Đặt vấn đề - Hiện nay tất cả các ngành công nghiệp đều dùng điện do nhà máy điện phát ra. Năng lượng điện ngày càng dùng rộng rãi trong giao thông vận tải, cũng như trong công – nông nghiệp. Các nhà máy điện cũng cung cấp năng lượng điện dùng trong cuộc sống hàng ngày của con người, như là dùng để thắp sáng, sưởi ấm và điều hòa nhiệt độ, dùng cho máy hút bụi… - Vì thế điện năng trở thành một ngành rất quan trọng quyết định sự phát triển nhịp nhàng của toàn bộ nền kinh tế quốc dân và tốc độ nâng cao mức sống của nhân dân. - Tình hình phát triển điện từ các nhà máy như hiện nay chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng điện ngày càng nhiều của người sử dụng, dẫn đến thiếu hụt điện từ các nguồn phát.
Do đó, vấn đề phát triển thị trường điện được xem là yếu tố quan trọng giúp các nhà đầu tư xem xét tính toán và đầu tư nhiều hơn nữa trong việc cải thiện độ tin cậy cung cấp điện và nâng cao công suất phát điện của hệ thống, để phát triển thị trường điện hoàn hảo hơn. -Từ những điều kiện trên đặt ra mục tiêu cho các nhà máy phát điện khi tham gia phát điện lên lưới phải xác định được chi phí phát điện bé nhất của các tổ máy phát điện dựa vào giá điện xác định trên thị trường, tính toán và phối hợp các tổ máy phát điện để đạt được lợi nhuận lớn nhất. -Việc phối hợp các tổ máy phát điện phải dựa vào các ràng buộc từ các thông số đầu vào của các tổ máy, các thông số vận hành tổ máy phát điện và các giới hạn về công suất phát của các tổ máy. -Từ đó, phải đi xây dựng mô hình toán học cho vấn đề phối hợp các tổ máy phát điện dựa trên các thông số đầu vào và các ràng buộc của tổ máy với giá điện trên thị trường tại mỗi thời điểm là xác định.
-Sau đó, sử dụng phần mềm Matlab để lập trình tính toán và mô phỏng chi tiết công suất phát từng tổ máy và chi phí nhiên liệu từng thời điểm. Mục tiêu và nhiệm vụ. Phân tích lợi ích của cực tiểu chi phí phát điện Nêu các phương pháp toán học đã sử dụng Xây dựng hàm chi phí. Trình bày giải thuật.
Các bài toán ứng dụng. SVTH : Nguyễn Quang Huy 2 GVHD : Th.S Nguyễn Trung Thắng 1. Phạm vi nghiên cứu Xây dựng hàm chi phí các tổ máy và các nhà máy nhiệt điện với nhau. Ứng dụng Matlab để giải quyết bài toán vận hành tối ưu Mô phỏng kết quả đạt được.
Giả sử công suất nguồn từ các nhà máy nhiệt điện luôn luôn lớn hơn công suất tải. Kết quả đạt được Xây dựng mô hình toán học để giải quyết bài toán vận hành tối ưu. Thành lập giải thuật bài toán Ứng dụng phần mềm Matlab để tính toán và Mô phỏng kết quả tính toán của bài toán vận hành tối ưu các tổ máy phát điện. SVTH : Nguyễn Quang Huy 3 GVHD : Th.S Nguyễn Trung Thắng CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.
Giới thiệu sơ lược về điện năng - Năng lượng mà chủ yếu là điện năng đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu được trong sự phát triển kinh tế của mỗi một quốc gia trên thế giới. Dựa vào khả năng sản xuất và lượng tiêu thụ điện năng mà ta có thể đánh giá chung được sự phát triển của ngành công nghiệp nước đó. Điện năng được sản xuất bằng nhiều nơi trên thế giới bằng nhiều cách khác nhau như nhà máy thủy điện, nhà máy điện thủy triều, nhà máy địa nhiệt, nhà máy điện nguyên tử, nhà máy phong điện, nhà máy điện dùng năng lượng mặt trời…. Hiện nay phổ biến nhất là nhà máy nhiệt điện, ở đó nhiệt năng được thoát ra khi đốt các nhiên liệu hữu cơ ( than, dầu, khí…) được biến đổi thành điện năng.
- Trên thế giới điện năng được sản xuất từ nhà máy nhiệt điện chiếm khoảng 70% điện năng thế giới, riêng nước ta lượng điện năng do các nhà máy nhiệt điện sản xuất ra chiếm một tỷ lệ chủ yếu điện năng trên toàn quốc. Nhưng đối với mỗi quốc gia trên thế giới thì việc sản xuất điện năng còn tùy thuộc vào nguồn năng lượng sẵn có, điều kiện kinh tế cũng như sự phát triển về khoa học kỹ thuật. Sự cần thiết phải xây dựng các nhà máy điện. - Sau hòa bình lập lại năm 1945 chúng ta tiếp quản một số nhà máy nhiệt điện cũ của thực dân Pháp xây dựng trong thời gian xâm lược nước ta, các nhà máy này có công suất thực tế khoảng 30.
Các nhà máy này được xây dựng ở thành phố hoặc khu mỏ với các công suất nhỏ, hiệu suất thấp, thiết bị loại cũ. - Từ đó cho đến năm 1975 chúng ta xây dựng nhiều nhà máy điện nhưng công suất vẫn còn nhỏ, mặt khác cũng trong thời gian đó do cuộc chiến tranh ở miền Bắc bởi đế quốc Mỹ gây ra, cho nên đa số các nhà máy nhiệt điện bị oanh tạc và phá hỏng nặng. Hiện nay chúng ta đã có nhiều nhà máy điện có công suất lớn hơn, ngoài nhà máy nhiệt điện còn có các nhà máy thủy điện, mặc dù vậy lượng điện năng sản xuất ra để cung cấp cho cả nước vẫn thiều nhiều. - Trước sự phát triển như vũ bão của nền kinh tế thế giới, cũng như sự phát triển về khoa học kỹ thuật.
Đây là một vấn đề lớn mà mỗi quốc gia trên thế giới nói chung và nước ta nói riêng cần có biện pháp giải quyết làm sao để chúng ta không tụt hậu so với các nước khác. Nhờ sự phát triển một cách vượt bậc của khoa học kỹ thuật từ đó ta áp dụng vào và nâng cao các thông số làm việc, độ tin cậy làm việc của các thiết bị, từ đó nâng cao hiệu suất nhà máy điện. - Từ các vấn đề đó đòi hỏi mỗi một sinh viên của ngành hệ thông điện cần phải tìm hiểu nghiên cứu và làm quen với các thiết bị sản xuất ra điện năng, để sau SVTH : Nguyễn Quang Huy 4 GVHD : Th.S Nguyễn Trung Thắng này có thể tự thiết kế, vận hành, sữa chữa các thiết bị trong nhà máy điện. Và cũng để góp một phần trí tuệ vào công cuộc xây dựng đất nước ngày càng giàu mạnh và có uy tín trên thế giới.
Ảnh hưởng của vị trí địa lý và khí hậu đối với nhà máy điện. - Nước ta là một nước nằm trong vùng nhiệt đới, về nguyên liệu than có thể nói ở nước ra rất dồi dào, nó có rải rác ở khắp nơi nhưng tập trung nhiều nhất là ở Quảng Ninh. Trữ lượng than ước chừng khoảng 10 tỷ tấn, phẩm chất tốt, đa số là than antraxit có nhiệt trị cao ( khoảng 7000kcalo/kg) độ tro từ 1415%, chất bốc 4. - Vị trí địa lý ảnh hưởng không nhỏ đến chế độ làm việc, hiệu suất của nhà máy.
Khi tập trung sản xuất điện năng trong những nhà máy điện lớn thì gây một số khó khăn lớn như cung cấp nhiên liệu với đặc tính không đổi, khó khăn cung cấp nước, nồng độ tro bay và khí độc ra khỏi ống khói lớn. Nhưng những điều đó lại phụ thuộc vào mức độ quan trọng và mật độ dân cư khu vực đó. Mặt khác, xu hướng hiện nay người ta cố gắng sử dụng nhiên liệu xấu nhất để đốt trong các lò hơi nhà máy nhiệt điện, sử dụng các nguồn năng lượng thứ cấp, nghĩa là sử dụng khí thải của các lò công nghiệp. - Khí hậu cũng có ảnh hưởng rất lớn, ở đâu có khí hậu thuận lợi như những vùng lạnh, nhiệt độ thấp thì hiệu suất của nhà máy sẽ cao.
Nước ta là nước có khí hậu nhiệt đới, nóng ẩm, mưa nhiều, nhiệt độ thay đổi theo mùa. Vì vậy khả năng làm việc của tuabin không tốt lắm, do đó cần phải khảo sát và tính toán tìm được nhiệt độ thích hợp cho việc thiết kế, cũng như lựa chọn đặt thiết bị một cách thích hợp. Các nguồn năng lượng có thể sản xuất điện năng. - Các nhà máy có nhiệm vụ biến đổi năng lượng thiên nhiên thành điện năng gọi là nhà máy điện.
Năng lượng thiên nhiên được dự trữ dưới nhiều dạng khác nhau và có thể biến đổi thành điện năng. Từ các dạng năng lượng dự trữ này có thể cho ta xây dựng các nhà máy điện khác nhau: - Từ năng lượng của nhiên liệu hữu cơ có thể xây dựng nhà máy nhiệt điện. - Từ năng lượng dòng nước chảy có thể xây dựng nhà máy thủy điện. - Từ năng lượng gió có thể xây dựng nhà máy điện sức gió.
- Từ năng lượng sóng biển có thể xây dựng nhà máy điện thủy triều. - Từ năng lượng mặt trời có thể xây dựng nhà máy điện mặt trời. - Từ sức nóng trong lòng đất có thể xây dựng nhà máy địa nhiệt. - Từ năng lượng hạt nhân có thể xây dựng nhà máy điện hạt nhân.
- Nhà máy nhiệt điện thực hiện việc biến đổi nhiệt năng của nhiên liệu thành SVTH : Nguyễn Quang Huy 5 GVHD : Th.S Nguyễn Trung Thắng cơ năng rồi điện năng, quá trình biến đổi đó được thực hiện nhờ một số quá trình liên tục ( một chu trình) trong một số thiết bị của nhà máy. Nhà máy nhiệt điện hoạt động dựa trên hai nguyên tắc: -Có thể theo chu trình động lực thiết bị hơi nước. -Có thể là chu trình hỗn hợp khí và hơi. Một số nhà máy nhiệt điện ở Việt Nam: Phả Lại 1: bốn tổ máy mỗi tổ 110MW Phả Lại 2: hai tổ máy mỗi tổ 300 MW Uông Bí 1 (300MW), Uông Bí mở rộng 1 (330MW), Uông Bí mở rộng 2(330MW) Hải Phòng 1, 2 (1200MW) Quảng Ninh 1 (1200MW) Quảng Ninh 2 (600MW) Nhiệt điện Hà Khánh ( Hoành Bồ, Quảng Ninh): 600MW Nhiệt điện Nghi Sơn (600MW) Nhiệt điện Phú Mỹ (715MW) Nhiệt điện Cà Mau (750MW) Một số nhà máy nhiệt điện đang xây dựng: Duyên Hải 1, 2 ( Trà Vinh): bốn tổ máy mỗi tổ 600MW Long Phú ( Sóc Trăng ): hai tổ máy mỗi tổ 600MW Vĩnh Tân 1,2 ( Bình Thuận): bốn tổ máy mỗi tổ 600MW Vĩnh Tân 3 ( Bình Thuận): hai tổ máy mỗi tổ 1000MW Vũng Áng 1,2 (Hà Tĩnh ): bốn tổ máy mỗi tổ 600MW 2.
Chế độ vận hành kinh tế trong hệ thống điện.Khái niệm chung. Vận hành hệ thống điện là tập hợp các thao tác nhằm duy trì chế độ làm việc bình thường của hệ thống điện đáp ứng các yêu cầu chất lượng, tin cậy và kinh tế. Như đã biết, hệ thống điện bao gồm các phần tử có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.