BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒ HỮU THÌN ÁP DỤNG THUẬT TOÁN META-HEURISTIC ĐIỀU ĐỘ TỐI ƯU HỆ THỐNG ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 SKC 0 0 5 1 0 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 03/2017 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN HỒ HỮU THÌN TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ ÁP DỤNG THUẬT TOÁN META-HEURISTIC ĐIỀU ĐỘ TỐI ƢU HỆ THỐNG ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN Hướng dẫn khoa học: PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU Tp. Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2017 Luan van Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: HỒ HỮU THÌN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 08/11/1989 Nơi sinh: Nghệ an Quê quán: Quỳnh lưu, Nghệ an Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 127 Chương Dương, Linh Chiểu, Thủ Đức, TP.HCM Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng:0979241145 Fax: E-mail: huuthin08@gmail.
QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: i Luan van 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 9/2012 đến 3/ 2015 Nơi học (trường, thành phố): Trường ĐHSPKT TP.HCM Ngành học: Kỹ Thuật Điện Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế bộ nghịch lƣu 3 pha hòa lƣới điều khiển bằng bộ DSP Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Người hướng dẫn: Th.S Trần Quang Thọ III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 3/2015- Greytone data system viet nam Kỹ thuật 9/2015 9/2015- Việt đông nam Giám sát 3/2016 3/2016- Công ty cổ phần ngoại thương ME 8/2016 8/2016- Nay Công ty cổ phần BDS Vinhomes Kỹ thuật i Luan van LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày 8 tháng 3 năm 2017 (Ký tên và ghi rõ họ tên) HỒ HỮU THÌN ii Luan van CẢM TẠ Trong thời gian bắt đầu đi học đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình, đồng nghiệp và bạn bè. Với lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM, đặc biệt là sự quan tâm giúp đỡ của Thầy hướng dẫn PGS. Võ Ngọc Điều đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho em thực hiện đề tài nghiên cứu này.
Em cũng xin cảm ơn thầy ThS.Nguyễn Trung Thắng cũng đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn trong quá trình thực hiện Luận văn này. Em cũng chân thành cảm ơn các thầy cô giáo của Khoa Điện – Điện Tử đã cung cấp kiến thức, phòng Đào tạo sau ĐH trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM đã tạo mọi điều kiện trong suốt quá trình học tập tại trường, góp ý nhiều ý kiến quý báu để em hoàn thành tốt luận văn. Mặc dù trong thời gian qua đã cố gắng nỗ lực nghiên cứu nhưng kiến thức còn nhiều hạn chế nên không thể tránh được những thiếu sót.
Kính mong các thầy cô hội đồng khoa học xem xét góp ý, chỉnh sửa để luận văn được hoàn thiện tốt hơn và trong nghiên cứu sau này. HCM, tháng 03 năm 2017 Học viên thực hiện HỒ HỮU THÌN iii Luan van TÓM TẮT Vận hành tối ưu các tổ máy phát (OOGTU) là bài toán quan trọng trong hệ thống điện khi giá nhiên liệu hóa thạch đắt đỏ và nguồn năng lượng này sẽ cạn kiệt trong tương lai. Nhiệm vụ của vận hành các tổ máy là xác định công suất của các tổ máy sẵn có để cực tiểu chi phí nhiên liệu phát điện trong khi đó các ràng buộc từ tổ máy nhiệt điện và hệ thống luôn được đảm bảo. Trong luận văn này, chúng tôi áp dụng thuật toán con Dơi (BA) giải bài toán vận hành tối ưu các tổ máy nhiệt điện với tổn thất công suất được xem xét.
Mặc dù BA đã được áp dụng thành công nhưng chất lượng lời giải và tỉ lệ thành công vẫn còn chưa cao. Do đó, việc cải thiện BA là điều cần thiết để có được thuật toán con Dơi cải tiến (MBA). BA có những trở ngại khi dễ rơi vào vùng cực trị địa phương và đạt được lời giải không khả thi. Ở thuật toán BA, tần số được khởi tạo ngẫu nhiên do đó sẽ hạn chế việc tìm kiếm khi không mở rộng vùng tìm kiếm ở giai đoạn đầu và co hẹp vùng tìm kiếm ở giai đoạn cuối.
Do đó, tần số sẽ được giảm dần khi số vòng lặp tăng dần là cải biên thứ nhất cho MBA. Bên cạnh đó, lần tạo ra nghiêm mới thứ hai của BA dựa vào một bước nhảy ngẫu nhiên mà không dựa trên cơ sở thực tế của kết quả đạt được. Từ đo, cải biên thứ hai của BA sẽ tạo ra bước nhảy dựa trên hai nghiệm đang có. MBA và BA đã được kiểm tra trên ba hệ thống khác nhau có xét đến tổn thất công suất trên hệ thống gồm hệ thống ba, sáu và hai mươi tổ máy.
So sánh kết quả giữa BA và MBA đã chỉ ra rằng MBA hiệu quả hơn BA rất nhiều khi đạt được chất lượng lời giải tốt hơn, tỉ lệ thành công cao hơn và độ ổn định lời giải tốt hơn. So sánh với các phương pháp khác, MBA cũng nổi trội hơn khi đạt được lời giải tốt hơn hoặc xấp xỉ và thời gian tính toán nhanh hơn. Từ đó có thể kết luận được MBA rất hiệu quả cho bài toán OOTGU. iv Luan van ABSTRACT Optimal operation of thermal generating units (OOTGU) is an important problem in power system since the price of fossil fuel is expensive and the amount of the energy will be exhausted in the future.
The task of operation of thermal generating units is to determine the power output of the set of available units so that the objective of minimization of electricity generation of fuel cost is yielded while all constraints from thermal units and power system are completely met. In the thesis, we apply Bat algorithm for solving the optimal operation of thermal generating unit problem in which power balance constraint with power losses is considered. Although BA is successfully applied for solving the OOTGU problem, the quality of optimal solution and the success rate are still low. Consequently, the improvement of BA is really necessary to obtain a new version of modified Bat algorithm (MBA).
The disadvantages that BA still suffers are to trap to local optimum and to converge to an in feasible solution. In BA, the frequency of each Bat is randomly generated for each Bat at each iteration. This way leads to the limitation to open the search space at the beginning of the search and narrow the search space at the end of the search. Consequently, the first modification need to be performed for the proposed modified BA (MBA) is that the frequency is reduced when the iteration is increased.
Furthermore, in the second new solution generation, BA has used a random value to be a step size to update new solution. This is not a good change for each new solution and lead to reduce the quality of solution. So, the second modification is carried out to determine an appropriate step size. The MBA and BA have been tested on three different systems with three units, six units and twenty units considering power loss in transmission line.
The result comparison between BA and MBA have indicated that MBA is much better than BA since it has obtained better solution, higher success rate and better stabilization of solutions. Compared to other methods, MBA is superior since it has had better or approximate solution and faster execution time. As a result, it is concluded that MBA is very efficient for the problem of OOTGU. iv Luan van CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học :.
(Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1:. (Ghi rõ họ, tên,, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2:. (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ trước HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT, Ngày. iv Luan van MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC……………………………………………………………i LỜI CAM ĐOAN……………………………………………………….ii CẢM TẠ………………………………………………………………………….iv MỤC LỤC………………………………………………………………………….v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ…….vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU…….vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT…….………………………………………viii THUẬT NGỮ…………………………………………………………………….iv CHƢƠNG 1.3 Mục tiêu nghiên cứu.4 Phương pháp nghiên cứu.5 Phạm vi nghiên cứu.6 Điểm mới của đề tài .7 Giá trị thực tiễn.8 Bố cục của đề tài.1 Phân bố nguồn phát và trao đổi công suất kinh tế.1 khái niệm chung về vận hành kinh tế.2 Phân bố tối ưu.3 Trao đổi công suất kinh tế.2 Yêu cầu của vận hành kinh tế.1 Chất lượng phục vụ.2 Chi phí sản xuất.3 Vai trò của vận hành kinh tế.1 Giảm chi phí nhiên liệu trong vận hành.2 Giảm tổn thất điện năng.4 Phát điện tối ưu trong nhà máy nhiệt điện.1 Cơ sở xác định giá điện.2 Phát điện tối ưu trong nhà máy nhiệt điện.
BÀI TOÁN ĐIỀU ĐỘ TỐI ƢU TỔ MÁY PHÁT………….1 Hàm mục tiêu.1 Ràng buộc cân bằng công suất.2 Giới hạn công suất phát. THUẬT TOÁN CON DƠI CẢI TIẾN…………………….1 Giới thiệu phương pháp BA .2 Thuật toán BA.1 Hai lần tạo ra nghiệm mới.2 Cập nhật độ ồn Ad và tỉ lệ phát xung rd .3 Thuật toán con dơi cải tiến .1 Điều chỉnh tần số tương thích với số lần lặp.2 Thiết lập phạm vi tối ưu của việc cập nhật vận tốc.3 Thay đổi phương thức tìm ra nghiệm mới lần hai. ÁP DỤNG THUẬT TOÁN CON DƠI CẢI TIẾN ĐIỀU ĐỘ TỐI ƢU TỔ MÁY PHÁT………………………………………………….2 Giải quyết ràng buộc cân bằng và bất cân bằn.1 Ràng buộc cân bằng công suất.2 Ràng buộc giới hạn công suất .3 Các cơ chế của MBA cho bài toán .2 Tính toán hàm fitness.3 Tạo ra nghiệm mới lần thứ nhất.4 Tạo ra nghiệm mới lần thứ hai và xác định nghiệm mới sau cùng.5 Chọn lọc và xác định nghiệm tốt nhất.4 Lưu đồ giải thuật áp dụng MBA cho bài toán .5 Kết quả số .1 Hệ thống 3 tổ máy.2 Hệ thống 6 tổ máy .3 Hệ thống 20 tổ máy.6 So sánh kết quả .1 Hệ thống 3 tổ máy .2 Hệ thống 6 tổ máy.3 Hệ thống 20 tổ máy. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN…….2 Hướng Phát Triển .51 v Luan van DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH TRANG Hình 2.
Quy trình tính giá biến đổi…………………………….