Giảm Tổn Thất Công Suất và Nâng Cao Độ Tin Cậy Lưới Điện Phân Phối

• Tác giả: Nguyễn Đức Duy
• Người hướng dẫn: TS. Trương Việt Anh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Giảm Tổn Thất Công Suất và Nâng Cao Độ Tin Cậy Lưới Điện Phân Phối Bằng Máy Phát Phân Tán
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• CHƯƠNG 0: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
• 0.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 0.2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN
• 0.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 0.4. PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN
• 0.5. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN
• 0.6. GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN
• 0.7. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ DG
• 1.1. Tổng quan về lưới điện phân phối
• 1.2. Đặc điểm lưới điện phân phối
• 1.3. Nhiệm vụ của lưới điện phân phối
• 1.4. Tổng quan về DG
• 1.4.1. Pin mặt trời (photovoltaic – PV)
• 1.4.2. Pin nhiên liệu (Fuel cell – FC)
• 1.4.3. Máy phát turbine gió (Wind turbine – WT)
• 1.4.4. Máy phát động cơ đốt trong (Internal Combustion Engines – ICE)
• 1.4.5. Thủy điện nhỏ
• 1.4.6. Năng lượng mặt trời
• 1.4.7. Các nghiên cứu liên quan đã công bố
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC BÀI TOÀN LIÊN QUAN ĐẾN DG
• 2.1. Mục đích vận hành DG
• 2.2. Các bài toán liên quan đến DG
• 2.2.1. Bài toán đánh giá độ giảm tổn hao đường dây
• 2.2.2. Bài toán nâng cao độ tin cậy
• 3. CHƯƠNG 3: BÀI TOÁN TỐI ƯU VỊ TRÍ DG GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY
• 3.1. Những ảnh hưởng khi tích hợp nguồn phân tán vào lưới phân phối
• 3.2. Mô tả mục tiêu bài toán
• 3.3. Mô hình toán học
• 3.3.1. Hàm mục tiêu của mô hình
• 3.3.2. Tổng chi phí cung cấp từ hệ thống phân phối
• 3.3.3. Tổng chi phí gián đoạn ước tính
• 3.3.4. Tổng chi phí tổn thất năng lượng
• 3.3.5. Hạn chế công suất DG
• 3.3.6. Hạn chế hoạt động DG
• 3.4. Giải thuật di truyền (genetic algorithm - GA)
• 3.4.1. Các đặc tính của thuật toán di truyền
• 3.4.2. Các quá trình cơ bản trong thuật toán di truyền
• 3.4.3. Các tham số của thuật toán di truyền (hay còn gọi là các thông số điều khiển của thuật toán)
• 3.5. Áp dụng giải thuật di truyền tính toán lưới điện 20 nút tải có tải tập trung
• 3.5.1. Hàm mục tiêu của bài toán
• 3.5.2. Áp dụng giải thuật di truyền
• 3.5.3. Kết quả tính toán
• 3.5.4. Kết quả tính toán bằng phần mềm PSS Adept
• 3.6. Kết luận
• 4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TUYẾN 477AX TP. HỒ CHÍ MINH
• 4.1. Giới thiệu lưới điện thành phố Cà Mau
• 4.2. Một số số liệu các phát tuyến
• 4.3. Áp dụng tính toán cho phát tuyến 477AX
• 4.4. Kết quả tính toán bằng giải thuật GA
• 4.5. Kết quả tính toán bằng phần mềm PSS Adept
• 4.6. Kết luận
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHO ĐỀ TÀI
• 5.1. Những hạn chế và đề xuất hướng phát triển cho đề tài
• 5.1.1. Những hạn chế
• 5.1.2. Đề xuất hướng phát triển của đề tài
• 5.2. Kết luận
• Tài liệu tham khảo
• Phụ lục

I. Giới thiệu về lưới điện phân phối và máy phát phân tán

Lưới điện phân phối đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện năng đến người tiêu dùng. Đặc điểm của lưới điện này bao gồm việc sử dụng các đường dây trung áp và hạ áp, với cấu trúc vận hành hở. Việc kết nối máy phát phân tán (DG) vào lưới điện giúp cải thiện độ tin cậy và giảm tổn thất công suất. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng DG có thể giảm thiểu chi phí vận hành và nâng cao chất lượng điện năng. Theo đó, việc áp dụng công nghệ này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

1.1. Đặc điểm và nhiệm vụ của lưới điện phân phối

Lưới điện phân phối có điện áp định mức từ 6 đến 35kV, kết nối với lưới truyền tải thông qua các trạm trung gian. Nhiệm vụ chính của lưới điện này là cung cấp năng lượng điện đến hộ tiêu thụ, đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện. Việc giảm tổn thất công suất trên lưới điện là một trong những mục tiêu quan trọng, nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống điện. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc kết nối DG có thể giảm bớt gánh nặng công suất vào giờ cao điểm và cải thiện độ tin cậy cung cấp điện.

II. Tác động của máy phát phân tán đến lưới điện

Khi máy phát phân tán được kết nối vào lưới điện, nó tạo ra một nguồn cung cấp thứ hai, giúp giảm tổn thất công suất và cải thiện độ tin cậy. Các tác động tích cực bao gồm việc giảm tải trên đường dây, giảm chi phí vận hành và nâng cao chất lượng điện năng. Tuy nhiên, việc tích hợp DG cũng có thể gây ra một số thách thức như thay đổi dòng sự cố và ảnh hưởng đến các thiết bị bảo vệ. Do đó, việc quản lý và tối ưu hóa vị trí lắp đặt DG là rất cần thiết để đạt được hiệu quả tối ưu.

2.1. Lợi ích và thách thức khi kết nối DG

Việc kết nối máy phát phân tán mang lại nhiều lợi ích cho ngành điện, bao gồm giảm tổn thất công suất và chi phí đầu tư nâng cấp hệ thống. Tuy nhiên, cũng cần lưu ý đến các thách thức như sự thay đổi trong cấu trúc lưới điện và yêu cầu về bảo trì thiết bị. Để tối ưu hóa hiệu quả, cần có các giải pháp quản lý năng lượng và công nghệ tiên tiến nhằm đảm bảo rằng lưới điện hoạt động ổn định và hiệu quả.

III. Phương pháp nghiên cứu và ứng dụng giải thuật di truyền

Luận văn áp dụng giải thuật di truyền để tìm vị trí tối ưu cho việc lắp đặt máy phát phân tán nhằm giảm tổn thất công suất và chi phí vận hành. Giải thuật này cho phép xác định các thông số tối ưu cho lưới điện, từ đó nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Việc kiểm chứng kết quả bằng phần mềm PSS/ADEPT cho thấy tính khả thi và hiệu quả của phương pháp này trong thực tế. Nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong việc cải thiện hệ thống điện phân phối.

3.1. Ứng dụng giải thuật di truyền trong tối ưu hóa lưới điện

Giải thuật di truyền được sử dụng để xây dựng hàm đa mục tiêu nhằm tối ưu hóa vị trí lắp đặt DG. Phương pháp này giúp giảm thiểu tổn thất công suất và chi phí vận hành, đồng thời nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Kết quả từ các mô hình tính toán cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong hiệu suất hoạt động của lưới điện khi áp dụng giải thuật này. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp năng lượng bền vững.