4.1: Giao diện tính toán lập kế hoạch vận hành năm 4.1.2.2. Kết quả tính toán Sản lượng điện năng từng tháng 100000 80000 60000 40000 20000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Thời gian (Tháng) Lưu lượng chạy máy từng tháng Hình 4.2: Biểu đồ điện năng từng tháng trong năm

18 25 Q(m3/s) 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Thời gian (Tháng) Hình 4.3: Biểu đồ lưu lượng chạy máy trung bình trong năm MNH (m) Diễn biến mực nước hồ và dung tích hồ 890.000 880.000 870.000 860.000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Thời gian (tháng) Hình 4.4: Đồ thị diễn biến MNH trong năm 4.1.2.3. Đánh giá kết quả tính toán 4.2. Xây dựng chương trình vận hành tối ưu tuần, bước thời gian khảo sát là 1 ngày. 4.2.1. Các dữ liệu của bài toán 4.2.1.1. Hàm mục tiêu 𝑇 𝑓 = 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑖𝑧𝑒 [𝜆𝑡 (𝑃𝑡. 𝑡)] 𝑡=1 4.2.1.2. Dữ liệu đầu vào Mực nước hồ đầu tuần Lưu lượng nước về hồ trung bình từng ngày trong tuần (4.2)

19 Giá điện dự báo thị trường λ T các ngày trong khảo sát. 4.2.1.3. Các ràng buộc Phương trình cân bằng nước: Giới hạn dung tích hồ chứa Giới hạn lưu lượng qua turbine của tổ máy Ràng buộc về giới hạn công suất phát của tổ máy Đặc tính quan hệ giữa công suất và lưu lượng chạy máy Ràng buộc về lưu lượng chạy máy tối thiểu để đảm bảo nhu cầu nước hạ du theo quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Đồng Nai Ràng buộc về mức nước giới hạn tuần: 4.2.1.4. Dữ liệu đầu ra 4.2.2. Áp dụng chương trình và kết quả tính toán Hình 4.5: Chương trình tính toán lập kế hoạch vận hành tuần 4.2.2.1. Chương trình áp dụng 4.2.2.2. Kết quả tính toán

MNH (m) Q (m3/s) Sản lượng (MWh) 20 Sản lượng điện năng từng ngày 8000 6000 4000 2000 0 1 2 3 4 5 6 7 Thời gian (Ngày) Hình 4.6: Biểu đồ sản lượng tuần Lưu lượng chạy máy từng ngày 50 40 30 20 10 0 Hình 4.7: Biểu đồ lưu lượng chạy máy TB ngày trong tuần Diễn biến mực nước hồ và dung tích hồ 869.500 869.000 1 2 3 4 5 6 7 Thời gian (Ngày) 868.500 1 2 3 4 5 6 7 Thời gian (Ngày) Hình 4.8: Đồ thị diễn biến mực nước hồ trong tuần

21 4.2.2.3. Đánh giá kết quả tính toán 4.3. Xây dựng chương trình vận hành tối ưu ngày, bước thời gian giờ. 4.3.1. Các dữ liệu của bài toán 4.3.1.1. Hàm mục tiêu T f = maximize [λ t (P t. t)] (4.3) t=1 4.3.1.2. Dữ liệu đầu vào Mực nước hồ lúc 0 giờ ngày khảo sát: Là mực nước ban đầu của ngày khảo sát Z 0 tương ứng với dung tích ban đầu V 0 của ngày khảo sát. Chọn Z 0 = 874,5 m để đưa vào tính toán tối ưu ngày. Lưu lượng nước về hồ từng giờ trong ngày: Chọn Q vtb = 15 m 3 /s để đưa vào tính toán tối ưu ngày. Giá điện dự báo thị trường λ T từng giờ của ngày thể hiện tại 4.3.1.3. Các ràng buộc Phương trình cân bằng nước: Giới hạn dung tích hồ chứa Giới hạn lưu lượng qua turbine của tổ máy Ràng buộc về giới hạn công suất phát của tổ máy Đặc tính quan hệ giữa công suất và lưu lượng chạy máy Ràng buộc về mức nước mục tiêu của Công ty lúc 24h00. 4.3.1.4. Dữ liệu đầu ra 4.3.2. Chương trình áp dụng và kết quả tính toán 4.3.2.1. Chương trình áp dụng Chương trình tính toán vận hành tối ưu tuần cho nhà máy thủy điện Đại Ninh được tác giả viết bằng MATLAB.

D.thu (Triệu đồng) P (MW) 22 Hình 4.9: Giao diện tính toán lập kế hoạch vận hành ngày 4.3.2.2. Kết quả tính toán Công suất phát từng giờ Doanh thu từng giờ 400 200 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Thời gian (Giờ) Hình 4.10: Biểu đồ phân bố công suất tối ưu ngày 400 200 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Thời gian (Giờ) Hình 4.11: Biểu đồ doanh thu tối ưu ngày

23 4.3.2.3. Đánh giá kết quả tính toán 4.4. Đánh giá kết quả chương trình Chương trình được viết bằng MATLAB khi chạy trên máy tính để tính toán vận hành tối ưu cho nhà máy thủy điện Đại Ninh tương đối nhẹ nhàng, thời gian xử lý chấp nhận được. Kết quả chương trình cho thấy phù hợp với kinh nghiệm vận hành của nhà máy thủy điện Đại Ninh. Tuy nhiên, hiện nay chưa có những chương trình nào khác để tính toán vận hành tối ưu cho nhà máy thủy điện Đại Ninh để có thể so sánh. 4.5. Kết luận. Trong chương này đã trình bày chi tiết bài toán lập kế hoạch chi tiết và xây dựng chương trình tính toán vận hành tối ưu năm, tuần và ngày của nhà máy thủy điện Đại Ninh. Chương trình được viết và thiết kế với giao diện trực quan, thân thiện với người sử dụng bằng ngôn ngữ tính toán kỹ thuật Matlab, kết quả chương trình cho thấy phù hợp với quá trình vận hành thực tế tại nhà máy thủy điện Đại Ninh.

24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Mục tiêu của luận văn là xây dựng chương trình tính toán vận hành tối ưu cho nhà máy thủy điện Đại Ninh trong thị trường điện. Luận văn đã xây dựng chương trình bằng phần mềm Matlab bằng cách sử dụng hàm linprog để giải bài toán quy hoạch tuyến tính của gói công cụ Otimization toolbox để giải quyết bài toán. Kết quả nghiên cứu xây dựng chương trình đã đáp ứng được các vấn đề sau: Xây dựng các hàm mục tiêu cho kế hoạch vận hành dài hạn, trung hạn và ngắn hạn đảm bảo các yêu cầu ràng buộc cho từng loại kế hoạch vận hành tối ưu nhà máy thủy điện Đại Ninh. Kết quả của các bài toán đã đáp ứng được yêu cầu mục tiêu đề tài đặt ra, có tính khả thi áp dụng phục vụ tính toán phân bố công suất phục vụ cho công tác chào giá tại nhà máy thủy điện Đại Ninh. Chương trình có giao diện hài hòa, dễ sử dụng. Kết quả được hiển thị rõ ràng, dễ phân tích đánh giá. Kết quả cũng có thể xuất thành file excel để phục vụ báo cáo, lưu trữ, in ấn Tuy nhiên, đề tài vẫn còn vài điểm chưa hoàn thiện cần tiếp tục nghiên cứu làm rõ, cụ thể như sau: Hàm mục tiêu chỉ tối ưu hóa doanh thu, chưa tối ưu hóa lợi nhuận cho bài toán vận hành tối ưu nhà máy thủy điện Đại Ninh. Giá điện dự báo theo đề tài này được xem là biết trước, tuy nhiên để đạt được kết quả tốt hơn trong thực tế cần nghiên cứu dự báo giá điện để đưa vào tính toán được tối ưu hơn. Nghiên cứu thị trường bán buôn điện cạnh tranh để thực hiện trong tương lai.