Luận văn thạc sĩ hcmute xác định vị trí và dung lượng máy phát phân tán để tổn thất công suất là nhỏ nhất

Luận văn thạc sĩ phân tích hcmute xác định vị trí và dung lượng máy phát phân tán để tổn thất công suất là nhỏ nhất, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi

• Tác giả: Lê Văn Vũ
• Người hướng dẫn: PGS.TS Trương Việt Anh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
• Đề tài: Xác định vị trí và dung lượng máy phát phân tán để giảm tổn thất công suất
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Các nghiên cứu liên quan đã công bố
• 1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp giải quyết bài toán
• 1.5. Điểm mới của đề tài
• 1.6. Giá trị thực tiễn của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Đặc điểm của lưới điện phân phối
• 2.2. Các lý do vận hành hình tia lưới điện phân phối
• 2.3. Tổng quan về nguồn điện phân tán (DG - Distributed Generation)
• 2.4. Lợi ích của lưới điện phân phối khi vận hành có kết nối DG
• 2.5. Các tác động của DG lên lưới điện phân phối
• 2.6. Một số nguồn năng lượng tái tạo thích hợp với công nghệ DG
• 2.7. Bài toán xác định cấu trúc vận hành lưới điện phân phối kết hợp với máy phát điện phân tán
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT
• 3.1. Phương pháp đề xuất
• 3.2. Giải thuật tính tổn thất công suất trên lưới điện phân phối hình tia
• 3.3. Giải thuật tối ưu bầy đàn (PSO – Particle Swarm Optimization)
• 3.4. Mô hình toán
• 3.5. Hàm mục tiêu
• 4. CHƯƠNG 4: KIỂM CHỨNG GIẢI THUẬT
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• 5.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Điện là một dạng năng lượng đặc biệt, không thể dễ dàng tích trữ với lượng lớn. Nhu cầu phụ tải đòi hỏi phải đáp ứng công suất tại mọi thời điểm. Điều này đặt ra yêu cầu cho các nhà quy hoạch năng lượng và các công ty sản xuất điện phải tính toán các giải pháp tối ưu cho việc truyền tải và phân bố công suất trên hệ thống lưới điện. Nhu cầu tiêu thụ năng lượng điện tăng nhanh chóng, từ nhu cầu thiết yếu đến phát triển kinh tế, xã hội. Đặc biệt, sự tiến bộ của công nghệ yêu cầu nguồn điện cung cấp phải đảm bảo chất lượng. Các công ty điện lực cần phải tìm ra giải pháp để vừa đáp ứng nhu cầu, vừa đảm bảo lợi ích kinh tế cao nhất. Việc tái cấu trúc lưới điện phân phối và tối ưu vị trí của máy phát phân tán là một trong những giải pháp quan trọng để giảm tổn thất công suất.

II. Tác động của máy phát phân tán

Máy phát phân tán (DG) có thể giảm bớt gánh nặng công suất vào giờ cao điểm, giảm tổn thất công suất và cải thiện chất lượng điện năng. Các DG thường được kết nối trực tiếp với lưới điện phân phối trung áp/hạ áp. Việc sử dụng DG mang lại nhiều lợi ích như giảm tải trên lưới điện, giảm chi phí vận hành và cải thiện độ tin cậy. Đặc biệt, các DG có thể tận dụng nguồn năng lượng tái tạo như thủy năng, phong năng, quang năng, giúp giảm áp lực đầu tư cải tạo lưới điện hiện hữu. Các công ty điện lực có thể sử dụng DG để giảm công suất điện mua từ hệ thống truyền tải, từ đó giảm giá điện và đối phó với tình huống tăng giá đột biến.

III. Phương pháp xác định vị trí và dung lượng máy phát phân tán

Để xác định vị trí và dung lượng của các DG, cần áp dụng các phương pháp tối ưu hóa. Giải thuật di truyền là một trong những phương pháp hiệu quả để tìm ra vị trí và công suất tối ưu của các máy phát phân tán trên lưới điện phân phối. Việc xác định vị trí và dung lượng tối ưu không chỉ giúp giảm tổn thất công suất mà còn đảm bảo tính cạnh tranh trong điều kiện nguồn lực tài chính có hạn. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng vị trí đặt DG tối ưu thường là tại nút có công suất tải tiêu thụ lớn nhất trong lưới phân phối. Sự tham gia của DG vào hệ thống phân bố sẽ đạt được nhiều lợi ích về mặt kỹ thuật như giảm tổn hao đường dây và cải thiện chỉ số điện áp.

IV. Kết luận

Việc xác định vị trí và dung lượng của máy phát phân tán là một vấn đề quan trọng trong việc tối ưu hóa lưới điện phân phối. Các giải pháp tối ưu không chỉ giúp giảm tổn thất công suất mà còn nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy của hệ thống. Nghiên cứu này sẽ hỗ trợ các công ty điện lực trong công tác vận hành lưới điện phân phối, từ đó góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành điện. Việc áp dụng các phương pháp tối ưu hóa hiện đại sẽ giúp cải thiện hiệu quả hoạt động của lưới điện và đáp ứng tốt hơn nhu cầu tiêu thụ điện năng trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh nhu cầu tiêu thụ năng lượng điện ngày càng tăng nhanh chóng trên toàn cầu, việc tối ưu hóa vận hành lưới điện phân phối trở thành một vấn đề cấp thiết. Theo ước tính, tổn thất công suất trên lưới điện phân phối truyền thống chiếm khoảng 10-15% tổng công suất hệ thống, gây ra tổn thất kinh tế và ảnh hưởng đến chất lượng điện năng. Đặc biệt, với sự phát triển nhanh chóng của các nguồn điện phân tán (Distributed Generation - DG) như năng lượng mặt trời, gió, pin nhiên liệu, việc xác định vị trí và dung lượng tối ưu của các máy phát phân tán trên lưới điện phân phối là một thách thức kỹ thuật quan trọng nhằm giảm thiểu tổn thất công suất và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xây dựng và áp dụng một giải thuật tối ưu nhằm xác định vị trí và dung lượng máy phát phân tán sao cho tổn thất công suất trên lưới điện phân phối là nhỏ nhất, đồng thời nâng cao độ tin cậy hệ thống. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào lưới điện phân phối hình tia, vận hành hở, với các phương pháp tính toán và tối ưu được áp dụng trên hệ thống mẫu 33 nút của IEEE. Nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc hỗ trợ các công ty điện lực địa phương tối ưu hóa vận hành lưới điện, giảm chi phí vận hành và nâng cao chất lượng dịch vụ điện năng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lưới điện phân phối hình tia và vận hành hở: Lưới điện phân phối thường có cấu trúc mạch vòng nhưng vận hành dưới dạng hình tia nhằm giảm chi phí đầu tư thiết bị bảo vệ và đơn giản hóa vận hành. Việc vận hành hở giúp giảm dòng ngắn mạch và dễ dàng phối hợp bảo vệ.

• Nguồn điện phân tán (DG): DG là các máy phát có công suất nhỏ hơn 10 MW, sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo hoặc truyền thống như pin mặt trời, turbine gió, pin nhiên liệu, động cơ đốt trong, microturbine. DG được kết nối trực tiếp vào lưới điện phân phối trung áp hoặc hạ áp, góp phần giảm tải, giảm tổn thất và cải thiện chất lượng điện năng.

• Tái cấu trúc lưới điện phân phối: Quá trình thay đổi trạng thái đóng/mở các khóa điện nhằm tối ưu hóa cấu trúc vận hành lưới điện, giảm tổn thất công suất, cân bằng tải và nâng cao độ tin cậy. Đây là bài toán phi tuyến rời rạc phức tạp, thường được giải bằng các thuật toán meta-heuristic.

• Giải thuật tối ưu bầy đàn (Particle Swarm Optimization - PSO): Thuật toán PSO được sử dụng để giải bài toán đa mục tiêu xác định vị trí và dung lượng DG tối ưu, đồng thời xác định cấu trúc vận hành lưới điện phân phối sao cho tổn thất công suất là nhỏ nhất.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu nghiên cứu bao gồm thông số kỹ thuật và cấu trúc lưới điện phân phối mẫu 33 nút của IEEE, dữ liệu tải và đường dây được thu thập và chuẩn hóa. Phương pháp phân tích gồm:

• Phương pháp tính phân bố công suất Backward/Forward: Thay thế cho phương pháp Newton-Raphson truyền thống, phương pháp này tính toán tổn thất công suất và điện áp tại các nút lưới điện phân phối hình tia nhanh hơn, không cần ma trận Jacobian, giảm thời gian tính toán và tăng độ hội tụ.

• Giải thuật PSO: Được áp dụng để tối ưu vị trí và dung lượng DG trên lưới điện phân phối. Quá trình tối ưu gồm hai giai đoạn: giai đoạn đầu xác định vị trí và công suất DG tối ưu trên lưới điện kín, giai đoạn hai xác định cấu trúc vận hành hở tối ưu của hệ thống.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ năm 2017 đến 2018, với các bước thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình toán, phát triển giải thuật, kiểm thử trên hệ thống mẫu và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Giảm tổn thất công suất đáng kể khi kết nối DG: Kết quả mô phỏng trên lưới điện 33 nút cho thấy việc xác định vị trí và dung lượng DG tối ưu bằng giải thuật PSO giúp giảm tổn thất công suất trên lưới phân phối từ khoảng 10-15% xuống còn dưới 5%, tương đương giảm hơn 50% tổn thất so với lưới không có DG.

2. Vị trí đặt DG ảnh hưởng lớn đến hiệu quả giảm tổn thất: DG được đặt tại các nút có công suất tải tiêu thụ lớn nhất trong lưới phân phối mang lại hiệu quả giảm tổn thất cao nhất. Ví dụ, nút 7, 8, 17, 20, 21 trong hệ thống mẫu được xác định là vị trí tối ưu với tổng công suất phát DG là 5,4 + j2,7 MVA, giảm tổn thất đến 58,46%.

3. Cấu trúc vận hành lưới điện ảnh hưởng đến tổn thất: Việc tái cấu trúc lưới điện phân phối từ trạng thái vận hành hở sang cấu trúc vận hành hở tối ưu giúp giảm tổn thất công suất thêm khoảng 10-15% so với cấu trúc ban đầu.

4. Phương pháp Backward/Forward cải thiện hiệu quả tính toán: So với phương pháp Newton-Raphson, phương pháp Backward/Forward giảm thời gian tính toán phân bố công suất trên lưới điện phân phối khoảng 30-40%, đồng thời đảm bảo độ chính xác cao trong tính toán tổn thất và điện áp nút.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của việc giảm tổn thất công suất là do DG cung cấp công suất tại chỗ, giảm dòng tải trên các đường dây truyền tải, từ đó giảm tổn thất trên đường dây. Việc lựa chọn vị trí DG tại các nút tải lớn giúp tận dụng tối đa công suất phát DG, giảm tải cho các nhánh đường dây có tổn thất cao. So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả đạt được tương đồng hoặc vượt trội nhờ áp dụng giải thuật PSO kết hợp phương pháp tính phân bố công suất Backward/Forward.

Việc tái cấu trúc lưới điện phân phối giúp cân bằng tải và giảm quá tải trên các nhánh, góp phần giảm tổn thất và nâng cao độ tin cậy. Phương pháp Backward/Forward không chỉ giảm thời gian tính toán mà còn phù hợp với cấu trúc lưới điện phân phối vận hành hình tia, giúp giải thuật tối ưu hội tụ nhanh hơn.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh tổn thất công suất trước và sau khi áp dụng DG, bảng kết quả vị trí và dung lượng DG tối ưu, cũng như biểu đồ thời gian tính toán giữa các phương pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai giải thuật PSO kết hợp phương pháp Backward/Forward trong vận hành lưới điện phân phối: Các công ty điện lực nên áp dụng giải thuật này để xác định vị trí và dung lượng DG tối ưu, giảm tổn thất công suất và chi phí vận hành trong vòng 6-12 tháng.

2. Tăng cường đầu tư phát triển và kết nối các nguồn điện phân tán tại các nút tải lớn: Ưu tiên lắp đặt DG tại các khu vực có phụ tải cao nhằm tối ưu hóa hiệu quả giảm tổn thất, thực hiện trong kế hoạch 1-3 năm.

3. Thường xuyên tái cấu trúc lưới điện phân phối theo biến động phụ tải và nguồn phát: Áp dụng các giải thuật tối ưu để điều chỉnh cấu trúc vận hành lưới điện nhằm duy trì tổn thất công suất ở mức thấp nhất, thực hiện định kỳ hàng năm.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực cho đội ngũ kỹ thuật vận hành lưới điện về các công nghệ DG và thuật toán tối ưu: Đảm bảo nhân sự có đủ kiến thức để vận hành và bảo trì hệ thống DG hiệu quả, triển khai trong 6 tháng tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các kỹ sư và chuyên viên vận hành lưới điện phân phối: Nghiên cứu giúp họ hiểu rõ hơn về phương pháp tối ưu vị trí và dung lượng DG, từ đó áp dụng vào thực tế để giảm tổn thất và nâng cao độ tin cậy.

2. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách năng lượng: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng các chính sách hỗ trợ phát triển nguồn điện phân tán và tái cấu trúc lưới điện phân phối.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện: Là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng giải thuật PSO và phương pháp Backward/Forward trong tối ưu hóa lưới điện phân phối.

4. Các công ty cung cấp thiết bị và giải pháp DG: Hiểu rõ yêu cầu kỹ thuật và vị trí tối ưu để phát triển sản phẩm phù hợp với nhu cầu thị trường.

Câu hỏi thường gặp

1. DG là gì và tại sao cần tối ưu vị trí, dung lượng DG?
   DG là các máy phát điện nhỏ gọn, đặt gần phụ tải. Tối ưu vị trí và dung lượng giúp giảm tổn thất công suất, cải thiện chất lượng điện và giảm chi phí vận hành.

2. Phương pháp Backward/Forward có ưu điểm gì so với Newton-Raphson?
   Phương pháp Backward/Forward tính toán nhanh hơn, không cần ma trận Jacobian, phù hợp với lưới điện phân phối hình tia, giúp giảm thời gian tính toán và tăng độ hội tụ.

3. Giải thuật PSO hoạt động như thế nào trong bài toán này?
   PSO mô phỏng hành vi bầy đàn để tìm ra vị trí và dung lượng DG tối ưu sao cho tổn thất công suất là nhỏ nhất, đồng thời xác định cấu trúc vận hành lưới điện phù hợp.

4. Lợi ích kinh tế khi áp dụng DG và tái cấu trúc lưới điện là gì?
   Giảm tổn thất công suất, giảm chi phí vận hành, trì hoãn đầu tư nâng cấp lưới điện, cải thiện độ tin cậy và chất lượng điện năng, từ đó giảm giá thành điện.

5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu cho các lưới điện phân phối khác không?
   Có, phương pháp và giải thuật được thiết kế linh hoạt, có thể áp dụng cho các hệ thống lưới điện phân phối khác nhau với điều chỉnh phù hợp theo đặc điểm từng lưới.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công giải thuật PSO kết hợp phương pháp Backward/Forward để xác định vị trí và dung lượng DG tối ưu trên lưới điện phân phối hình tia.
• Kết quả mô phỏng trên hệ thống 33 nút cho thấy giảm tổn thất công suất hơn 50% so với lưới không có DG.
• Phương pháp Backward/Forward giúp giảm thời gian tính toán khoảng 30-40% so với phương pháp truyền thống.
• Việc tái cấu trúc lưới điện vận hành hở tối ưu góp phần giảm thêm tổn thất và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.
• Đề xuất triển khai áp dụng giải thuật trong thực tế vận hành lưới điện phân phối nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.

Next steps: Triển khai thử nghiệm giải thuật trên các lưới điện phân phối thực tế, mở rộng nghiên cứu tích hợp các yếu tố cải thiện điện áp và bảo vệ lưới.

Các đơn vị điện lực và nhà nghiên cứu được khuyến khích áp dụng và phát triển tiếp các giải pháp tối ưu hóa lưới điện phân phối có kết nối DG để đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững ngành điện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Phương pháp đề xuất Chương 4: Ví dụ kiểm tra Chương 5: Kết luận Tài liệu tham khảo Trang 7 Luan van Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Đặc điểm của lưới điện phân phối Cấu trúc hệ thống điện truyền thống có dạng dọc, mạng phân phối sẽ nhận điện từ lưới truyền tải hoặc truyền tải phụ sau đó cung cấp đến hộ tiêu thụ điện. Mạng phân phối có cấu trúc hình tia hoặc dạng mạch vòng nhưng vận hành trong trạng thái hở. Dòng công suất trong trường hợp này đổ về từ hệ thống thông qua mạng phân phối cung cấp cho phụ tải. Vì vậy, việc truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ sẽ sinh ra tổn hao trên lưới truyền tải và mạng phân phối (khoảng 10 - 15% tổng công suất của hệ thống).

Với cấu trúc mới của lưới phân phối hiện nay, do có sự tham gia của các nguồn điện phân tán (distributed generation - DG), dòng công suất không chỉ đổ về từ hệ thống truyền tải mà còn lưu thông giữa các phần của mạng phân phối với nhau, thậm chí đổ ngược về lưới truyền tải. Cấu trúc này được gọi là cấu trúc ngang. Với cấu trúc ngang có sự tham gia của các DG, lưới điện phân phối thực hiện tốt hơn nhiệm vụ cung cấp năng lượng điện đến hộ tiêu thụ đảm bảo chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện và một số yêu cầu an toàn trong giới hạn cho phép. Đồng thời mang lại nhiều lợi ích khác như: giảm tải trên lưới điện, cải thiện điện áp, giảm tổn thất công suất và điện năng, hỗ trợ lưới điện.

Vì lý do kỹ thuật, các đường dây phân phối điện luôn được vận hành hở trong mọi trường hợp, mặc dù được thiết kế theo kiểu mạch vòng để tăng độ tin cậy cung cấp điện. Nhờ cấu trúc vận hành hở mà hệ thống relay bảo vệ chỉ cần sử dụng lọai 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 đựơc cung cấp từ một trạm biến áp trung gian khác hay chính từ trạm biến áp có đường dây bị sự cố. Việc khôi phục lưới điện được thực hiện thông qua các thao tác đóng/cắt các cặp khóa điện nằm trên các mạch vòng, do đó trên lưới phân phối có rất nhiều khóa điện.2 Các lý do vận hành hình tia lưới điện phân phối Khi lưới điện được vận hành hở, tổn thất năng lượng và chất lượng điện năng luôn kém hơn một lưới điện được vận hành kín.

Khi có sự cố, thời gian tái lập việc cung Trang 8 Luan van cấp điện của lưới điện vận hành hở sẽ lâu hơn do cần có thời gian chuyển tải qua các tuyến dây khác. Tuy nhiên, do tính chất khác nhau cơ bản giữa lưới phân phối và truyền tải là: - Số lượng phần tử như lộ ra, nhánh rẽ, thiết bị bù, phụ tải của lưới phân phối nhiều hơn lưới điện truyền tải từ 5-7 lần. - Có rất nhiều khách hàng tiêu thụ điện năng với công suất nhỏ và nằm trên diện rộng, nên khi có sự cố, mức độ thiệt hại do gián đọan cung cấp điện ở lưới điện phân phối gây ra cũng ít hơn so với sự cố của lưới điện truyền tải. Vì vậy lưới điện phân phối vận hành tia mặc dù có cấu trúc mạch vòng do các nguyên nhân sau: - Tổng trở của lưới điện phân phối vận hành hở lớn hơn nhiều so với vận hành vòng kín nên dòng ngắn mạch bé khi có sự cố.

Vì vậy chỉ cần chọn các thiết bị đóng cắt có dòng ngắn mạch chịu đựng và dòng ngắn mạch bé, nên mức đầu tư giảm đáng kể. - Trong vận hành hở, các relay bảo vệ lộ ra chỉ cần dùng các lọai relay đơn giản, rẻ tiền như relay quá dòng, thấp áp… mà không nhất thiết phải trang bị các lọai relay phức tạp như relay định hướng, bảo vệ khỏang cách, so lệch… nên việc phối hợp bảo vệ relay trở nên dễ dàng hơn và mức đầu tư cũng giảm xuống. - Chỉ cần dùng các cầu chì tự rơi (FCO: Fuse cut out) hay cầu chì tự rơi kết hợp cắt có tải (LBFCO: Load break fuse cut out) để bảo vệ các nhánh rẽ hình tia trên cùng một đọan trục và phối hợp với recloser để tránh sự cố thóang qua. - Do vận hành hở, nên khi có sự cố, không bị lan tràn qua các phụ tải khác.

- Do được vận hành hở, nên việc điều khiển điện áp trên từng tuyến dây dễ dàng hơn và giảm được phạm vi mất điện trong thời gian giải trừ sự cố. - Nếu chỉ xem xét giá xây dựng mới lưới điện phân phối, thì phương án kinh tế là lưới điện hình tia. Trang 9 Luan van 2.3 Tổng quan về nguồn điện phân tán (DG - Distributed Generation) Khái niệm nguồn điện phân tán đã được nêu nhiều trong các quá trình nghiên cứu về DG. Tuy nhiên các tác giả chưa đưa ra được định nghĩa chung cho khái niệm này.

Hiện nay trên thế giới cũng chưa có định nghĩa thống nhất về nguồn điện phân tán. Một số quốc gia định nghĩa nguồn điện phân tán là nguồn điện theo các thông số cơ bản như: “nguồn điện phân tán là nguồn điện sử dụng năng lượng tái tạo, không điều khiển tập trung.”; hoặc một số khác căn cứ theo cấp điện áp mà nguồn điện đó đấu nối vào: “nguồn điện phân tán là nguồn điện đấu nối vào lưới điện cung cấp điện trực tiếp cho phụ tải khách hàng”. Các tổ chức quốc tế cũng đưa ra những định nghĩa khác nhau về nguồn điện phân tán, chủ yếu xoay quanh về đề kích cỡ và chủng loại. Các định nghĩa đó như sau: - 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 mặt trời, pin nhiên liệu, turbine gió, microturbine, máy phát động cơ đốt trong 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 50 MW và 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. - Viện Nghiên Cứu Gas Mỹ: các máy phát có công suất từ 25 kW đến 25 MW được gọi là DG. - Thụy Điển xem các máy phát có công suất dưới 1500 kW là DG.

- Trong thị trường điện nước Anh và xứ Wales: một nhà máy điện có dung lượng nhỏ hơn 100 MW không được gọi là nguồn điện tập trung. Như vậy, DG được xem là các máy phát có công suất nhỏ hơn 100 MW. - Ở New Zealand: các bộ máy phát có công suất nhỏ hơn 5 MW thường được xem là DG. - Ở Úc: máy phát dưới 30 MW gọi là DG.

Trang 10 Luan van - Theo Hội Đồng Quốc Tế về 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 100 MW gọi là DG. Các loại nguồn phân tán sử dụng nhiều công nghệ khác nhau, trong đó công nghệ sử dụng máy phát truyền thống như động cơ đốt trong, tua-bin khí… và các công nghệ mới , thân thiện môi trường, đang được phát triển như pin nhiên liệu, pin mặt trời, tua-bin gió. Mỗi loại nguồn phân tán đều có những ưu điểm, hạn chế về đặc tính kĩ thuật và tính kinh tế. Sự lựa chọn công nghệ là nhân tố chính để quyết định về công suất và vị trí lắp đặt của nguồn phân tán.

Dưới đây là phân loại một số nguồn điện phân tán chính hiện có. Sơ đồ phân loại nguồn điện phân tán Một số công nghệ DG Pin mặt trời (photovoltaic - PV): Các hệ thống pin mặt trời (PV) chuyển đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành điện năng mà không cần đến quá trình đốt cháy hoặc tiêu thụ nhiên 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 thống thông tin.

PV được xem như một công nghệ tốt nhất cho các căn hộ và các ứng dụng thương mại nhỏ. Trang 11 Luan van Hiện nay, các hệ thống PV thương mại có các cấp: nhỏ (ít hơn 10 kW), trung bình (10 - 100 kW), và lớn (trên 100 kW) được nối vào hệ thống phân phối. Rào cản chính hiện nay là giá thành cao trong chi phí lắp đặt (6000 - 10000 USD/ kW). Ngoài ra, việc vận hành PV còn lệ thuộc vào độ cao lắp đặt và điều kiện thời tiết.

Giá sản xuất điện năng đối với PV là vào khoảng 0,3 USD/kWh. Giá này có thể cạnh tranh được trong các giờ tải đỉnh hoặc khi có yêu cầu cao về độ tin cậy. Công nghệ PV cũng hiệu quả khi yêu cầu về bảo vệ môi trường được đặt ra. Hệ thống PV có thể vận hành độc lập hoặc kết nối trực tiếp vào mạng phân phối.

Photovoltaic - PV - Máy Phát Turbine Gió (wind turbine - WT): Công nghệ sản xuất điện năng từ năng lượng gió sử dụng các turbine khí động, được phân chia ra các cấp như sau: Hệ thống mini công suất nhỏ hơn 10 kW; Hệ thống nhỏ có công suất từ 10 đến 100 kW; Hệ thống trung bình có công suất từ 100 đến 500 kW; Hệ thống lớn có công suất trên 500 kW. Đặc tính của turbine khí động phụ thuộc vào vận tốc của gió:  Turbine có công suất định mức 40 kW tương ứng với tốc độ gió trung bình 13,4m/s, vận tốc gió cực tiểu 3,6m/s, vận tốc gió cực đại 22,3m/s. Đường kính cánh turbine là 13,2m. Trang 12 Luan van  Turbine có công suất định mức 95 kW tương ứng với vận tốc gió trung bình 12,9m/s, vận tốc gió cực tiểu 5,4m/s.

Đường kính cánh turbine 11m.  Turbine có công suất định mức 250 kW tương ứng vận tốc gió trung bình 17m/s, vận tốc gió cực tiểu 6,3m/s, vận tốc gió cực đại 26,8m/s. Đường kính cánh turbine 18,3m. Công nghệ WT có giá thành lắp đặt thấp và chi phí vận hành, bảo trì rất thấp, rất 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.

Wind turbine – WT Pin nhiên liệu (Fuel Cell -FC): Các FC có thể chuyển đổi năng lượng hóa học thành điện năng mà không cần đến quá trình đốt cháy. Công nghệ FC được phát triển ban đầu cho ngành vũ trụ, sau đó, ngành vận tải đã xem nó như một công nghệ đầy hứa hẹn.