Tái cấu trúc lưới điện phân phối sử dụng các thuật toán tối ưu

• Tác giả: Trần Thị Tống
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Ngọc Diêu
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Tối ưu hóa tái cấu trúc lưới điện phân phối bằng các thuật toán tối ưu
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Phạm vi, đối tượng và phương pháp nghiên cứu
• 1.2. Cấu trúc luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Cơ sở lý thuyết về tái cấu trúc lưới điện phân phối
• 2.2. Các phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Các nghiên cứu liên quan
• 2.2.2. Các nghiên cứu liên quan có xét đến nguồn phân tán
• 2.2.3. Các nghiên cứu liên quan về phương pháp tối ưu
• 2.2.4. Các vấn đề đặt ra trong luận án
• 2.3. Các vấn đề giới hạn trong luận án
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU
• 3.1. Thuật toán Stochastic Fractal Search
• 3.1.1. Quá trình khuếch tán (Diffusion process)
• 3.1.2. Quá trình cập nhật (Updating process)
• 3.1.3. Các bước thực hiện thuật toán SFS
• 3.2. Thuật toán Chaotic SFS
• 3.3. Thuật toán Symbiotic Organism Search
• 3.3.1. Các bước thực hiện thuật toán SOS
• 3.4. Thuật toán Non-dominated Sorting Stochastic Fractal Search
• 3.4.1. Các định nghĩa về đa mục tiêu
• 3.4.2. Thuật toán NSSFS
• 3.5. Các ứng dụng nghiên cứu cho bài toán tái cấu trúc
• 4. CHƯƠNG 4: TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VỚI HỆ MẠNH CÁ TIÊU
• 4.1. Mô hình bài toán
• 4.2. Các điều kiện ràng buộc
• 4.3. Phương pháp giải bài toán
• 4.3.1. Xây dựng ma trận lưới điện hình thái
• 4.3.2. Áp dụng thuật toán CSFS cho bài toán tái cấu trúc với mô hình không xét đến nguồn phân tán
• 4.3.3. Kết quả áp dụng thuật toán CSFS cho bài toán tái cấu trúc
• 4.3.4. Áp dụng thuật toán SFS cho bài toán tái cấu trúc có xét đến nguồn phân tán
• 4.3.5. Kết quả áp dụng thuật toán SFS cho bài toán tái cấu trúc có xét đến nguồn phân tán
• 4.3.6. Áp dụng thuật toán SOS cho bài toán tái cấu trúc có xét đến nguồn phân tán
• 4.3.7. Kết quả áp dụng thuật toán SOS cho bài toán tái cấu trúc có xét đến nguồn phân tán
• 4.3.8. Kết quả áp dụng các thuật toán SFS, CSFS, và SOS cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối Tân Châu, Tây Ninh
• 4.3.9. Kết quả áp dụng các thuật toán SFS, CSFS, và SOS cho bài toán tái cấu trúc không xét đến nguồn phân tán
• 4.3.10. Kết quả áp dụng các thuật toán SFS, CSFS, và SOS cho bài toán tái cấu trúc có xét đến nguồn phân tán
• 5. CHƯƠNG 5: TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI NHIỀU MỤC TIÊU
• 5.1. Mô hình bài toán
• 5.2. Phương pháp giải
• 5.3. Kết quả tính toán và đánh giá
• 5.3.1. Các hệ đa mục tiêu tiêu chuẩn
• 5.3.2. Bài toán đa mục tiêu có xét đến nguồn phân tán
• 5.3.3. So sánh và phân tích kết quả
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Kết luận
• 6.2. Hướng phát triển luận án
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về tối ưu hóa tái cấu trúc lưới điện phân phối

Tái cấu trúc lưới điện phân phối là một trong những giải pháp quan trọng nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống điện. Việc áp dụng các thuật toán tối ưu hóa giúp giảm thiểu tổn thất công suất, cải thiện chất lượng điện năng và đảm bảo tính ổn định cho lưới điện. Trong bối cảnh hiện nay, khi nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng cao, việc tối ưu hóa lưới điện trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.

1.1. Khái niệm về tái cấu trúc lưới điện phân phối

Tái cấu trúc lưới điện phân phối (DNR) là quá trình điều chỉnh cấu trúc của lưới điện nhằm tối ưu hóa việc phân phối điện năng. Điều này bao gồm việc thay đổi các kết nối giữa các nút trong lưới điện để giảm thiểu tổn thất công suất và cải thiện chất lượng điện năng.

1.2. Tầm quan trọng của tối ưu hóa lưới điện

Tối ưu hóa lưới điện không chỉ giúp giảm thiểu tổn thất công suất mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống điện. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh phát triển bền vững và bảo vệ môi trường.

II. Các thách thức trong tối ưu hóa tái cấu trúc lưới điện phân phối

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc tối ưu hóa tái cấu trúc lưới điện cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như sự phức tạp trong mô hình hóa, sự biến động của nhu cầu điện năng và sự hiện diện của các nguồn năng lượng phân tán đều ảnh hưởng đến quá trình tối ưu hóa.

2.1. Phức tạp trong mô hình hóa lưới điện

Mô hình hóa lưới điện phân phối là một nhiệm vụ phức tạp do sự đa dạng của các yếu tố ảnh hưởng như cấu trúc lưới, loại tải và nguồn năng lượng. Việc xây dựng mô hình chính xác là rất quan trọng để đạt được kết quả tối ưu.

2.2. Biến động trong nhu cầu điện năng

Nhu cầu điện năng thường xuyên thay đổi, điều này tạo ra thách thức lớn trong việc tối ưu hóa lưới điện. Các thuật toán cần phải linh hoạt để thích ứng với những biến động này.

III. Phương pháp tối ưu hóa tái cấu trúc lưới điện phân phối

Có nhiều phương pháp khác nhau được áp dụng để tối ưu hóa tái cấu trúc lưới điện phân phối. Các thuật toán tối ưu hóa như Stochastic Fractal Search (SFS), Chaotic SFS và Symbiotic Organism Search (SOS) đã được chứng minh là hiệu quả trong việc tìm kiếm giải pháp tối ưu.

3.1. Thuật toán Stochastic Fractal Search SFS

SFS là một thuật toán tối ưu hóa dựa trên nguyên lý ngẫu nhiên, giúp tìm kiếm giải pháp tối ưu cho bài toán tái cấu trúc lưới điện. Thuật toán này đã được áp dụng thành công trên nhiều mô hình lưới điện khác nhau.

3.2. Thuật toán Chaotic SFS

Chaotic SFS là một biến thể của SFS, sử dụng các nguyên lý hỗn loạn để cải thiện khả năng tìm kiếm giải pháp. Phương pháp này giúp tăng cường khả năng khám phá không gian giải pháp.

3.3. Thuật toán Symbiotic Organism Search SOS

SOS là một thuật toán tối ưu hóa dựa trên sự tương tác giữa các sinh vật, giúp tìm kiếm giải pháp tối ưu cho bài toán tái cấu trúc lưới điện. Phương pháp này đã cho thấy hiệu quả vượt trội trong nhiều nghiên cứu.

IV. Ứng dụng thực tiễn của tối ưu hóa lưới điện phân phối

Việc áp dụng các thuật toán tối ưu hóa trong tái cấu trúc lưới điện đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa không chỉ giúp giảm thiểu tổn thất công suất mà còn cải thiện chất lượng điện năng và ổn định điện áp.

4.1. Kết quả nghiên cứu từ các mô hình thực tế

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các thuật toán tối ưu hóa trong tái cấu trúc lưới điện đã giúp giảm thiểu tổn thất công suất từ 10% đến 30% tùy thuộc vào cấu trúc lưới và điều kiện hoạt động.

4.2. Tác động đến chất lượng điện năng

Tối ưu hóa lưới điện không chỉ giảm thiểu tổn thất mà còn cải thiện chất lượng điện năng, giúp giảm thiểu sự cố và nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện.

V. Kết luận và tương lai của tối ưu hóa lưới điện phân phối

Tối ưu hóa tái cấu trúc lưới điện phân phối là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng và đang phát triển nhanh chóng. Với sự phát triển của công nghệ và các thuật toán mới, tương lai của lĩnh vực này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giải pháp hiệu quả hơn cho hệ thống điện.

5.1. Xu hướng phát triển trong nghiên cứu

Các nghiên cứu hiện tại đang tập trung vào việc phát triển các thuật toán tối ưu hóa mới, có khả năng xử lý các bài toán phức tạp hơn và đáp ứng tốt hơn với các yêu cầu thực tiễn.

5.2. Tầm nhìn tương lai cho lưới điện thông minh

Với sự phát triển của công nghệ lưới điện thông minh, việc tối ưu hóa tái cấu trúc lưới điện sẽ trở nên dễ dàng hơn, giúp nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống điện.