BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐINH XUÂN THẮNG XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG TỐI ƯU CỦA THIẾT BỊ LƯU TRỮ ĐIỆN NĂNG CHO HỆ THỐNG CÔ LẬP CÓ NGUỒN NĂNG LƯỢNG MỚI CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TIỄN SỸ: ĐINH QUANG HUY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TIẾN SỸ: NGUYỄN ĐỨC HUY HÀ NỘI–NĂM 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những kết nghiên cứu trình bày luận văn hoàn toàn trung thực tôi, không vi phạm điều luật sở hữu trí tuệ pháp luật Việt Nam Nếu sai, hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật Tác giả luận văn Đinh Xuân Thắng MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CHƯƠNG I TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tình hình sử dụng lượng gió 1.3 Mục tiêu luận văn 12 CHƯƠNG 14 HỆ THỐNG ĐIỆN KẾT HỢP GIÓ - DIESEL 14 2.1 Lưới điện quy mô nhỏ 2.1.1 Hệ thống phân phối 2.1.2 Tích hợp điện gió 2.1.3 Hệ thống điện kết hợp gió - diesel 14 16 17 18 2.2 Các ràng buộc vận hành hệ thống hỗn hợp gió - diesel 2.2.1 Cân công suất tác dụng, dự phòng nóng 2.2.2 Công suất phản kháng, đặc tính công suất phát diesel 2.2.3 Quan điểm dự phòng nóng 19 19 21 23 2.3 Các chế độ vận hành 2.3.1 Chế độ xác lập 2.3.2 Chế độ độ 24 24 25 2.4 Các giải pháp phụ trợ nâng cao ổn định hệ thống hỗn hợp diesel-gió 26 2.4.1 Thiết bị phụ trợ nâng cao ổn định 26 2.4.2 Máy phát diesel tải thấp 27 2.4.3 Thiết bị phụ trợ tích trữ lượng (kho điện) 28 CHƯƠNG 30 THIẾT LẬP MÔ HÌNH 30 3.1 Ứng dụng phương pháp tối ưu hóa ngẫu nhiên hệ thống điện 30 3.2 Mô tả toán 3.2.1 Hệ thống điện gió - diesel 3.2.2 Đặc tính Gió Tải 32 33 34 3.3 Thiết lập toán 3.3.1 Hàm mục tiêu 3.3.2 Các ràng buộc 3.3.3 Quy mô toán 37 37 38 40 CHƯƠNG 41 CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 41 4.1 Thông số chung 41 4.2 Đánh giá tiêu kinh tế thay đổi số lượng máy phát diesel vận hành thường trực 43 4.3 Đánh giá tiêu kinh tế thay đổi tốc độ tăng trưởng phụ tải hàng năm 46 4.4 Đánh giá tiêu kinh tế thay đổi giá bán điện 48 4.5 Đánh giá tiêu kinh tế chi phí phát điện diesel thay đổi 51 4.6 Đánh giá tiêu kinh tế thay đổi mức dự phòng nóng 53 4.7 Đánh giá tiêu kinh tế thay đổi giá kho điện 56 4.8 Đánh giá tiêu kinh tế thay đổi giá biến đổi công suất 58 CHƯƠNG 61 MỘT SỐ KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 64 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT GDP USD DER CSPK SCADA NPV ESS Tổng sản phẩm quốc gia Đô la mỹ Nguồn lượng phân tán (Distributed Energy resources) Công suất phản kháng Hệ thống điều khiển, giám sát, thu thập liệu (Supervisory Control And Data Acquisition) Giá trị (Net present value) Thiết bị lưu trữ lượng (Energy Storage System) DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 4.1: Thông số phụ tải theo thời gian ngày 41 Bảng 4.2: Phân bố xác suất tốc độ gió công suất tuabin [2] 42 Bảng 4.3: Kết tính toán thay đổ số lượng máy phát diesel vận hành thường trực 44 Bảng 4.4 Kết tính toán thay đổi mức độ tăng trưởng phụ tải hàng năm 46 Bảng 4.5: Kết tính toán thay đổi giá bán điện 49 Bảng 4.6: Kết tinh toán thay đổi chi phí phát điện diesel 51 Bảng 4.7: Kết tính toán thay đổi mức dự phòng nóng 54 Bảng 4.8: Kết tính toán thay đổi giá thành thiết bị lưu trữ 56 Bảng 4.9: Kết tính toán thay đổi giá thành biến đổi công suất 59 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mức tăng trưởng điện gió theo năm Hình 2.1: Hệ thống lưới điện quy mô nhỏ [3] 14 Hình 2.2: Đáp ứng tần số hệ thống gió – diesel [2] 20 Hình 2.3: Sơ đồ điều khiển tần số V80 [2] 21 Hình 2.4: Đặc tính công suất làm việc cho phép máy diesel 22 Hình 3.1: Lưu đồ tính toán hệ thống kho điện cho hệ thống hỗn hợp [4] 32 Hình 3.2: Sơ đồ tổng quát hệ thống lượng gió-diesel cô lập có sử dụng thiết bị lưu trữ 33 Hình 4.1: Đồ thị phụ tải 42 Hình 4.2: Biểu đồ NPV theo số lượng máy phát diesel vận hành thường trực 44 Hình 4.3: Biểu đồ dung lượng thiết bị lưu trữ theo số lượng diesel vận hành thường trực 45 Hình 4.5: Biểu đồ NPV theo tỷ lệ tăng trưởng phụ tải hàng năm 47 Hình 4.6: Dung lượng thiết bị lưu trữ theo mức độ tăng trưởng phụ tải hàng năm 47 Hình 4.8: Biểu đồ NPV theo giá bán điện 49 Hình 4.9: Dung lượng thiết bị lưu trữ theo giá bán điện 50 Hình 4.10: Công suất biến đổi theo giá bán điện 50 Hình 4.11: Biểu đồ NPV theo chi phí phát điện diesel 52 Hình 4.12: Dung lượng thiết bị lưu trữ theo chi phí phát điện diesel 52 Hình 4.13: Công suất biến đổi theo chi phí phát điện diesel 53 Hình 4.14: Biểu đồ NPV theo mức dự phòng nóng 54 Hình 4.15: Dung lượng thiết bị lưu trữ theo mức dự phòng nóng 55 Hình 4.16: Công suất biến đổi theo mức dự phòng nóng 55 Hình 4.17: Biểu đồ NPV theo giá thành thiết bị lưu trữ 57 Hình 4.18: Dung lượng kho điện theo giá thành thiết bị lưu trữ 57 Hình 4.19: Công suất biến đổi theo giá thành thiết bị lưu trữ 58 Hình 4.20: Biểu đồ NPV theo giá thành biến đổi công suất 59 Hình 4.21: Dung lượng kho điện theo giá thành biến đổi công suất 60 Hình 4.22: Công suất biến đổi theo giá thành biến đổi công suất 60 CHƯƠNG I TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ 1.1 Đặt vấn đề Thế kỷ 20 trải qua với bao tiến vượt bậc loài người Một kỷ người làm nên điều kỳ diệu, phát minh công cụ máy móc giúp nâng cao suất lao động, giúp đáp ứng nhu cầu không ngừng người Nhưng bên cạnh phát triển tiến người phải đối mặt với mặt trái phát triển không bền vững kinh tế giới Môi trường bị hủy hoại, tài nguyên thiên nhiên cạn kiệt, áp lực công việc ngày lớn với người hàng loạt mặt trái khác Trong kỷ 21 người phải đối diện với loạt thách thức mang tính toàn cầu Các thách thức lớn kể đến bao gôm cạn kiệt lượng truyền thống, môi trường sống bị hủy hoại, bùng nổ dân số, chiến tranh, y tế, v.v Trong vấn đề lượng vấn đề xem quan trọng cấp thất nhiết kỷ 21 Năng lượng hóa thạch ngày cạn kiệt, tranh chấp lãnh thổ, tạo ảnh hưởng để trì nguồn cung cấp lượng mối họa tiềm ẩn nguy xung đột Năng lượng hóa thạch không đủ cung cấp cho cỗ máy kinh tế giới ngày phình to làm kinh tế trì trệ dẫn đến khủng hoảng suy thoái kinh tế Bất ổn trị xảy nhiều nơi giới Bên cạnh việc sử dụng nhiều lượng hóa thạch khiến loạt vấn đề môi trường nảy sinh Trái đất ấm lên, đất canh tác bị thu hẹp, môi trường bị thay đổi, dịch bệnh xuất khó lường khó kiểm soát hơn, thiên tai ngày mạnh khó lường hơn, mùa màng thất thu ảnh hưởng đến vấn đề lương thực Tất điều tiềm ẩn giới hỗn độn, tranh chấp, không kiểm soát Từ điều trên, để trì giới ổn định, không cách khác phải tìm nguồn lượng tái sinh thay cho nguồn lượng hóa thạch ngày cạn kiệt Hàng loạt lượng hứa hẹn kỷ 21 như: lượng mặt trời, lượng gió, lượng địa nhiệt, lượng sinh khối nguồn lượng khác Bằng tiến khoa học kỹ thuật xu hướng tất yếu giới, lượng tái sinh nghiên cứu sử dụng ngày nhiều Năng lượng gió nguồn lượng tái sinh quan trọng đóng góp ngày lớn vào sản lượng lượng giới 1.2 Tình hình sử dụng lượng gió Hình thể công suất sản xuất từ điện gió giới khoảng thời gian từ 1996 đến 2008 [1] Tổng lượng công suất sản xuất giới vào năm 2009 159.2 GW, với 340 TWh lượng, xác nhận mức tăng trưởng 31% năm, số lớn lúc kinh tế toàn cầu gặp nhiều khó khăn Theo thống kê giới, Đức, Tây Ban Nha, Hoa Kỳ, Đan Mạch Ấn Độ quốc gia sử dụng lượng gió nhiều giới Chẳng hạn vào năm 2009, điện gió chiếm 8% tổng số điện sử dụng Đức; số lên đến 14% Ai len 11% Tây Ban Nha Hoa Kỳ sản xuất nhiều điện gió giới với công suất nhảy vọt từ GW vào năm 2004 lên đến 35 GW vào 2009 điện gió chiếm 2.4% tộng số điện tiêu dùng Trung Quốc Ấn Độ phát triễn nhanh nguồn lượng với 22.5 GW (Trung Quốc, 2009) 10.9 25 GW (Ấn Độ, 2009) Hình 1.1: Mức M tăng trưởng điệnn gió theo năm Sau cảii cách mở m cửa, kinh tế Việt Nam đãã có nh bước chuyển biến tích cực, cấu u kinh tế t có thay đổii bbản từ nông nghiệp sang công nghiệp p hi đại hóa Nền kinh tế phát triểnn vvới tốc độ nhanh khoảng 7% nhữ ững năm gần đây; điều dẫn đếnn nhu ccầu lượng kinh tế tăng nhanh với v trung bình 12%-13% gầnn ggấp đôi so với tăng trưởng GDP Để th đảm bảo việc cung cấp lượng ng cho nhu ccầu kinh tế đòi hỏii phải ph dự báo nhu cầuu lư lượng tương lai để hoạch ch định đ sách phát triểnn phù hhợp đủ sức đảm đương trọng trách nặặng nề nhu cầu lượng đất nướ ớc Xét nhiều ều khía cạnh việc phát triển lượng l ợng gió llà công việc đắn hợp ợp lý Nó giải nhanh chóng vấn đề llượng thời gian ngắn vềề lâu dài d ũng đóng góp không nhỏ cho nguồn llượng quốc gia Việt Nam với tiềm lượng l ợng gió tương đối lớn Mặc dù lượng ợng gió có chi phí đầu tư t ngày rẻ, ẻ, vvà nên giải pháp lượng ợng bền vững cho quốc gia v khu vực, ực, việc vận hhành hệ 10.000 9.000 Công suất biến đổi (kW) 8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Giá thành thiết bị lưu trữ (USD/kWh) Hình 4.19: Công suất biến đổi theo giá thành thiết bị lưu trữ Kết tính toán cho thấy, giá thành lưu điện ảnh hưởng lớn đến tiêu kinh tế dự án, giá thành ESS tăng, NPV giảm mạnh thể Hình 4.12 Đồng thời dung lượng thiết bị lưu trữ (Emax) giảm mạnh theo hình 4.13 4.8 Đánh giá tiêu kinh tế thay đổi giá biến đổi công suất - Giá bán điện =0,08 USD/kWh - Tốc độ tăng trưởng phụ tải = 5% - Số máy diesel thường trực =2 - Thay đổi giá biến đổi công suất từ 50÷300USD/kW - Giá thiết bị lưu trữ= 875USD/kWh - Chi phí phát điện diesel = 0.5USD/kWh - Dự phòng nóng =100kW 58 Số liệu tính toán sau: Bảng 4.9: Kết tính toán thay đổi giá thành biến đổi công suất Giá thành biến đổi NPV Emax Pmax (USD) (kWh) (kW) 50 -11551 1401 1491 100 -11792 1229 1470 150 -11425 1176 1470 200 -11375 1419 1509 250 -11418 1363 1470 300 -11440 1382 1470 (USD/kW) Lợi nhuận (NPV) thay đổi giá thành biến đổi công suất: Giá thành biến đổi công suất (USD/kW) 50 100 150 200 250 300 1000 -2000 NPV (USD) -5000 -8000 -11000 -14000 -17000 -20000 Hình 4.20: Biểu đồ NPV theo giá thành biến đổi công suất 59 Dung lượng thiết bị lưu trữ biến đổi công suất: Dung lượng kho điện (kWh) 5000 4000 3000 2000 1000 50 100 150 200 250 300 Giá thành biến đổi công suất (USD/kW) Hình 4.21: Dung lượng kho điện theo giá thành biến đổi công suất Công suất biến đổi (kW) 4000 3000 2000 1000 50 100 150 200 250 300 Giá thành biến đổi công suất (USD/kW) Hình 4.22: Công suất biến đổi theo giá thành biến đổi công suất Từ kết tính toán cho thấy, giá thành biến đổi nhỏ nhiều so với giá thành lưu điện nên thay đổi giá thành biến đổi mức vừa phải không ảnh hưởng nhiều đến NPV dự án, dung lượng thiết bị lưu trữ công suất biến đổi không biến động nhiều 60 CHƯƠNG MỘT SỐ KẾT LUẬN Luận văn xây dựng mô hình tối ưu hóa nhằm đầu tư thiết bị lưu trữ lượng (kho điện) để nâng cao hiệu kinh tế hệ thống điện hỗn hợp gió-diesel Bài toán thành lập toán quy hoạch tuyến tính có biến nguyên biến thực Do bất định yếu tố đầu vào tốc độ gió, toán thành lập toán quy hoạch ngẫu nhiên, có độ phức tạp cao Để giảm bớt tính phức tạp toán, luận văn xét đến yếu tố bất định toán tối ưu, tốc độ gió Tuy nhiên, để đánh giá toàn diện hiệu kinh tế kho điện, toán tối ưu giải thay đổi nhiều thông số đầu vào giá bán điện, giá nhiên liệu, tốc độ tăng trưởng phụ tải, Qua phân tích kết tính toán cho thấy số thông số ảnh hưởng lớn đến giá trị dự án giá bán điện, chi phí phát điện diesel, giá thành thiết bị lưu trữ Trong số thông số khác ảnh hưởng không nhiều đến giá trị dự án tốc độ tăng trưởng phụ tải (ở mức độ tăng trưởng chưa vượt công suất nguồn), mức độ dự phòng nóng lưới (ở mức dự phòng không cao), giá thành biến đổi (ở mức biến động không nhiều) Riêng chế độ vận hành máy phát diesel, mức tải tương đối cao nên trường hợp vận hành thường trực từ dến máy phát diesel không làm thay đổi giá trị kinh tế dự án, nhiên vận hành thường trực tăng lên từ 3-4 máy phát diesel làm giảm mạnh NPV dự án Số liệu tính toán luận án dựa số điều kiện vận hành thực tế hệ thống hỗn hợp gió-diesel đảo Phú Quý Mặc dù mô hình tính toán có số sai khác định so với điều kiện thực tế, kết 61 toán tối ưu cho thấy khó khăn đầu tư phát triển lượng gió hệ thống lượng điều kiện Việt Nam Với giá bán điện 0,08 USD/kWh, khó để đầu tư hệ thống hỗn hợp sử dụng lượng với hiệu kinh tế cao Hiệu kinh tế toán giảm thấp ta thay nguồn điện gió nguồn lượng tái tạo khác lượng mặt trời, có suất đầu tư cao Kết cho thấy để thúc đẩy phát triển lượng gió lượng tái tạo nói chung, cần có nhiều hỗ trợ sách giá từ phía Chính phủ Mô hình toán tối ưu luận văn đặt với mục tiêu tối đa hóa giá trị kỳ vọng hàm mục tiêu Trên thực tế, việc đặt toán cho phép tối đa hóa giá trị kỳ vọng hàm mục tiêu, chưa khống chế độ lệch biến Đây yếu tố có ảnh hưởng đáng kể đến mức độ rủi ro dự án đầu tư Việc cải tiến mô hình toán nhằm xét đến yếu tố rủi ro (chẳng hạn giới hạn độ lệch quân phương hàm mục tiêu) nội dung nghiên cứu 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Trí Năng ,Lê Khắc Hoàng Lan, Nguyễn Tân Huyền, Trương Trà Hương, "TRIỂN VỌNG PHÁT TRIỄN NGUỒN ĐIỆN GIÓ TẠI VIỆT NAM," in Đại Học Minnesota, Mỹ Quốc Viện Khoa Học Vật Liệu Ứng Dụng- Viện Khoa Học & Công Nghệ , Việt Nam, pp http://www.erct.com/2-ThoVan/TTriNang/DiengiotaiVietNam.htm [2] Nguyễn Đức Huy, Trần Nam Trung [2012], "Báo cáo đánh giá chế độ làm việc hệ thống hỗn hợp gió - diesel đảo Phú Quý phân tích kinh tế kỹ thuật số giải pháp phụ trợ," [3] TCĐL Chuyên đề Quản lý Hội nhập, "Bùng nổ thị trường lưới điện siêu nhỏ (microgrid)," , 2013, pp http://m.evn.com.vn/Khoa- [4] Chad Abbey, "Energy Storage System Optimization and Control with Wind Energy," in Department of Electrical & Computer Engineering, McGill University, Montreal, Canada, 2009 [5] BEACON, "About flywhee energy storage," , pp http://www.beaconpower.com/products/about-flywheels.asp [6] ABB, "Flywheel Energy Storage System," , pp http://www.abb.com.vn/product/us/9AAC167812.aspx [7] Minh Đức (theo cleanergy.blogspot.com), "Dự án lưu trữ lượng Beacon Power – nhà mày bánh đà 20 MW Stephentown," , pp http://tietkiemnangluong.com.vn/home/thong-tin-khcn/du-an-luu-tru-nang-luong-cuabeacon-power-nha-may-banh-da-20-mw-o-stephentown-4002-8940.html [8] DOE-NETL, "Market analysis of emerging electric energy storage systems," 2008 [9] Chad Abbey, Geza Joos, "A Stochastic Optimization Approach to Rating Energy Storage System in Wind-Diesel Isolated Grids," in IEEE Transactions on power systems, vol 24 (1), 2009 [10] Michael Ross, "Energy Storage System Scheduling in Wind-Diesel Microgrids," in Department of Electrical & Computer Engineering, McGill University, Montr´eal, Canada, 2010 [11] Tô Nhật Tân, "Tổng quan phụ tải điện hệ thống điện Quốc gia," , 2013, pp http://www.nldc.evn.vn/News/1/87/Tong-quan-ve-phu-tai-dien-trong-he-thong-dienQuoc-gia.aspx [12] Anh Khôi, "Hỗ trợ phát triển dự án điện gió," , pp http://vpcp.chinhphu.vn/Home/Ho-tro-phat-trien-cac-du-an-dien-gio/20116/9897.vgp [13] Quản trị viên trang web pcninhthuan.evnspc.vn, "Phát triển điện gió - hướng tiềm năng," , pp http://pcninhthuan.evnspc.vn/index.php/tin-tuc-su-kien/tin-tuc-sukien/748-phat-trin-in-gio-hng-i-tim-nng 63 PHỤ LỤC File chạy tối ưu chương trình Matlab clear all; clc; %% Khao sat theo gia ban dien c_sale: MIPGAP = 0.5; powercurve = importdata('powercurve.mat'); Pred = powercurve.Pred; xred = powercurve.xred; Pred = [0, Pred]; xred = [0, xred]; d = 6; % So may diesel;6 w = 2; % So may wind;2 Pmindiesel = 170; % kW, CS cua diesel; Pmaxdiesel = 500; % kW, CS max cua diesel; cos_phi = 0.9; % cosphi cua pin; phi = acos(cos_phi); hieusuat = 0.94; % Hieu suat cua pin; Kp = 213; % Battery price ($/kW); Ke = 875; % Storage price ($/kWh); Na = 5; % So nam xet; r = 0.0; % Khau hao tien cho moi nam; cdiesel = 0.5; % Marginal cost diesel ($/kWh); cwind = 0.01; % Marginal cost wind ($/kWh); csale =0.08;%Gia ban dien $/kWh - Them ty le tang gia ban hang nam? (0,08$/kWh) LoadG = 1.05;%Muc tang truong cua phu tai 5% Pload = 1.0*[1092 1100 1160 1230 1350 1560 1650 1670 1720 1940 1950 1780 1630 1580 1620]'; % kWh Ma tran the hien CSTD cua tai; Pload = sort(Pload,'ascend'); Pload = [Pload ; Pload * LoadG; Pload * (LoadG)^2;Pload * (LoadG)^3 ;Pload * (LoadG)^4 ]; %Phu tai cua nam h = numel(Pload); % So gio chu ky; Qload = Pload*tan(phi); Pload = Pload(1:h); Qload = Qload(1:h); Kp = Kp/(365*Na); Ke = Ke/(365*Na); Reverse = 100; % kW Reserve; Pchar_max = 5*10^3; % Cong suat xac max cua pin; so_may_diesel_min = 1; % So may diesel toi thieu phai len; R = Reverse*ones(h,1); windspeed = [13.33, 14.2, 11.17, 5.2, 3.41, 3.21, 4.15, 6.55, 9.69, 9.88, 7.65, 3.03];%Toc gio 64 XS = [2.9, 34.2, 21.9, 2.8, 2.0, 1.9, 2.6, 6.6 ,16.1, 7.5, 1, 0.4]; %Xac suat gio Pwind = zeros(1,length(windspeed)); for i = 1: length(windspeed) for j = 1:length(xred)-1 if windspeed(i) >= xred(j) && windspeed(i) < xred(j+1) Pwind(i) = Pred(j) + (windspeed(i) xred(j))/(xred(j+1) - xred(j))*(Pred(j+1) - Pred(j)); end end end Pwind_max = Pwind*0; for i = 1:length(Pwind_max) if Pwind_max(i) < 0.25*max(Pwind_max) Pwind_max(i) = 0; end end Pwind_max = 1*Pwind_max; clear Pwind; XS = XS/100; sce = length(Pwind_max); % Number of Scenarios;- So luong kich ban % I J S Tao ma tran A; = zeros(1,(11*d + 2*w + 21)*h*sce + 2*sce); = zeros(1,(11*d + 2*w + 21)*h*sce + 2*sce); = zeros(1,(11*d + 2*w + 21)*h*sce + 2*sce); %% Rang buoc thu nhat: 1: h*sce hang, CBCSTD h gio for i = 1:sce*h I((i-1)*d + 1: d*i) = i; J((i-1)*d + 1: d*i) = d*h*sce + (i-1)*d + 1:d*h*sce +i*d ; S((i-1)*d + 1: d*i) = 1; I(d*h*sce + i) = i; J(d*h*sce + i) = 3*d*h*sce + i; S(d*h*sce + i) = -1; I((d + 1)*h*sce + i) = i; J((d + 1)*h*sce + i) = 3*d*h*sce + h*sce + i; S((d + 1)*h*sce + i) = 1; I((d + 2)*h*sce + (i-1)*w + 1:(d + 2)*h*sce + w*i) = i; J((d + 2)*h*sce + (i-1)*w + 1:(d + 2)*h*sce + w*i) = 3*d*h*sce + 4*h*sce + + (i-1)*w + 1:3*d*h*sce + 4*h*sce + + i*w; S((d + 2)*h*sce + (i-1)*w + 1:(d + 2)*h*sce + w*i) = 1; end %% Rang buoc thu : h*sce hang; CBCSPK for i = 1:h*sce I((d + + w)*h*sce + (i-1)*d + 1: (d + h*sce + i; J((d + + w)*h*sce + (i-1)*d + 1: (d + 2*d*h*sce + (i-1)*d + 1:2*d*h*sce + i*d; S((d + + w)*h*sce + (i-1)*d + 1: (d + 1; 65 h gio; + w)*h*sce + d*i) = + w)*h*sce + d*i) = + w)*h*sce + d*i) = I((2*d + + w)*h*sce + i) = h*sce +i; J((2*d + + w)*h*sce + i) = 3*d*h*sce + 2*h*sce + i; S((2*d + + w)*h*sce + i) = 1; end %% Rang buoc thu 3,4: d*h*sce rang buoc Pmin va d*h*sce rang buoc Pmax cua may phat Diesel; for i = 1:d*h*sce I((2*d + w + 3)*h*sce + i) = 2*h*sce + i; J((2*d + w + 3)*h*sce + i) = i; S((2*d + w + 3)*h*sce + i) = -1 * Pmindiesel; I((3*d + w + 3)*h*sce + i) = 2*h*sce + i; J((3*d + w + 3)*h*sce + i) = d*h*sce + i; S((3*d + w + 3)*h*sce + i) = 1; I((4*d + w + 3)*h*sce + i) = 2*h*sce + d*h*sce + i; J((4*d + w + 3)*h*sce + i) = i; S((4*d + w + 3)*h*sce + i) = -1 * Pmaxdiesel; I((5*d + w + 3)*h*sce + i) = 2*h*sce + d*h*sce + i; J((5*d + w + 3)*h*sce + i) = d*h*sce + i; S((5*d + w + 3)*h*sce + i) = 1; end %% Rang buoc thu 5: rang buoc dac tinh P, Q cua may phat diesel; d*h*sce rang buoc; for i = 1: d*h*sce I((6*d + w + 3)*h*sce + i) = 2*h*sce + 2*d*h*sce + i; J((6*d + w + 3)*h*sce + i) = d*h*sce + i; S((6*d + w + 3)*h*sce + i) = 1; I((7*d + w + 3)*h*sce + i) = 2*h*sce + 2*d*h*sce + i; J((7*d + w + 3)*h*sce + i) = 2*d*h*sce + i; S((7*d + w + 3)*h*sce + i) = 1; end %% Rang buoc thu buoc; for i = 1:h*sce I((8*d + w + J((8*d + w + S((8*d + w + I((8*d + w + J((8*d + w + S((8*d + w + end %% Rang buoc thu for i = 1:h*sce I((8*d + w + J((8*d + w + S((8*d + w + I((8*d + w + J((8*d + w + S((8*d + w + 6: rang buoc dac tinh P, Q cua pin; h*sce rang 3)*h*sce 3)*h*sce 3)*h*sce 4)*h*sce 4)*h*sce 4)*h*sce + + + + + + i) i) i) i) i) i) = = = = = = 3*d*h*sce 3*d*h*sce tan(phi); 3*d*h*sce 3*d*h*sce -1; + 2*h*sce + i; + h*sce + i; + 2*h*sce + i; + 2*h*sce + i; 7: Pcharge < Pess.max; h*sce rang buoc 5)*h*sce 5)*h*sce 5)*h*sce 6)*h*sce 6)*h*sce 6)*h*sce + + + + + + i) i) i) i) i) i) = = = = = = 3*d*h*sce 3*d*h*sce 1; 3*d*h*sce 3*d*h*sce -1; 66 + 3*h*sce + i; + i; + 3*h*sce + i; + 4*h*sce + 1; end for i = 1:h*sce I((11*d + 2*w + 16)*h*sce + 2*sce + i)= 3*d*h*sce + 3*h*sce + i; J((11*d + 2*w + 16)*h*sce + 2*sce + i)= 3*d*h*sce + h*sce + i; S((11*d + 2*w + 16)*h*sce + 2*sce + i) = 1; end %% Rang buoc thu for i = 1:h*sce I((8*d + w + J((8*d + w + S((8*d + w + I((8*d + w + J((8*d + w + S((8*d + w + end 8: Pdischarge < Pess.max; h*sce rang buoc; 7)*h*sce 7)*h*sce 7)*h*sce 8)*h*sce 8)*h*sce 8)*h*sce + + + + + + i) i) i) i) i) i) = = = = = = 3*d*h*sce 3*d*h*sce 1; 3*d*h*sce 3*d*h*sce -1; + 4*h*sce + i; + h*sce + i; + 4*h*sce + i; + 4*h*sce + 1; %% Rang buoc thu 9: State Of Charge; (h+1)*sce rang buoc; for i = 1:h*sce I((8*d + w + 9)*h*sce + i) = 3*d*h*sce + 5*h*sce + i; J((8*d + w + 9)*h*sce + i) = 3*d*h*sce + 3*h*sce + i; S((8*d + w + 9)*h*sce + i) = 1; end for i = 1:h*sce I((8*d + w + 10)*h*sce + i) = 3*d*h*sce + 5*h*sce + i; J((8*d + w + 10)*h*sce + i) = 3*d*h*sce + i; S((8*d + w + 10)*h*sce + i) = - hieusuat; I((8*d + w + 11)*h*sce + i) = 3*d*h*sce + 5*h*sce + i; J((8*d + w + 11)*h*sce + i) = 3*d*h*sce + h*sce + i; S((8*d + w + 11)*h*sce + i) = 1/hieusuat; end for i = 1:sce I((8*d + w + 12)*h*sce + i) = 3*d*h*sce + 5*h*sce + (i-1)*h + 1; J((8*d + w + 12)*h*sce + i) = 3*d*h*sce + 4*h*sce + 3; S((8*d + w + 12)*h*sce + i) = -1; end for i = 1:sce for j = 1:h-1 I((8*d + w + 12)*h*sce + sce + j + (i-1)*(h-1)) = 3*d*h*sce + 5*h*sce + (i-1)*h + j + 1; J((8*d + w + 12)*h*sce + sce + j + (i-1)*(h-1)) = 3*d*h*sce + 3*h*sce + (i-1)*h + j; S((8*d + w + 12)*h*sce + sce + j + (i-1)*(h-1)) = -1; end end for i = 1:sce I((8*d + w + 13)*h*sce + i) = 3*d*h*sce + 6*h*sce + i; J((8*d + w + 13)*h*sce + i) = 3*d*h*sce + 3*h*sce + i*h; S((8*d + w + 13)*h*sce + i) = 1; I((8*d + w + 13)*h*sce + sce + i) = 3*d*h*sce + 6*h*sce + i; 67 J((8*d + w + 13)*h*sce + sce + i) = 3*d*h*sce + 4*h*sce + 3; S((8*d + w + 13)*h*sce + sce + i) = -1; end %% Rang buoc thu for i = 1:h*sce I((8*d + w + sce + i; J((8*d + w + S((8*d + w + I((8*d + w + sce + i; J((8*d + w + S((8*d + w + end 10: et < Eess.max; h*sce rang buoc; 13)*h*sce + 2*sce + i) = 3*d*h*sce + 6*h*sce + 13)*h*sce + 2*sce + i) = 3*d*h*sce + 3*h*sce + i; 13)*h*sce + 2*sce + i) = 1; 14)*h*sce + 2*sce + i) = 3*d*h*sce + 6*h*sce + 14)*h*sce + 2*sce + i) = 3*d*h*sce + 4*h*sce + 2; 14)*h*sce + 2*sce + i) = -1; %% Rang buoc thu 11: Pwind for i = 1:w*h*sce I((8*d + w + 15)*h*sce sce + i; J((8*d + w + 15)*h*sce + i; S((8*d + w + 15)*h*sce end < Pwindmax; + 2*sce + i) = 3*d*h*sce + 7*h*sce + + 2*sce + i) = 3*d*h*sce + 4*h*sce + + 2*sce + i) = 1; %% Rang buoc thu 12: Qmin, Qmax cua may diesel: for i = 1:d*h*sce I((8*d + w + 15)*h*sce + 2*sce + w*h*sce +i) 7*h*sce + sce + w*h*sce + i; J((8*d + w + 15)*h*sce + 2*sce + w*h*sce +i) S((8*d + w + 15)*h*sce + 2*sce + w*h*sce +i) Pmaxdiesel; I((9*d + w + 15)*h*sce + 2*sce + w*h*sce +i) 7*h*sce + sce + w*h*sce + i; J((9*d + w + 15)*h*sce + 2*sce + w*h*sce +i) S((9*d + w + 15)*h*sce + 2*sce + w*h*sce +i) end = 3*d*h*sce + = i; = -1 * = 3*d*h*sce + = 2*d*h*sce + i; = 1; %% Rang buoc thu 13: Reserve; for i = 1:h*sce I((10*d + 2*w + 15)*h*sce + 2*sce + (i-1)*d + 1:(10*d + 2*w + 15)*h*sce + 2*sce + i*d) = 4*d*h*sce + 7*h*sce + sce + w*h*sce + i; J((10*d + 2*w + 15)*h*sce + 2*sce + (i-1)*d + 1:(10*d + 2*w + 15)*h*sce + 2*sce + i*d) = (i-1)*d + 1: i*d; S((10*d + 2*w + 15)*h*sce + 2*sce + (i-1)*d + 1:(10*d + 2*w + 15)*h*sce + 2*sce + i*d) = Pmaxdiesel; I((11*d + 2*w + 15)*h*sce + 2*sce + i) = 4*d*h*sce + 7*h*sce + sce + w*h*sce + i; J((11*d + 2*w + 15)*h*sce + 2*sce + i) = 3*d*h*sce + 4*h*sce + 1; S((11*d + 2*w + 15)*h*sce + 2*sce + i) = 1; 68 end %% Rang buoc thu 14: for i = 1: h*sce I((11*d + 2*w + 17)*h*sce sce + w*h*sce + i; J((11*d + 2*w + 17)*h*sce S((11*d + 2*w + 17)*h*sce I((11*d + 2*w + 18)*h*sce sce + w*h*sce + i; J((11*d + 2*w + 18)*h*sce + w*h*sce + i; S((11*d + 2*w + 18)*h*sce end %% Rang buoc thu 15: for i = 1:h*sce I((11*d + 2*w + 19)*h*sce sce + w*h*sce + i; J((11*d + 2*w + 19)*h*sce i; S((11*d + 2*w + 19)*h*sce I((11*d + 2*w + 20)*h*sce sce + w*h*sce + i; J((11*d + 2*w + 20)*h*sce + w*h*sce + i; S((11*d + 2*w + 20)*h*sce end + 2*sce + i) = 4*d*h*sce + 8*h*sce + + 2*sce + i) = 3*d*h*sce + i; + 2*sce + i) = 1; + 2*sce + i) = 4*d*h*sce + 8*h*sce + + 2*sce + i) = 3*d*h*sce + 4*h*sce + + 2*sce + i) = -1* Pchar_max; + 2*sce + i) = 4*d*h*sce + 9*h*sce + + 2*sce + i) = 3*d*h*sce + h*sce + + 2*sce + i) = 1; + 2*sce + i) = 4*d*h*sce + 9*h*sce + + 2*sce + i) = 3*d*h*sce + 4*h*sce + + 2*sce + i) = Pchar_max; %% Rang buoc thu 16: for i = 1:h*sce I((11*d + 2*w + 21)*h*sce + 2*sce + (i-1)*d + 1:(11*d + 2*w + 21)*h*sce + 2*sce + i*d) = 4*d*h*sce + 10*h*sce + sce + w*h*sce + i; J((11*d + 2*w + 21)*h*sce + 2*sce + (i-1)*d + 1:(11*d + 2*w + 21)*h*sce + 2*sce + i*d) = (i-1)*d + 1:i*d; S((11*d + 2*w + 21)*h*sce + 2*sce + (i-1)*d + 1:(11*d + 2*w + 21)*h*sce + 2*sce + i*d) = 1; end I((11*d + 2*w + 21)*h*sce + 2*sce + h*sce*d+1:(11*d + 2*w + 21)*h*sce + 2*sce + h*sce*d+2) = 4*d*h*sce + 10*h*sce + sce + w*h*sce + h*sce+1; J((11*d + 2*w + 21)*h*sce + 2*sce + h*sce*d+1:(11*d + 2*w + 21)*h*sce + 2*sce + h*sce*d+2) = 3*d*h*sce + 4*h*sce + 1:3*d*h*sce + 4*h*sce + 2; S((11*d + 2*w + 21)*h*sce + 2*sce + h*sce*d+1:(11*d + 2*w + 21)*h*sce + 2*sce + h*sce*d+2) = [1,-2]; A = sparse(I,J,S); [m,n] = size(A); % Tao vecto b; b = zeros(m,1); 69 %% h*sce hang dau tien CBCSTD; for i = 1:sce for j = 1:h b(j + (i-1)*h) = Pload(j); end end %% h*sce hang tiep theo CBCSPK; for i = 1:sce for j = 1:h b(j + (i-1)*h + h*sce) = Qload(j); end end %% 2*dh*sce hang tiep theo Pmin diesel, Pmax diesel; = 0; %% dh*sce hang tiep theo: Dac tinh P,Q cua diesel; b(2*d*h*sce + 2*h*sce + 1:3*d*h*sce + 2*h*sce) = Pmaxdiesel * sqrt(2); %% h*sce hang tiep theo: Dac tinh P,Q cua pin: = 0; %% 2*h*sce hang tiep theo Pcharge < Pess.max; Pdischarge < Pess.max: = 0; %% h*sce hang tiep theo State Of Charge: = 0; %% h*sce hang tiep theo: et < Eess.max: = 0; %% h*w*sce hang tiep theo: Pwind < Pwind_max; for i = 1:sce b(3*d*h*sce + 7*h*sce + sce + (i-1)*h*w + 1:3*d*h*sce + 7*h*sce + sce + i*h*w) = Pwind_max(i); end %% h*d*sce hang tiep theo: g*Pmaxdiesel > Qdiesel; = 0; %% h*sce hang tiep theo: Reserve; for i = 1:sce b(4*d*h*sce + 7*h*sce + sce + w*h*sce + (i-1)*h + 1: 4*d*h*sce + 7*h*sce + sce + w*h*sce + i*h) = Pload + R; end %% theo rang buoc thu 14,15; b(4*d*h*sce + 9*h*sce + sce + w*h*sce + 1:4*d*h*sce + 10*h*sce + sce + w*h*sce) = Pchar_max; %% theo rang buoc thu 16; b(4*d*h*sce + 10*h*sce + sce + w*h*sce + 1:4*d*h*sce + 11*h*sce + sce + w*h*sce) = so_may_diesel_min; % Tao vecto ee : Dau cua rang buoc: bang, lon hon, -1 nho hon ee = zeros(m,1); ee(2*h*sce + 1:2*h*sce + d*h*sce) = 1; 70 ee(2*h*sce + d*h*sce + 1:2*h*sce + 2*d*h*sce) = -1; ee(2*d*h*sce + 2*h*sce + 1:3*d*h*sce + 2*h*sce) = -1; ee(3*d*h*sce + 2*h*sce + 1:3*d*h*sce + 3*h*sce) = 1; ee(3*d*h*sce + 3*h*sce + 1:3*d*h*sce + 5*h*sce) = -1; ee(3*d*h*sce + 6*h*sce + sce + 1:3*d*h*sce + 7*h*sce + sce + w*h*sce) = -1; ee(3*d*h*sce + 7*h*sce + sce + w*h*sce + 1: 4*d*h*sce + 7*h*sce + sce + w*h*sce) = -1; ee(4*d*h*sce + 7*h*sce + sce + w*h*sce + 1:4*d*h*sce + 8*h*sce + sce + w*h*sce) = 1; ee(4*d*h*sce + 8*h*sce + sce + w*h*sce + 1:4*d*h*sce + 9*h*sce + sce + w*h*sce) = -1; ee(4*d*h*sce + 9*h*sce + sce + w*h*sce + 1:4*d*h*sce + 10*h*sce + sce + w*h*sce) = -1; ee(4*d*h*sce + 10*h*sce + sce + w*h*sce + 1:4*d*h*sce + 11*h*sce + sce + w*h*sce) = 1; ee(end) = -1; % Tao vecto xtype: xtype(1:d*h*sce) = 'B'; xtype(d*h*sce + 1:3*d*h*sce + 4*h*sce + + w*h*sce) = 'C'; xtype(3*d*h*sce + 4*h*sce + + w*h*sce + 1:3*d*h*sce + 5*h*sce + + w*h*sce) = 'B'; % Tao vecto L va U; L = zeros(1,n); for i = 1: sce if Pwind_max(i) > L(3*d*h*sce + 4*h*sce + + (i-1)*w*h + 1:3*d*h*sce + 4*h*sce + + i*w*h) = 0.25* max(Pwind_max); end end U = ones(1,n); U(d*h*sce + 1: 3*d*h*sce) = Pmaxdiesel; U(3*d*h*sce + 1: 3*d*h*sce + 3*h*sce) = inf; % Gioi han Pess.max; U(3*d*h*sce + 3*h*sce + 1: 3*d*h*sce + 4*h*sce) = inf; % Gioi han Eess.max; U(3*d*h*sce + 4*h*sce + 1) = inf; % Gioi han Pess.max; U(3*d*h*sce + 4*h*sce + 2) = inf; % Gioi han Eess.max; U(3*d*h*sce + 4*h*sce + 3) = inf; % Gioi han Pess.max; U(3*d*h*sce + 4*h*sce + 4:3*d*h*sce + 4*h*sce + + h*w*sce) = inf; a = []; Afval = []; Emax = []; Pmax = []; for p = 1:length(csale) c_sale = csale(p); % Tao ham muc tieu: f = zeros(1,n); 71 % Doanh thu diesel va gio for i = 1:sce % Xac dinh h tuong ung voi i, tuong ung voi h thu may % Cap nhat f f(d*h*sce + (i-1)*d*h + 1:d*h*sce + i*d*h) = XS(i)*(cdieselc_sale); f(3*d*h*sce + 4*h*sce + + (i-1)*w*h + 1:3*d*h*sce + 4*h*sce + + i*w*h) = XS(i)*(cwind-c_sale); end % Chi phi cho dau tu f(3*d*h*sce + 4*h*sce + 1) = Kp; f(3*d*h*sce + 4*h*sce + 2) = Ke; % Doanh thu (tu pin) nhan xac suat for i = 1:sce % Xac dinh h tuong ung voi i % Cap nhat f f(3*d*h*sce + h*sce + (i-1)*h + 1:3*d*h*sce + h*sce + i*h) = XS(i)*c_sale; end %% Bai toan: binvar = find(xtype =='B'); LE = find(ee==-1); GE = find(ee==1); tic; % Opt = opti('f',f,'mix',A,b,ee,'bounds',L,U,'xtype',xtype); % % %% Giai bai toan: % % [x,fval,exitflag,info] = solve(Opt); % disp(['Ket thuc toi uu, trang thai = ' num2str(exitflag)]); % toc; result = cplex_solve(f,A,b,L,U,LE,GE,binvar,MIPGAP); toc; Afval = [Afval,result.objval]; Emax = [Emax,result.x(3*d*h*sce + 4*h*sce + 2)]; Pmax = [Pmax,result.x(3*d*h*sce + 4*h*sce + 1)]; a = [a,p]; end Afval = -Afval;%Loi nhuan Emax; Pmax; 72 ... ổn định tần số Một nhóm giải pháp quan tâm nghiên cứu cho hệ thống cô lập có nhà máy điện gió sử dụng thiết bị lưu trữ lượng (pin/ắc quy/siêu tụ) Một mặt, thiết bị lưu trữ lượng cho phép nạp công... làm việc cho phép máy diesel 22 Hình 3.1: Lưu đồ tính toán hệ thống kho điện cho hệ thống hỗn hợp [4] 32 Hình 3.2: Sơ đồ tổng quát hệ thống lượng gió-diesel cô lập có sử dụng thiết bị lưu trữ 33... ngặt nghèo hệ thống điện vận hành độc lập 1.3 Mục tiêu luận văn Luận văn đặt mục tiêu xây dựng mô hình toán tối ưu hóa đầu tư thiết bị lưu trữ lượng cho hệ thống điện cô lập có nhà máy điện gió