Luận văn thạc sĩ về tối ưu công suất trong hệ thống điện với ràng buộc an ninh và nhiệt độ dây dẫn

• Tác giả: Nguyễn Trung Duy
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Ngọc Điều
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Quản lý năng lượng
• Đề tài: Tính Toán Phân Bố Tối Ưu Công Suất Trong Hệ Thống Điện Có Xét Đến Ràng Buộc An Ninh Và Nhiệt Độ Dây Dẫn
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Phạm vi và phương pháp nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa khoa học
• 1.5. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.6. Bố cục luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Bài toán phân bố công suất tối ưu có kể đến nhiệt độ (TDOPF)
• 2.2. Bài toán phân bố công suất tối ưu có ràng buộc an ninh hệ thống điện và nhiệt độ (SC-TDOPF)
• 2.2.1. Các chức năng chính của an ninh HTĐ
• 2.3. Định hướng nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: THÀNH LẬP BÀI TOÁN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƯU CÓ XÉT ĐẾN RÀNG BUỘC AN NINH VÀ NHIỆT ĐỘ
• 3.1. Mô hình hóa các phần tử trên hệ thống điện
• 3.1.1. Đường dây và máy biến áp
• 3.1.2. Các phần tử bù
• 3.2. Mô hình các phần tử có xét đến nhiệt độ
• 3.2.1. Mô hình nhiệt tổng quát
• 3.2.2. Đường dây trên không
• 3.2.3. Mô hình bài toán khi kể đến nhiệt độ
• 3.2.4. Mô hình bài toán phân bố công suất tối ưu có xét ràng buộc an ninh và nhiệt độ
• 4. CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP LUẬN GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN
• 4.1. Phương pháp gradient giả của thuật toán tối ưu bầy đàn (PGPSO)
• 4.2. Phương pháp tiến hóa vi phân (DE)
• 4.3. Phương pháp lai giữa thuật toán gradient giả của tối ưu bầy đàn và tiến hóa vi phân (PGPSO-DE)
• 4.4. Thực hiện phương pháp PGPSO-DE để giải bài toán SC-TDOPF
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
• 5.1. Trường hợp bình thường
• 5.1.1. Hàm mục tiêu bậc hai
• 5.1.2. Hàm mục tiêu với VPEs
• 5.2. Trường hợp sự cố
• 5.2.1. Hàm mục tiêu bậc hai
• 5.2.2. Hàm mục tiêu với VPEs
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN
• 6.1. Định hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu

Bài viết này tập trung vào việc tối ưu hóa công suất trong hệ thống điện với các ràng buộc về an ninh và nhiệt độ dây dẫn. Trong bối cảnh hiện tại, sự gia tăng của các nguồn năng lượng tái tạo đã làm nổi bật tầm quan trọng của việc đảm bảo hiệu suất hệ thống điện. Nghiên cứu này sẽ làm rõ cách thức các yếu tố như nhiệt độ và ràng buộc an ninh ảnh hưởng đến công suất điện và cách thức tính toán có thể được cải thiện để đạt được kết quả chính xác hơn. Việc xem xét các yếu tố này không chỉ giúp tối ưu hóa chi phí mà còn bảo vệ an toàn cho hệ thống.

II. Bài toán phân bố công suất tối ưu có xét đến nhiệt độ

Bài toán phân bố công suất tối ưu (OPF) truyền thống thường bỏ qua yếu tố nhiệt độ, dẫn đến sai số trong tính toán. Nhiệt độ dây dẫn ảnh hưởng trực tiếp đến điện trở của các phần tử trong hệ thống điện, và do đó, ảnh hưởng đến tính toán tổn thất công suất. Việc nghiên cứu và đưa yếu tố nhiệt độ vào bài toán OPF sẽ giúp cải thiện độ chính xác trong việc tính toán chi phí và tổn thất, từ đó nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống điện. Phương pháp tiếp cận này sẽ được áp dụng cho mạng điện chuẩn IEEE 30 nút để đảm bảo tính khả thi và chính xác của kết quả.

III. Bài toán phân bố công suất tối ưu có ràng buộc an ninh và nhiệt độ

Bài toán SC-TDOPF (Security-Constrained Temperature-Dependent Optimal Power Flow) xuất hiện như một vấn đề quan trọng trong quản lý năng lượng. Việc kết hợp giữa ràng buộc an ninh và nhiệt độ dây dẫn giúp đảm bảo rằng hệ thống điện không chỉ hoạt động hiệu quả mà còn an toàn trước các tình huống khẩn cấp. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc bỏ qua yếu tố an ninh có thể dẫn đến những hệ quả nghiêm trọng trong vận hành. Do đó, SC-TDOPF không chỉ là một yêu cầu mà còn là một phương pháp cần thiết trong việc quản lý hệ thống điện hiện đại.

IV. Phương pháp giải quyết bài toán

Luận văn này đề xuất phương pháp lai giữa thuật toán tối ưu bầy đàn và thuật toán tiến hóa vi phân (PGPSO-DE) để giải bài toán SC-TDOPF. Phương pháp này tận dụng những ưu điểm của cả hai thuật toán nhằm tối ưu hóa kết quả tính toán. Các kết quả mô phỏng sẽ được so sánh với các phương pháp khác đã được công bố để chứng minh tính hiệu quả và tính xác thực của phương pháp đề xuất. Việc sử dụng PGPSO-DE không chỉ giúp giảm thiểu chi phí mà còn đảm bảo rằng các yếu tố an ninh và nhiệt độ được xem xét một cách đồng bộ.

V. Kết quả và ứng dụng thực tiễn

Kết quả từ nghiên cứu cho thấy rằng phương pháp PGPSO-DE mang lại hiệu quả cao hơn so với các phương pháp truyền thống trong việc giải bài toán SC-TDOPF. Điều này không chỉ có ý nghĩa trong việc tối ưu hóa chi phí nhiên liệu mà còn trong việc đảm bảo an toàn điện cho hệ thống. Những ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu này có thể bao gồm việc cải thiện quy trình quản lý năng lượng, tăng cường độ tin cậy của hệ thống điện, và tối ưu hóa việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo. Từ đó, nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực quản lý hệ thống điện.