BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Vũ Văn Thắng
QUI HOẠCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
CÓ XÉT ĐẾN KHẢ NĂNG THAM GIA CỦA NGUỒN ĐIỆN
PHÂN TÁN VÀ GIÁ ĐIỆN
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong
bất kỳ công trình nào khác.
TẬP THỂ HƯỚNG DẪN
Người hướng dẫn
khoa học 1
PGS.TS Đặng Quốc Thống
Người hướng dẫn
khoa học 2
TS. Bạch Quốc Khánh
Tác giả luận án
Vũ Văn Thắng
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii
DANH MỤC CÁC BẢNG viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ix
MỞ ĐẦU xi
1. Tính cấp thiết của đề tài xi
2. Mục đích nghiên cứu xii
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu xii
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn xiii
5. Nội dung nghiên cứu xiii
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ QUI HOẠCH HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN1
1.1 Giới thiệu 1
1.2 HTCCĐ Việt Nam và một số vấn đề về qui hoạch 1
1.2.1 Hiện trạng HTCCĐ Việt Nam 1
1.2.2 Những tồn tại và vấn đề qui hoạch HTCCĐ 2
1.3 Nguồn điện phân tán 3
1.3.1 Tổng quan về nguồn điện phân tán 3
1.3.2 Công nghệ và đặc điểm của nguồn điện phân tán 3
1.3.2.1 Thủy điện nhỏ 4
1.3.2.2 Điện gió 4
1.3.2.3 Điện mặt trời 5
2.2 Phân tích một số đặc điểm của bài toán qui hoạch HTCCĐ hiện nay30
2.2.1 Lựa chọn mô hình qui hoạch HTCCĐ 30
2.2.2 Những đặc điểm cần nghiên cứu bổ sung 32
2.2.2.1 Ràng buộc nâng cấp và hàm chi phí nâng cấp đường dây, TBA 32
2.2.2.2 Mô hình cân bằng công suất nút AC 33
2.2.2.3 Sử dụng ĐTPT điển hình trong tính toán chi phí 34
2.3 Xây dựng mô hình toán qui hoạch HTCCĐ 35
2.3.1 Sơ đồ khối và qui trình tính toán qui hoạch HTCCĐ 35
2.3.2 Xây dựng mô hình cơ sở (MCSD) 39
2.3.2.1 Hàm mục tiêu của mô hình cơ sở 39
2.3.2.2 Các ràng buộc của mô hình cơ sở 46
2.3.2.3 Phân tích và nhận dạng mô hình cơ sở 50
2.3.3 Xây dựng mô hình hiệu chỉnh (MHCD) 50
2.3.3.1 Hàm mục tiêu của mô hình hiệu chỉnh 50
2.3.3.2 Các ràng buộc của mô hình hiệu chỉnh 51
2.3.3.3 Phân tích và nhận dạng mô hình hiệu chỉnh 51
2.3.4 Đánh giá mô hình đề xuất 53
2.4 Tính toán áp dụng 53
2.4.1 Đặt vấn đề 53
2.4.2 Sơ đồ khối và mô hình tính toán 53
2.4.3 Xây dựng chương trình tính toán 54
2.4.3.1 Lập modul nhập thông số đầu vào và mô tả bài toán 54
2.4.3.2 Sử dụng solver giải bài toán tìm nghiệm tối ưu 56
2.4.3.3 Lập modul hiển thị kết quả 56
v
2.4.4 Ví dụ 1 56
2.4.4.1 Lập mô hình và tính toán bước cơ sở 57
2.4.4.2 Lập mô hình và tính toán bước hiệu chỉnh 61
2.4.4.3 Đánh giá hiệu quả của mô hình đề xuất 64
3.4.4 Nhận xét 91
3.5 Qui hoạch HTCCĐ khi xét đến khả năng tham gia của nhiều loại DG
92
3.5.1 Xây dựng mô hình toán qui hoạch HTCCĐ khi xét đến khả năng
tham gia của nhiều loại DG 93
3.5.1.1 Xây dựng mô hình cơ sở 93
vi
3.5.1.2 Xây dựng mô hình hiệu chỉnh 96
3.5.2 Lập chương trình tính toán qui hoạch HTCCĐ khi xét đến khả năng
tham gia của nhiều loại DG 98
3.5.3 Ví dụ 4 98
3.5.3.1 Sơ đồ và thông số HTCCĐ 98
3.5.3.2 Khai báo biến và dữ liệu đầu vào 99
3.5.3.3 Kết quả tính toán 99
3.5.4 Nhận xét 102
3.6 Nhận xét và kết luận chương 3 103
CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN ÁP DỤNG CHO QUI HOẠCH HỆ THỐNG CUNG
CẤP ĐIỆN VIỆT NAM 105
4.1 Đặt vấn đề 105
4.2 Những giả thiết và thông số tính toán 105
4.2.1 Những giả thiết chung 105
4.2.2 Suất chi phí của DG theo công nghệ 106
4.2.3 Suất chi phí đầu tư đường dây và TBA 107
4.2.4 Đặc tính giá bán điện 107
4.3 Tính toán qui hoạch HTCCĐ trong khu vực 1 108
4.3.1 Sơ đồ và thông số tính toán của hệ thống 108
4.3.2 Kết quả tính toán và thảo luận 110
4.4 Tính toán qui hoạch HTCCĐ trong khu vực 2 114
4.4.1 Sơ đồ HTCCĐ và thông số tính toán 114
Programming)
MIP Qui hoạch nguyên (Mixed Integer Programming)
PMT Nguồn pin mặt trời (PV)
TBA Trạm biến áp
TBK Tuabin khí
TĐN Thủy điện nhỏ
TTĐ Thị trường điện
viii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Những thay đổi trong mô hình bài toán qui hoạch HTCCĐ 16
Bảng 1.2 Modul các thuật toán giải trong GAMS 20
Bảng 2.1 Khai báo biến và tham số của HTCCĐ trong MCSD 49
Bảng 2.2 Khai báo biến và tham số của HTCCĐ trong MHCD 52
Bảng 2.3 Thông số đường dây của HTCCĐ 4 nút 56
Bảng 2.4 Thông số nâng cấp của đường dây 61
Bảng 2.5 Thông số nâng cấp của TBA nguồn 61
Bảng 2.6 Kết quả qui hoạch HTCCĐ 4 nút 63
Bảng 2.7 Một số chỉ tiêu KT-KT khi qui hoạch HTCCĐ 4 nút 63
Bảng 2.8 So sánh một số chỉ tiêu KT-KT khi tính theo P
max
và t 64
Bảng 3.1 Khai báo biến và tham số của MCSD khi xét đến khả năng tham gia của
TBK hoặc máy phát diesel 73
Bảng 3.2 Khai báo biến và tham số của MHCD khi xét đến khả năng tham gia
của TBK hoặc máy phát diesel 75
Bảng 3.3 Phụ tải của HTCCĐ 7 nút 76
Bảng 3.4 Thông số đường dây của HTCCĐ 7 nút 76
Bảng 3.5 Khai báo mảng dữ liệu và tham số của HTCCĐ 7 nút 77
Bảng 3.6 Khai báo tham số của máy phát diesel 77
nhiều DG 100
Bảng 3.29 So sánh chỉ tiêu KT-KT của HTCCĐ khi có nhiều loại DG 100
Bảng 4.1 Suất chi phí xây dựng, vận hành và nhiên liệu của các DG 107
Bảng 4.2 Suất chi phí đầu tư, nâng cấp TBA và đường dây 107
Bảng 4.3 Tuổi thọ của các thiết bị điện 107
Bảng 4.4 Lộ trình nâng cấp đường dây, TBA và đầu tư TĐN của HTCCĐ Ba Bể
110
Bảng 4.5 Lộ trình nâng cấp thiết bị HTCCĐ Ba Bể khi không xét khả năng tham
gia của TĐN 111
Bảng 4.6 So sánh một số chỉ tiêu KT-KT của HTCCĐ Ba Bể 112
Bảng 4.7 Thông số và lộ trình nâng cấp tối ưu đường dây và TBA lộ 478, TBA
Thịnh Đán 116
Bảng 4.8 Một số chỉ tiêu KT-KT của lộ 478, TBA Thịnh Đán 117
Bảng 4.9 So sánh quyết định đầu tư trong các bước tính lộ 478, TBA Thịnh Đán
119
Bảng 4.10 So sánh chỉ tiêu KT-KT trong các bước tính lộ 478, TBA Thịnh Đán
119
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Sơ đồ các bước qui hoạch HTCCĐ 7
Hình 1.2 Sơ đồ khối của solver MINOS giải bài toán phi tuyến 25
x
Hình 2.1 Mô hình hai bước qui hoạch HTCCĐ 31
Hình 2.2 Sơ đồ khối tính toán qui hoạch HTCCĐ 36
Hình 2.3 Sơ đồ HTCCĐ 4 nút 56
Hình 2.4 Đồ thị phụ tải ngày điển hình giả thiết 57
Hình 2.5 Đặc tính giá bán điện 57
Hình 2.6 Tổn thất công suất lớn nhất của HTCCĐ 4 nút 64
Hình 2.7 Tổn thất điện áp lớn nhất của HTCCĐ 4 nút 64
Hình 2.8 So sánh tổn thất điện năng 65
chắn, số lượng biến rất lớn cũng làm tăng tính phức tạp của bài toán.
Cùng với quá trình phát triển của ngành điện, nhiều mô hình và phương
pháp qui hoạch HTCCĐ đã được phát triển và ứng dụng thành công trong thực
tiễn với kết quả và giải pháp phù hợp. Tuy vậy, các mô hình và phương pháp này
có thể được cải thiện, nâng cao hiệu quả khi sử dụng những giải pháp hoàn thiện
hơn nên các nghiên cứu vẫn tiếp tục được thực hiện bởi nhiều nhà khoa học trên
thế giới. Trong những năm gần đây, quá trình tái cơ cấu TTĐ theo xu hướng
cạnh tranh và công nghệ DG phát triển rất nhanh. Nhiều công cụ với khả năng
tính toán mạnh, nhiều phương pháp và thuật toán mới đã được phát triển. Do đó,
cần nghiên cứu các mô hình và phương pháp qui hoạch mới, hoàn thiện hơn
nhằm nâng cao tính chính xác và đáp ứng được yêu cầu thực tiễn.
1. Tính cấp thiết của đề tài
Tốc độ tăng trưởng phụ tải điện nước ta khá cao trong hơn thập kỷ qua.
Trong giai đoạn (1999÷2010) tốc độ tăng trưởng đạt 13,84% [34], dự báo trong
giai đoạn (2010÷2015) đạt (14,1÷16,0)% và đạt khoảng (11,3÷11,6)% trong giai
đoạn (2016÷2020) tương ứng sản lượng năm 2020 đạt khoảng (330÷362)tỷ kWh
[44]. HTCCĐ còn nhiều bất cập như nhiều cấp điện áp chồng chéo, thiết bị lạc
hậu, chất lượng điện năng và độ tin cậy CCĐ kém [42][44]. Do đó, qui hoạch
HTCCĐ cần phải được quan tâm thỏa đáng mới đáp ứng yêu cầu hiện nay.
Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện và đưa ra những giải pháp như xây
dựng lộ trình qui hoạch dài hạn, thống nhất cho từng khu vực và từng miền. Đầu
tư nâng cấp đường dây và TBA, từng bước nâng cấp và thay thế các hệ thống cũ,
thiết bị lạc hậu, bổ sung các thiết bị mới và giảm bán kính cấp điện nhằm nâng
cao chất lượng điện và độ tin cậy CCĐ [3][23][42]. Tuy vậy, thực hiện các giải
pháp trên đòi hỏi lượng vốn đầu tư lớn, thời gian thực hiện dài nên qui hoạch
HTCCĐ nước ta trong thời gian tới cần những giải pháp hiệu quả và đột phá.
Trong thập kỷ tới, phụ tải của HTĐ Việt Nam vẫn tăng khá cao, các nguồn
năng lượng truyền thống đang dần cạn kiệt, gây ô nhiễm môi trường và làm thay
đổi hệ sinh thái [44]. Nghiên cứu phát triển và ứng dụng các công nghệ phát điện
mới có khả năng tái tạo, không gây ô nhiễm môi trường trong qui hoạch HTĐ nói
qui hoạch HTCCĐ khi xét đến các DG. Luận án sẽ tập trung nghiên cứu các mô
hình qui hoạch HTCCĐ có xét đến khả năng tham gia của DG với đặc tính công
suất phát thay đổi phụ thuộc nguồn năng lượng sơ cấp. Mô hình sẽ tổng hợp đặc
tính của giá bán điện và ĐTPT nhằm nâng cao tính chính xác của kết quả tính
toán. Trên cơ sở đó, xây dựng các chương trình tính toán và áp dụng cho bài toán
qui hoạch HTCCĐ Việt Nam.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là các HTCCĐ trung áp, thuộc phạm vi
quản lý và vận hành cấp địa phương (các điện lực quận, huyện, thành phố, nhà
máy xí nghiệp…) hay CTPP.
Trong điều kiện HTCCĐ có các DG, luận án sẽ tập trung nghiên cứu phát
triển lý thuyết và các phương pháp tính toán KT-KT của bài toán qui hoạch
xiii
HTCCĐ. Từ đó, xây dựng được mô hình và chương trình tính toán qui hoạch
HTCCĐ khi xét đến khả năng tham gia của DG.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Bài toán qui hoạch HTCCĐ xét đến các DG ngày nay là vấn đề khoa học
hiện đại đang được nhiều nhà khoa học trên thế giới cũng như tại Việt Nam quan
tâm nghiên cứu. Luận án nghiên cứu xây dựng mô hình tính toán qui hoạch
HTCCĐ xét đến các DG với đặc trưng công nghệ qua đặc tính công suất phát,
tổng hợp ĐTPT và đặc tính giá điện. Biến nhị phân được sử dụng để biểu diễn
đặc tính chi phí phi tuyến có thành phần cố định của đường dây và TBA nguồn
phù hợp hơn với đặc tính chi phí thực tế đồng thời biểu diễn các ràng buộc nâng
cấp thiết bị từ dạng logic về các bất phương trình trong mô hình toán.
Chương trình tính toán theo mô hình đề xuất được lập trong chương trình
GAMS cho phép xét được đồng thời nhiều giải pháp trong bài toán qui hoạch
HTCCĐ cũng như đánh giá được rõ ràng hơn hiệu quả của từng giải pháp qua
các chỉ tiêu KT-KT của hệ thống.
Quá trình tái cơ cấu ngành điện nước ta đã được từng bước thực hiện, DG
năng tham gia của từng loại DG theo công nghệ sử dụng năng lượng sơ cấp
(TBK hoặc máy phát diesel, TĐN, PMT…) hay xét đồng thời nhiều công nghệ
DG với đặc tính công suất phát, ĐTPT và đặc tính giá điện được tổng hợp trong
mô hình. Hàm mục tiêu cực tiểu chi phí vòng đời, ràng buộc cân bằng công suất
nút AC và các ràng buộc kỹ thuật được sử dụng với biến lựa chọn là biến thực.
Những mô hình đề xuất được tính toán minh họa trong những ví dụ đơn giản
bằng chương trình lập trong GAMS. Kết quả cho thấy, thời gian tính toán nhỏ và
kết quả tính toán phù hợp.
Chương 4 sử dụng những chương trình đã lập tính toán áp dụng trong bài
toán qui hoạch cải tạo HTCCĐ thực tế tại Việt Nam. Những HTCCĐ trong các
khu vực có tiềm năng điển hình của các DG được lựa chọn để tính toán kiểm tra.
Từ những nội dung nghiên cứu trên, kết cấu của luận án bao gồm:
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan về qui hoạch HTCCĐ
Chương 2. Xây dựng mô hình và phương pháp giải bài toán qui hoạch
HTCCĐ
Chương 3. Qui hoạch HTCCĐ xét đến khả năng tham gia của các loại
nguồn điện phân tán
Chương 4. Tính toán áp dụng cho qui hoạch HTCCĐ Việt Nam
Kết luận và kiến nghị
1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ QUI HOẠCH HỆ THỐNG CUNG
CẤP ĐIỆN
1 Chương 1, Equation Chapter 1 Section 1
1.1 Giới thiệu
Qui hoạch HTCCĐ là vấn đề không mới và đã được thực hiện ngay từ khi
hình thành và phát triển ngành công nghiệp điện lực. Tuy nhiên, sự phát triển của
các công cụ tính toán, mô phỏng bằng máy tính cũng như những thay đổi về môi
trường công nghiệp điện lực, sự phát triển của công nghệ DG gần đây đã dẫn tới
2
trở thành cấp phân phối và lưới 22kV từng bước được xây dựng thay thế lưới
điện (6, 10)kV, chiếm khoảng (20÷40)%. Phần lớn các TBA trung gian 35/(6,
10)kV đều đã xuống cấp và đầy tải. Chất lượng điện năng không đảm bảo và an
toàn CCĐ kém do đường dây cũ, tiết diện nhỏ, hệ số mang tải cao, bán kính cấp
điện lớn. Khu vực đô thị đã được đầu tư nâng cấp cải tạo thành lưới điện 22kV
với tỷ trọng khoảng (40÷60)%. Do đó, chất lượng điện đã được cải thiện, tổn thất
điện áp và tổn thất điện năng giảm.
Tại miền Nam, HTCCĐ sử dụng chủ yếu cấp điện áp 22kV và 15kV, tỷ
trọng lưới điện 22kV theo khối lượng đường dây chiếm 81,9%. Lưới điện 15kV
hầu hết được thiết kế theo tiêu chuẩn 22kV do đó việc nâng cấp thành 22kV rất
thuận lợi. Đường dây 22kV được tính toán dự phòng lớn nên chất lượng của
HTCCĐ các tỉnh miền Nam về cơ bản có chất lượng tốt hơn khu vực miền Bắc.
HTCCĐ khu vực miền Trung mang đặc điểm của cả miền Bắc và miền
Nam với cấp điện áp (15, 22)kV chiếm tỷ trọng khá lớn khoảng (80÷90)%.
HTCCĐ khu vực miền Trung chủ yếu phát triển trong thời gian gần đây (sau năm
1994) và lưới (6, 10, 15)kV được thiết kế theo tiêu chuẩn 22kV. Do đó, việc cải
tạo nâng cấp tương đối thuận lợi.
1.2.2 Những tồn tại và vấn đề qui hoạch HTCCĐ
Từ những phân tích trên cho thấy, HTCCĐ Việt Nam còn tồn tại nhiều bất
cập theo từng khu vực và theo từng miền như nhiều cấp điện áp, không đồng bộ
gây khó khăn trong xây dựng và vận hành. Mật độ phụ tải tăng cao trong thời
gian gần đây dẫn đến một số cấp điện áp không còn phù hợp do tổn thất công
suất và điện năng lớn. Ngoài ra, HTCCĐ được xây dựng và nâng cấp không theo
qui hoạch dài hạn, nhiều đường dây cũ, xuống cấp nên HTCCĐ chắp vá, lạc hậu.
Chất lượng điện năng và độ tin cậy CCĐ trong nhiều khu vực không đảm bảo.
Trong thời gian gần đây, bên cạnh các giải pháp qui hoạch cải tạo truyền
thống như nâng cấp đường dây và TBA, một giải pháp mới được khuyến khích
sử dụng là đầu tư DG trong một số điều kiện có thể cạnh tranh với các giải pháp
đạt 54% [88][146][147][148][153]. Tương tự, điện gió cũng được tập trung phát
triển rất mạnh tại Châu Âu và Bắc Mỹ với tốc độ phát triển đạt 21,4% trong giai
đoạn (1998÷2008), tổng công suất đặt năm 2008 là 121,19GW, dự báo đến năm
2020 đạt tới 1500,0GW [112][154][155]. Ngoài ra, TĐN và các DG sử dụng
năng lượng hóa thạch như máy phát TBK, máy phát diesel, pin nhiên liệu cũng
được nghiên cứu và phát triển rất mạnh mẽ [12][13][143].
DG cũng được sử dụng và có vai trò ngày càng quan trọng trong HTCCĐ
Việt Nam. Năm 2010 công suất của các nguồn này đạt 3,5% và dự báo đến năm
2020 đạt 4,5% tương ứng 3375,0MW[44]. Hiện nay, nhiều dự án sử dụng DG
đang được triển khai trong phạm vi cả nước [5][6][8][16][35][46][95].
Vì vậy, nghiên cứu ứng dụng DG trong qui hoạch HTCCĐ cần được đặc
biệt quan tâm với mục tiêu tăng cường sử dụng các nguồn năng lượng sạch và
nâng cao hiệu quả trong qui hoạch, vận hành HTCCĐ góp phần xây dựng và phát
triển hệ thống năng lượng bền vững.
1.3.2 Công nghệ và đặc điểm của nguồn điện phân tán
Nhiều công nghệ DG đã được phát triển và thương mại thành công trong
những năm gần đây với chỉ tiêu KT-KT ngày càng cải thiện như giới thiệu trong
các nghiên cứu [19][20][21][82][98][114][143][144].
4
1.3.2.1 Thủy điện nhỏ
TĐN sử dụng năng lượng của dòng chảy đã được phát triển và ứng dụng rất
rộng rãi do không tạo khí thải gây ô nhiễm môi trường, không sử dụng hồ chứa
nên không gây ngập lụt, không làm thay đổi hệ sinh thái… Tuy nhiên, vị trí của
chúng chỉ hạn chế ở những nơi có dòng chảy nên hiệu quả đối với HTCCĐ bị
hạn chế trong trường hợp khoảng cách truyền tải đến phụ tải xa.
Công suất của TĐN phụ thuộc vào chiều cao cột nước H và lưu lượng nước
qua tuabin Q theo biểu thức (1.1) với hiệu suất của hệ tuabin - máy phát h.
9.81
PQH
nên công suất của máy phát gió cũng không ổn định, điều này gây khó khăn
trong vận hành HTĐ. Trong giai đoạn qui hoạch, công suất của máy phát điện
gió có thể tính toán theo mô hình tuyến tính được đề xuất trong [61][155] với các
hệ số được giả thiết là các hằng số không phụ thuộc tốc độ gió nên độ tin cậy
không cao. Gần đây, mô hình phi tuyến bậc 2 được ứng dụng rộng rãi trong tính
toán công suất phát của tuabin gió như biểu thức (1.3) [53][64][65][66][106].
5
min
2
012min
max
ax
0
( )
0
RR
v
RR
m
vv
Paavavvvv
P
Pvvv
vv
£
ì
ï
++££
ï
được xác định theo biểu thức (1.4).
( )
( )
( )
( )
( )
( )
3
0minminminmin
2
min
3
1minminmin
2
min
3
2min
2
min
1
()4(.).()/2
1
4(.).()/2(3)
1
24()/2
RRRR
R
RRRR
R
RR
xác định bởi nhiều mô hình khác nhau [153]. Mô hình vật lý có xét đến tính chất
vật lý của PMT nên cho kết quả tin cậy nhưng tính toán rất phức tạp thường được
sử dụng cho kiểm tra tính năng của pin. Mô hình toán học có thể xác định được
trực tiếp công suất phát với khả năng tính toán nhanh, đơn giản nên thích hợp cho
tính toán qui hoạch hoặc vận hành PMT. Công suất của PMT phụ thuộc trực tiếp
vào bức xạ mặt trời được xác định như biểu thức (1.5) [153][131].
DCACPV
PGS
hh
åå
= (1.5)
Trong đó: G
S
là tổng xạ trên mặt phẳng quan sát có diện tích S
PV
như phụ
lục PL3; h
AC
là hiệu suất của bộ biến đổi DC/AC; h
S
là hiệu suất của các phần tử
6
DC trong hệ thống được xác định bởi ảnh hưởng của bụi làm giảm hiệu suất của
pin, nhiệt độ của môi trường và các dây nối…
Bức xạ mặt trời biến thiên theo thời gian và không gian, tại một vị trí xây
dựng cố định PMT có thể bỏ qua ảnh hưởng của không gian nên công suất phát
của PMT cũng là một hàm theo thời gian.
1.3.2.4 Tuabin khí và máy phát diesel
7
đồng thời nâng cao hiệu quả của hệ thống (nâng cao độ tin cậy CCĐ, giảm chi
phí vận hành và bảo dưỡng ). Gần đây, cùng với quá trình hình thành và phát
triển TTĐ, xu hướng khuyến khích phát triển DG trong HTCCĐ đang rất được
quan tâm. Do đó, quá trình cải tạo HTCCĐ thường nghiên cứu ứng dụng một số
bài toán sau đây [23][77][84][118][150].
Hình 1.1 Sơ đồ các bước qui hoạch HTCCĐ
a) Bài toán nâng cấp thiết bị của hệ thống
Cấu trúc của một số HTCCĐ thường đã phát triển ổn định và khó thay đổi
do hạn chế về không gian xây dựng đặc biệt trong các khu công nghiệp hay đô
thị. Phụ tải phát triển trong tương lai sẽ gây quá tải các đường dây và TBA, điện
áp tại các phụ tải xa nguồn có thể không đảm bảo [78][79][137][139]. Trong
trường hợp này, phương án nâng cấp đường dây và TBA của hệ thống sẽ được
xem xét để đáp ứng yêu cầu của phụ tải.
Bài toán xác định thời gian và công suất của các đường dây, TBA cần đầu
tư nâng cấp trong giai đoạn tính toán. Điều kiện nâng cấp thường sử dụng giới
hạn phát nhiệt của đường dây và khả năng tải của TBA. Hàm mục tiêu thường là
cực tiểu tổn thất công suất hay cực tiểu chi phí của HTCCĐ.
b) Bài toán bổ sung nguồn điện phân tán
DG được ứng dụng ngày càng nhiều trong các HTCCĐ và có tác động tích
cực tới chỉ tiêu KT-KT của hệ thống [144][69][97][99]. Qui hoạch HTCCĐ có
xét đến khả năng tham gia của các DG là bài toán rất được quan tâm nghiên cứu
gần đây, trong đó vị trí, loại công nghệ, thời gian và công suất đầu tư DG là các
ẩn số cần được xác định.
c) Bài toán bổ sung thiết bị bù
Thiết bị bù CSPK thường được bổ sung khi hệ thống đảm bảo truyền tải
công suất nhưng chất lượng điện áp tại các phụ tải kém. Bài toán thường đặt ra
Đánh giá các giải pháp
ần lựa chọn đ
ư
ợc giải pháp tốt nhất đáp ứng những
mục tiêu liên quan đến vấn đề cần giải quyết
8
vấn đề lựa chọn vị trí và dung lượng tối ưu của thiết bị bù CSPK lắp đặt thêm
nhằm đạt được yêu cầu về điện áp đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế của
HTCCĐ. Vấn đề cần giải quyết là lựa chọn vị trí, dung lượng bù tối ưu khi ĐTPT
thay đổi theo thời gian trong ngày và mùa trong năm [40].
d) Bài toán mở rộng sơ đồ hệ thống
Bài toán mở rộng sơ đồ của hệ thống thường được xem xét khi qui hoạch
HTCCĐ [137][139]. Những đường dây mới được xây dựng để cung cấp cho
những phụ tải mới hoặc liên kết với TBA, nguồn cung cấp mới nhằm đáp ứng
yêu cầu phụ tải trong tương lai. Bài toán thường xác định trước một số phương
án có thể mở rộng sơ đồ hệ thống. Từ đó, xác định thời gian và thông số của thiết
bị, đánh giá các chỉ tiêu KT-KT và chọn phương án tối ưu.
Luận án sẽ chủ yếu đi sâu nghiên cứu các bài toán a, b và c nhằm đánh giá
hiệu quả và khả năng ứng dụng DG trong qui hoạch các HTCCĐ tại Việt Nam.
1.4.2 Phân tích và lựa chọn phương pháp qui hoạch HTCCĐ
Nhìn chung, việc qui hoạch các HTCCĐ thường được thực hiện theo hai
hướng là qui hoạch theo tiêu chuẩn và qui hoạch toán học [23][24][25].
1.4.2.1 Qui hoạch theo tiêu chuẩn
Phương pháp qui hoạch theo tiêu chuẩn được đặc trưng bởi việc mở rộng
HTCCĐ hiện trạng theo từng bước với phương hướng phát triển của HTĐ dài
hạn theo định hướng chung đã được lựa chọn bởi các phân tích trực quan, có
quan hệ chặt chẽ với suy nghĩ của các chuyên gia. Do đó, so sánh đánh giá các
phương án theo các chỉ tiêu mang tính tổng hợp, phương án lựa chọn khả thi
trong thực tế. Tuy nhiên, do số lượng phương án đưa ra so sánh hạn chế, không
xét đến tác động của các biến quyết định nên có thể bỏ sót phương án và không
sát với điều kiện thực tiễn.
Tuy vậy, phương pháp qui hoạch toán học hiện vẫn chưa thể thay thế hoàn
toàn phương pháp qui hoạch theo tiêu chuẩn mà thường sử dụng kết hợp cả hai
phương pháp. Trước hết, bằng phương pháp qui hoạch theo tiêu chuẩn, một số
phương án không khả thi sẽ được loại bớt theo điều kiện thực tiễn (chẳng hạn
hình dạng sơ đồ HTCCĐ). Sau đó, phương pháp qui hoạch toán học sẽ được áp
dụng để tính toán và lựa chọn phương án tối ưu.
Hiện nay, HTCCĐ đã được xây dựng và cung cấp điện cho hầu hết các phụ
tải. Sơ đồ của lưới trung áp phụ thuộc nhiều vào điều kiện địa hình thực tế. Do
đó, qui hoạch HTCCĐ thường là bài toán nâng cấp thiết bị và xây dựng mới một
số đường dây hay TBA với sơ đồ đã xác định.
Từ phân tích trên, luận án nghiên cứu ứng dụng phương pháp qui hoạch
toán học trong bài toán qui hoạch HTCCĐ với sơ đồ cấu trúc trong giai đoạn qui
hoạch đã được xác định trước. Bài toán qui hoạch toán học được trình bày chi tiết
sau đây.
1.4.3 Bài toán qui hoạch toán học tổng quát
1.4.3.1 Mô hình toán
Bài toán qui hoạch toán học đã được đề xuất bởi Kantorovich từ năm 1939
và được ứng dụng trong nhiều ngành kinh tế quốc dân với mô hình tổng quát
được phát biểu như sau [24][25]:
Copyright: Tài liệu đại học ©