Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Xác định vị trí DG trên lưới điện phân phối nhằm giảm chi phí vận hành

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu hcmute xác định vị trí của dg trên lưới điện phân phối để giảm chi phí vận hành, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp

• Tác giả: Nguyễn Xuân Ngọ
• Người hướng dẫn: PGS. Trương Việt Anh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Xác Định Vị Trí DG Trên Lưới Điện Phân Phối Để Giảm Chi Phí Vận Hành
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LÝ LỊCH KHOA HỌC
• LỜI CAM ĐOAN
• CHƯƠNG 0: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
• 0.1. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN
• 0.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 0.3. PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN
• 0.4. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN
• 0.5. GIÁ TRỊ THỰC TIỂN CỦA LUẬN VĂN
• 0.6. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ DG
• 1.1. Tổng quan về lưới điện phân phối
• 1.1.1. Đặc điểm lưới điện phân phối
• 1.1.2. Nhiệm vụ của lưới điện phân phối
• 1.2. Tổng quan về DG
• 1.2.1. Một số công nghệ DG
• 1.2.1.1. Pin mặt trời (photovoltaic – PV)
• 1.2.1.2. Pin nhiên liệu (Fuel cell – FC)
• 1.2.1.3. Máy phát turbine gió (Wind turbine – WT)
• 1.2.1.4. Máy phát động cơ đốt trong (Internal Combustion Engines – ICE)
• 1.2.1.5. Turbine khí (Combustion Turbine – CT)
• 1.2.1.6. Thủy điện nhỏ
• 1.2.1.7. Năng lượng mặt trời
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC BÀI TOÀN LIÊN QUAN ĐẾN DG
• 2.1. Mục đích vận hành DG
• 2.2. Các bài toán liên quan đến DG
• 2.2.1. Bài toán đánh giá độ giảm tổn hao đường dây
• 2.2.2. Bài toán nâng cao độ tin cậy
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC VÀ ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN
• 3.1. Những ảnh hưởng khi tích hợp nguồn phân tán vào lưới phân phối
• 3.2. Mô tả mục tiêu bài toán
• 3.3. Mô hình toán học
• 3.3.1. Hàm mục tiêu của mô hình
• 3.3.2. Tổng chi phí cung cấp từ hệ thống phân phối
• 3.3.3. Tổng chi phí gián đoạn ước tính
• 3.3.4. Tổng chi phí tổn thất năng lượng
• 3.3.5. Hạn chế công suất DG
• 3.3.6. Hạn chế hoạt động DG
• 3.4. Giải thuật di truyền (genetic algorithm - GA)
• 3.4.1. Các đặc tính của thuật toán di truyền
• 3.4.2. Các quá trình cơ bản trong thuật toán di truyền
• 3.4.3. Các tham số của thuật toán di truyền (hay còn gọi là các thông số điều khiển của thuật toán)
• 3.5. Áp dụng giải thuật di truyền tính toán lưới điện 20 nút tải có tải tập trung như sau
• 3.5.1. Hàm mục tiêu của bài toán
• 3.5.2. Sử dụng thuật toán di truyền trong matlab
• 3.5.3. Kết quả kiểm tra giải thuật
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
• 4.1. Hướng phát triển của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về DG và lưới điện phân phối

Trong bối cảnh hiện nay, DG (Distributed Generation) đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất và giảm chi phí vận hành của lưới điện phân phối. Năng lượng tái tạo từ các nguồn như năng lượng mặt trời, gió, và thủy điện nhỏ đang ngày càng được ưa chuộng. Việc xác định vị trí thích hợp cho DG trên lưới điện không chỉ giúp giảm tổn thất công suất mà còn tối ưu hóa chi phí vận hành. Theo nghiên cứu, việc kết nối DG vào lưới điện có thể giảm thiểu chi phí vận hành từ 10% đến 30%, đồng thời nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu và ứng dụng DG trong lưới điện phân phối.

1.1 Đặc điểm của lưới điện phân phối

Lưới điện phân phối là phần cuối cùng của hệ thống điện, có nhiệm vụ cung cấp điện năng đến tay người tiêu dùng. Đặc điểm của lưới điện phân phối bao gồm điện áp định mức từ 6 đến 35kV và tổn thất công suất chiếm khoảng 5-7% tổng công suất của hệ thống. Việc sử dụng DG giúp giảm thiểu tổn thất này, đồng thời cải thiện chất lượng điện năng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tích hợp DG vào lưới điện có thể làm giảm áp lực đầu tư cải tạo lưới điện hiện hữu, từ đó giảm chi phí vận hành cho các công ty điện lực.

II. Phân tích chi phí vận hành và hiệu suất năng lượng

Chi phí vận hành là một yếu tố quan trọng trong việc quản lý lưới điện phân phối. Việc xác định vị trí của DG có thể giúp giảm chi phí này thông qua việc giảm tổn thất công suất và chi phí mua điện. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa vị trí của DG có thể giảm chi phí vận hành lên đến 20%. Hơn nữa, hiệu suất năng lượng của lưới điện cũng được cải thiện nhờ vào việc sử dụng năng lượng tái tạo từ DG. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

2.1 Tính toán chi phí và hiệu suất

Để tính toán chi phí vận hành, cần xem xét các yếu tố như chi phí tổn thất công suất, chi phí mua điện và chi phí bồi thường do mất điện. Việc áp dụng các giải thuật tối ưu như giải thuật di truyền (GA) giúp xác định vị trí và dung lượng của DG một cách hiệu quả. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc áp dụng GA có thể tìm ra vị trí tối ưu cho DG, từ đó giảm thiểu chi phí vận hành và nâng cao hiệu suất năng lượng của lưới điện.

III. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về việc xác định vị trí của DG trên lưới điện phân phối không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn có ý nghĩa thực tiễn lớn. Việc áp dụng các giải pháp từ nghiên cứu này có thể giúp các công ty điện lực tối ưu hóa hoạt động của mình, giảm thiểu chi phí và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Hơn nữa, việc sử dụng năng lượng tái tạo từ DG còn góp phần vào việc phát triển bền vững và bảo vệ môi trường.

3.1 Lợi ích cho ngành điện

Khi DG được kết nối vào lưới điện, ngành điện sẽ hưởng lợi từ việc giảm tổn thất công suất, giảm tải trên đường dây và giảm chi phí vận hành. Các công ty điện lực có thể tiết kiệm chi phí đầu tư nâng cấp hệ thống, đồng thời nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng. Điều này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn tạo ra một môi trường cạnh tranh hơn cho thị trường điện.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế xã hội hiện nay, điện năng đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo sự ổn định và phát triển của quốc gia. Theo ước tính, tổn thất công suất trên lưới điện phân phối chiếm khoảng 5-7% tổng công suất hệ thống, gây ra chi phí vận hành lớn và ảnh hưởng đến chất lượng điện năng cung cấp cho khách hàng. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để giảm thiểu tổn thất này, đồng thời nâng cao độ tin cậy và chất lượng điện năng trong khi vẫn đảm bảo chi phí vận hành hợp lý. Mục tiêu cụ thể của luận văn là xác định vị trí và dung lượng tối ưu của máy phát điện phân tán (Distributed Generator - DG) trên lưới điện phân phối nhằm giảm chi phí vận hành, bao gồm chi phí tổn thất công suất, chi phí mua điện và chi phí bồi thường do mất điện. Nghiên cứu được thực hiện trên mô hình lưới điện phân phối 22kV với 20 nút tải tập trung, sử dụng giải thuật di truyền (Genetic Algorithm - GA) để tối ưu vị trí và công suất DG. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào bài toán cực tiểu chi phí vận hành trong điều kiện vận hành bình thường và dự phòng, với dữ liệu mô phỏng chi tiết và các ràng buộc kỹ thuật được áp dụng. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện phân phối, giảm tổn thất năng lượng và chi phí, đồng thời góp phần phát triển bền vững ngành điện.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết lưới điện phân phối và thuật toán di truyền (GA).

1. Lưới điện phân phối và nguồn điện phân tán (DG): Lưới điện phân phối là khâu cuối cùng trong hệ thống điện, có đặc điểm vận hành hở, điện áp định mức từ 6 đến 35kV, chịu trách nhiệm cung cấp điện trực tiếp đến người tiêu dùng. DG là các nguồn điện nhỏ, công suất dưới 100MW, đặt gần phụ tải, bao gồm các công nghệ như pin mặt trời, pin nhiên liệu, turbine gió, máy phát động cơ đốt trong, thủy điện nhỏ. DG giúp giảm tổn thất công suất, cải thiện chất lượng điện năng và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

2. Thuật toán di truyền (GA): GA là phương pháp tối ưu dựa trên mô phỏng quá trình tiến hóa tự nhiên, sử dụng các cơ chế lai ghép, đột biến và chọn lọc để tìm kiếm nghiệm tối ưu trong không gian giải pháp. GA được áp dụng để giải bài toán đa mục tiêu xác định vị trí và dung lượng DG nhằm giảm chi phí vận hành lưới điện phân phối. Các khái niệm chính bao gồm: mã hóa dữ liệu, khởi tạo quần thể, hàm thích nghi, quá trình lai ghép, đột biến và chọn lọc, cùng các tham số điều khiển như kích cỡ quần thể, xác suất lai ghép và đột biến.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu mô phỏng lưới điện phân phối 22kV với 20 nút tải tập trung, được xây dựng trên phần mềm Matlab. Cỡ mẫu là toàn bộ các nút và đường dây trong mô hình, với các thông số kỹ thuật đường dây, tải và DG được xác định cụ thể. Phương pháp chọn mẫu là mô phỏng toàn bộ hệ thống mẫu để đánh giá hiệu quả của giải thuật.

Phương pháp phân tích chính là xây dựng mô hình toán học đa mục tiêu bao gồm chi phí vận hành, chi phí tổn thất và chi phí gián đoạn do mất điện, với các ràng buộc kỹ thuật về công suất, điện áp và hoạt động của DG. Giải thuật di truyền được áp dụng để tối ưu hàm mục tiêu này, với các bước: khởi tạo quần thể, đánh giá hàm thích nghi, chọn lọc, lai ghép, đột biến và lặp lại cho đến khi hội tụ. Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng thời gian khảo sát vận hành lưới điện theo chu kỳ giờ trong năm, đảm bảo tính thực tiễn và khả năng ứng dụng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Giảm tổn thất công suất: Kết quả mô phỏng cho thấy khi DG được đặt tại vị trí tối ưu, tổn thất công suất trên lưới giảm khoảng 15-20% so với trường hợp không có DG. Ví dụ, tổn thất công suất giảm từ mức 7% xuống còn khoảng 5,5% tổng công suất hệ thống.

2. Giảm chi phí vận hành: Tổng chi phí vận hành, bao gồm chi phí mua điện và chi phí bồi thường do mất điện, giảm khoảng 12-18% nhờ việc tối ưu vị trí và công suất DG. Chi phí mua điện từ hệ thống truyền tải giảm đáng kể do DG cung cấp một phần công suất tại chỗ.

3. Cải thiện độ tin cậy cung cấp điện: Các chỉ số SAIFI (số lần mất điện trung bình) và SAIDI (thời gian mất điện trung bình) được cải thiện rõ rệt, giảm lần lượt khoảng 10% và 8% nhờ DG hỗ trợ cung cấp điện khi có sự cố. Điều này góp phần nâng cao độ tin cậy và chất lượng dịch vụ điện.

4. Ổn định điện áp: Điện áp tại các nút trên lưới được duy trì trong giới hạn cho phép, giảm dao động điện áp so với trường hợp không có DG, đảm bảo chất lượng điện năng cho khách hàng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các cải thiện trên là do DG cung cấp công suất gần phụ tải, giảm dòng điện trên đường dây và tổn thất điện trở. Việc sử dụng giải thuật di truyền giúp tìm ra vị trí và công suất DG tối ưu, cân bằng giữa chi phí và hiệu quả vận hành. So sánh với các nghiên cứu gần đây, kết quả phù hợp với xu hướng ứng dụng DG trong lưới điện phân phối nhằm giảm tổn thất và nâng cao độ tin cậy. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh tổn thất công suất và chi phí vận hành trước và sau khi lắp đặt DG, cũng như bảng tổng hợp các chỉ số độ tin cậy SAIFI, SAIDI.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc kết nối DG cũng làm thay đổi dòng sự cố và phối hợp bảo vệ trên lưới, đòi hỏi các biện pháp kỹ thuật bổ sung để đảm bảo an toàn vận hành. Ngoài ra, chi phí đầu tư ban đầu cho DG và các yếu tố môi trường cũng cần được xem xét trong các nghiên cứu tiếp theo.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai lắp đặt DG tại các vị trí tối ưu: Các công ty điện lực nên áp dụng giải thuật tối ưu để xác định vị trí và công suất DG phù hợp, nhằm giảm tổn thất và chi phí vận hành trong vòng 1-2 năm tới.

2. Cập nhật và điều chỉnh hệ thống bảo vệ: Đơn vị vận hành cần rà soát và điều chỉnh các thiết bị bảo vệ trên lưới để thích ứng với sự thay đổi dòng sự cố do DG, đảm bảo an toàn và độ tin cậy vận hành.

3. Phát triển chính sách hỗ trợ và khuyến khích đầu tư DG: Các cơ quan quản lý nhà nước nên xây dựng chính sách ưu đãi về thuế, hỗ trợ tài chính nhằm thúc đẩy đầu tư DG, đặc biệt các nguồn năng lượng tái tạo thân thiện môi trường.

4. Nâng cao năng lực quản lý và vận hành lưới điện phân phối: Tổ chức đào tạo chuyên sâu cho cán bộ kỹ thuật về công nghệ DG và giải thuật tối ưu, đồng thời ứng dụng phần mềm mô phỏng hiện đại để quản lý vận hành hiệu quả.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các công ty điện lực và đơn vị vận hành lưới điện: Giúp nâng cao hiệu quả vận hành, giảm tổn thất và chi phí, cải thiện chất lượng dịch vụ khách hàng.

2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện: Cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp ứng dụng giải thuật di truyền trong tối ưu lưới điện phân phối.

3. Cơ quan quản lý nhà nước về năng lượng: Hỗ trợ xây dựng chính sách phát triển nguồn điện phân tán và quản lý lưới điện thông minh.

4. Nhà đầu tư và doanh nghiệp phát triển năng lượng tái tạo: Tham khảo để xác định vị trí đầu tư DG hiệu quả, giảm rủi ro và tối ưu lợi nhuận.

Câu hỏi thường gặp

1. DG là gì và có vai trò gì trong lưới điện phân phối?
   DG là các nguồn phát điện nhỏ đặt gần phụ tải, giúp giảm tổn thất công suất, cải thiện chất lượng điện năng và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

2. Tại sao cần xác định vị trí tối ưu của DG?
   Vị trí DG ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả giảm tổn thất và chi phí vận hành; đặt không đúng vị trí có thể gây tổn thất tăng hoặc ảnh hưởng đến ổn định lưới.

3. Giải thuật di truyền được áp dụng như thế nào trong nghiên cứu này?
   GA được sử dụng để tìm kiếm vị trí và công suất DG tối ưu bằng cách mô phỏng quá trình tiến hóa, chọn lọc các giải pháp tốt nhất dựa trên hàm mục tiêu đa tiêu chí.

4. Các chỉ số SAIFI và SAIDI có ý nghĩa gì?
   SAIFI đo số lần mất điện trung bình mỗi khách hàng trong năm, SAIDI đo tổng thời gian mất điện trung bình; cả hai chỉ số phản ánh độ tin cậy cung cấp điện.

5. Làm thế nào để đảm bảo an toàn khi kết nối DG vào lưới điện?
   Cần điều chỉnh hệ thống bảo vệ, kiểm soát dòng sự cố và đảm bảo các ràng buộc kỹ thuật về công suất, điện áp để tránh sự cố và duy trì ổn định lưới.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công mô hình toán học đa mục tiêu xác định vị trí và công suất DG tối ưu trên lưới điện phân phối 22kV với 20 nút tải.
• Áp dụng giải thuật di truyền giúp giảm tổn thất công suất khoảng 15-20% và chi phí vận hành 12-18%.
• Cải thiện đáng kể các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện như SAIFI và SAIDI, nâng cao chất lượng dịch vụ.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và chính sách hỗ trợ nhằm thúc đẩy ứng dụng DG trong thực tế.
• Khuyến nghị các bước tiếp theo bao gồm mở rộng nghiên cứu trên lưới điện quy mô lớn hơn và tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo đa dạng.

Hành động tiếp theo là triển khai thử nghiệm thực tế tại các lưới điện phân phối địa phương và phát triển phần mềm hỗ trợ tối ưu vị trí DG để ứng dụng rộng rãi trong ngành điện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ DG 1.1 Tổng quan về lưới điện phân phối: 1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối: Lưới điện phân phối là khâu cuối cùng của hệ thống điện để đưa điện năng trực tiếp đến người tiêu dùng. Lưới điện phân phối bao gồm lưới trung áp và hạ áp. Đường dây truyền tải thường được vận hành mạch vòng hay hình tia, còn các đường dây phân phối điện luôn được vận hành hở trong mọi trường hợp. Nhờ cấu trúc vận hành hở mà hệ thống relay bảo vệ chỉ cần sử dụng loại relay quá dòng.

Để tái cung cấp điện cho khách hàng sau sự cố, hầu hết các tuyến dây đều có các mạch vòng liên kết với các đường dây kế cận được cấp điện từ một trạm biến áp trung gian khác hay từ chính trạm biến áp có đường dây bị sự cố. Việc khôi phục lưới được thực hiện thông qua các thao tác đóng/cắt các thiết bị bảo vệ hiện có trên lưới hoặt sử dụng các nguồn phân tán hiện có trong khu vực. Một đường dây phân phối luôn có nhiều loại phụ tải khác nhau (ánh sáng sinh hoạt, thương mại dịch vụ, công nghiệp …) và các phụ tải này được phân bố không đồng đều giữa các đường dây. Mỗi loại tải lại có thời điểm đỉnh tải khác nhau và luôn thay đổi trong ngày, trong tuần và trong từng mùa.

Vì vậy, trên các đường dây, đồ thị phụ tải không bằng phẳng và luôn có sự chênh lệch công suất tiêu thụ. Điều này gây ra quá tải đường dây và làm tăng tổn thất trên lưới điện phân phối. Để chống quá tải đường dây và giảm tổn thất, ngoài việc thay đổi cấu trúc lưới điện vận hành bằng các thao tác đóng/cắt các cặp khoá điện hiện có trên lưới thì việc sử dụng các nguồn phân tán là một trong những giải pháp cần xem xét. Vì vậy, trong quá trình thiết kế các loại khoá điện (Recloser, LBS, DS…) sẽ được lắp đặt tại các vị trí có lợi nhất để khi thao tác đóng/cắt các khoá này vừa có thể giảm chi phí 1 Luan van vận hành và vừa giảm tổn thất năng lượng đồng thời kết hợp để kết nối với các nguồn phân tán khi cần thiết.

Bên cạnh đó, trong quá trình phát triển, phụ tải liên tục thay đổi, vì vậy xuất hiện nhiều mục tiêu vận hành lưới điện phân phối để phù hợp với tình hình cụ thể. Tuy nhiên, các điều kiện vận hành lưới phân phối luôn phải thoả mãn các điều kiện: - Cấu trúc vận hành hở. - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, sụt áp trong phạm vi cho phép. - Các hệ thống bảo vệ hoạt động tin cậy.

- Đường dây, máy biến áp và các thiết bị khác không bị quá tải. Các đặc điểm chính của lưới điện phân phối: - Điện áp định mức từ 6 đến 35kV. - Kết nối với lưới truyền tải thông qua các trạm trung gian hoặc các trạm khu vực. - Tổn thất công suất trên lưới phân phối chiếm khoảng 5-7% tổng công suất của hệ thống.

- Tổng chiều dài và số lượng máy biến áp chiếm tỷ lệ lớn trong toàn hệ thống.2 Nhiệm vụ của lưới điện phân phối: - Cung cấp phương tiện để truyền tải năng lượng điện đến hộ tiêu thụ. - Cung cấp phương tiện để các công ty điện lực có thể bán điện. - Đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện. - Đảm bảo các thông số vận hành trong giới hạn cho phép.

- Các hệ thống bảo vệ hoạt động tin cậy. - Đường dây, máy biến áp và các thiết bị khác không bị quá tải. Các nghiên cứu [6] đã chỉ ra rằng kết nối nguồn điện phân tán sẽ mang lại nhiều hiệu quả thiết thực khi tham gia hệ thống phân phối, khi sử dụng DG sẽ góp phần giảm bớt gánh nặng công suất vào giờ cao điểm, giảm tổn thất trên đường dây, cải thiện chất lượng điện năng, nâng cao độ tin cậy và thân thiện với môi trường. Nó còn góp phần vào việc giảm áp lực đầu tư cải tạo lưới điện hiện hữu, giảm chi phí nhiên liệu, chi phí vận hành và đáp ứng tốt về khả năng dự phòng cho hệ thống.

Tổng quan về DG Khi nghiên cứu về DG có rất nhiều định nghĩa khác nhau, chủ yếu xoay quanh về đề kích cỡ và chủng loại, sau đây là một số định nghĩa về DG:[5] - Theo Hội đồng Quốc tế về các các hệ thống điện lớn (CIGRE): các nguồn điện không phải là nguồn trung tâm, được đặt gần phụ tải và nối vào mạng điện phân phối, có công suất nhỏ hơn 100MW gọi là DG. - Ban Năng lượng Mỹ (DOE): dg là các máy phát có công suất từ vài kW đến vài chục MW. Bao gồm: máy phát điện Biomass, turbine khí, pin năng lượng mặt trời, pin nhiên liệu, turbine gió.và các công nghệ tích trữ năng lượng. - Viện Nghiên cứu năng lượng điện Mỹ (EPRI): DG là các máy phát có công suất từ vài kW đến 50MW vá các thiết bị tích trữ năng lượng đặt gần phụ tải, mạng phân phối hoặc truyền tải phụ dưới dạng những nguồn năng lượng phân tán.

- Thụy Điển xem các máy phát có công suất dưới 1500kW là DG. - Trong thị trường điện nước Anh và xứ Wales: một nhà máy điện có công suất nhỏ hơn 100MW không được gọi là nguồn điện tập trung. Như vậy DG được xem là các máy phát có công suất nhỏ hơn 100MW. - Ở Úc: máy phát có công suất dưới 30MW gọi là DG.

- New Zealand: các máy phát có công suất dưới 5MW được gọi là DG. Một số công nghệ DG: 1. Pin mặt trời (photovoltaic –PV) Các hệ thống pin mặt trời chuyển đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành điện năng mà không cần đến quá trình đốt cháy hoặc tiêu thụ nhiện liệu. Công nghệ này có chi phí vận hành và bảo trì rất thấp.

Công nghệ PV được sử dụng phổ biến cho các tòa nhà độc lập và các hệ thông thông tin, nó được xem như một công nghệ tốt nhất cho các căn hộ và các ứng dụng thương mại nhỏ. Tuy nhiên hiện tại giá thành sản xuất điện năng từ PV là khá cao cho nên nó chỉ có thể cạnh tranh được ở những nơi yêu cầu cao về độ tin cậy và thân thiện với môi trường. Hệ thống PV có thể vận hành độc lập hoặc kết nối trực tiếp vào mạng phân phối. 3 Luan van Hình 1.

Pin mặt trời 1. Pin nhiên liệu (Fuel cell –FC) Các pin nhiên liệu có thể chuyển đổi năng lượng hóa học thành điện năng mà không cần đến quá trình đốt cháy. Công nghệ FC có ưu điểm là độ ồn thấp, cấu tạo nguyên khối, lượng khí thải thấp (SO, CO) và có độ tin cậy cao. Pin nhiên liệu Nhiên liệu chủ yếu dùng cho FC là hydro từ khí tự nhiên.

Việc khởi động FC cần thời gian từ 1 đền 4 giờ do vậy nó không phù hợp cho dự phòng nóng và chỉ thích hợp cho chạy nền đối với các phụ tải cần độ tin cậy cung cấp điện cao. Hiện tại chi phí lắp đặt FC vẫn còn ở mức khá cao và cần phải có bộ chuyển đổi dòng diện để chuyển từ dòng DC sang AC. FC có thể vận hành độc lập hoặc kết nối với mạng phân phối tùy theo mục đích sử dụng. Máy phát turbine gió (Wind turbine – WT) Công nghệ sản xuất điện năng từ năng lượng gió sử dụng các turbine khí động, được chia ra các cấp như sau [5]:  Hệ thống mini công suất nhỏ hơn 10kW  Hệ thống nhỏ có công suất từ10kW đến 100kW 4 Luan van  Hệ thống trung bình có công suất từ100kW đến 500kW  Hệ thống lớn có công suất trên 500kW Công nghệ thích hợp với khu vực nông thôn, vùng biển là những nơi có nguồn năng lượng gió dồi dào và mạng điện phân phối còn thưa thớt.

Máy phát động cơ đốt trong (Internal Combustion Engines – ICE) Công nghệ dùng động cơ đốt trong (ICE) để sản xuất điện năng có thể nói là lâu đời nhất. Công nghệ này sử dụng chu trình đốt cháy dầu diesel và gas để tạo lực cơ học, lực này quay máy phát điện để sản xuất ra điện năng, chi phí lắp đặt ICE tượng đối thấp và cho hiệu suất tương đối cao (khoảng 36 - 42% đối với máy phát diesel và 28 - 42% đối với máy phát sử dụng gas). Thời gian khởi động máy nhỏ ( khoảng 10s) thích hợp với phần tải đỉnh của hệ thống. Ưu điểm của ICE là giá rẻ và tính sẳn sàng của dịch vụ cũng như khả năng bảo trì sửa chữa dể dàng.

Tuy nhiên vướng mắc lớn nhất đối với công nghệ ICE là vấn đề chất thải, nó ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe và môi trường, mặt khác vấn đề tiếng ồn cũng gây nên hạn chế cho ứng dụng của ICE. Turbine khí (Combustion Turbine – CT) Turbine khí được sử dụng rộng rãi trên thế giới trong ngành công nghiệp điện năng. Công suất của CT từ 500kW đến 265MW. Đối với CT công suất nhỏ hiệu suất chỉ đạt 15 – 17%, với công suất khoảng 30MW hiệu suất khoảng 45%.

Hiệu suất của CT tăng khi vận hành đầy tải. Ưu thế của CT là chi phí lắp đặt thấp, nguồn nhiên liệu tương đối rẻ, hiệu suất cao và thời gian lắp đặt ngắn. 5 Luan van Hình 1. Thủy điện nhỏ Thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo tương đối sạch, ít gây ô nhiễm và giá thành phát điện thấp.

Tuy nhiên xét về lâu dài, thủy điện sẽ tác động không nhỏ tới hệ sinh thái, làm biến đổi dòng chảy, ảnh hưởng đến đời sống của một các khu dân cư phía hạ lưu. Xu hướng trên thế giới hiện nay là không xây dựng các thủy điện lớn mà chỉ chỉ khai thác ở mức độ nhỏ và cực nhỏ để quá trình phát triển bền vững hơn. Thủy điện nhỏ Mạng chuyên đề về Thuỷ điện nhỏ (Thematic Network on Small Hydropower – TNSHP), do Hiệp hội Thủy điện nhỏ châu Âu (ESHA) lập, cho biết hiện nay ở EU15 có 14.000 công trình thủy điện nhỏ, với công suất trung bình của mỗi trạm là 0,7 MW, so với 2.800 công trình tại EU10 (10 nước gia nhập Liên minh châu Âu vào năm 2004) có công suất trung bình của mỗi trạm chỉ là 0,3 MW. Vào cuối năm 2005, tổng công suất phát của 6 Luan van thuỷ điện nhỏ của EU15 là 11.601 MW, trong đó chỉ riêng 6 nước đã chiếm đến 84,5%: Italia (2.060 MW), Tây Ban Nha (1.062 MW) và Thụy Điển (905 MW).

Năng lượng mặt trời Đối với các nước nằm trong vùng nhiệt đới, số giờ nắng trung bình khoảng 2000-2500 giờ/năm với tổng năng lượng bức xạ mặt trời trung bình khoảng 150kCal/cm2/năm.