## Tổng quan nghiên cứu

Lưới điện phân phối đóng vai trò then chốt trong việc cung cấp điện năng đến người tiêu dùng cuối cùng, chiếm tỷ trọng lớn trong tổng tổn thất điện năng của hệ thống điện quốc gia với mức tổn thất khoảng 10%-11%, cao hơn nhiều so với lưới truyền tải chỉ khoảng 2%-3%. Sự phát triển nhanh chóng của phụ tải và sự gia tăng các nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là nhà máy điện mặt trời công suất vừa và nhỏ, đã làm phức tạp thêm việc vận hành và quản lý lưới điện phân phối. Trong bối cảnh đó, việc tái cấu trúc lưới điện phân phối nhằm giảm tổn thất điện năng, cân bằng tải, cải thiện chất lượng điện áp và tăng độ tin cậy cung cấp điện trở nên cấp thiết.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT để tái cấu trúc lưới điện phân phối có xét đến sự tham gia của nhà máy điện mặt trời, nhằm tối thiểu hóa tổn thất công suất tác dụng trên lưới điện Tịnh Biên, tỉnh An Giang. Nghiên cứu tập trung vào việc xác định trạng thái vận hành lưới điện với chi phí vận hành thấp nhất, đồng thời đảm bảo các ràng buộc kỹ thuật như điện áp, công suất đường dây và cân bằng công suất tải. Phạm vi nghiên cứu bao gồm lưới điện phân phối cấp trung áp 22 kV tại địa phương, với dữ liệu thu thập và mô phỏng trong khoảng thời gian khảo sát thực tế.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp giải pháp tái cấu trúc lưới điện hiệu quả, giảm tổn thất điện năng, nâng cao khả năng vận hành linh hoạt khi có sự tham gia của nguồn năng lượng mặt trời phân tán, góp phần tiết kiệm chi phí vận hành và tăng cường độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng.

## Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

### Khung lý thuyết áp dụng

- **Lưới điện phân phối hình tia và mạch vòng:** Lưới điện phân phối thường vận hành theo cấu trúc hình tia để đơn giản hóa việc điều khiển và bảo vệ, mặc dù thiết kế có thể là mạch vòng nhằm tăng độ tin cậy. Tổn thất điện năng trên lưới phân phối chiếm khoảng 10%-11%, cao hơn nhiều so với lưới truyền tải.

- **Tái cấu trúc lưới điện phân phối (Distribution Network Reconfiguration - DNR):** Là quá trình thay đổi trạng thái đóng/mở các khóa điện trên lưới nhằm tối ưu hóa cấu trúc vận hành, giảm tổn thất công suất, cân bằng tải và cải thiện chất lượng điện áp. Các phương pháp tái cấu trúc bao gồm giải thuật heuristic, mô hình dòng chảy tối ưu, giải thuật kiến (Ant Colony Optimization), và các phương pháp metaheuristic khác.

- **Nguồn năng lượng mặt trời phân tán:** Nhà máy điện mặt trời công suất vừa và nhỏ được kết nối vào lưới điện phân phối, ảnh hưởng đến phân bố công suất và điều kiện vận hành của lưới. Việc hòa đồng bộ và điều khiển công suất tác dụng, công suất phản kháng là các yếu tố quan trọng trong vận hành lưới có nguồn năng lượng tái tạo.

- **Phần mềm PSS/ADEPT:** Công cụ mô phỏng và phân tích hệ thống điện phân phối, hỗ trợ tính toán phân bố công suất, tái cấu trúc lưới và đánh giá các kịch bản vận hành có sự tham gia của nguồn năng lượng mặt trời.

### Phương pháp nghiên cứu

- **Nguồn dữ liệu:** Dữ liệu kỹ thuật và vận hành lưới điện phân phối Tịnh Biên, bao gồm sơ đồ lưới, thông số đường dây, trạm biến áp, trạng thái khóa điện, và công suất phụ tải thực tế. Dữ liệu về công suất nhà máy điện mặt trời công suất 1 MW và 5 MW được tích hợp vào mô hình.

- **Phương pháp phân tích:** Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để mô phỏng phân bố công suất và tái cấu trúc lưới điện. Thuật toán TOPO được áp dụng để xác định điểm dừng tối ưu trong quá trình tái cấu trúc nhằm giảm tổn thất công suất. So sánh kết quả tổn thất và điện áp giữa cấu hình hiện tại và cấu hình sau tái cấu trúc trong các điều kiện vận hành khác nhau.

- **Timeline nghiên cứu:** Thu thập và xử lý dữ liệu trong năm 2017-2018, thực hiện mô phỏng và phân tích trong tháng 9-10 năm 2018, hoàn thiện luận văn và bảo vệ vào cuối năm 2018.

## Kết quả nghiên cứu và thảo luận

### Những phát hiện chính

- **Giảm tổn thất công suất:** Tái cấu trúc lưới điện phân phối bằng phần mềm PSS/ADEPT đã giảm tổn thất công suất từ mức khoảng 10% xuống còn khoảng 7%-8% tùy theo công suất nhà máy điện mặt trời tham gia. Khi công suất nhà máy điện mặt trời là 1 MW, tổn thất giảm khoảng 15% so với cấu hình hiện tại; với công suất 5 MW, tổn thất giảm lên đến 25%.

- **Cải thiện điện áp vận hành:** Điện áp tại các điểm tải được duy trì trong phạm vi danh định (±5%) sau tái cấu trúc, giảm hiện tượng sụt áp cuối đường dây so với cấu hình ban đầu. Độ võng điện áp giảm trung bình 3%-5%, nâng cao chất lượng điện năng.

- **Tăng khả năng cân bằng tải:** Tái cấu trúc giúp phân phối công suất đồng đều hơn giữa các tuyến dây và máy biến áp, giảm nguy cơ quá tải và tăng tuổi thọ thiết bị. Tải trọng trên các nhánh chính giảm từ mức 90% xuống còn khoảng 75%-80% công suất định mức.

- **Tính khả thi của phần mềm PSS/ADEPT:** Phần mềm cho phép tích hợp dễ dàng các nguồn năng lượng mặt trời phân tán, hỗ trợ vận hành linh hoạt và tối ưu hóa lưới điện phân phối tại địa phương với chi phí thấp và thao tác đơn giản.

### Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc tái cấu trúc lưới điện phân phối có xét đến nhà máy điện mặt trời là giải pháp hiệu quả để giảm tổn thất điện năng và cải thiện chất lượng điện áp. So với các nghiên cứu trước đây chỉ tập trung vào tái cấu trúc lưới không có nguồn năng lượng tái tạo, việc tích hợp nguồn điện mặt trời làm tăng tính phức tạp nhưng cũng mang lại lợi ích kinh tế và kỹ thuật rõ rệt.

Việc sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tận dụng cơ sở dữ liệu thực tế của điện lực địa phương giúp giảm thời gian và chi phí nghiên cứu, đồng thời hỗ trợ vận hành thực tế. Các biểu đồ phân bố công suất và điện áp được trình bày rõ ràng qua phần mềm, giúp điều độ viên dễ dàng theo dõi và ra quyết định.

Tuy nhiên, việc tái cấu trúc cũng cần cân nhắc chi phí vận hành đóng/mở khóa điện và đảm bảo không gây mất điện cho khách hàng. Nghiên cứu đã xây dựng hàm mục tiêu cân bằng giữa lợi ích giảm tổn thất và chi phí vận hành, đảm bảo tính khả thi trong thực tế.

## Đề xuất và khuyến nghị

- **Triển khai rộng rãi phần mềm PSS/ADEPT:** Khuyến khích các điện lực địa phương áp dụng phần mềm này để mô phỏng và tái cấu trúc lưới điện phân phối, đặc biệt tại các khu vực có nguồn năng lượng mặt trời phân tán, nhằm giảm tổn thất và nâng cao chất lượng điện năng trong vòng 1-2 năm tới.

- **Đào tạo và nâng cao năng lực điều độ viên:** Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về sử dụng phần mềm và thuật toán tái cấu trúc lưới điện cho đội ngũ điều độ viên, giúp họ vận hành linh hoạt và hiệu quả trong việc quản lý lưới điện có nguồn năng lượng tái tạo.

- **Xây dựng chính sách hỗ trợ đầu tư thiết bị đóng cắt hiện đại:** Đề xuất các chính sách ưu đãi để đầu tư các thiết bị đóng cắt có khả năng điều khiển từ xa, giảm chi phí vận hành và tăng tính linh hoạt trong tái cấu trúc lưới điện.

- **Nghiên cứu mở rộng tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo khác:** Tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp tái cấu trúc lưới điện có xét đến sự tham gia của các nguồn năng lượng tái tạo khác như gió, sinh khối, nhằm tối ưu hóa vận hành hệ thống điện phân phối trong tương lai.

## Đối tượng nên tham khảo luận văn

- **Điều độ viên và kỹ sư vận hành lưới điện:** Nắm bắt các phương pháp tái cấu trúc lưới điện hiện đại, ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT để tối ưu hóa vận hành, giảm tổn thất và cải thiện chất lượng điện áp.

- **Các nhà quản lý và hoạch định chính sách ngành điện:** Hiểu rõ tác động của nguồn năng lượng tái tạo đến lưới điện phân phối và các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả vận hành, từ đó xây dựng chính sách hỗ trợ phù hợp.

- **Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện:** Tham khảo các thuật toán tái cấu trúc lưới điện, mô hình hóa nguồn năng lượng mặt trời phân tán và ứng dụng phần mềm chuyên dụng trong nghiên cứu và thực hành.

- **Các công ty tư vấn và thiết kế hệ thống điện:** Áp dụng kết quả nghiên cứu để thiết kế và vận hành các hệ thống điện phân phối hiện đại, tích hợp hiệu quả các nguồn năng lượng tái tạo, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và kinh tế.

## Câu hỏi thường gặp

1. **Tái cấu trúc lưới điện phân phối là gì?**  
Là quá trình thay đổi trạng thái đóng/mở các khóa điện trên lưới nhằm tối ưu hóa cấu trúc vận hành, giảm tổn thất điện năng, cân bằng tải và cải thiện chất lượng điện áp.

2. **Phần mềm PSS/ADEPT có vai trò gì trong nghiên cứu?**  
PSS/ADEPT là công cụ mô phỏng hệ thống điện phân phối, hỗ trợ tính toán phân bố công suất, tái cấu trúc lưới và đánh giá các kịch bản vận hành có sự tham gia của nguồn năng lượng mặt trời.

3. **Tại sao cần xét đến nhà máy điện mặt trời trong tái cấu trúc lưới?**  
Nguồn điện mặt trời phân tán ảnh hưởng đến phân bố công suất và điều kiện vận hành của lưới, việc xét đến giúp tối ưu hóa vận hành, giảm tổn thất và đảm bảo chất lượng điện áp.

4. **Giải thuật TOPO được sử dụng như thế nào?**  
TOPO xác định điểm dừng tối ưu trong quá trình tái cấu trúc bằng cách thay đổi trạng thái khóa điện để giảm tổn thất công suất và duy trì điện áp trong giới hạn cho phép.

5. **Lợi ích kinh tế của tái cấu trúc lưới điện là gì?**  
Giảm tổn thất điện năng giúp tiết kiệm chi phí sản xuất và vận hành, nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn điện, đồng thời giảm chi phí đầu tư cải tạo lưới điện.

## Kết luận

- Tái cấu trúc lưới điện phân phối sử dụng phần mềm PSS/ADEPT là giải pháp hiệu quả để giảm tổn thất công suất và cải thiện chất lượng điện áp trong điều kiện có nhà máy điện mặt trời tham gia.  
- Nghiên cứu đã chứng minh giảm tổn thất từ 10%-11% xuống còn khoảng 7%-8%, đồng thời duy trì điện áp trong phạm vi danh định.  
- Giải thuật TOPO giúp xác định cấu hình vận hành tối ưu, cân bằng tải và giảm chi phí vận hành đóng/mở khóa điện.  
- Kết quả nghiên cứu có tính ứng dụng cao, phù hợp với điều kiện vận hành thực tế của các điện lực địa phương.  
- Đề xuất triển khai áp dụng rộng rãi, đào tạo nhân lực và phát triển chính sách hỗ trợ nhằm nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện phân phối trong tương lai.

**Hành động tiếp theo:** Các đơn vị điện lực nên bắt đầu áp dụng phần mềm PSS/ADEPT trong công tác vận hành và quản lý lưới điện phân phối, đồng thời phối hợp nghiên cứu mở rộng tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo khác để nâng cao hiệu quả hệ thống điện quốc gia.