I. Giới thiệu
Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc tối ưu công suất giữa các nhà máy điện trong hệ thống điện có sử dụng thiết bị FACTS và xét đến ổn định động. Vấn đề ổn định hệ thống điện ngày càng trở nên quan trọng khi các hệ thống điện được vận hành gần giới hạn ổn định. Bài toán phân bố công suất tối ưu (OPF) cần được giải quyết với các ràng buộc ổn định động để đảm bảo tính ổn định bền vững của hệ thống. Thiết bị FACTS như SVC và TCSC đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh công suất phản kháng và nâng cao ổn định hệ thống.
1.1 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của luận văn thạc sĩ là đề xuất và xây dựng thuật toán tổng quát để giải bài toán phân bố công suất tối ưu trong hệ thống điện có thiết bị FACTS và xét đến các ràng buộc ổn định động. Các nghiên cứu trước đây đã đạt được một số thành tựu, nhưng vẫn còn hạn chế về mô hình hệ thống và tính bền vững của lời giải. Luận văn này kế thừa và phát triển các ưu điểm, đồng thời khắc phục các tồn tại để đưa ra giải pháp hiệu quả hơn.
1.2 Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các thiết bị FACTS như SVC và TCSC, được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện do khả năng nâng cao ổn định điện áp và giảm dao động công suất. Luận văn nghiên cứu các đặc điểm, tính năng hoạt động, và mô hình tính toán của các thiết bị này, kết hợp với mô hình động của các thiết bị chính trong hệ thống điện như máy phát, hệ thống kích thích, và hệ thống điều chỉnh vận tốc turbine.
1.3 Khả năng ứng dụng
Khả năng ứng dụng của đề tài rất hứa hẹn, đặc biệt trong bối cảnh thế giới đang hướng tới thị trường điện cạnh tranh. Thiết bị FACTS như SVC và TCSC ngày càng được sử dụng phổ biến để nâng cao hiệu quả và ổn định hệ thống điện. Đề tài cũng mang tính thời đại khi ngành điện Việt Nam đang triển khai thị trường phát điện cạnh tranh thí điểm từ năm 2011.
II. Mô hình thiết bị FACTS và hệ thống điện
Chương này nghiên cứu các đặc điểm, tính năng hoạt động, và mô hình tính toán của thiết bị FACTS như SVC và TCSC, cùng với các thiết bị chính trong hệ thống điện như máy phát, hệ thống kích thích, và hệ thống điều chỉnh vận tốc turbine. Các mô hình này là cơ sở để xây dựng các ràng buộc ổn định động và đưa vào bài toán phân bố công suất tối ưu.
2.1 Thiết bị FACTS
Thiết bị FACTS như SVC và TCSC được phát triển từ Bộ điện kháng điều khiển bằng thyristor (TCR). SVC bao gồm các thành phần như TCR, TSCs, và bộ lọc, cho phép điều chỉnh công suất phản kháng linh hoạt. TCSC sử dụng các tụ điện và TCR mắc song song để điều khiển dòng công suất tác dụng và phản kháng trên đường dây truyền tải.
2.2 Mô hình động của SVC và TCSC
Mô hình động của SVC và TCSC được sử dụng trong các phân tích ổn định động. SVC được mô hình hóa như một nguồn dòng tại nút kết nối, với các bộ điều khiển điện áp và dòng điện. TCSC sử dụng bộ điều khiển PI và SDC để điều khiển dòng công suất tác dụng và tắt dần các dao động điện từ. Các mô hình này đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập các ràng buộc ổn định động.
III. Ổn định động trong hệ thống điện
Chương này tập trung vào việc thiết lập các ràng buộc ổn định động trong hệ thống điện. Bài toán ổn định động được giải quyết thông qua các mô phỏng trên miền thời gian, với sự kết hợp của các mô hình động của thiết bị FACTS và các thiết bị chính trong hệ thống. Các ràng buộc này sau đó được đưa vào bài toán phân bố công suất tối ưu để đảm bảo tính ổn định bền vững của hệ thống.
3.1 Bài toán ổn định động
Bài toán ổn định động liên quan đến việc đảm bảo hệ thống điện có thể duy trì hoạt động ổn định sau các sự cố lớn như ngắn mạch hoặc mất tải. Các ràng buộc ổn định động được thiết lập thông qua các mô phỏng trên miền thời gian, với sự tham gia của các mô hình động của thiết bị FACTS và các thiết bị chính trong hệ thống.
3.2 Thiết lập ràng buộc ổn định động
Các ràng buộc ổn định động được thiết lập dựa trên kết quả mô phỏng, với mục tiêu đảm bảo hệ thống điện có thể phục hồi và duy trì hoạt động ổn định sau các sự cố. Các ràng buộc này sau đó được tích hợp vào bài toán phân bố công suất tối ưu để đảm bảo tính ổn định bền vững của hệ thống.
IV. Phân bố công suất tối ưu giữa các nhà máy điện
Chương này trình bày các phương pháp phân bố công suất tối ưu giữa các nhà máy điện trong hệ thống điện, với sự tham gia của thiết bị FACTS và các ràng buộc ổn định động. Các phương pháp này bao gồm việc xét đến tổn thất công suất, công suất giới hạn của tổ máy, và mức an toàn tĩnh của hệ thống.
4.1 Hàm mục tiêu và chi phí vận hành
Hàm mục tiêu của bài toán phân bố công suất tối ưu là tối thiểu hóa chi phí vận hành của các nhà máy điện, đồng thời đảm bảo các ràng buộc về ổn định động và giới hạn công suất của các tổ máy. Các phương pháp tính toán được đề xuất để giải quyết bài toán này một cách hiệu quả.
4.2 Phân bố công suất có xét đến tổn thất
Phương pháp phân bố công suất tối ưu có xét đến tổn thất công suất trong hệ thống điện được trình bày chi tiết. Các thuật toán được đề xuất để tính toán và phân bố công suất một cách tối ưu, đồng thời đảm bảo các ràng buộc về ổn định động và giới hạn công suất của các tổ máy.
V. Kết quả tính toán và ứng dụng
Chương này trình bày các kết quả tính toán điển hình và ứng dụng của các phương pháp được đề xuất trong luận văn thạc sĩ. Các kết quả này cho thấy hiệu quả của việc sử dụng thiết bị FACTS và các ràng buộc ổn định động trong bài toán phân bố công suất tối ưu.
5.1 Mô hình tính toán
Mô hình tính toán được sử dụng để kiểm tra hiệu quả của các phương pháp đề xuất. Các kết quả tính toán cho thấy việc sử dụng thiết bị FACTS như SVC và TCSC giúp nâng cao ổn định hệ thống và hiệu quả phân bố công suất tối ưu.
5.2 Kết quả và ứng dụng
Các kết quả tính toán cho thấy các phương pháp đề xuất trong luận văn thạc sĩ có khả năng ứng dụng cao trong thực tế, đặc biệt trong bối cảnh thị trường điện cạnh tranh. Thiết bị FACTS và các ràng buộc ổn định động đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả và ổn định hệ thống điện.
