I. Giới thiệu
Nhu cầu sử dụng năng lượng điện ngày càng tăng cao do sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế. Điều này đặt ra yêu cầu về chất lượng cung cấp điện (CCĐ) phải được đảm bảo. Việc lựa chọn các thông số của lưới điện phân phối (LĐPP) nhằm nâng cao chất lượng CCĐ có vai trò quan trọng trong quy hoạch và thiết kế hệ thống cung cấp điện. Tuy nhiên, sự phát triển quá nhanh của LĐPP có thể dẫn đến những thay đổi bất hợp lý, gây mất ổn định điện áp. Tổn thất điện năng trên LĐPP chiếm tỷ lệ cao, với ước tính năm 2018 đạt 6,9% sản lượng điện sản xuất. Do đó, nghiên cứu các biện pháp giảm tổn thất điện năng là một nhu cầu thiết yếu. Tái cấu trúc lưới điện là một trong những phương pháp được nghiên cứu nhiều nhất để giảm tổn thất. Các giải thuật như SOS (Symbiotic Organisms Search) đang được áp dụng để tối ưu hóa công suất và giảm tổn thất trên LĐPP.
1.1 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu các phương pháp tái cấu hình LĐPP nhằm giảm tổn thất công suất tác dụng. Cụ thể, luận văn sẽ thực hiện các nhiệm vụ như tái cấu hình LĐPP giảm tổn thất công suất tác dụng sử dụng giải thuật tìm kiếm tối ưu SOS. Đề tài cũng sẽ xem xét ảnh hưởng của nguồn phân tán (DG) đến tổn thất công suất trên LĐPP. Việc áp dụng giải thuật SOS không chỉ giúp tìm ra cấu trúc tối ưu mà còn xác định vị trí và công suất tối ưu của DG, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động của LĐPP.
II. Tổng quan về lưới điện phân phối và nguồn phân tán
LĐPP là bộ phận quan trọng trong hệ thống điện, có nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm biến áp đến các nơi tiêu thụ. Tổn thất điện năng trên LĐPP chiếm tỷ lệ đáng kể, với nhiều nguyên nhân như thiết kế không tối ưu và sự phân bố không đồng đều của phụ tải. Đặc điểm của LĐPP là vận hành hình tia, dẫn đến tổn thất công suất lớn và sụt giảm điện áp. Để giảm tổn thất, cần áp dụng các công nghệ tiên tiến và nghiên cứu các nguồn năng lượng tái tạo. Nguồn phân tán (DG) như pin mặt trời và tuabin gió đang ngày càng trở nên phổ biến, giúp nâng cao hiệu quả của LĐPP. Việc kết nối DG vào LĐPP cần được thực hiện một cách hợp lý để tránh gia tăng tổn thất công suất.
2.1 Định nghĩa nguồn phân tán
Nguồn phân tán (DG) là các nguồn phát công suất nhỏ, được kết nối trực tiếp vào LĐPP. DG có thể là nguồn năng lượng tái tạo hoặc không tái tạo, giúp giảm chi phí truyền tải và nâng cao chất lượng điện năng. Việc lắp đặt DG gần nơi tiêu thụ điện năng giúp giảm tổn thất và cải thiện điều kiện điện áp. Các công nghệ DG phổ biến hiện nay bao gồm pin mặt trời, tuabin gió và pin nhiên liệu. Việc lựa chọn dung lượng và vị trí tối ưu của DG là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả hoạt động của LĐPP.
III. Tái cấu hình lưới điện phân phối sử dụng giải thuật SOS
Tái cấu hình LĐPP là một phương pháp hiệu quả để giảm tổn thất công suất. Giải thuật SOS được áp dụng để tìm kiếm cấu trúc tối ưu cho LĐPP, giúp giảm thiểu tổn thất điện năng. Bài toán tái cấu hình LĐPP thường có nhiều cực trị địa phương và yêu cầu mức độ ràng buộc cao. Việc áp dụng giải thuật SOS không chỉ giúp tối ưu hóa tổn thất mà còn đảm bảo ổn định điện áp. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc tái cấu hình LĐPP có thể giảm tổn thất công suất đáng kể, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống điện.
3.1 Giới thiệu giải thuật SOS
Giải thuật SOS là một trong những giải thuật tối ưu hóa hiện đại, được phát triển để giải quyết các bài toán phức tạp trong hệ thống điện. Giải thuật này dựa trên nguyên lý tương tác giữa các sinh vật trong tự nhiên, giúp tìm kiếm giải pháp tối ưu cho bài toán tái cấu hình LĐPP. SOS có khả năng tìm kiếm nhanh chóng và hiệu quả, đặc biệt trong các bài toán có nhiều biến số và ràng buộc. Việc áp dụng SOS trong tái cấu hình LĐPP không chỉ giúp giảm tổn thất công suất mà còn nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện.
IV. Kết quả mô phỏng trên hệ thống IEEE 33 nút và IEEE 69 nút
Kết quả mô phỏng cho thấy việc tái cấu hình LĐPP sử dụng giải thuật SOS mang lại hiệu quả cao trong việc giảm tổn thất công suất. Các mô hình IEEE 33 nút và IEEE 69 nút được sử dụng để kiểm tra tính khả thi của giải thuật. Kết quả cho thấy tổn thất công suất giảm đáng kể khi áp dụng giải thuật SOS, đồng thời điện áp tại các nút cũng được cải thiện. Việc phân tích kết quả mô phỏng cho thấy rằng tái cấu hình LĐPP không chỉ giúp giảm tổn thất mà còn nâng cao chất lượng cung cấp điện cho người tiêu dùng.
4.1 Tái cấu hình lưới cực tiểu tổn thất công suất tác dụng khi chưa xét máy phát phân tán
Mô phỏng trên hệ thống IEEE 33 nút cho thấy tổn thất công suất giảm từ 10% xuống còn 5% sau khi tái cấu hình. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng giải thuật SOS trong tái cấu hình LĐPP có thể mang lại hiệu quả rõ rệt. Kết quả này cũng cho thấy rằng việc tối ưu hóa cấu trúc lưới điện có thể giúp cải thiện đáng kể chất lượng điện năng cung cấp cho người tiêu dùng.
V. Kết luận
Nghiên cứu về tái cấu trúc lưới điện phân phối tại HCMUTE đã chỉ ra rằng việc áp dụng giải thuật SOS có thể giảm tổn thất công suất và nâng cao hiệu quả hoạt động của LĐPP. Kết quả nghiên cứu không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong việc quy hoạch và phát triển lưới điện. Việc kết nối các nguồn phân tán vào LĐPP cần được thực hiện một cách hợp lý để đảm bảo hiệu quả và ổn định cho hệ thống điện. Tương lai, nghiên cứu có thể mở rộng để xem xét các yếu tố khác ảnh hưởng đến tổn thất công suất trên LĐPP.
