Tổng quan luận án

Hệ thống điện là một trong những hệ thống công nghiệp có độ phức tạp cao về mặt cấu trúc vật lý và có ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống kinh tế - xã hội. Đặc thù của hệ thống điện truyền thống là điện năng sản xuất ra hầu như không được tích trữ quy mô lớn mà đòi hỏi sự cân bằng tức thời giữa nguồn phát và phụ tải tiêu thụ. Cùng với xu hướng phát triển các nguồn năng lượng tái tạo (Renewable Energy Source - RES) như điện gió (Wind Turbine Generator - WTG) và điện mặt trời (Photovoltaic - PV), việc nghiên cứu mô hình hệ thống điện lai (Microgrid - MG) quy mô nhỏ, công suất từ vài trăm kW đến hàng chục MW, vận hành ở chế độ độc lập (không nối lưới quốc gia) trở thành nhu cầu thiết yếu tại các vùng hải đảo và vùng sâu, vùng xa.

Trong các hệ thống điện lai độc lập, máy phát điện diesel (Diesel Engine Generator - DEG) đóng vai trò làm nguồn phát nền và phủ đỉnh để duy trì ổn định dài hạn (long-term stability), trong khi các nguồn năng lượng tái tạo (WTG, PV) phụ thuộc chặt chẽ vào điều kiện thời tiết. Sự tích hợp của kho lưu trữ năng lượng (Energy Storage System - ESS) đóng vai trò đảm bảo ổn định ngắn hạn (short-term stability) trước các biến động tức thời của nguồn sơ cấp và phụ tải.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả Diệp Thanh Thắng chỉ ra: phần lớn các nghiên cứu tối ưu hóa phân bố công suất phát (Optimal Power Flow - OPF) truyền thống chỉ giải quyết bài toán tĩnh tại từng thời điểm độc lập (tối ưu hàm nhiều biến), chưa tiếp cận hệ thống dưới dạng bài toán điều khiển quá trình (process control) liên tục theo thời gian. Sự xuất hiện của kho điện ESS khiến năng lượng tích lũy mang tính lịch sử và biến đổi liên tục, đòi hỏi phải áp dụng lý thuyết điều khiển tối ưu thời gian liên tục kết hợp xử lý các biến cố ngẫu nhiên do sự cố hỏng hóc của tổ máy diesel.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định gồm 3 nội dung chính:

  1. Tìm công suất phát tối ưu của hệ thống điện lai diesel - sức gió - mặt trời - kho điện ở chế độ xác lập trong chu kỳ 1 ngày (24 giờ), với hàm mục tiêu cực tiểu hóa chi phí vận hành máy phát diesel và chi phí phạt do mất cân bằng công suất, thỏa mãn các ràng buộc điều tần cấp I và cấp II dựa trên dữ liệu dự báo.
  2. Tính toán và thiết kế công suất đặt cho hệ thống điện lai dựa trên nền tảng hệ thống điện diesel - sức gió hiện hữu ngoài hải đảo.
  3. Thiết kế và cài đặt biểu đồ vận hành cho hệ thống SCADA với các điểm đặt công suất (set points) theo tỷ lệ thâm nhập của điện gió, điện mặt trời và biến động phụ tải.

Phương pháp luận của luận án tập trung giải quyết 4 câu hỏi nghiên cứu:

  1. Có thể sử dụng phương pháp quy hoạch động để phát triển mô hình điều khiển tối ưu công suất phát hệ thống điện lai diesel - sức gió - mặt trời có sự tham gia của kho điện trong trường hợp máy phát diesel hoạt động bình thường không?
  2. Có thể sử dụng mô hình Rishel để phát triển mô hình điều khiển tối ưu công suất phát hệ thống điện lai diesel - sức gió - mặt trời - kho điện trong trường hợp máy phát diesel xảy ra sự cố hỏng hóc không?
  3. Có thể áp dụng phương pháp số Kushner để giải phương trình vi phân đạo hàm riêng Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) từ hai bài toán trên không?
  4. Có thể thiết kế hệ thống điện lai trên nền hệ thống diesel - sức gió và lập biểu đồ vận hành SCADA cho hệ thống áp dụng các mô hình trên không?

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Công suất phát của hệ thống điện lai diesel - sức gió - mặt trời tích hợp kho điện. Thành phần điều khiển là công suất phát máy phát diesel ($P_{DEG}$) và công suất nạp/xả của kho điện ($u_{EES}$). Thành phần không điều khiển được (biến đầu vào theo dự báo) là công suất điện gió ($P_{WTG}$), điện mặt trời ($P_{PV}$) và phụ tải ($P_L$).
  • Phạm vi không gian và thời gian: Nghiên cứu áp dụng cho hệ thống điện độc lập tại đảo Phú Quý (tỉnh Bình Thuận, Việt Nam) trong chu kỳ vận hành 24 giờ ở chế độ xác lập (tương ứng cấp điều khiển điều tần cấp III / điều độ kinh tế).
  • Các giả thiết giới hạn: (1) Công suất đặt của tổ máy diesel lớn hơn công suất phụ tải cực đại; (2) Bỏ qua điện kháng đường dây do lưới phân phối ngắn, tổn thất công suất hữu công $\Delta P$ được coi là hằng số; (3) Dữ liệu phụ tải, bức xạ mặt trời và tốc độ gió được dự báo trước; (4) Không xét các điều kiện bất khả kháng (bão lớn, động đất); (5) Máy phát diesel đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật về điều tần và điều áp.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án tổng hợp các hướng nghiên cứu liên quan đến cấu trúc điều khiển phân tầng, đánh giá kinh tế và phương pháp tối ưu hóa dòng công suất trong hệ thống điện:

  • Cấu trúc điều khiển phân tầng hệ thống điện Microgrid: Luận án kế thừa cấu trúc phân tầng được đề xuất bởi Guerrero et al. (2011, 2013) và các tài liệu kỹ thuật liên quan, bao gồm:
    • Điều khiển sơ cấp (điều tần cấp I): Đáp ứng trong thời gian 0 đến vài chục giây thông qua đặc tính điều chỉnh (droop control) để ổn định tần số tức thời.
    • Điều khiển thứ cấp (điều tần cấp II): Đáp ứng từ vài chục giây đến 5–10 phút nhằm đưa tần số về giá trị định mức và khôi phục dự phòng.
    • Điều khiển cấp ba (điều tần cấp III): Đáp ứng từ 5 phút trở lên ở chế độ xác lập, giải quyết bài toán vận hành kinh tế và phân bố tối ưu công suất (OPF).
  • Cấu hình và hiệu quả kinh tế nguồn lai: Goel & Ali phân tích cấu hình hệ thống điện lai gió - diesel - mặt trời có hiệu quả chi phí sản xuất 1 kWh và chi phí vận hành cao hơn các cấu hình khác dù có tỷ lệ phát dư thừa 1,1%. Nghiên cứu của Powercorp Pty Ltd phát triển dòng máy phát diesel tải thấp (LLD) cho phép chạy dưới 10% định mức giúp tiết kiệm nhiên liệu nhưng vẫn duy trì dự phòng nóng (spinning reserve).
  • Đánh giá mức độ thâm nhập năng lượng tái tạo: Các nghiên cứu phân loại mức độ thâm nhập tức thời và trung bình của điện gió theo tỷ số công suất và sản lượng so với phụ tải; đồng thời khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ xâm nhập điện mặt trời (5%, 10%, 15%) gây dao động điện áp trên lưới phân phối.
  • Các phương pháp giải bài toán phân bố tối ưu công suất truyền thống: Luận án điểm lại các công trình kinh điển (Wood & Wollenberg; Frank et al.; Carpentier) sử dụng phương pháp nhân tử Lagrange, phương pháp gradient, phương pháp hàm phạt điểm trong, quy hoạch động rời rạc (DP discrete-time) và quy hoạch nguyên hỗn hợp (MIP).
  • Tối ưu hóa dòng công suất cho nguồn năng lượng tái tạo: Ding Tao (2016, 2017) áp dụng đại số khoảng (interval optimization) cho bài toán trào lưu công suất phi tuyến với nguồn gió trên các lưới chuẩn IEEE/WSC 9, 33, 57, 69, 118 nút. Nhiều tác giả khác sử dụng lý thuyết tập mờ, tối ưu ngẫu nhiên và mô hình phi tuyến không lồi để xử lý tính bất định của phụ tải và nguồn tái tạo.

Vị trí của luận án được xác lập dựa trên việc khắc phục hạn chế của các phương pháp tối ưu hóa tĩnh: khi hệ thống điện tích hợp kho điện ESS, năng lượng nạp/xả có tính liên tục theo thời gian. Tác giả chuyển đổi bài toán phân bố công suất sang bài toán điều khiển quá trình thời gian liên tục bằng phương pháp quy hoạch động Bellman, đồng thời kết hợp mô hình Rishel (1975) để xử lý các bước nhảy ngẫu nhiên khi tổ máy diesel gặp sự cố hỏng hóc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án xây dựng khung phân tích dựa trên lý thuyết điều khiển tối ưu với các công cụ toán học:

Khung lý thuyết và mô hình toán học

  • Phương pháp quy hoạch động (Dynamic Programming - DP) cho hệ xác định: Dựa trên nguyên lý tối ưu Bellman, hệ thống động được mô tả bởi phương trình trạng thái liên tục: $$\frac{dx(t)}{dt} = f(x(t), u(t), t), \quad x(0) = x_0$$ Hàm mục tiêu tích phân trên khoảng thời gian $T = 24$ giờ: $$J(x, u) = \int_{0}^{T} g(x(t), u(t), t) dt + S(T, x(T))$$ Hàm giá trị $v(t, x)$ thỏa mãn phương trình vi phân đạo hàm riêng Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB): $$-\frac{\partial v(t, x)}{\partial t} = \min_{u(t) \in \Omega} \left{ g(x(t), u(t), t) + \frac{\partial v(t, x)}{\partial x} f(x(t), u(t), t) \right}$$ với điều kiện biên $v(T, x(T)) = S(T, x(T))$.
  • Mô hình điều khiển tối ưu ngẫu nhiên với bước nhảy Markov (Mô hình Rishel, 1975): Trạng thái của tổ máy phát diesel được mô hình hóa bởi xích Markov liên tục $\theta(t) \in {0, 1}$ (với $i=1$ là trạng thái làm việc bình thường, $i=0$ là trạng thái hỏng hóc). Xác suất chuyển trạng thái được xác định qua tỷ số phá hủy $\lambda$ (failure rate) và tỷ số phục hồi $\mu$ (repair rate). Phương trình HJB ngẫu nhiên có dạng: $$0 = \min_{u(t, i) \in \Omega} \left{ g(x(t), u(t)) + \frac{\partial v_i}{\partial t} + \frac{\partial v_i}{\partial x} f_i(t, x, u) + \sum_{j} q_{ij} v_j(t, x) \right}$$
  • Hàm phạt (Penalty function): Được đưa vào hàm chi phí để xử lý ràng buộc cân bằng công suất giữa các nguồn phát (DEG, WTG, PV, ESS) và phụ tải tiêu thụ kèm tổn thất đường dây $\Delta P$.
Ký hiệu Đơn vị Định nghĩa trong mô hình
$P_{DEG}(t)$ kW Công suất phát của máy phát diesel
$P_{WTG}(t)$ kW Công suất phát của máy phát điện gió
$P_{PV}(t)$ kW Công suất phát của máy phát điện mặt trời
$P_L(t)$ kW Tổng nhu cầu công suất của phụ tải
$u_{DEG}(t)$ kW Biến điều khiển công suất máy phát diesel
$u_{EES}(t)$ kW Biến điều khiển công suất nạp/xả kho điện
$c_{DEG}$ $/kWh Chi phí nhiên liệu sản xuất điện diesel
$c$ $/kWh Chi phí phạt do mất cân bằng công suất
$\lambda$ $1/\text{giờ}$ Tỷ số phá hủy (failure rate) của tổ máy diesel
$\mu$ $1/\text{giờ}$ Tỷ số phục hồi (repair rate) của tổ máy diesel

Phương pháp thực nghiệm và kỹ thuật tính toán

  • Phương pháp số Kushner (Markov chain approximation method): Do phương trình đạo hàm riêng phi tuyến HJB không có nghiệm giải tích dạng đóng trong trường hợp tổng quát, tác giả sử dụng thuật toán số Kushner & Dupuis để xấp xỉ không gian trạng thái liên tục thành chuỗi Markov rời rạc, từ đó giải lặp tìm nghiệm hàm giá trị $v(t, x)$ và luật điều khiển tối ưu $u^*(t)$.
  • Công cụ thực hiện: Toàn bộ thuật toán tối ưu hóa và chương trình tính toán số được lập trình, mô phỏng trên nền tảng MATLAB.
  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thông số kỹ thuật giả định (cho hệ 1 DEG và 2 DEG kết hợp ESS) và dữ liệu đo đạc thực tế tại hệ thống điện đảo Phú Quý (phụ tải ngày thường, phụ tải ngày Tết, số liệu gió từ 3 turbine Vestas V80 1.5 MW, dữ liệu bức xạ mặt trời tại trạm đo địa phương).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày tổng quan về các nguồn năng lượng tái tạo, cấu trúc hệ thống điện Microgrid độc lập có máy phát diesel chạy nền kết hợp điện gió, điện mặt trời và kho điện. Chương này phân tích chi tiết ba cấp điều khiển tần số (cấp I, II, III), các yêu cầu kỹ thuật về dự phòng nóng, chất lượng điện áp và bù công suất phản kháng. Đồng thời, tác giả khảo sát các phương pháp phân bố tối ưu công suất truyền thống (Lagrange, gradient, quy hoạch động rời rạc, hàm phạt) và phân tích lý do các phương pháp này không phù hợp cho bài toán điều khiển quá trình khi có sự tham gia của kho lưu trữ năng lượng ESS.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết điều khiển tối ưu

Chương 2 thiết lập nền tảng toán học cho toàn bộ luận án:

  • So sánh ưu nhược điểm của phương pháp biến phân, nguyên lý cực đại Pontryagin và phương pháp quy hoạch động Bellman.
  • Thiết lập bài toán điều khiển tối ưu xác định và dẫn xuất phương trình vi phân đạo hàm riêng Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB).
  • Mở rộng bài toán sang hệ ngẫu nhiên có bước nhảy Markov theo mô hình Rishel (1975) để mô tả quá trình chuyển đổi trạng thái hỏng hóc và sửa chữa của thiết bị.
  • Trình bày cơ sở lý thuyết về nghiệm độ nhớt (viscosity solution) và nguyên lý của phương pháp số Kushner để giải phương trình HJB phi tuyến.

Chương 3: Xây dựng chiến lược phát công suất tối ưu bằng phương pháp quy hoạch động

Chương 3 tập trung xây dựng bài toán điều khiển tối ưu công suất phát cho hệ thống điện lai xác định (máy phát diesel hoạt động bình thường):

  • Thiết lập mô hình toán học với biến điều khiển là công suất phát diesel $u_{DEG}$ và công suất nạp/xả kho điện $u_{EES}$; xây dựng hàm mục tiêu kết hợp hàm phạt bậc hai để đảm bảo cân bằng công suất tức thời.
  • Chứng minh toán học điều kiện hàm phạt triệt tiêu bằng 0 tại quỹ đạo vận hành tối ưu.
  • Thiết lập phương trình HJB và áp dụng thuật toán số Kushner để tìm chính sách điều khiển tối ưu.
  • Thực hiện mô phỏng số trên hai cấu hình giả định:
    • Ví dụ 1: Hệ thống gồm 1 máy phát diesel kết hợp WTG, PV và ESS.
    • Ví dụ 2: Hệ thống gồm 2 máy phát diesel kết hợp WTG, PV và ESS.
  • Phân tích ảnh hưởng của dung lượng và giới hạn công suất inverter kho điện ESS đến hàm giá trị chi phí vận hành.

Chương 4: Xây dựng chiến lược phát công suất với bước nhảy Markov

Chương 4 mở rộng mô hình điều khiển tối ưu cho trường hợp máy phát diesel gặp sự cố hỏng hóc bất thường:

  • Xây dựng không gian trạng thái ngẫu nhiên $\theta(t)$ biểu diễn trạng thái khả dụng và hư hỏng của tổ máy diesel với các tham số chuyển dịch trạng thái $\lambda$ và $\mu$.
  • Thiết lập phương trình HJB ngẫu nhiên theo mô hình Rishel và xây dựng thuật toán số Kushner cho mô hình Markov.
  • Mô phỏng tính toán chính sách phát công suất tối ưu của tổ máy diesel còn lại và kho điện ESS khi xảy ra sự cố tổ máy. Kết quả mô phỏng cho thấy sự phân bố công suất bù đắp kịp thời, duy trì cân bằng năng lượng và giảm thiểu sai số giữa công suất phát và phụ tải.

Chương 5: Mô phỏng thông số thực tế và cài đặt hệ thống SCADA

Chương 5 ứng dụng các mô hình lý thuyết vào hệ thống điện thực tế tại đảo Phú Quý:

  • Khảo sát thực trạng hệ thống điện sức gió - diesel đảo Phú Quý gồm 3 turbine gió Vestas V80 (tổng công suất 4,5 MW), các tổ máy diesel Cummins và CAT, cấp điện áp phân phối 22 kV.
  • Chạy mô phỏng kiểm chứng thuật toán điều khiển tối ưu HJB trên phần mềm MATLAB với dữ liệu phụ tải thực tế ngày Tết và ngày bình thường.
  • Đề xuất phương án nâng cấp hệ thống thành hệ thống lai gió - mặt trời - diesel - kho điện; phân tích tiềm năng bức xạ mặt trời, so sánh 3 phương án công nghệ pin mặt trời và tính toán công suất lắp đặt tối ưu đến năm 2023.
  • Xây dựng cấu trúc điều khiển và quy trình cài đặt biểu đồ vận hành dòng công suất tối ưu vào hệ thống SCADA thông qua các thiết bị đầu cuối RTU, IED và chuyển mạch IBS.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án công bố các đóng góp mới về mặt khoa học lý thuyết và ứng dụng thực tiễn:

  1. Về mặt lý luận và phương pháp toán học:
    • Xây dựng mô hình điều khiển tối ưu hoàn chỉnh sử dụng phương pháp quy hoạch động thời gian liên tục (nguyên lý Bellman) cho hệ thống điện Microgrid diesel - sức gió - mặt trời tích hợp kho điện, chuyển bài toán phân bố công suất từ tối ưu hóa tĩnh sang bài toán điều khiển quá trình.
    • Phát triển mô hình điều khiển tối ưu ngẫu nhiên có bước nhảy Markov (dựa trên mô hình Rishel) để mô tả và xử lý bài toán điều độ công suất khi tổ máy phát diesel xảy ra sự cố hỏng hóc bất thường.
    • Đề xuất và ứng dụng thuật toán giải số phương trình vi phân đạo hàm riêng Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) bằng phương pháp Kushner cho cả hai trường hợp xác định và bất định trong hệ thống điện lai.
  2. Về mặt thực tiễn và giải pháp kỹ thuật:
    • Áp dụng thành công mô hình toán học và thuật toán tối ưu hóa vào việc tính toán, mô phỏng chế độ vận hành dựa trên cơ sở dữ liệu thực tế của hệ thống điện đảo Phú Quý (tỉnh Bình Thuận).
    • Đề xuất phương án thiết kế mở rộng cấu hình nguồn phát (bổ sung điện mặt trời và kho điện ESS) và lựa chọn công nghệ tấm pin phù hợp với điều kiện khí hậu hải đảo Việt Nam.
    • Xây dựng thuật toán và sơ đồ nguyên lý cài đặt biểu đồ vận hành tối ưu vào hệ thống SCADA, cung cấp các điểm đặt công suất (set points) tự động bám theo tỷ lệ thâm nhập của năng lượng tái tạo và phụ tải.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Căn cứ vào các giả thiết giới hạn được trình bày trong luận án:

  • Hạn chế:
    • Mô hình giả thiết tổn thất công suất tác dụng $\Delta P$ trên đường dây là hằng số và bỏ qua điện kháng do khoảng cách truyền tải trên đảo ngắn.
    • Các thông số đầu vào về tốc độ gió, bức xạ mặt trời và nhu cầu phụ tải được xem là các đại lượng dự báo trước hoàn hảo, chưa tích hợp khâu dự báo thích nghi trực tuyến thời gian thực.
    • Chưa xét đến các điều kiện vận hành trong tình huống thời tiết cực đoan (bão biển cấp cao, giông sét kéo dài làm cắt toàn bộ nguồn điện gió).
    • Phạm vi điều khiển mới tập trung ở cấp điều độ kinh tế (điều tần cấp III ở chế độ xác lập), chưa kết hợp điều khiển chi tiết cấu trúc phần cứng của các bộ biến đổi điện tử công suất ở cấp điều khiển sơ cấp.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng mô hình toán học xét đến tổn thất phi tuyến của lưới phân phối và trào lưu công suất phản kháng toàn diện.
    • Tích hợp mô hình dự báo ngẫu nhiên thời gian thực của các nguồn năng lượng tái tạo vào thuật toán điều khiển tối ưu vòng kín.
    • Nghiên cứu cơ chế phối hợp điều khiển đồng thời giữa điều tần cấp III với các bộ điều khiển bám công suất cực đại (MPPT) và điều khiển điện áp tức thời của inverter.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên môn cho các nhóm đối tượng:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên: Chuyên ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Hệ thống Điện có thể tham khảo phương pháp thiết lập phương trình HJB, cách chứng minh hàm phạt triệt tiêu và thuật toán giải số Kushner cho các bài toán điều khiển tối ưu ngẫu nhiên (Chương 2, Chương 3, Chương 4 và Phụ lục C).
  • Kỹ sư thiết kế và vận hành hệ thống Microgrid: Tham khảo quy trình lựa chọn công suất đặt, cấu trúc tích hợp kho điện ESS và phương pháp xây dựng biểu đồ vận hành SCADA cho lưới điện độc lập trên các hải đảo (Chương 5, Phụ lục D và Phụ lục E).
  • Cơ quan quản lý và quy hoạch năng lượng: Tham khảo phương án kỹ thuật và cơ sở đánh giá kinh tế khi nâng cấp các trạm phát điện diesel truyền thống tại các vùng hải đảo Việt Nam sang mô hình hệ thống điện lai tích hợp năng lượng tái tạo.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao bài toán phân bố công suất của hệ thống điện lai tích hợp kho điện lại là bài toán điều khiển quá trình?
Trong hệ thống điện truyền thống không có tích trữ, điện năng sản xuất phải cân bằng tức thời với phụ tải tiêu thụ, do đó bài toán phân bố công suất tại mỗi thời điểm là bài toán cực trị hàm tĩnh. Khi hệ thống tích hợp kho điện ESS, trạng thái tích lũy năng lượng của kho điện phụ thuộc vào lịch sử nạp/xả qua các thời điểm liên tục, làm cho bài toán vận hành trở thành bài toán điều khiển tối ưu quá trình theo thời gian liên tục.

2. Quá trình hỏng hóc của máy phát diesel được toán học hóa như thế nào trong luận án?
Sự cố hỏng hóc được mô hình hóa bằng quá trình Markov thời gian liên tục với không gian trạng thái rời rạc $\theta(t) \in {0, 1}$ theo mô hình Rishel (1975). Quá trình chuyển đổi giữa trạng thái hoạt động bình thường ($i=1$) và trạng thái sự cố ($i=0$) được xác định bởi tỷ số phá hủy $\lambda$ (failure rate) và tỷ số phục hồi $\mu$ (repair rate).

3. Phương pháp số nào được sử dụng để giải phương trình Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB)?
Tác giả sử dụng phương pháp số Kushner (Markov chain approximation method của Dupuis & Kushner) để rời rạc hóa không gian trạng thái và thời gian, chuyển đổi phương trình vi phân đạo hàm riêng phi tuyến HJB về bài toán chuỗi Markov có thể giải lặp trên máy tính.

4. Dữ liệu thực tế của địa phương nào được sử dụng để kiểm chứng mô hình?
Toàn bộ dữ liệu thực tế được thu thập từ hệ thống điện độc lập trên đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận, bao gồm số liệu vận hành của 3 turbine gió Vestas V80 công suất $3 \times 1,5$ MW, các tổ máy phát diesel Cummins và CAT, cùng dữ liệu phụ tải và bức xạ mặt trời tại đảo.

5. Hàm phạt đóng vai trò gì trong hàm mục tiêu của bài toán điều khiển tối ưu?
Hàm phạt bậc hai được đưa vào hàm mục tiêu nhằm xử lý ràng buộc cân bằng công suất giữa tổng các nguồn phát (DEG, WTG, PV, ESS) và tổng nhu cầu phụ tải kèm tổn thất đường dây. Tại quỹ đạo điều khiển tối ưu, hàm phạt này được chứng minh toán học là triệt tiêu về giá trị bằng 0.

Kết luận

Luận án của tác giả Diệp Thanh Thắng đã giải quyết bài toán điều khiển tối ưu công suất phát cho hệ thống điện Microgrid độc lập diesel - sức gió - mặt trời tích hợp kho điện bằng phương pháp quy hoạch động thời gian liên tục. Bằng việc kết hợp phương trình Hamilton-Jacobi-Bellman, mô hình ngẫu nhiên bước nhảy Markov của Rishel và phương pháp giải số Kushner, nghiên cứu đã xây dựng thành công sách lược phát công suất tối ưu trong cả hai trường hợp tổ máy diesel làm việc bình thường và gặp sự cố ngẫu nhiên. Kết quả nghiên cứu được kiểm chứng qua mô phỏng dữ liệu thực tế tại đảo Phú Quý và được hiện thực hóa qua thuật toán thiết lập biểu đồ vận hành tích hợp vào hệ thống SCADA.