I. Tính cấp thiết của đề tài
Nghiên cứu về tối ưu hóa hệ thống phức hợp trong điện năng là một lĩnh vực quan trọng, đặc biệt khi đối mặt với các thách thức từ các hệ thống lớn. Những hệ thống này thường có mô hình toán học phức tạp và cồng kềnh, do sự tương tác của nhiều quá trình công nghệ, môi trường và xã hội. Việc mô hình hóa và điều khiển các hệ thống này không chỉ khó khăn mà còn đòi hỏi các giải pháp điều khiển hiệu quả. Một trong những hướng giải quyết khả thi là phân rã hệ thống lớn thành các hệ thống con đơn giản hơn, từ đó áp dụng các chiến lược điều khiển cho từng hệ con. Điều này giúp tận dụng được đặc điểm cấu trúc của mỗi hệ thống con để xây dựng các thuật toán điều khiển hiệu quả hơn cho toàn bộ hệ thống.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu một phương pháp phân tích hệ thống phức hợp thành các hệ thống con độc lập. Luận án sẽ tập trung vào việc xây dựng thuật toán điều khiển phi tập trung cho hệ thống điện lớn. Các chiến lược điều khiển sẽ được áp dụng để đảm bảo tính ổn định cho từng vùng điều khiển và kiểm soát tần số cho toàn hệ thống điện lớn. Việc áp dụng phương pháp giải tích, cụ thể là phương trình Riccati mở rộng, sẽ giúp đảm bảo tính ổn định cho hệ thống. Điều này không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn có giá trị thực tiễn cao trong việc nâng cao hiệu suất và chất lượng điện năng.
1.2. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của đề tài bao gồm việc xây dựng mô hình toán cho hệ thống lưới điện có từ 3 đến 5 đối tượng, như máy phát, phụ tải và bộ lưu trữ năng lượng từ trường SMES. Nghiên cứu sẽ tập trung vào việc xây dựng luật điều khiển và phương pháp tính toán mới, kết hợp giữa giải tích và logic mờ. Điều này nhằm đảm bảo tính ổn định và tối ưu cho các luật điều khiển trong hệ thống điện diện rộng. Việc áp dụng các giải pháp đã được kiểm nghiệm bằng MATLAB sẽ giúp xác định mức độ sai lệch của phương pháp đề xuất.
II. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc phân tích lý thuyết và xây dựng cơ sở lý thuyết cho bài toán tương tác bất định. Nghiên cứu sẽ sử dụng lý thuyết ổn định Lyapunov và phương trình Riccati để thiết kế bộ điều khiển tối ưu. Các phương pháp nghiên cứu sẽ được áp dụng từ các nhà nghiên cứu trước đó, nhằm đảm bảo tính khả thi và hiệu quả trong việc điều khiển hệ thống điện lớn. Việc sử dụng thuật toán điều khiển thông minh dựa trên logic mờ sẽ giúp kiểm soát tần số và phụ tải, từ đó nâng cao tính ổn định của hệ thống.
2.1. Nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu lý thuyết sẽ tập trung vào việc phân tích các điều kiện và luật điều khiển cho hệ thống điện lớn. Các phương pháp như lý thuyết ổn định Lyapunov và phương trình Riccati sẽ được áp dụng để xây dựng các bộ điều khiển tối ưu. Điều này sẽ giúp đảm bảo tính ổn định cho hệ thống trong các điều kiện bất định. Việc áp dụng các phương pháp này sẽ tạo ra một nền tảng vững chắc cho việc phát triển các thuật toán điều khiển hiệu quả.
2.2. Công cụ nghiên cứu
Công cụ nghiên cứu sẽ bao gồm lý thuyết ổn định Lyapunov, phương trình Riccati và các phương pháp của đại số tuyến tính. Các nghiên cứu trước đó sẽ được tham khảo để xây dựng các thuật toán điều khiển tối ưu. Việc sử dụng MATLAB-Simulink để mô phỏng sẽ giúp kiểm chứng tính đúng đắn của các luật điều khiển đã đề ra. Điều này không chỉ giúp đánh giá chất lượng điều khiển mà còn cung cấp cơ sở cho các nghiên cứu sâu hơn trong tương lai.
III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc khẳng định tính đúng đắn của các lý thuyết đã được áp dụng vào thực tiễn. Việc xây dựng bộ điều khiển mờ lai kết hợp với bộ SMES sẽ giải quyết bài toán ổn định tần số trong hệ thống điện diện rộng. Điều này không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia. Hệ thống điện được coi là mạch máu của nền kinh tế, do đó việc ổn định hệ thống truyền tải là cực kỳ quan trọng.
3.1. Ý nghĩa khoa học
Nghiên cứu này sẽ khẳng định lại tính đúng đắn của một số lý thuyết trong điều khiển tối ưu và điều khiển mờ. Việc khái quát hóa phương thức tính toán sẽ giúp thu được kết quả với các phép sai số cho phép. Điều này sẽ tạo ra một cơ sở lý thuyết vững chắc cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực điều khiển hệ thống phức hợp.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Việc ổn định hệ thống điện diện rộng có ý nghĩa thực tiễn lớn, đặc biệt trong bối cảnh năng lượng ngày càng trở nên khan hiếm. Nghiên cứu này sẽ cung cấp các giải pháp hiệu quả cho việc kiểm soát tần số và phụ tải, từ đó nâng cao chất lượng điện năng. Điều này không chỉ đảm bảo an ninh năng lượng mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của nền kinh tế.
