Luận án tiến sĩ về nguồn điện phân tán và bộ dự trữ năng lượng trong lưới điện phân phối

• Tác giả: Tôn Ngọc Triều
• Người hướng dẫn: PGS. Trương Việt Anh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Mở rộng nguồn điện phân tán và bộ dự trữ năng lượng trên lưới điện phân phối
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI
• LÝ LỊCH KHOA HỌC
• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.4. Đóng góp của luận án
• 1.5. Bố cục của luận án
• 1.6. Lưới điện phân phối
• 1.7. Nguồn điện phân tán (DG)
• 1.7.1. Giới thiệu về DG
• 1.7.2. Công nghệ của DG
• 1.7.3. Lợi ích của DG
• 1.7.4. Mục tiêu lắp đặt DG
• 1.8. Bộ dự trữ năng lượng (ESS)
• 1.8.1. Giới thiệu về ESS
• 1.8.2. Công nghệ của ESS
• 1.8.3. Lợi ích của ESS
• 1.8.4. Mục tiêu lắp đặt ESS
• 1.9. Phương pháp và thuật toán tối ưu lắp đặt DG và ESS
• 1.9.1. Thuật toán cổ điển
• 1.9.2. Phương pháp tìm kiếm cơ bản
• 1.9.3. Thuật toán lấy cảm hứng từ vật lý hoặc xã hội
• 1.9.4. Kỹ thuật lấy cảm hứng từ thiên nhiên
• 1.9.5. Thuật toán lai thông minh
• 1.10. Mở rộng lưới điện phân phối
• 1.10.1. Mở rộng sự thâm nhập của nguồn điện phân tán trên lưới điện phân tán
• 1.10.2. Mở rộng sự thâm nhập của bộ dự trữ năng lượng trên lưới điện phân tán
• 1.11. Kết luận chương 1
• 3. CHƯƠNG 3: MỞ RỘNG SỰ THÂM NHẬP CỦA NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
• 3.1. Mở rộng LĐPP thông qua lắp đặt DG có xét tái cấu hình lưới điện phân phối (DNR)
• 3.1.1. Mô tả bài toán
• 3.1.2. Phương pháp tối ưu công suất và vị trí DG trên LĐPP có xét tái cấu hình lưới điện phân phối sử dụng thuật toán Runner Root Algorithm
• 3.1.3. Kết quả kiểm tra
• 3.2. Xác định cấu hình vận hành LĐPP khi mở rộng công suất DG
• 3.2.1. Mô hình toán học
• 3.2.2. Xác định cấu hình vận hành bằng thuật toán trao đổi nhánh cải tiến
• 3.2.3. Kết quả kiểm tra
• 3.3. Mở rộng nguồn điện phân tán cho LĐPP Chư Prông – Gia Lai
• 3.3.1. LĐPP Chư Prông – Gia Lai
• 3.3.2. Tối ưu vị trí và công suất của DG trên LĐPP Chư Prông sử dụng thuật toán Coyote Algorithm (COA)
• 3.3.3. Kết quả kiểm tra
• 3.4. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: MỞ RỘNG SỰ THÂM NHẬP CỦA BỘ DỰ TRỮ NĂNG LƯỢNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
• 4.1. Mô tả bài toán
• 4.2. Tối ưu công suất và vị trí của BESS
• 4.3. Kết quả kiểm tra
• 4.4. Kết luận chương 4
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN. Hướng nghiên cứu tiếp theo
• BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ
• CÁC CÔNG BỐ LIÊN QUAN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC HÌNH
• DANH SÁCH CÁC BẢNG

Tóm tắt

I. Giới thiệu về lưới điện phân phối và nguồn điện phân tán

Lưới điện phân phối (lưới điện phân phối) đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện năng cho người tiêu dùng. Sự phát triển của nguồn điện phân tán (nguồn điện phân tán) đã tạo ra nhiều cơ hội và thách thức cho hệ thống lưới điện. Nguồn điện phân tán không chỉ giúp tăng cường độ tin cậy của lưới điện mà còn giảm thiểu tổn thất điện năng. Việc tích hợp nguồn điện phân tán vào lưới điện phân phối cần được thực hiện một cách hợp lý để đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống. Theo nghiên cứu, việc tối ưu hóa lắp đặt nguồn điện phân tán có thể giảm thiểu tổn thất công suất và nâng cao hiệu quả lưới điện.

1.1. Lợi ích của nguồn điện phân tán

Nguồn điện phân tán mang lại nhiều lợi ích cho lưới điện phân phối. Đầu tiên, nó giúp giảm thiểu tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải. Thứ hai, nguồn điện phân tán có thể cung cấp năng lượng tái tạo (năng lượng tái tạo) như năng lượng mặt trời và gió, góp phần vào việc bảo vệ môi trường. Cuối cùng, việc sử dụng nguồn điện phân tán còn giúp tăng cường tính linh hoạt và khả năng phục hồi của lưới điện. Theo một nghiên cứu gần đây, việc tích hợp nguồn điện phân tán có thể giảm thiểu chi phí vận hành và bảo trì cho lưới điện.

II. Bộ dự trữ năng lượng và vai trò của nó trong lưới điện phân phối

Bộ dự trữ năng lượng (bộ dự trữ năng lượng) là một phần không thể thiếu trong việc nâng cao hiệu quả lưới điện phân phối. Nó giúp cân bằng cung cầu điện năng, đặc biệt trong các thời điểm cao điểm. Việc sử dụng bộ dự trữ năng lượng không chỉ giúp giảm chi phí mua điện mà còn giảm thiểu tổn thất năng lượng. Nghiên cứu cho thấy, việc tối ưu hóa vị trí và dung lượng của bộ dự trữ năng lượng có thể mang lại lợi ích kinh tế đáng kể cho hệ thống lưới điện. Hệ thống điện thông minh (hệ thống điện thông minh) có thể tích hợp bộ dự trữ năng lượng để tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng.

2.1. Các công nghệ bộ dự trữ năng lượng

Có nhiều công nghệ khác nhau cho bộ dự trữ năng lượng, bao gồm pin lithium-ion, lưu trữ năng lượng cơ học và lưu trữ năng lượng hóa học. Mỗi công nghệ đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. Pin lithium-ion được sử dụng phổ biến nhờ vào hiệu suất cao và thời gian sạc nhanh. Tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu còn cao. Lưu trữ năng lượng cơ học, như bơm nước, có thể cung cấp năng lượng trong thời gian dài nhưng yêu cầu không gian lớn. Việc lựa chọn công nghệ phù hợp phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của từng hệ thống lưới điện.

III. Tối ưu hóa lưới điện phân phối với nguồn điện phân tán và bộ dự trữ năng lượng

Tối ưu hóa lưới điện phân phối là một trong những nhiệm vụ quan trọng để nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống. Việc xác định vị trí và công suất tối ưu của nguồn điện phân tán và bộ dự trữ năng lượng là rất cần thiết. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc áp dụng các thuật toán tối ưu như thuật toán Runner Root Algorithm (RRA) và Coyote Algorithm (COA) có thể giúp tìm ra giải pháp tối ưu cho việc lắp đặt nguồn điện phân tán và bộ dự trữ năng lượng. Điều này không chỉ giúp giảm tổn thất công suất mà còn tối ưu hóa chi phí vận hành của lưới điện.

3.1. Phân tích hiệu quả của các thuật toán tối ưu

Các thuật toán tối ưu như RRA và COA đã được áp dụng để tối ưu hóa vị trí và công suất của nguồn điện phân tán và bộ dự trữ năng lượng. Kết quả cho thấy, các thuật toán này có khả năng giảm thiểu tổn thất công suất và chi phí mua điện. Việc so sánh giữa các thuật toán cho thấy RRA có hiệu suất tốt hơn trong việc tìm kiếm giải pháp tối ưu. Điều này chứng tỏ rằng, việc áp dụng công nghệ thông minh trong quản lý lưới điện phân phối là rất cần thiết để nâng cao hiệu quả hoạt động.