I. Tổng quan về hệ thống lưu trữ năng lượng
Hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS) đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất của lưới điện hiện đại, đặc biệt là trong bối cảnh năng lượng tái tạo đang ngày càng được sử dụng rộng rãi. Các hệ thống lưu trữ năng lượng bao gồm nhiều công nghệ như pin, siêu tụ điện, và bơm thủy lực. Trong đó, pin lưu trữ năng lượng (BESS) được coi là lựa chọn phổ biến nhất do tính hiệu quả và kinh tế mà nó mang lại. Việc tối ưu hóa vị trí và dung lượng của BESS không chỉ giúp giảm thiểu tổn thất điện năng mà còn cải thiện độ ổn định điện áp trong lưới điện phân phối. Đề tài này hướng đến việc áp dụng thuật toán đom đóm (Firefly Algorithm) kết hợp với phương pháp lượng tử (Quantum-Inspired Evolutionary Algorithm) nhằm tìm ra vị trí tối ưu cho BESS dựa trên các tiêu chí điện áp.
II. Phương pháp tối ưu hóa vị trí BESS
Thuật toán đom đóm (FA) được sử dụng để tối ưu hóa vị trí của BESS trong hệ thống điện. Thuật toán này hoạt động dựa trên nguyên lý mô phỏng sự phát sáng của bầy đom đóm trong tự nhiên, qua đó tìm kiếm giải pháp tối ưu cho bài toán. Hàm mục tiêu được xây dựng dựa trên các yếu tố như chi phí tổn thất, độ lệch điện áp và chi phí phát điện. Việc áp dụng thuật toán này cho hệ thống điện IEEE 33 nút đã cho thấy những kết quả khả quan trong việc giảm thiểu tổn thất điện năng và cải thiện độ ổn định điện áp. Theo nghiên cứu, việc tối ưu hóa vị trí BESS có thể giảm đáng kể tổn thất điện năng, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động của lưới điện.
2.1. Thuật toán đom đóm
Thuật toán đom đóm (FA) là một thuật toán tối ưu hóa metaheuristic, được phát triển dựa trên hành vi giao tiếp của bầy đom đóm. Mục tiêu chính của thuật toán này là tìm kiếm giải pháp tối ưu cho các bài toán phức tạp thông qua việc mô phỏng quá trình phát sáng và thu hút lẫn nhau của các cá thể trong quần thể. Kết quả cho thấy rằng thuật toán này có khả năng hội tụ nhanh chóng đến giải pháp tối ưu trong các bài toán tối ưu hóa vị trí của BESS.
2.2. Phương pháp lượng tử
Phương pháp lượng tử (QEA) là một trong những cải tiến của thuật toán đom đóm, giúp tăng cường khả năng tìm kiếm giải pháp trong không gian lớn hơn. Phương pháp này sử dụng các khái niệm từ cơ học lượng tử để cải thiện khả năng tối ưu hóa của thuật toán, từ đó nâng cao hiệu suất và độ chính xác trong việc tìm kiếm vị trí tối ưu cho BESS. Kết quả từ các mô phỏng cho thấy rằng QEA có thể cải thiện đáng kể hiệu quả của BESS trong việc giảm thiểu tổn thất điện năng và ổn định điện áp.
III. Kết quả và ứng dụng thực tiễn
Kết quả từ nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng thuật toán đom đóm kết hợp với phương pháp lượng tử đã mang lại những cải thiện rõ rệt trong việc tối ưu hóa vị trí và dung lượng của BESS. Các mô phỏng trên hệ thống IEEE 33 nút cho thấy tổn thất điện năng giảm đáng kể, đồng thời độ lệch điện áp cũng được cải thiện. Điều này chứng tỏ rằng các giải pháp tối ưu hóa này có thể áp dụng hiệu quả trong thực tiễn, đặc biệt là trong các hệ thống điện có sự tham gia của nhiều nguồn năng lượng tái tạo. Việc tối ưu hóa vị trí của BESS không chỉ giúp nâng cao hiệu suất hoạt động của lưới điện mà còn đóng góp vào sự phát triển bền vững của ngành điện lực.
